农田水利学课程设计指导书(071122)

农田水利学课程设计指导书(071122)

农田水利学课程设计指导书编写：邱苑梅云南农业大学水利水电与建筑学院2007年11月三、主耍内容与进度安排以管道灌溉工程规划没计为选题吋，进度安排如卜*:n序号主要内容吋间（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喷灌系统规划设计基木资料某实验果园，而积95亩，种植苹果树共2544株，果树株距4m，行跑6m,正位盛果期。园内奋十字交叉道路，路边与第一排树的距离南北昀为2m,东西|4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，果园南部有一眼机并，最人供水量60m7h,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fi向果树供水，拟采用1*1定式喷灌系统。裾测定，该地苹果树耗水高峰期平均U耗水强度为6mm/d，灌水周期nj'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，且风句多变。该地冻十层深度0.6m。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（^）足否小于土壤允许喷湘强度（&）;（2）布置干、支管道系统（包括验核支管首、尾上的喷头工作灰力差是否满足《喷灌技术规范》的要求，下称《规范》）；（3）拟定喷灌灌溉制度，计算喷头丁.作时1川及确定系统轮灌丁.作制度；（4）确定丁、支管管道直径，计算系统设计流景和总扬程。n(5)水泵和动力选型132m148m行数x株数22X3021X30+36§17X30X48100mn喷灌系统的规划设计容包括：①勘测凋查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.A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、农业牛产发展规划和水利规划④动力和机械设备⑤材料和没备生产供应情况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交通怙况n①市（县）镇发展规划（二）规划和设计1.喷灌系统形成固定式、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②喷头的组合形忒：三角形，正方形③L、b的确定④菽木要求a.组合均匀系数。Cu人于设计要求b.设计喷灌强度小于等于土壤滲吸速度c.投资运行费用低3.选择喷失（或喷灌机）与工作压力注意雾化指标4.检验灌水质M指标'组合均匀270%〜80%喷＜雾化程度（在范围内组后的喷灌强度S土壤渗吸速度5.管道布置①川于喷灌的管道应满;li⑴能承受工作压力（100〜600kpa）⑵能通过设计流景（3）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a.丰字形布置b.梳齿形布a布置原则:①干管应沿主坡方叫布置n①支管与干管垂直，尽量平行等高线布置，以使各喷失工作压力菽木一致②支管的首尾压力差＜喷头工作压力的20%n（三）水力计算和结构计算1.灌水定额，周期的确定2.M时工作的喷失数3.支管的轮灌的方式同定式：各支管轮流喷洒的秩序半定式：支管的移动方式4.管道水力计算①流程水尖损火注意多孔的岀流hf=hf•F4多孔出流系数<1②MnPa-=^'V/2gb.=0.1/z治③管径的确定满足输水条件按费用最小原则确定p分法j动态规划法实际上：2:5£>2（D为管挽，m，0为管道流量,w%）G>120<,D=ll.5拉£>为管径（圆）/流速控制在2.5〜3欠以下④水锤分析详见《喷灌工程技水》b.按允许差压计算选择水泵和动力Q=N..qn6.管道系统的结构设计7.水泵的设汁8.材料的细表和工程概算四、主要参考文献1、郭元裕主编，农⑴水利学，屮国水利水电出版社，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!li版社，1992年4、喷灌工程设计手册编写纟II,喷灌工程设计手册，水利电力出版社，1989年5、傅琳、董文楚、郑耀泶编著，微灌丁程技术指南，水利电力出版社，1988年n农田水利学课程设计学校：云南农业大学学院：水利学院教学班号：1班专业：农业水利工程学号：姓名n1、喷头的选择(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=l5mm/h。(3)喷灌设计保证率应根据自然条件和经济条件确定，一般不应低于85%。(4)喷洒水利用系数，有条件时宜实测确定。无实测资料时，讨根据气候条件在下列数值范围内选取：风速低于3.4米/秒，n=0.8〜0.9;风速为3.4〜5.4米/秒，q二0.7〜0.8。注：湿润地区取大值，干旱地区取小值。对本灌区取n=o.8(5)由于本灌区多年平均风速为相对较大，运行方式n为多支，多喷头同时喷洒，因此选单喷头喷灌强度较小喷头。木灌区喷尖的喷洒方式有全圆喷泗和扇形喷洒。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：型号接头形式及尺寸工作压力kPa喷头流量，n3//z喷头直径，nnl射程m喷灌强度(mm/h)pr,20G3002.96820.03.13(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：喷头组合喷头间距设计风速m/s垂直风向a平行风向b0.3-1.6R1.3R1.6-3.4(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，应选用垂直风向栏的数值;n②表屮风速是指地面以上10米高处的风速。确定喷头组合叫距，由V=2.5m/s,又R=20m当Vi=1.6m/sB^,ai=1.0R=1.0X20=20m当v2=3.4m/s时,a2=0.8R=0.8X20=16m所以a=al-二-a2)=202,4-1.6(20-16)=18m所以a=b=18mA有效=ab=18X18=324m2（7）校核a、雾化程度_100/z"按式：P（!=丁计算式中：〜为喷头工作压力/为喷嘴直径8mm;直越大，说明其雾化程度越高，水滴直径就越小，打击强度也越小，式屮~选3000。的喷头，Pd100A,,d100x300__8=3750对于果树，直控制在3000〜4000,所以所选喷头满足雾化指标要求。b、喷灌强度OQQq/jA何效1000x2.96x0.80324=7.3mm/h喷灌强度小于15mm/h，满足。已知:q=2.96z?73!hA有效=axb=18mxl8/7i=324m2，rj=().8()nK…一多支管多喷头的同吋喷洒；K-=L02、灌溉制度选择(1)确定果园的设计灌水定额，设其计划湿润层深度为90cm，则:m设=0.111（e隨一emin）=0.1X900X1.42X（30%-18%）=15.34mm(2)计算灌水周期T设孕了=2風取T设3天(3)一次灌水所需时间m15.347.32.1/2，取’=2.5/z(4)计算同吋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。该灌溉区为固定管道式喷灌系统因此，选C=12.5hN1喷头=2^ZX^_=13（个）abTaC18x183x12.5流量校核：Qa=N#q=13X2.96=38.48m3/h<60m3/h水源满足供给(5)轮灌组数为：设*c/t=3X12.5/2.5=15(组)n(1)同时工作的支管数为：根据看图初步确定n工作制度如下表.•轮灌顺序支管号同时每円工作的喷头数第天第一组1-1，1-2,1-3,1-11支管1364第二组1-4,1-5,1-6,1-7支管13第三组1-8,1-9,1-10支管12第四组1-12,2-10,2-11，2-12支管13第五组2-6,2-7,2-8,2-9,2-10支管13第天第一组2-3,2-4,2-5,2-6支管1253第二组4-9,4-10,4-11，4-12支管12第三组4-4,4-5,4-6,4-7,4-8支管12第四组4-1,4-2,4-3支管9第五组2-1，2-2支管8第三天第一组3-1,3-2,3-3支管1243第二组3-4,3-5,3-6支管9第三组3-7,3-8,3-9支管12第四组3-10,3-11，3-12支管103、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134=3（根）选择支管管径考虑多口流，多口流系数选取如下表m=1.77nX=1X=0.520.6480.53030.5440.45340.4950.42350.4670.40860.4480.398f，m，A数值表管材mfb混凝土管钢筋混凝土管n=0.0132.001.312xl065.33n=0.0142.001.516X1065.33n=0.0152.001.749xlO65.33钢管、铁铸管1.906.250x10s5.1硬塑料管1.770.948x1054.77铝质管及铝合金管1.740.861x10s4.74巾上表及管道具体情况得F二0.423,m二1.77，f二0.948X105’，b二4.77h_对于支管Fhf+AZ彡0.2hp，又7dh则:0.423X0.948X105X63X11.84177/d477彡0.2X30d^55mm—喷灌系数设计流量她。式中：d—管道内径（胃0;n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＜；120/?73/A时，以二13Q120//?3//?时，（’=11.5^/^。2=nXq喷头=13X2.96=38.48n?/h所以干管管径d=13-^2^=13x738.48=80.65mm根据《喷灌设计手册》选管径6/=110mm，壁厚为bmm，实际内径为OlCWmm的硬塑料管。比阻值Sg=2.375X10_5（2）计算水头损失：a、干管的沿程水头损失为：hf=soQmL又L=300mHf=2.375X10一5X38.48177X300=3.75mb、计算典型支管沿程水头损失：hf=FfL^~=0.948x105x0.432x63X(i^8,)'”=0.19mfdh58477c、计算干管局部水头损失：QT=S3.48X4X^=L28m/shjT=(1.7+1.2+0.2+1.2X4)Xd、计算支管水失损失：1.23a2X9,31=0.66m1X34X4X1063.14X582X3600=1.25m/sn(0.1X4+0.1)X1.25a2X9,310.04md、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：，.25xW5x3:Ox2.96瑚所1.9285.1f、计算喷头水头损失=10%hw又乜评=~干+〜支+h!干+hj支+hff=3.75+0.79+0.66+0.04+0.61=5.85mtw=10%h,v=5.85X0.1=0.59m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。4、水泵的设计扬程H=hi十tip十tivv十h自十厶2=20十30十5.85十0.59=56.44m即水聚的设计扬程为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；n由H设=56.44可以初步选定泵型为8sh-9、10sh-6、14sh-9、20sh-9水泵类型流量L/s扬程m转速转/分轴功率KW电动机功率KW效率8sh-921369290055757428862.561.3803515()67.87110sh-63607114501091327948665.110372540562687914sh-997280147026840079126075306841440653198020sh-9162068970379.74507920205939183234047374.48()由于泵房内的最适合的水泵台数为4-6台，Q=3848L/s;所以水泵单台流量大约为641L/S-962L/S，我选择14sh-9型水泵。其配套电动机为Y4001-4355KW5、设备用量与材料细表表1管材设备序号名称单位数量型号备注1干管m300硬质塑料管PVC外径110mm内径103mm2支管m2424硬质塑料管PVC外径63mm内径58mmn竖管m480DN32钢管内径28mm表2喷头型号接头式及尺寸工作压力心喷头流量,打3//7喷头直nun射程m喷灌强度（mm/h）pyj2oG13002.96820.03.13表3接头名称型号数量（个）备注三通接头三承三通1总干管与干管连接2干管与分干管连接四通接头三承四通24分干管与支管连接接头9妒弯管接头162用于支管与竖管连接和水泵进出口处卡套忒接头用于各管长不足时，连接两管表4闸阀名称号型觀⑴数参匕匕厶冃性、--E备调节阀G力—T式z力讲Z84mamrrMP00.617=2=1NNDp径力通压称称公公接力连压管管支支与节管调干要于主装，安处逆止阀闪螺纹止冋阀11径力通压称m称公Dm公al2阀ylPN1冋OIVD止N1P，想处锤U水水者出或$泵流殳水回于水装止安防闸阀弹性座封闸阀25-92.i乂5°C、心5温42作H干与管，管各干干制与分樹i管，，K»干管处X17总干头這于分接装与管安管支表5其它设备名称数量（个）备注堵头54安装在干管、分干管、支管尾部排水井4在.分干管末端压力表4安装于分干管首部水表1安装于总干管首部