农田水利学课程设计

1、农田水利学课程设计一、课程设计目的通过对管道灌溉系统的规划设计，了解灌溉系统设计过程及设计方法，巩 固农田水利学的所学内容，提高综合应用能力和创造能力。二、基本资料某实验果园，园内有一眼机井，动水位距地 20m。该地电力供应不足，为节 约用水，拟采用固定式喷灌系统。地形：地面平坦，最大供水量为 60m/h,面积 95 亩，果树 2544 株，株距 4m， 行距 6m，园内有十字交叉道路，路边与第一排树的距离南北向为 2m，东西 向为 3 名。气象：干旱气候区，灌溉季节多风，月平均风速为 2.5m/s,风向多变。 土壤：壤土,冻土层深 0.6m水源：机井，最大供水量为 60 m 3 / h ,水

2、位距地 20m 。灌溉试验资料：苹果树耗水高峰期平均月耗水强度 6mm/d，灌水周期可取 5-7 天。三、喷管系统的选型1、 由于该果园为盛果期的苹果树，经济价值较高、灌水频繁，作物耗水量大、 劳动力缺乏、综合考虑后采用固定式喷灌系统。1、 喷头的选择和组合间距喷头的选择包括：喷头型号、喷嘴直径和工作压力的选择，在选定喷头之后， 喷头的流量、射程等性能参数也就随之确定。喷头选择由于灌区月平均风速为 2.5m/s 相对较大运行方式为多支多喷头同 时喷洒，因此选喷灌强度较小的喷头。zy 系列部分喷头性能参数（摘抄自节水灌溉理论与技术 ）型号 接头型式 喷嘴直径 工作压力 喷头流量 喷头射程20py

3、-30。 1（内）管螺 9.0mm 300kpa纹5m3/ h22m四、喷头的组合形式和组合间距的确定该灌区多风且风向多变，以减小风的影响采用全圆喷洒喷头组合形式为正方 形。设计风速m/s0.31.6组合间距垂直风向 平行风向 （11.1）r 1.3r1.63.4（0.81.0）r（1.11.3）r3.15.4 (0.60.8)r确定喷头组合间距（喷头间距 l、支管间距 b ）（1.01.1）r1 21 2当风速为 v =1.6m/s 时，1l1=1.0r=1.0 22 =22mb =1.3r =1.3 22 =28.6 m1当风速为 v =3.4m/s 时，1l =0.8r=0.8 22 =

4、17.6m2b =1.1r =1.1 22 =24.2 m2在设计风速 v=2.5m/s 情况下，支管上喷头间距和支管间距风别为l =l -1b =b -1v -v1v -v2 1v -v1v -v2 12.5 -1.6( l -l ) =22 - (22 -17.6) =19.8m3.4 -1.62.5 -1.6(b -b ) =28.6 - (28.6 -24.2) =26.4 m3.4 -1.6根据上述结果，取 l=20m, b=26m 。一、 校核雾化指标不同作物的适宜雾化指标（摘抄自节水灌溉理论与技术 ）作物种类wh蔬菜及花卉 粮食作物、经济作物及果树牧草、饲料作物、草坪 计算雾化指

5、标：40005000 30004000 20003000 w =h100hdp=100 3009=3333.3实际雾化指标在适宜雾化指标范围内，因此喷灌雾化指标满足要求。 二、 校核喷灌强度各类土壤的允许喷灌强度（摘抄自节水灌溉理论与技术 ）土壤类别砂土砂壤土壤土壤黏土黏土 风系数 k =1.0w已知：l=20m b=26m。 则喷头的有效控制面积为允许喷灌强度值 mm/h201512108a有效=l b =20 26 =520 m2r=kw1000q hap=1.0 1000 5 0.85520=8.173mm / hr=8.173 r要求。=15mm / h 设计喷灌强度小于允许喷灌强度，

6、因此喷灌强度满足 允许主要内容：计算灌溉制度与工作制度 一、 灌溉制度1、计算果园的灌水定额，设其计划湿润层深度为 50cm,则：砂壤土：田间持水量（12%22%）取 b田=20%计划湿润层：4060cm取 h=50cm适宜土壤含水率：（70%90%） b 土壤干密度：1.0g/cm1适宜土壤含水量上限2适宜土壤含水量下限灌水定额：m =1000gh( b -b)1 2田=1000 1.0 0.5 (20% 90% -20% 70%)=202、灌水周期设计需水强度为 6mm/d，则灌水周期：m 20t = = =3.3de 6为方便管理，实际灌水周期应取整数，所以灌水周期取为 4d。实际灌水周

7、定额为m设=4 6 =24一次灌水所需时间 t 可按下式确定：t =m设r24= =2.94 h8.173同时工作的喷头数（n喷头）可按下式计算：n喷头1=a t 120 132 2.94 = =1.8 个 s s t c 20 26 4 12m l 设取同时工作的喷头数为 2 个n喷头 2=a t 120 148 2.94 = =2.09 s s t c 20 26 4 12m l 设取同时工作的喷头数为 2 个一根支管上的喷头数 n=l/l=120/20=6干管上的支管数 n=l/26=(132+148)/26=10.7.取为 10 根根据实际情况，全喷罐区总共包括 8 个轮灌组，每天工作

8、 2 个轮灌组， 每天工作总时间为 6h。轮灌制度（轮灌顺序）时间 轮灌组 轮灌组中的喷头 喷头数 第一天 第一组 1 支、2 支 12第二组 3 支、4 支 5 支 18第二天第三天第四天第一组第二组第一组第二组第一组第二组6 支、7 支、8 支、9 支、10 支11、12 支13 支、14 支、15 支、 16 支、17 支、18 支、19 支、20 支1288888主要内容：水力计算与管道计算一、 管材的选择管材的选择应当根据当地的具体情况 1、从喷头性能参数表查的喷头流量为 5.0m 2、支管、干管的流量及管径选择有经验公式：3/h，工作压力为 300kpa。当 q=120 m33/h

9、，d=13 q ；/h，d=11.5 q ;d 为管内径（mm）支管：q =n q= =6 5.0 =30 m 支3/h120 m3/hd =13 q =13 30 =71.2mm支 支根据喷灌工程技术规范选管外径 d=75mm，壁厚为 3.0mm 的硬聚氯乙烯管。干管：q =n q= =10 5 =50 m 3 /h120 m 3 /h干d =13 q =13 50 =91.92mm干 干根据喷灌工程技术规范选管外径 d=110mm，壁厚为 4.2mm 的硬聚氯乙烯管。 二、水力计算管道的沿程水头损失，由灌溉与排水工程设计规范得：h = fflqd bm各种管材的 f、m、b 值 管材 f钢

10、筋混凝土管mb糙率 n=0.013n=0.014n=0.0151.312 101.516 101.749 106662.002.002.005.335.335.33旧钢管、旧铸铁管6.25 1051.905.10硬塑料管铝合金管0.948 100.861 10551.771.744.774.741、干管的沿程水头损失l=256mh = fflq m 256 501.77 =0.948 10 5 d b 91.92 4.77=10.636 m 。2、计算距离最远的支管沿程水头损失h = fflq m 120 30 1.77 =0.948 10 5 d b 71.2 4.77=6.823m 。总水

11、头损失 hf 总=10.636+6.823=17.459m考虑多孔出流 x=0.5, f=0.373 h =0.373 17.459=6.512mf3、计算局部损失：h =hjf 总 10% =17.459 10% =1.746 m因此总损失： h =h +hw fjh =6.512 +1.746 =8.258 mw喷头水头损失： h =10% h =8.258 10% =0.826 m喷 w三、水泵扬程的确定已知喷头工作压力为 h =300 kp ，即相当于 h=30m 的水头，取管道埋深为 0.7mp a水泵的设计扬程。h =h +h +h +h =20 +30 +8.258 +0.826 =59.1 m1 p w 喷式中：h 为水位距地面的距离。1水泵的选型及动力配套设备省略。三、 设备用量与材料细表表 1 管材设备序号 名称 单位数量型号备注1干管 m280硬聚氯乙烯外径 110mm管2支管m2280硬聚氯乙烯