農(nóng)田水利學(xué)噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)完整版

1、農(nóng)田水利系統(tǒng)規(guī)集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)化辦公室：VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN學(xué)校：云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)院：水利水電與建筑學(xué)院指導(dǎo)老師：教學(xué)班號：一班專業(yè):水利水電工程 學(xué)號: 姓名:農(nóng)田水利學(xué)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)目的通過對管道灌溉系統(tǒng)（包括噴灌，微灌或低壓管道輸水灌 溉系統(tǒng)）的規(guī)劃設(shè)計(jì)，了解灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程及設(shè)計(jì)方法，鞏固 農(nóng)田水利學(xué)的所學(xué)內(nèi)容，提高綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)造能力。具體要求1、管道灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃布置原則，掌握灌溉系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的基 本要求與設(shè)計(jì)方法；2、掌握管道灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本規(guī)范；3、學(xué)會(huì)收集，分析，運(yùn)用有關(guān)資料和數(shù)據(jù)；4、提高獨(dú)立工作能力，創(chuàng)造能力及綜合運(yùn)用專業(yè)知識解決實(shí)際

2、問題的能力?；举Y料某實(shí)驗(yàn)果園，面積95畝，種植蘋果樹共2544株，果樹株距 4m,行距6m,正值盛果期。園內(nèi)有十字交叉道路，路邊與第一排 樹的距離南北向?yàn)?m,東西向?yàn)?m。果園由道路分割成為4小 區(qū)。詳見1： 2000果園規(guī)劃圖。該園地面平坦，土壤為砂壤土，果園南部有一眼機(jī)井，最大 供水量60nl?h,動(dòng)水位距地面20m。該地電力供應(yīng)不足，每日開機(jī) 時(shí)間不宜超過14h。為了節(jié)約用水，并保證適時(shí)適量向果樹供 水，擬采用固定式噴灌系統(tǒng)。據(jù)測定，該地蘋果樹耗水高峰期平均日耗水強(qiáng)度為6mm/d, 灌水周期可取57天。該地屬半干旱氣候區(qū)，灌溉季節(jié)多風(fēng)，月 平均風(fēng)速為2. 5m/s,且風(fēng)向多變。該地凍

3、土層深度0. 6m。灌溉區(qū)域如下圖所示：行數(shù)X株數(shù)22X3021X30+3622X3017X30X481果園平而圖要求:（1）選擇噴頭型號和確定噴頭組合形式（包括驗(yàn)核組合平均噴灌強(qiáng)度（7）是否小于土壤允許噴灌強(qiáng)度（以）；（2）布置干、支管道系統(tǒng)（包括驗(yàn)核支管首、尾上的噴頭工作壓力差是否滿足噴灌技術(shù)規(guī)范的要求，下稱規(guī)范）;（3）擬定噴灌灌溉制度，計(jì)算噴頭工作時(shí)間及確定系統(tǒng)輪灌工作制度；（4）確定干、支管管道直徑，計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量和總揚(yáng) 程。（5）水泵和動(dòng)力選型。1、噴灌選型與總體規(guī)劃噴灌工程應(yīng)根據(jù)因地制宜的原則資料收集：1、地形：地面平坦2、土壤：砂壤土凍土層深0.6m3、作物：蘋果樹園林，正值

4、盛果期4、水源：機(jī)井，果園南部井水，最大供水量為60相?, 水位距地2。?。5、氣象：灌溉季節(jié)多風(fēng)，平均風(fēng)速s,風(fēng)向多變6、種植面積95畝，果樹2544株，株距4m,行距6m, 園內(nèi)有十字交叉道路，路邊與第一排樹的距離南北 向?yàn)?m,東西向?yàn)?m。社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件：果園為實(shí)驗(yàn)果園，面積95畝，交通方便，電力 供應(yīng)不足；系統(tǒng)選型：工程應(yīng)根據(jù)因地制宜原則，綜合考慮以下因素選擇系 統(tǒng)類型：1、 水源類型位置；2、 地形地貌；3、 地塊形狀；4、 土壤地質(zhì)；5、 降水量灌溉區(qū)風(fēng)速；6、 風(fēng)向；7、 對象；8、 社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件；9、 生產(chǎn)管理體制；10、勞動(dòng)力狀況及使用者素質(zhì)等情況。由于該果園為盛果期的蘋果樹

5、，經(jīng)濟(jì)價(jià)值就目前情況較 高。灌水頻繁，作物耗水量大，勞動(dòng)力缺乏，但作為實(shí)驗(yàn)果園， 管理者素質(zhì)高有利于噴灌系統(tǒng)的實(shí)施，綜合考慮后，擬定采用固 定使得噴灌系統(tǒng)。噴灌設(shè)計(jì)保證率應(yīng)根據(jù)自然條件和經(jīng)濟(jì)條件確 定，一般不應(yīng)低于85%。灌溉試驗(yàn)資料：該地區(qū)位于淮北地區(qū)，土壤為砂壤土，田間 持水率為32% （占容重，下同），凋萎系數(shù)為田間持水率的60 %o在果樹需水高峰期，蘋果樹的需水強(qiáng)度為2.規(guī)劃和設(shè)計(jì)噴頭選擇和組合間距噴頭的選擇包括噴頭型號，噴嘴直徑和工作壓力的選擇。 在選定噴頭之后，噴頭的流量，射程等性能參數(shù)也就隨之確 定。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB85-85噴灌工程技術(shù)規(guī)范規(guī)定，選擇 噴頭和確定間距的具體原則：

6、(1)組合噴灌強(qiáng)度不超過土壤的允許噴灌強(qiáng)度值O在本設(shè)計(jì)中噴頭的組噴灌強(qiáng)度均要求小于灌區(qū)土壤允許噴灌強(qiáng)度。各類土壤的允許噴灌強(qiáng)度如下表:土壤類別允許噴灌強(qiáng)度(mm/h)砂土20砂壤土15壤土12壤粘土10粘土8注：有良好覆蓋時(shí)，表中數(shù)值可提高20%。對本灌區(qū)取p= 15mm/h。(2)在設(shè)計(jì)風(fēng)速下，噴灌均勻系數(shù)不應(yīng)低于75%,但對行噴式噴灌系統(tǒng)，不應(yīng)低于85%。對本灌區(qū)取噴灌均勻系數(shù)為80%(3)果樹霧化指標(biāo)取值范圍在30004000,在選擇噴頭時(shí)作為依據(jù)，選擇滿足作物要求霧化指標(biāo)的噴頭。霧化指標(biāo)如下表：種類hp/d 值蔬菜及花卉4000 5000糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物及 果樹30004000牧草、

7、飼料作物、草坪 及綠化林木2000 3000注：hp為噴頭工作壓力水頭;d為噴頭主噴嘴直徑。(4)噴灑水利用系數(shù)，有條件時(shí)宜實(shí)測確定。無實(shí)測資料時(shí), 可根據(jù)氣候條件在下列數(shù)值范圍內(nèi)選取：風(fēng)速低于3. 4米/秒，n =0. 80. 9；風(fēng)速為3454米/秒，n =0. 7-0. 8o注：濕潤地區(qū)取大值，干旱地區(qū)取小值。對本灌區(qū)取n =噴頭的選擇由于本灌區(qū)多年平均風(fēng)速為2.5，/s,相對較大，運(yùn)行方式為多 支，多噴頭同時(shí)噴灑，因此選單噴頭噴灌強(qiáng)度較小噴頭。本灌區(qū) 噴頭的噴灑方式有全圓噴灑和扇形噴灑。根據(jù)作物對霧化指標(biāo)的 要求，由噴灌技術(shù)規(guī)范選取金屬搖臂式噴頭，參數(shù)如下表所 示：型號接頭形 式 及尺

8、寸工作壓 力可噴頭流 量”沙噴頭直 徑射程m噴灌強(qiáng)度 (mm/h)“20. G13008確定組合及間距該灌區(qū)多風(fēng)且風(fēng)向多變，以減小風(fēng)的影響采用全圓噴灑噴頭組合形式為正方形，支管間距、噴頭間距選取見表：噴頭組合噴頭間距設(shè)計(jì)風(fēng)速 m/s垂直風(fēng)向a平行風(fēng)向b注：R為噴頭射程； 在每一檔風(fēng)速中可按內(nèi)插法取值； 在風(fēng)向多變而采用等間距組合時(shí)，應(yīng)選用垂直風(fēng)向欄的數(shù)值;表中風(fēng)速是指地面以上10米高處的風(fēng)速。確定噴頭組合間距，由V=s,又R=20m當(dāng) Vi=s 時(shí)，a尸 X 20=20m當(dāng) v:=s 時(shí)，a2= X 20=16m所以a = al J-Ja1a2) = 20 (20 16) = 18m所以 a=

9、b=18mA 有效=ab=18X 18=324。校核1）霧化程度 _ 100% 按式：匕=丁計(jì)算式中：，P為噴頭工作壓力，d為噴嘴直徑8nim；均值越大，說 明其霧化程度越高，水滴直徑就越小，打擊強(qiáng)度也越小，式中勺 選300例的噴頭，Pd =一5。對于果樹，均值控制在30004000,所以所選噴頭滿足霧化 指標(biāo)要求。2）噴灌強(qiáng)度1000x2.96x0.80324=7.3mm/hk 100077 泮=Kh =A有效噴灌強(qiáng)度小于15mm/h,滿足。己知 q = 2.96nr /h ,= a xb = 18wx 18/z? = 324m2式中： L 多支管多噴頭的同時(shí)噴灑；Ku = 1.0 ;“一噴

10、頭的噴水量一噴灌水的有效利用系數(shù)；8。；A一在全圓轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)一個(gè)噴頭的濕潤面積;個(gè)一噴灌系統(tǒng)的平均噴灌強(qiáng)度灌溉制度1、計(jì)算果園的灌水定額，設(shè)其計(jì)劃濕潤層深度為90cm, 則：m 設(shè)=0.1Hr(B 18 2) =X900X X (30%-18%)=2、計(jì)算灌水周期T設(shè)=速=:=.，取T設(shè)3天3、計(jì)算一次灌水所需時(shí)間ni 15.34泉 7.3=2.1/?取 t = 2.5/4、計(jì)算同時(shí)工作的噴頭數(shù)又設(shè)計(jì)日凈噴時(shí)間宜符合下列規(guī)定：固定管道式噴灌系統(tǒng)，不宜少于12小時(shí);半固定管道式噴灌系統(tǒng)，不宜少于10小時(shí);移動(dòng)管道式和定噴機(jī)組式噴灌系統(tǒng)，不宜少于8小時(shí);行噴式噴灌系統(tǒng)，不宜少于16小時(shí)。因此，選c二M

11、噴頭=上X 上一=13（個(gè)） ub T設(shè)C18x18 3x12.5流量校核：Q總=N噴q = 13 X 2.96 = 38.48m3/h12支管寐翻赫統(tǒng)管網(wǎng)布置即脅工作制度如下表:輪灌順序支管號同 時(shí) 1：每日工作的 噴頭數(shù)第天第一組1-1, 1-2, 1-3, 1-11 支管1364第二組1-4, 1-5, 1-6, 1-7 支管13第三組1-8, 1-9, 1-10 支管12第四組1-12, 2-10, 2-11, 2-12 支管13第五組2-6, 2-7, 2-8, 2-9, 2-10 支管13第天第一組2-3, 2-4, 2-5, 2-6 支管1253第二組4-9, 4-10, 4-1

12、1, 4-12 支管12第三組4-4, 4-5, 4-6, 4-7, 4-8 支管12第四組4-1,4-2,4-3 支管9第五組2-1, 2-2 支管8第三 天第一組3-1, 3-2, 3-3 支管1243第二組3-4, 3-5, 3-6 支管9第三組3-7, 3-8, 3-9 支管12第四組3-10, 3-11, 3-12 支管10管道設(shè)計(jì)及水力計(jì)算干支管選擇硬塑料管，豎管選用DN32鋼管3、揚(yáng)程的確定選擇支管管徑考慮多口流，多口流系數(shù)選取如下表:Nm 二X=1X二23456/ m b數(shù)值表管材mfb混凝土管鋼 筋混凝土管/? =0.0132.001.312xl065.33/? =0.014

13、2.001.516xl06/? =0.0152.001.749xl06鋼管、鐵鑄管1.906.250x10，硬塑料管1.770.948xl05鋁質(zhì)管及鋁合金管1.740.861 xlO5由上表及管道具體情況得F二,m=，f=X 10 , b=h - f LQm對于支管Fhf+AzW,又/7貝lj： X X 105 X 63X WX30dN 55nlm式中：d 管道內(nèi)徑（）；。一噴灌系數(shù)設(shè)計(jì)流量A）0 z=0噴灌手冊選取D=63mm,內(nèi)徑d=58mm的硬塑料管干管管徑選擇（由噴灌工程學(xué)查得經(jīng)驗(yàn)公式）：2 120/?時(shí)，d = T3 尬； Q 2 120/?時(shí)，=11.5&。 。二nXq 噴頭=1

14、3X=h所以干管管徑d = 13 J Q z = 13x -738.48 = 80.65根據(jù)噴灌設(shè)計(jì)手冊選管徑d = l7,壁厚為3.5，實(shí)際內(nèi)徑 為103的硬塑料管。比阻值s=X ICT計(jì)算水頭損失：1、干管的沿程水頭損失為:hf = s0QmL 又 L = 300mHf = 2.375 X IO-5 X 38.48 4 h)干=(1.7 + 1.2 + 0.2 + 1.2 X 4) X = 0.66m 4、計(jì)算支管水頭損失： vQ 支11.84X4X1061。廠 / 支=廣=1.2om/s又A 支3.14X58-X3600/9h,支=(0.1 X 4 + 0.1) X = 0.04mJ 文

15、172x9.815,計(jì)算豎管水頭損失： 豎管選用DN32鋼管，內(nèi)徑為28，豎管計(jì)算長度為則一根豎管水頭損失為：-77 X 300 = 3.75m2、計(jì)算典型支管沿程水頭損失：LQ.63x(11.84 嚴(yán)% = Ff = 0.948 x IO5 x 0.432 x =0.79/; db584773、計(jì)算干管局部水頭損失：Q 干 38.48X4X106V ； = = 1.28m/sA 干 3.14X103-X3600/h .工$ dhs=0.61m_6.25xl()5x3.0x2.96i9286,計(jì)算噴頭水頭損失h 噴=10%hw乂 = hf 干 + hf 支 + hj 干 + hj 支 + hs

16、=3.75 + 0.79 + 0.66 + 0.04 + 0.61 = 5.85m所以h噴=10%hw = 5.85 X 0.1 = 0.59m揚(yáng)程的確定已知噴頭工作壓力為hp=300KPa,即相當(dāng)于h=30m的水頭,取 管道埋深為。水泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程H = % + hp + 鼠 + h噴 + Z = 20 + 30 + 5.85 + 0.59 = 56.44m式中：比為水位距地的距離；hp為噴頭的壓力；z為地勢的高差；即水泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程為。水泵的選型及動(dòng)力配套省略。4、設(shè)備用量與材料細(xì)表表1管材設(shè)備序號名稱單位數(shù)量型號備注1干管m300硬質(zhì)塑料管PVC外徑 110mm 內(nèi) 徑 103mm2支管m2

17、424硬質(zhì)塑料管 PVC外徑63mm 內(nèi)徑58mm3豎管m180DN32鋼管內(nèi)徑28mm表2 噴頭型號接頭式 及尺寸工作壓 力可噴頭流量 小噴頭直 徑射程m噴灌強(qiáng)度 （mm/h）“20G3008表3 接頭名稱型號數(shù)量（個(gè)）備注三通接頭三承三通1總干管與干管連接2干管與分干管連接四通接頭三承四通24分干管與支管連接接頭90。彎管接頭162用于支管與豎管連接 和水泵進(jìn)出口處卡套式接頭用于各管長不足時(shí)， 連接兩管表4 閘閥名 稱型號數(shù)量 （個(gè)）性能參數(shù)備注調(diào) 節(jié) 閥ZZYP型-自 力式壓力調(diào) 節(jié)閥148公稱通徑 DN=200mm 公稱壓力PN二安裝于干管與支管連接處， 主要調(diào)節(jié)支管壓力逆 止 閥內(nèi)螺紋止回 閥1止回閥公稱壓力 公稱通徑 DN120mm安裝于水泵出水口處，防 止水回流或者水錘想象閘閥彈性座封閘 閥52工作溫度-29 425安裝于總干管與干，干管 與