农业水利工程毕业实习设计-大田玉米滴灌系统.doc

此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 大田玉米滴灌系统大田玉米滴灌系统 毕毕 业业 实实 习习 设设 计计 指导老师 指导老师 组组 长 长 组组 员 员 班班 级 级 0808 级农业水利工程级农业水利工程 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 目目 录录 1 基本资料 1 1 1 自然条件 1 1 2 生产状况 1 1 3 社会经济 1 1 4 设计技术依据 1 2 滴灌系统规划布置与参数初定 2 2 1 设计耗水强度 EA 作物日耗水量 的确定 2 2 2 灌溉水利用系数 3 2 3 设计土壤湿润比 P 3 2 4 灌溉设计保证率 4 2 5 设计灌水均匀系数 4 2 6 计划湿润层深度 Z 5 2 7 灌水定额 5 2 8 灌水周期 6 2 9 一次灌水延续时间 6 2 10 轮灌组划分与设计 7 2 11 工程规划布置 8 2 11 1 水源工程 8 2 11 2 首部枢纽 8 2 11 3 输配水管网 9 2 11 4 灌水器 10 2 11 5 其他设计参数 11 3 灌水小区水力计算 11 3 1 灌水小区允许压力偏差 11 3 2 小区允许水头偏差的分配 11 3 3 毛管极限孔数和极限长度 12 3 4 毛管水头损失 12 3 5 支管设计 13 3 6 灌水小区进口工作水头 13 3 6 1 毛管的降比和压比 13 3 6 2 毛管进口工作水头 14 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 3 6 3 支管的降比和压比 14 3 6 4 计算毛管的水头偏差率 15 3 6 5 计算支管的水头偏差率 15 3 6 6 灌水小区水头偏差率 15 3 7 各级管道流量计算 16 4 水力计算与干管设计 16 4 1 计算水力线路干管管径计算 16 4 2 干管水头损失计算 17 4 3 主管水头损失 17 4 5 主管进口处要求的工作水头 17 4 6 系统总扬程 18 5 首部枢纽设计 18 5 1 过滤器设计 18 5 2 施肥器设计 18 5 3 机泵选配 18 6 材料设备用量 19 7 预算 19 8 结论 20 9 参考文献 20 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 1 1 基本资料基本资料 1 1 自然条件 项目区属中温带干旱 半干旱大陆性气候 风多少雨 蒸发量大 年平均气温 8 年降水量 326 毫米 项目区水土流失严重 土壤类型多 以沙壤土为主 土壤容重 1 50g cm3 田间持水量 田 17 项目区现有 1000 方蓄水池一座 水量充足 可以满足 项目区作物的灌溉需求 1 2 生产状况 项目区交通方便 简易道路已建成 电力设施完善 可以满足工程运行和施工用电 需要 根据田块形状及所种植的作物选择的灌溉形式为滴灌 覆膜宽窄行种植 1 膜 1 管 1 管 2 行 株距 30cm 行距 30 70 cm 1 3 社会经济 本灌溉工程主要为滴灌工程 该项工程以已成形的灌溉条件为基础 进行节水灌溉 以种植玉米为主 促进项目区农业全面发展 增强项目区经济活力 提高项目区生产水 平 参见平面图 1 4 设计技术依据 1 节水灌溉技术规范 SL207 98 2 微灌工程技术规范 SL103 95 3 喷灌与微灌工程技术管理规程 SL236 1999 4 机井技术规范 SL256 2000 5 农田灌溉水质标准 GB5084 92 6 灌溉与排水工程设计规范 GB5088 99 7 项目区地形 地貌勘测及种植现状调查结果 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 2 滴灌系统规划布置与参数初定 2 1 设计耗水强度 Ea 作物日耗水量 的确定 根据当地资料及 SL103 95 查得玉米滴灌日耗水量为 2 0 5 0 毫米 由于当地土壤为沙质土壤 因此取最大值 Ea 5 0 毫米 2 2 灌溉水利用系数 根据 确定滴灌灌溉水利用系数 0 95 2 3 设计土壤湿润比 P 据有关资料和 规范 中的参考值 确定设计土壤湿润比 玉米 70 2 4 灌溉设计保证率 根据 确定 滴灌工程灌溉设计保证率为 90 2 5 设计灌水均匀系数 根据 确定 设计灌水均匀系数 Cu 90 2 6 计划湿润层深度 Z 玉米计划湿润层深度定取 Z 0 5mm 2 7 灌水定额 由 灌溉排水工程学 中公式 2 1 计算 m 1000 zP max min 2 1 式中 m 设计灌水定额 mm 土壤容重 g cm3 取 1 50g cm3 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 z 计划土壤湿润层深度 m 取 0 50m P 湿润比 取 60 max min 适宜土壤含水率上 下限 占干土重的 一般 max 为田间最大持 水率的 100 min 为田间最大持水率的 60 max min 0 30 田 田 土壤田间持水量 17 灌溉水利用系数 95 经计算 m 37 57 mm 2 8 灌水周期 两次灌水的间隔时间又称灌水周期 取决于作物 水源 管理状况 由 灌溉排水 工程学 中公式 2 2 计算 T m Ea 2 2 式中 T 设计灌水周期 天 m 设计灌水定额 mm Ea 最大日平均需水强度 mm d 经计算 T 7 天 2 9 一次灌水延续时间 t InSeSL q 2 3 式中 t 为一次灌水延续时间 h In 为净设计灌水定额 mm Se 为滴头间距 m 0 3m 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 SL 毛管间距 m 1 0 m 田间水利用系数 95 q 滴头流量 L h 2 0L h 经计算 灌水延续时间 t 6 h 2 10 轮灌组划分 N CT t 2 4 式中 N 允许的轮灌组最大数 取整数 一天运行的小时数 取 20 小时 T 灌水周期 d t 一次灌水持续时间 h 经计算 轮灌组划分 N 20 组 根据实际情况 将轮灌组划分为 20 个轮灌组 作物工作日期轮灌组编号工作支管编号工作时间同时工作支管数 11 2 1 10 00 6 002 21 4 1 36 00 12 002 第一天 36 2 6 112 00 18 002 46 4 6 30 00 6 002 52 2 2 16 00 12 002 玉米 第二天 62 4 2 312 00 18 002 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 7 7 2 7 1 0 00 6 002 87 4 7 36 00 12 002 第三天 93 2 3 112 00 18 002 103 4 3 30 00 6 002 118 2 8 16 00 12 002 第四天 128 4 8 312 00 18 002 134 2 4 10 00 6 002 144 4 4 36 00 12 002 第五天 159 2 9 112 00 18 002 169 4 9 30 00 6 002 175 2 5 16 00 12 002 第六天 1810 2 10 112 00 18 002 1910 4 10 30 00 6 002 第七天 2011 2 11 16 00 12 002 2 11 工程规划布置 2 11 1 水源工程 本工程规划灌溉水流程为 水源 蓄水池 首部枢纽 输配水管网 主干管 调 压阀 支管 毛管 灌水器 玉米根层土壤 本滴灌系统利用蓄水池供水 水质符合 农田灌溉水标准 2 11 2 首部枢纽 灌溉工程的首部通常由水泵及动力机 控制设备 施肥装置 水质净化装置 测量 和保护设备等组成 其作用是从水源抽水加压 施入肥料液 经过滤后按时按量送进管 网 动力选用电动机 功率与水泵匹配 采用单级单吸离心泵 为处理水中的细颗粒 悬浮泥沙和少量的有机杂质 采用 旋流水砂分离器 砂过滤器 叠片过滤器 过滤 用 压差式施肥罐施肥 安装于砂过滤器与筛网过滤器之间 首部装有压力表 空气阀 闸阀 水表等设备和仪表 详细设计见后面第 5 部分 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 2 11 3 输配水管网 在水源有调蓄能力且调蓄容积已定时 可按下式确定滴灌面积 i iT I KV A 10 蓄 2 5 式中 K 塘坝复蓄系数 K 1 0 1 4 蓄 蓄水利用系数 蓄 0 6 0 7 取 0 7 V 蓄水工程容积 1000m3 Ii 灌溉季节各月的毛供水强度 5mm d Ti 灌溉季节各月的供水天数 1d 经计算 A 28 8 亩 取 28 8 亩为该蓄水池控制的灌溉面积 根据大田灌溉区平面图 灌区主要作物玉米的种植方向是沿地块长度方向 西北 东 南 因此毛管的布置方向与作物种植方向一样 支管垂直于毛管布置 主干管按等高 线略降的方向埋于规划道路边 2 块条田中间布置 1 条分干管 对称于主干管 2 侧布置 毛管铺设长度为 60m 支管间距为 120m 毛管为双向布置 5 分干和 11 分干为单向布置 由实际地块决定 根据水源位置和毛 支管的布置 经方案比较 下页图 1 布置的方 式较为经济合理 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 首部枢纽 一分干管 二分干管 三分干管 四分干管 五分干管 六分干管 七分干管 八分干管 九分干管 十分干管 十一分干管 总 干 管 图示 大田干 支 毛管布置示意图 单位 m 1 1 1 2 2 1 2 2 2 3 2 4 3 1 3 2 3 3 3 4 4 1 4 2 4 3 4 4 5 1 5 2 6 1 6 2 6 3 6 4 7 1 7 2 7 3 7 4 8 1 8 2 8 3 8 4 9 1 9 2 9 3 9 4 10 1 10 2 10 3 10 4 11 1 11 2 1 3 1 4 60 60 60 60 60 60 60 60 60 120 公路干道公路干道 公 路 干 道 60 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 2 11 4 灌水器 本灌区土质以沙土为主 玉米的种植模式为覆膜宽窄行种植 1 膜 1 管 1 管 2 行 株距 30cm 行距 30 70 cm 选用一次性滴管带 内径 d 16mm 滴头间距 Se 0 3m 滴头 流量 q 2 0L h 2 11 5 其他设计参数 1 流量偏差率 v Q 根据 规范 查得 灌水器设计流量允许偏差率应不大于 20 本工程取 20 2 水头偏差率 v h 同一灌水小区内灌水器的最大 最小工作水头之差与设计工作水头的比 值 取 x 0 5 v Q 0 2 带入下式得 vvv q x x q x h 1 15 0 1 1 0 412 2 6 3 灌水小区水力计算 3 1 灌水小区允许压力偏差 h v h d h 4 12 m 3 1 hd 设计滴头工作水头 取 10m 3 2 小区允许水头偏差的分配 小区允许水头偏差在只管和毛管之间分配 由于地面坡降很小 视为平坡 平坡分 配比例 2 0 55 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 毛管允许水头偏差 2 h h 2 2 266 m 3 2 支管允许水头偏差 1 h h 1 1 854 m 3 3 3 3 毛管极限孔数和极限长度 毛管极限孔数按下式计算 2 h 2 266 m d 16 mm k 1 1 Se 0 3m q 2 0 L h 代入得 Nm INT 5 446 2 h 75 4 d k Se 75 1 q 364 0 290 个 3 4 毛管极限长度 Lm 按下式计算 S Se 0 3m Nm 290 个 代入得 Lm S Nm 1 S0 87 m 3 5 毛管实际单向铺设长度 60m 滴头数 INT 60 0 3 200 个 满足要求 3 4 毛管水头损失 滴头数 N 200 个 流量指数 m 1 75 流态指数 x 0 6 毛管进口流量的计算用公式 毛 Q 滴 nq 3 6 式中 毛 Q 毛管进口流量 L h 滴 n 毛管上滴头个数 为 60 0 3 200 个 毛 Q 200 2 0 400 L h hf f L Qm db 3 7 式中 h毛 等距多孔毛管沿程水头损失 m f 摩阻系数 0 505 d 管道内径 16mm 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 m 流量指数 1 75 b 管径指数 4 75 将上述数据代入上式 得 hf毛 0 39m 毛管局部水头损失按沿程水头损失的 15 计算 hw毛 0 39 15 0 0585m h毛 hf毛 hw毛 0 45m 3 8 3 5 支管设计 根据工程布置 支管铺设长度为地块宽度 即 60m 一条支管上有 INT 60 1 60 对 毛管 即支管上有 60 个出水孔 支管上单孔流量为 2 400L h 800L h 支管流量为 60 800L h 48000L h 支管实际水头损失为 1 h h h 毛 4 12 0 45 3 67m 由公 式计算得多孔系数 F 0 36 代入下式 d支 5 74 1 1 5 715 20 7 41 FL h Q 支 支 53 3mm 3 9 故支管选用 PE D75 管 外径为 75mm 壁厚 4 5mm 压力等级为 1 0Mpa 3 6 灌水小区进口工作水头 3 6 1 毛管的降比和压比 降比 为沿毛管的地形比降与毛管最下游管段水力比降的比值 由下式计算 q d d kf j 75 1 75 4 3 10 式中 j 沿毛管地形比降 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 d 毛管内径 取 16 0mm k 水头损失扩大系数 取 1 1 f 摩阻系数 0 505 qd 单孔设计流量 2 0L h 则降比 约为 0 压比 G 为毛管最下游管段总水头损失与孔口设计水头的比值 由下式计算 dh q d d kfS G 75 4 75 1 3 11 式中 hd 孔口设计水头 与 qd相对应 10m S 毛管上分流孔间距 0 3m 则压比 G 3 18 10 8 3 6 2 毛管进口工作水头 依据平均水头法 h Ghd N 0 52 2 75 2 75 0 24m 3 12 h1 hd R h 0 5 N 1 JS 10 1m 3 13 故毛管进口设计水头为 H0 h1 kfS0 Nq 1 75 d4 75 JS0 10 1m 3 14 3 6 3 支管的降比和压比 按下式分别计算支管的降比和压比 q d d kf j 75 1 75 4 3 15 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 经计算 支管的降比 0 dh q d d kfS G 75 4 75 1 3 16 经计算 支管的压比 G 0 65 10 5 3 6 4 计算毛管的水头偏差率 hv 毛 G毛 N 0 52 2 75 2 75 r毛 N 1 3 17 0 015 qv 毛 1 0 6 1 x hv 毛 1 21 0 3 x 1 x 0 009 3 18 3 6 5 计算支管的水头偏差率 hv 支 G支 N 0 52 2 75 2 75 r支 N 1 0 17 3 19 3 6 6 灌水小区水头偏差率 hv hv 支 hv 毛 0 17 0 015 0 185 3 20 灌水小区流量偏差率按下式计算 qv 1 0 6 1 x hv 1 21 0 3 x 1 x 0 11 3 21 支管流量偏差率为 qv 支 qv qv 毛 0 1 3 22 计算出灌水小区滴头的最大工作水头 hmax 1 0 65qv 毛 1 x 1 0 65qv 支 1 xhd 3 23 11 2 m 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 支管与毛管连接的 16 按扣三通水头损失采用式 hj v2 2g 计算可得 hj 0 2m 故 灌水小区进口工作水头值为 11 4m 3 7 各级管道流量计算 滴头设计流量为 2 0L h 一条毛管上有 200 个滴头 一条毛管流量为 200 2 400L h 一对毛管的流量为 800L h 一条支管同时给 60 对毛管供水 一条支管的 流量为 60 800L h 24m h 按照系统设计运行工况下最不利轮灌小组 产生水泵出口压 力最大 各管段过流量最大 的水利线路 推算出各管道的设计流量 分干管进口流量 为 2 24m h 48 m h 主干管的流量与总流量相同为 48m h 各管段得流量见下表 2 其 他分干管管段流量与十分干距主干管相同距离管段的流量相同 表表 2 2 各级管道流量表各级管道流量表 系统供水 m h 主干管 m h 十分干 m h 支管进口处 m h 1 条支管 上的毛管 数 对 成对毛管 进口流量 L h 1 条毛管 进口流量 L h 滴头流量 L h 50484824604002002 0 4 水力计算与干管设计 4 1 计算水力线路干管管径计算 系统设计运行工况产生水泵出口压力最大的水力线路为 O A B C D D1 D2 各管 段流量见表 2 农用电价 F 0 35 元 0 7 PVC U 管使用年限按 T 20 年算 贷款年利 率 x 5 82 管径系数和指数有管道生产厂家提供 将上述数据代入下式计算经济管径 dk 3 9tF 106ab 1 T x 200 1 a 4 871 Q2 852 a 4 871 4 1 计算结果与管道选择见下表 3 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 表表 3 3 管径计算与选择表管径计算与选择表 4 2 干管水头损失计算 干管均为等距多孔出流 确定为不变径管道 滴灌区取最不利轮灌区的典型支管进 行计算 其沿程损失按下式计算 hf f L Qm Db 4 2 式中 hf 干管沿程水头损失 m f 摩阻系数 0 505 Q 流量 48m h d 管道内径 96 8mm L 管道长度 180m m 流量系数 1 77 b 管径指数 4 77 沿程损失 hf 5 712m 选择管道 mm 管段 流量 m h 经济管径 mm 内径外径 主干管 4886 7796 8110 四分干 4886 7796 8110 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 局部水头损失按沿程水头损失的 15 计 hw 5 712 0 15 0 857 经计算 干管水头损失为 h干 5 712 0 857 6 57 4 3 主管水头损失 主管水头损失计算方法与干管相同 经计算 hf主 17 8m 4 5 主管进口处要求的工作水头 滴灌区干管进口处的工作水头 H0 h灌 h干 h主 35 8 m 4 3 h灌指灌水小区进口工作水头 4 6 系统总扬程 1 主管入口处的工作水头 H0 35 8m 2 首部枢纽系统水头损失 砂石过滤器水头损失一般不超过 5m 筛网过滤器一般为 3m 闸阀 逆止阀等首部连 接局部水头损失取 1m 合计 9m 3 井位与地形高差 z 取 2 m 4 动水位 0 m 系统总扬程 H H0 h 首 h 井 z 46 8m 4 4 5 首部枢纽设计 5 1 过滤器设计 项目区水源为河水 所含杂质主要有泥沙 有机质等 所以选用 旋流水砂分离器 砂石过滤器 叠片式过滤器 具体过滤器配置图见附图 2 旋流水砂分离器 砂石过 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 滤器 叠片式过滤器 的配置模式示意图 5 2 施肥器设计 净化装置之后 需要安装施肥装置来控制土地的施肥 为此我们安装了压差式肥料 罐 其工作原理是待微灌系统正常运行后 首先把可溶性肥料装入肥料罐内 然后把灌 口封好 接通输液管并打开其上的阀门 再接通进水管打开肥料罐的进水阀门 此时肥 料罐的压力与灌溉输水管道压力相等 为此关小微灌输水管道上的施肥调压阀门 使其 产生局部阻力水头损失 使阀后输水管道内压力变小 阀前管道压力大于阀后管道压力 在肥料的进 出口形成一定得压差 使灌溉水由供水管进入化肥罐内 罐中肥料通过输 肥管进入阀后输水管道中 当化肥罐内肥料液浓度降至接近零时 即需重新添加肥料 施肥罐的选型根据滴灌地的规划面积选择 面积大