农田水利学专业课程设计

农田水利学课程设计一、课程设计目标经过对管道浇灌系统计划设计，了解浇灌系统设计过程及设计方法，巩固农田水利学所学内容，提升综合应用能力和发明能力。二、基础资料某试验果园，园内有一眼机井，动水位距地20m。该地电力供给不足，为节省用水，拟采取固定式喷灌系统。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，路边和第一排树距离南北向为2m，东西向为3名。气象：干旱气候区，浇灌季节多风，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,水位距地。浇灌试验资料：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、喷管系统选型1、因为该果园为盛果期苹果树，经济价值较高、灌水频繁，作物耗水量大、劳动力缺乏、综合考虑后采取固定式喷灌系统。2、喷头选择和组合间距喷头选择包含：喷头型号、喷嘴直径和工作压力选择，在选定喷头以后，喷头流量、射程等性能参数也就随之确定。喷头选择因为灌区月平均风速为2.5m/s相对较大运行方法为多支多喷头同时喷洒，所以选喷灌强度较小喷头。ZY系列部分喷头性能参数（摘抄自《节水浇灌理论和技术》）型号接头型式喷嘴直径工作压力喷头流量喷头射程20PY-30。1（内）管螺纹9.0mm300kpa22m喷头组合形式和组合间距确实定该灌区多风且风向多变，以减小风影响采取全圆喷洒喷头组合形式为正方形。设计风速m/s组合间距垂直风向平行风向0.3~1.6（1~1.1）R1.3R1.6~3.4（0.8~1.0）R（1.1~1.3）R3.1~5.4(0.6~0.8)R（1.0~1.1）R确定喷头组合间距（喷头间距L、支管间距b）当风速为=1.6m/s时，=1.0R=1.0m当风速为=3.4m/s时，=0.8R=0.8m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依据上述结果，取L=20m,b=26m。校核雾化指标不一样作物适宜雾化指标（摘抄自《节水浇灌理论和技术》）作物种类W蔬菜及花卉4000~5000粮食作物、经济作物及果树3000~4000牧草、饲料作物、草坪~3000计算雾化指标：W实际雾化指标在适宜雾化指标范围内，所以喷灌雾化指标满足要求。校核喷灌强度各类土壤许可喷灌强度（摘抄自《节水浇灌理论和技术》）土壤类别许可喷灌强度值mm/h砂土20砂壤土15壤土12壤黏土10黏土8风系数k=1.0已知：L=20mb=26m。则喷头有效控制面积为设计喷灌强度小于许可喷灌强度，所以喷灌强度满足要求。关键内容：计算浇灌制度和工作制度浇灌制度计算果园灌水定额，设其计划湿润层深度为50cm,则：砂壤土：田间持水量（12%~22%）取计划湿润层：40~60cm取H=50cm适宜土壤含水率：（70%~90%）土壤干密度：1.0g/cmβ1——适宜土壤含水量上限

β2——适宜土壤含水量下限灌水定额：灌水周期设计需水强度为6mm/d，则灌水周期：为方便管理，实际灌水周期应取整数，所以灌水周期取为4d。实际灌水周定额为一次灌水所需时间t可按下式确定：同时工作喷头数（N）可按下式计算：个取同时工作喷头数为2个取同时工作喷头数为2个一根支管上喷头数n=l/L=120/20=6干管上支管数N=L/26=(132+148)/26=10.7.取为10根依据实际情况，全喷罐区总共包含8个轮灌组，天天工作2个轮灌组，天天工作总时间为6h。轮灌制度（轮灌次序）时间轮灌组轮灌组中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第二天第一组6支、7支、12第二组8支、9支、10支8第三天第一组11、12支8第二组13支、14支、15支、8第四天第一组16支、17支、8第二组18支、19支、20支8关键内容：水力计算和管道计算管材选择管材选择应该依据当地具体情况1、从喷头性能参数表查喷头流量为5.0m/h，工作压力为300kpa。2、支管、干管流量及管径选择有经验公式：当Q<120m/h，D=13；当Q>=120m/h，D=11.5;D为管内径（mm）支管：Q=nq=m/h<120m/hD=13=13依据《喷灌工程技术规范》选管外径d=75mm，壁厚为3.0mm硬聚氯乙烯管。干管：Q=nq=m/h<120m/hD=13=13依据《喷灌工程技术规范》选管外径d=110mm，壁厚为4.2mm硬聚氯乙烯管。二、水力计算管道沿程水头损失，由《浇灌和排水工程设计规范》得：多种管材f、m、b值管材fmb钢筋混凝土管糙率n=0.013n=0.014n=0.0151.3122.005.331.5162.005.331.7492.005.33旧钢管、旧铸铁管6.251.905.10 硬塑料管0.9481.774.77铝合金管0.8611.744.74干管沿程水头损失L=256m。计算距离最远支管沿程水头损失。总水头损失=10.636+6.823=17.459m考虑多孔出流X=0.5,F=0.373=0.37317.459=6.512m计算局部损失：所以总损失：喷头水头损失：三、水泵扬程确实定已知喷头工作压力为，即相当于h=30m水头，取管道埋深为0.7m水泵设计扬程。m式中：h为水位距地面距离。水泵选型及动力配套设备省略。设备用量和材料细表表1管材设备序号名称单位数量型号备注1干管m280硬聚氯乙烯管外径110mm2支管m2280硬聚氯乙烯管外径75mm3竖管m426DN32钢管外径32mm表2喷头型号接