喷灌系统设计

3.1喷灌系统3.1.1由于贵州省受地形条件和产业种植的限制，大多数地方皆采用固定式喷灌系统。固定式管道喷灌系统适用于地形起伏较大、灌水频繁、劳动力缺乏的地方，灌溉对象为经济作物及园林、果树、花卉和绿地。3.3.1.2.1基本情况调查灌区水源（m3或m3/s或m3s-1/万亩）、灌区面积（亩）、土壤类别（砂土、砂壤土、壤土、壤粘土、粘土）、风速及风向（m/s，°）、作物（蔬菜及花卉、粮食作物、经济作物及果蔬、牧草、饲料作物、草坪、绿化林木）、地形坡度（°）。3.1.2.2参数确定：土壤容重γ（g/cm3）：查下表-1确定表-1土壤容重及田间持水量土壤质地容重（g/cm3）田间持水量重量%体积%砂土1.42～1.8016～2026～32砂壤土1.36～1.5422～3032～40壤土1.40～1.5522～2830～35壤粘土1.35～1.4428～3240～45粘土1.42～1.1230～3540～50计划湿润深度h（cm）：查表-12确定土壤田间持水量：查表-1确定土壤适宜含水量上限β1'（85%）：土壤田间持水量×85%土壤适宜含水量上限β2'（65%）：土壤田间持水量×65%最大灌水定额确定（mm）：ms=0.1γh（β1'-β2'）灌水定额（mm）m≤ms日耗水强度ETd（mm）：查表-2确定表-2不同作物生育盛期平均日需水量和最大日需水量作物种类作物名称生育阶段测定年份平均日需水量（mm）最大日需水量（mm）需水量平均值需水量平均值C4作物玉米抽雄期19824.45.18.18.3谷子灌浆期19655.78.5C3作物小麦灌浆期198210.711.214.917.4大豆开花期196411.214.6棉花结铃期198311.722.6设计灌水周期确定T（d）：T=m/ETd3.1.2.3灌溉分区及管道布置依据灌区形状及长宽，合理布置干管、分干管、支管。布置规则为下：A、灌溉分区形状尽量规整、面积尽量相等。B、分干管尽量垂直等高线布置C、支管尽量沿高线布置D、支管两端喷头距地块边缘或支管入口的距离为喷头间距的一半。3.1.2.4喷头的选择及组合间距的确定依据作物的种植间距，拟定喷头的型号。依据拟选喷头的射程粮食作物、经济作物及果蔬3000～4000牧草、饲料作物、草坪、绿化林木2000～3000喷头的雾化值w1=100×hp/d若w1≥w，则喷头可取。C、检测喷头射程比Ka、Kb是否超出选定射程比设计射程比ka1=a/R；kb1=b/R若ka1≤ka，且kb1≤kb，则间距或喷头可取。3.1.2.5喷头工作制度的确定1、喷头工作点及支管的布置依据灌区分区宽度B，确定支管长度L支管，依据支管间距b、及分区长度L，确定分区支管数量N支管；依据喷头间距a计算支管喷头数量：N喷头=L支管/a。2、一个工作位置的灌水时间t（h）参数：喷头布置间距a（m）：已计算支管布置间距b（m）：已计算设计灌水定额m（mm）：已计算喷头设计流量qp（m3/h）：根据选定喷头参数确定田间喷洒水利用系数ηp（%）：根据风速v确定，当v＜3.4m/s时，ηp=0.8～0.9；当3.4m/s≤v≤5.4m/s时，ηp=0.7～0.8.t=abm/(1000*qp×ηp)3、一天灌区工作位置数nd参数：设计日灌水时间td（天）：依据当地作业时间确定；一个工作位置的灌水时间t（h）；已计算nd=td/t4、每次同时进行的支管数np（条）参数：一天灌区工作位置数nd：已计算设计灌水周期T（d）：已计算支管数量：N支管：已计算np=N支管/（ndT）3.1.2.6轮灌顺序的确定和管道流量计算1、轮灌顺序确定原则：1）各轮灌组喷头数量尽量相等2）将流量分散到各配水管道3）灌区灌溉要均匀2、管道设计流量计算1）支管流量Q支管计算参数：喷头流量qp（m3/h）：查喷头参数支管喷头数量N：支管孔口数量Q支管=qp*N2)分干管流量Q分干管计算Q分干管=∑Q支管∑Q支管：同一轮灌组分干管管辖下支管流量的总和3）主干管流量Q主干管计算Q主干管=∑Q分干管3.1.2.7供水能力计算参数：水源供水量Q供给（m3s-1/万亩）：资料收集及现场调查灌区面积A（亩）：图上量取灌区供水能力为：Q=A/10000×1×3600管道系统总流量Q总=Q主干管若Q总≤Q，则满足供水需求；若Q总≥Q，则不满足供水需求，若Q总只是大于Q很少，则通过选择其他可以满足灌溉的喷头进行系统优化：若Q总比Q大很多，则考虑减少灌区面积。3.1.2.8管道设计1、支管设计1）管材：一般采用硬塑料管（UPVC）1）最小管径计算参数：摩阻系数f：查下表-10流量指数m：查下表-10管径指数b：查下表-10孔口数N孔口（个）：N喷头-1喷头间距a：已计算首孔距s:设计量取首孔距离与喷头间距比X=a/s多口系数F：F=(N(1/(m+1)+1/(2N)+(m-1)0.5/(6N2))+X-1)/(N+X-1)首尾喷头最大高程差Δz（m）：图上量取工作压力hp（kPa）：喷头型号参数喷头流量qd（m3/h）：喷头型号参数支管管径D（mm）≥(F*f*a*N孔口*(qd*N孔口)m/(0.2(hp/10-Δz)))(1/b)查找UPVC管材，以最相近管径为支管实选管径。表-9f、m、b数值表管材fmb混凝土管、钢盘混凝土管[n=0.13]13120002.005.33混凝土管、钢盘混凝土管[n=0.14]15160002.005.33混凝土管、钢盘混凝土管[n=0.15]17490002.005.33旧钢管、旧铸铁管6250001.905.10石棉水泥管14550001.854.89硬塑料管948001.774.77吕管、铝合金管861001.744.742、分干管设计参数：Q分干管：已计算当Q分干管≤120m3/s时，D=13*(Q分干管)1/2当Q分干管＞120m3/s时，D=11.5*(Q分干管)1/2查找UPVC管材，以最相近管径为支管实选管径。3、主干管设计水泵出的输水管：泵站设计部分与分干管相接的部分由以下公式计算Q主干管：已计算当Q主干管≤120m3/s时，D=13*(Q分干管)1/2当Q主干管＞120m3/s时，D=11.5*(Q分干管)1/2查找UPVC管材，以最相近管径为支管实选管径。4、管网水力计算（1）支管入口最大压力水头H支（m）=H支末+Δz+（L竖-0.2）+H竖管+H支管+hf软管1）支管末端喷头工作水头H支末（m）=90%×（hp/10）2）末端喷头入口与支管入口高程差Δz（m）：图上量取3）竖管水头损失H竖管（m）=hf(m)+fj(m)摩阻系数f：查表-10流量指数m：查表-10管径指数b：查表-10管道内径D:查铝合金竖管规格选取喷头流量qd（m3/h）：喷头参数竖管长度L竖（m）:根据作物高度计取竖管沿程水头损失hf(m)=fm(L竖-0.2)*qdm/(Db)竖管半径r(mm)：D/2竖管流速（m3/s）：qd/∏r2局部损失系数ξ：查表-11表-11局部损失系数表名称三通闸阀形式横流纵横流纵流双向横流全开ζ0.10.5～0.81.51.50.1名称给水栓渐缩管渐放管弯头形式全开90°45°ζ20.10.250.50.2重力加速度g:9.81竖管局部水头损失fj(m)=ζv2/（2g）4）支管水头损失H支管（m）=hf(m)+fj(m)支管沿程水头损失hf(m)=FfL支(qdN喷头)m/Db摩阻系数f：查表-10流量指数m：查表-10管径指数b：查表-10支管长度L支：已计算多口系数F：已计算喷头流量qd（m3/h）：喷头型号参数支管内径D（mm）：已计算喷头数量N喷头（个）：已计算支管半径r(mm)：D/2支管流速（m3/s）：Q支管/（∏r2）支管局部水头损失fj(m)=ξv2/（2g）支管局部损失系数ξ：查表-115）支管入口软管水头损失软管沿程水头损失hf软管(m)=fL支(qdN喷头)m/Db摩阻系数f：查表-10流量指数m：查表-10管径指数b：查表-10软管长度L软（m）：设计量取软管流量Q软=Q支管软管内径D（mm）：已计算软管半径r(mm)：D/2软管流速（m3/s）：Q软/（∏r2）软管局部水头损失fj(m)=ξv2/（2g）软管局部损失系数ξ：查表-11（2）分干管入口压力水头H分干管（m）=H支+∑ff分干管(m)+fj分干管(m)+Δz（m）参数：分干管首尾高程差Δz（m）：图上量取支管最大压力水头H支（m）：已计算各分干管水头损失=∑ff分干管(m)+fj分干管(m)ff分干管(m)、fj分干管(m)计算方法同上。（3）干管入口压力水头H干管（m）=H分干管（m）+ff干管(m)+fj干管(m)+Δz（m）参数：干管首尾高程差Δz（m）：图上量取分干管入口压力水头H分干管（m）：干管水头损失=ff干管(m)+fj干管(m)注：若是多分干管，由于各分干管的入口压力水头有差异，计算得到的干管水头也有差异，则需进水头平衡处理。通常采用增大一部分分干管管径进行处理，调整参数为管径及对应的管长，干管水头计算值相近。（3）管网水力