农田水利学课程设计指导书(07.11.22)讲诉

农田水利学课程设计指导书水电与建筑学院三、主要内容与进度安排灌溉工程规划设计为选题时，进度安排如下：序序号主要内容时间(d)1系统选型与总体规划12喷头、灌水器或给水栓的选择与布置13计算灌溉制度与工作制度14管网设计、水泵和动力选型15整理计算书及图纸、写课程设计报告1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4小区。详见1：2000果园规划图。砂壤土，果园南部有一眼机井，最大供水量60m3/h，动水位距地据测定，该地苹果树耗水高峰期平均日耗水强度为6mm／d，灌水周期可取5~7天。该地m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(p)是否小于土壤允许喷灌强度(p)；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(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；(4)确定干、支管管道直径，计算系统设计流量和总扬程。行数×株数22×3022×30行数×株数22×3022×3021×30+3617×30×48喷灌系统的规划设计内容包括：①勘测调查②喷灌系统选型，田间规划③水力计算，结构计算原则：技术上可行，经济上合理(一)喷灌区的调查勘测：收集资料1．自然条件：①地形②土壤③作物④水源⑤气象2．生产条件：①水利工程状况②生产状况③喷灌区划、农业生产发展规划和水利规划④动力和机械设备⑤材料和设备生产供应情况⑥生产组织和用水管理3．社会经济条件①灌区的行政区划②经济条件③交通情况④市(县)镇发展规划(二)规划和设计成固定式、半固定式、机组式2．喷洒方式，喷头的组合形式①喷灌方式：全园固定式平常采用扇形边角机组式④基本要求3．选择喷头(或喷灌机)与工作压力注意雾化指标4．检验灌水质量指标5．管道布置①用于喷灌的管道应满足⑴能承受工作压力(100~600kpa)⑵能通过设计流量⑶使用年限长⑷便于运输，施工和安装②田间管道系统的布置形式①干管应沿主坡方向布置②支管与干管垂直，尽量平行等高线布置，以使各喷头工作压力基本一致③支管的首尾压力差≤喷头工作压力的20%hhpzw(三)水力计算和结构计算．灌水定额，周期的确定同时工作的喷头数支管的轮灌的方式固定式：各支管轮流喷洒的秩序半定式：支管的移动方式①流程水头损失hffLQm注意多孔的出流②局部局治③管径的确定满足输水条件按费用最小原则确定微分法动态规划法动态规划法hQ120m3，D11.5Q，D为管径(mm)h④水锤分析详见《喷灌工程技术》b．按允许差压计算QNq喷头四、主要参考文献2、华东水利学院主编，水工设计手册(8)，水电出版社，1984年课程设计云南农业大学农业水利工程(1)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。(2)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：土壤类别土壤类别允许喷灌强度(mm/h)砂土20砂壤土15壤土12壤粘土10粘土8注：有良好覆盖时，表中数值可提高20％。对本灌区取p=15mm/h。(3)喷灌设计保证率应根据自然条件和经济条件确定，一般不(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量径量径(5)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：喷灌强喷灌强度(mm/h)3.13接头形式及尺寸工作压300喷头流2.96喷头直8射程m20.0型号1(6)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0.3-1.6R1.3R1.6-3.4(1-0.8)R(1.3-1.1)0.3-1.6R1.3R1.6-3.4(1-0.8)R(1.3-1.1)R3.4-5.4(0.8-0.6)R(1.1-1)R注：①R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=20mRm所所以(所以a=b=18mAab=18×18=324m2(7)校核a、雾化程度P=p按式：dd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hp300kpa的喷头，dd8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。b、喷灌强度p全=KwA有效喷灌强度小于15mm/h，满足。设设Kw—多支管多喷头的同时喷洒;Kw=1.0(1)确定果园的设计灌水定额，设其计划湿润层深度为90cm，则：设maxmin=15.34mm(2)计算灌水周期==(3)一次灌水所需时间m15.34t===2.1h(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。该灌溉区为固定管道式喷灌系统因此，选C=12.5hN1喷头===13(个)设水源满足供给 (5)轮灌组数为：n=T*c/t=3×12.5/2.5=15(组)1设(6)同时工作的支管数为:根据看图初步确定N=N喷头=13=3(根)支n4工作制度如下表：支管号支管号1-1,1-2,1-3,1-11支管1-4,1-5,1-6,1-7支管1-8,1-9,1-10支管1-12,2-10,2-11,2-12支管2-6,2-7,2-8,2-9,2-10支管2-3,2-4,2-5,2-6支管4-9,4-10,4-11,4-12支管4-4,4-5,4-6,4-7,4-8支管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支管轮灌顺序第一天第二天第一组第二组第三组第四组第五组第一组第二组第三组第四组第五组第一组第二组第三组第四组每日工作的喷头数443时989第三天3、管道设计及水力计算(1)干支管选择硬塑料管,竖管选用DN32钢管选择支管管径考虑多口流，多口流系数选取如下表：mm=1.770.5300.4530.4230.4080.398X=10.6480.5440.4950.4670.4484f,m,b数值表管管材混凝土管钢筋混凝土管钢管、铁铸管硬塑料管铝质管及铝合金管fmb5.335.335.14.774.74由上表及管道具体情况得F=0.423,m=1.77，f=0.948×105，，b=4.77h=fLQm对于支管Fh+Δz≤0.2h，又fdbfpd≥55mm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=n×q=13×2.96=38.48m3/h所以干管管径支ms0(2)计算水头损失:a、干管的沿程水头损失为：b、计算典型支管沿程水头损失：c、计算干管局部水头损失：d、计算支管水头损失：d、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：h=ss==0.61mh=ss==0.61mf、计算喷头水头损失又又所以扬程的确定已知喷头工作压力为h=300KPa,即相当于h=30m的水头，取p管道埋深为0.7m。4、水泵的设计扬程即水泵的设计扬程为56.44m。初选满足扬程要求的水泵(列出所选水泵的额定参数表，考虑水泵台数)重点考虑双吸泵：H设=56.44；Q=38.48m3/s;水泵水泵类型流量扬程转速轴功率电动机效率L/sm转/分KW功率KWsh692900557574805067.8717256268793068431980sh92020593918305、设备用量与材料细表表1管材设备序号12名称干管支管单位mm数量3002424型号硬质塑料硬质塑料备注外径110mm内径103mm外径63mm量钢管钢管竖管DN3228mm480m表2喷头喷灌强喷灌强度(mm/h)3.13喷头流2.96接头式及尺寸工作压300喷头直8射程m20.0型号1表3接头数数量(个)三承三通224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名称三通接头四通接头三承四通型号用用于支管与竖管连接