农田水利学(喷灌系统)规划设计---精品管理资料

学校: 云南农业大学 学院：水利水电与建筑学院 指导老师：

教学班号： 一 班 专业: 水利水电工程 学号： 姓名：

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农田水利学管道喷灌系统课程设计

农田水利学课程设计

课程设计目的

通过对管道灌溉系统(包括喷灌，微灌或低压管道输水灌溉系统)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. 具体要求

1、管道灌溉系统的规划布置原则,掌握灌溉系统规划设计的基本要求与设计方法；

2、掌握管道灌溉工程规划设计的基本规范; 3、学会收集，分析,运用有关资料和数据；

4、提高独立工作能力，创造能力及综合运用专业知识解决实际问题的能力. 基本资料

某实验果园，面积95亩,种植苹果树共2544株,果树株距4m，行距6m,正值盛果期。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3m.果园由道路分割成为4小区。详见1：2000果园规划图。

该园地面平坦,土壤为砂壤土，果园南部有一眼机井，最大供水量60m3/h,动水位距地面20m。该地电力供应不足，每日开机时间不宜超过14h。为了节约用水,并保证适时适量向果树供水,拟采用固定式喷灌系统。

据测定,该地苹果树耗水高峰期平均日耗水强度为6mm／d,

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灌水周期可取5～7天。该地属半干旱气候区，灌溉季节多风,月平均风速为2。5m／s，且风向多变。该地冻土层深度0.6m。

灌溉区域如下图所示:

132m148m行数×株数120m22×3021×30+3622×3017×30×48120m132m100m果园平面图要求：

（1)选择喷头型号和确定喷头组合形式(包括验核组合平均喷灌强度()是否小于土壤允许喷灌强度(允）;

（2)布置干、支管道系统（包括验核支管首、尾上的喷头工作压力差是否满足《喷灌技术规范》的要求，下称《规范》）；

（3）拟定喷灌灌溉制度，计算喷头工作时间及确定系统轮灌工作制度；

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(4）确定干、支管管道直径，计算系统设计流量和总扬程。 (5） 水泵和动力选型。 1、喷灌选型与总体规划

1。1喷灌工程应根据因地制宜的原则 资料收集: 1、地形:地面平坦

2、土壤：砂壤土冻土层深0.6m

3、作物：苹果树园林，正值盛果期

34、水源：机井，果园南部井水,最大供水量为60m/h，

水位距地20m。

5、气象:灌溉季节多风,平均风速2。5m/s,风向多变 6、种植面积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3m。

社会经济条件：果园为实验果园，面积95亩，交通方便，电力供应不足；

系统选型：工程应根据因地制宜原则，综合考虑以下因素选择系统类型：

1、 水源类型位置； 2、 地形地貌 ； 3、 地块形状； 4、 土壤地质；

5、 降水量灌溉区风速 ；

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6、 风向； 7、 对象；

8、 社会经济条件； 9、 生产管理体制;

10、 劳动力状况及使用者素质等情况.

由于该果园为盛果期的苹果树，经济价值就目前情况较高。灌水频繁，作物耗水量大，劳动力缺乏，但作为实验果园，管理者素质高有利于喷灌系统的实施，综合考虑后，拟定采用固定使得喷灌系统。喷灌设计保证率应根据自然条件和经济条件确定,一般不应低于85％。

灌溉试验资料：该地区位于淮北地区，土壤为砂壤土，田间持水率为32%（占容重，下同），凋萎系数为田间持水率的60﹪。在果树需水高峰期，苹果树的需水强度为6mm/d. 2。规划和设计

2。1喷头选择和组合间距

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 。按照国家标准GB85-85《喷灌工程技术规范》规定 ，选择喷头和确定间距的具体原则:

（1）组合喷灌强度不超过土壤的允许喷灌强度值 。在本设计中喷头的组喷灌强度均要求小于灌区土壤允许喷灌强度。

各类土壤的允许喷灌强度如下表：

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土壤类别 砂土 砂壤土 壤土 壤粘土 粘土 允许喷灌强度（mm/h) 20 15 12 10 8 注：有良好覆盖时,表中数值可提高20％.

对本灌区取p=15mm/h。

(2)在设计风速下，喷灌均匀系数不应低于75%，但对行喷式喷灌系统，不应低于85%.对本灌区取喷灌均匀系数为80% (3）果树雾化指标取值范围在3000～4000,在选择喷头时作为依据 ,选择满足作物要求雾化指标的喷头. 雾化指标如下表：

种类 蔬菜及花卉 粮食作物、经济作物及3000~4000 果树 牧草、饲料作物、草坪2000～3000 及绿化林木 注：① ｈp为喷头工作压力水头； ② d为喷头主喷嘴直径。

ｈp／d 值 4000～5000 6 / 17

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（4)喷洒水利用系数，有条件时宜实测确定。无实测资料时,可根据气候条件在下列数值范围内选取:

风速低于3．4米／秒，η＝0．8～0．9； 风速为3．4～5．4米／秒，η＝0．7～0．8. 注：湿润地区取大值，干旱地区取小值。

对本灌区取η=0.8 2.2喷头的选择

由于本灌区多年平均风速为2.5m/s，相对较大,运行方式为多支，多喷头同时喷洒,因此选单喷头喷灌强度较小喷头.本灌区喷头的喷洒方式有全圆喷洒和扇形喷洒。根据作物对雾化指标的要求，由《喷灌技术规范》选取金属摇臂式喷头，参数如下表所示：

接头形工作压型号 式 力kPa 及尺寸 PY120喷头流量m3喷头直射程m 径mm 8 20.0 喷灌强度（mm/h） 3.13 h G1\" 300 2.96 2。3确定组合及间距

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，支管间距、喷头间距选取见表：

喷头组合喷头间距

设计风速m/s 7 / 17

垂直风向a 平行风向b 农田水利学管道喷灌系统课程设计

0.3-1。6 R 1。3R —1。1。6—3.4 (1—0.8）R （1.31）R —0。(1。1-1）R 3。4—5.4 （0.86）R 注：① Ｒ为喷头射程;

② 在每一档风速中可按内插法取值；

③ 在风向多变而采用等间距组合时,应选用垂直风向栏的数值;

④ 表中风速是指地面以上10米高处的风速.

确定喷头组合间距，由V=2。5m/s,又R=20m 当v1=1。6m/s时，a1=1。0R=1.0×20=20m 当v2=3。4m/s时，a2=0。8R=0。8×20=16m 所

以

(

所以a=b=18m A

有效=ab=18×18=324m

2

2。4校核 1）雾化程度 按式：

Pd100hpd计算

式中：hp为喷头工作压力,d为喷嘴直径8mm；Pd值越大，说明其雾化程度越高,水滴直径就越小,打击强度也越小,式中hp 8 / 17

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选300kpa的喷头，

Pd100hpd10030037508

对于果树，Pd值控制在3000～4000,所以所选喷头满足雾化指标要求。

2)喷灌强度

全w1000q10002.960.807.3mm/h有效324

喷灌强度小于15mm/h，满足.

23Aab18m18m324mq2.96m/h有效已知： ，，

式中： w-多支管多喷头的同时喷洒； w1.0 ； q-喷头的喷水量

—喷灌水的有效利用系数；0.80;

A-在全圆转动时一个喷头的湿润面积;

全—喷灌系统的平均喷灌强度

2。5灌溉制度

1、计算果园的灌水定额，设其计划湿润层深度为90cm，则： m设=15.34mm

2、计算灌水周期

0。1×900×1.42×（30％-18％）

T

设==

取T设3天

3、计算一次灌水所需时间

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tm

全15.342.1h7.3,取t2.5h

4、计算同时工作的喷头数 又设计日净喷时间宜符合下列规定:

固定管道式喷灌系统,不宜少于12小时; 半固定管道式喷灌系统,不宜少于10小时；

移动管道式和定喷机组式喷灌系统,不宜少于8

小时；

行喷式喷灌系统，不宜少于16小时。 因此，选c=12.5h

N1喷头At956672.513个abT设C1818312.5

/h

流量校核：水源满足供给

5、轮灌组数为：n1= T设*c/t=3×12。5/2.5=15（组） 式中：N-同时工作的喷头数；

C——天中喷灌系统的有效工作小时数， C取12。5h;

6、同时工作的支管数为：

N支N喷头n133根4

支为同时工作的支管

n为一根支管喷头数，n=4 该灌区的管网配置如下图：

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工作制度如下表： 轮灌顺序 支管号 同每日工作的时第一组 1—1，1—2，1—3,1-11支管 13 第 一 天 第二组 第三组 1-4，1—5,1—6,1-7支管 1-8,1—9，1—10支管 13 12 13 64 喷头数 第四组 1-12，2—10，2—11，2—12第五组 2—6,2—7，2—8，2—9,2-1013 第一组 2—3，2-4，2—5，2-6支管 12 第 二 天 第二组 4-9，4-10，4-11，4—12支管 12 第三组 4-4，4-5，4—6，4—7，4—812 第四组 第五组 第一组 第三天 第二组 第三组 第四组 4—1,4—2，4—3支管 2-1，2—2支管 3-1，3—2，3-3支管 3—4，3-5,3-6支管 3—7,3—8，3—9支管 3—10,3—11，3—12支管 9 8 12 9 12 10 43 53 管道设计及水力计算

干支管选择硬塑料管,竖管选用DN32钢管

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3、扬程的确定 3.1 选择支管管径

考虑多口流，多口流系数选取如下表:

m=1。77 N X=1 2 3 4 5 6 0.648 0。544 0。495 0。467 0.448 fX=0。5 0。530 0.453 0。423 0.408 0。398 ，m，b数值表

m f管材 n0.013 b 5.33 混凝土管钢 n0.014 2.00 1.312106 1.516106 筋混凝土管 n0.015 2.00 2.00 1.90 5。33 5。33 5.1 4。77 4.74 1.749106 6.250105 0.948105 钢管、铁铸管 硬塑料管 铝质管及铝合金管 1.77 5 1.74 0.86110 由上表及管道具体情况得

F=0。423，m=1。77，f=0。948×105，，b=4。77

LQmhffdb 对于支管Fhf+Δz≤0。2hp，又

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则:0。423×0。948×105 ×63×11.841。77/d4.77 ≤0.2×30 d≥55mm 式中：dΔz=0

喷灌手册选取D=63mm,内径d=58mm的硬塑料管 干管管径选择（由《喷灌工程学》查得经验公式):

Q＜120m3/h时，d13Q； Q≥120m3/h时，d11.5Q. Q=n×q

喷头

3(mm)Q(mh)。—管道内径； —喷灌系数设计流量

=13×2。96=38.48m3/h

所以干管管径 d13Q支1338.4880.65mm

根据《喷灌设计手册》选管径d110mm,壁厚为3.5mm,实际内径为103mm的硬塑料 管。比阻值s0=2.375×10—5 3.2 计算水头损失： 1、干管的沿程水头损失为：

2、计算典型支管沿程水头损失：

hfFfLQ支dbm6311.840.9481050.432584.771.770.79m

3、计算干管局部水头损失：

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4、计算支管水头损失：

5,计算竖管水头损失:

竖管选用DN32钢管，内径为28mm，竖管计算长度为3。0m则一根竖管水头损失为：

fsLsQm6.251053.02.961.9hs0.61m b5.1ds28

6，计算喷头水头损失

又

所以扬程的确定

已知喷头工作压力为hp=300KPa,即相当于h=30m的水头，取管道埋深为0。7m。

水泵的设计扬程

式中：

为水位距地的距离; 为喷头的压力； 为地势的高差;

即水泵的设计扬程为56.44m.

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水泵的选型及动力配套省略。 4、设备用量与材料细表

表1 管材设备

序号 1 2 3 名称 干管 支管 竖管 单位 m m m 数量 300 2424 480 备注 外径硬质塑料110mm内管PVC 径103mm 硬质塑料外径63mm管PVC 内径58mm DN32钢管 内径28mm 型号 表2 喷头

型号 PY120接头式 及尺寸 G1\" 工作压力kPa 300 喷头流量m3h 喷头直径mm 8 喷灌强射程m 度(mm/h) 20。0 3。13 2.96 表3 接头

名称 三通接头 四通接头 接头 卡套式接头 型号 三承三通 三承四通 弯管接头 数量（个） 1 2 24 162 ——-—-— 备注 总干管与干管连接 干管与分干管连接 分干管与支管连接 用于支管与竖管连接和水泵进出口处 用于各管长不足时，连接两管 表4 闸阀

名型号 称 调ZZYP型-自节力式压力阀 调节阀｜ 逆内螺纹止止回阀 阀 闸弹性座封阀 闸阀 16 / 17

数量(个) 48 性能参数 备注 1 52 公称通径DN=200mm 安装于干管与支管连接公称压力PN=1。6Mpa 处，主要调节支管压力 止回阀公称压力安装于水泵出水口处，PN1。0MPa 公称通径防止水回流或者水锤DN120mm 想象 工作温度 —29～安装于总干管与干，干425℃ 管与分干管，分干管与农田水利学管道喷灌系统课程设计

支管接头处,控制各管道水流 表5 其它设备

名称 堵头 排水井 压力表 水表 数量个 54 4 4 1 备注 安装在干管、分干管、支管尾部 在分干管末端 安装于分干管首部 安装于总干管首部 5、水泵和动力选型省略

主要参考文献

1、郭元裕主编，农田水利学，中国水利水电出版社，1997年 2、华东水利学院主编，水工设计手册（8）,水电出版社,1984年 3、魏永曜、林性粹编，农业供水工程,水利电力出版社，1992年

4、喷灌工程设计手册编写组，喷灌工程设计手册，水利电力出版社，1989年 5、傅琳、董文楚、郑耀泉编著，微灌工程技术指南，水利电力出版社，1988年

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