喷灌系统水力计算ppt课件.ppt

《喷灌系统水力计算ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《喷灌系统水力计算ppt课件.ppt（59页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第一节 园林给水工程,喷灌系统设计,第二章 园林给排水工程,上节课内容回顾,1、水头损失概念及其分类？2、树枝状管网的计算目的？,五、喷灌系统的设计,喷灌是喷洒灌溉的简称，是借助一套专门的设备将具有压力的水喷洒到空中，散成水滴降落到地面，供给植物水分的一种灌溉方法。,(一) 喷灌系统简介,喷灌的优点,近似于天然降水，对植物全面进行浇灌，可以洗去树叶上的尘土，增加空气的湿度。节约用水。节省空间。,投资较高。受风和空气温度影响大。技术要求高。高、中压灌耗能较大。,喷灌的缺点,喷灌系统的特点,喷灌系统的分类,依喷灌方式，喷灌系统可分为,1、移动式喷灌系统,3、固定式喷灌系统,2、半固定式喷灌系统,水

2、源,管道,喷头,压力水,干、支、立,固定式喷头旋转式喷头,泵,高位水池,喷灌系统的组成,外露式喷头地埋式喷头,或,喷头1按非工作状态分类 (1)外露式喷头： 指非工作状态下暴露在地面以上的喷头。这类喷头构造简单、价格便宜使用方便，对供水压力要求不高，但其射程、射角及覆盖角度不便调节，且有碍园林景观。因此般用在资金不足或喷灌技术要求不高的场合。,(2)地理式喷头： 是指非工作状态下埋藏在地面以下的喷头。工作时，这类喷头的喷芯部分 在水压的作用下伸出地面，然后按照一定的方式喷洒；当关闭水源，水压消失，喷芯在弹簧的作用 下又缩回地面。地埋式喷头构造复杂、工作压力较高，其最大优点是不影响园林景观效果、

3、不妨碍活动，射程、射角及覆盖角度等喷洒性能易于调节，雾化效果好，适合于不规则区域的喷灌，能够更好地满足园林绿地和运动场草坪的专业化喷灌要求。,管材和管件 管材和管件在绿地喷灌系统中起着纽带的作用。它将喷头、闸阀、水泵等设备按照特定的方式连接在一起，构成喷灌管网系统，以保证喷灌的水量供给。 在喷灌行业里，常用的管材有 聚氯乙烯(PVC) 聚乙烯(PE) 聚丙烯(PP),PVC等塑料管正在逐渐取代其他材质的管道，成为喷灌系统主要的管材。 种类有管材、接头、弯头、异径、堵头、法兰等。,(二 ) 固定式喷灌系统设计,1）地形图：比例尺为1/10001/500的地形图，了解设计区域的形状、 面积、位置、

4、 地势等 2）气象资料：包括气温、雨量、湿度、风向风速等，其中风对喷灌影响最大。 3）土壤资料：主要是土壤的物理性能，包括土壤的质地、持水能力、土层厚度、吸水能力等 ，主要用以确定喷灌强度和灌水定额的依据。 4）植被情况：植被的种类、种植面积、根系情况等。 5）水源条件：城市自来水或天然水源。 6）动力来源：重力还是外力,1、设计基础资料的收集,喷灌的缺点之一就是受风影响大,所以做喷灌工程设计应特别注意此问题。风速风向是确定喷头布置形式和管道布置方式的重要依据。 风向:一般可分为8个方位， 即东、南、西、北、东北、西北、东南、西北八个方向。设计风向是指灌区主要农作物灌水时期内灌水日的主风向。

5、如此季节没有时显的主风向，应按多风向设计。 风速：指喷灌工作日的平均风速。,风向图,2、灌溉制度的设计（1）设计灌水定额（2）设计灌溉周期（3）喷洒方式和喷头组合形式（4）喷灌强度与喷灌时间,（1）设计灌水定额,灌水定额一次灌水的水层深度（mm)或一次灌水单位面积的用水量（m3/亩)。设计灌水定额作为设计依据的最大灌水定额。 注：若以m0表示m3/亩的灌水定额，以m表示mm的灌水定额，则两者之间的关系为m0=2/3m 即10mm水深相当于6.67m3/亩的灌水量。,其求解方法： 利用土壤田间持水量资料计算 利用土壤有效持水量资料计算设计灌水定额（略）,利用土壤田间持水量资料计算,式中：m设计灌

6、水定额（mm) r土壤容重（g/cm3); h计算土层深度，即植物主要根系活动层深度（cm)，草坪、花卉可取h=20-30cm； P1适宜的土壤含水率上限（重量%），可取田间持水量的80%-100%； P2适宜的土壤含水率下限（重量%），可取田间持水量的60%-70%,田间持水量是指排水良好的土壤中，排水后不受重力影响而保持在土壤中的水分含量，通常以占干土重量的百分比表示，是确定灌水时间和灌水水量的一个重要指标。 几种常见土壤的容重和P、P可参照教材1表2-1-8。,（2 ）设计灌溉周期,灌水周期也叫轮灌期，即植物耗水最旺时期的允许最大灌水间隔时间。,式中：T灌水周期（d)； m灌水定额（mm

7、)； W作物日平均耗水量或土壤水分消耗速率（mm/d)； 喷灌水利用系数，取0.70.9。,一般大田作物设计喷灌周期常取5-10日，蔬菜1-3日，绿地灌溉周期可参考以上数据。,喷嘴喷洒的形状有圆形和扇形，一般扇形只用在场地的边角上，其他用圆形。,a. 喷洒方式：,（3）喷洒方式和喷头组合形式,也叫喷头的组合形式，指各喷头的相对位置的安排。在喷头射程相同的情况下，不同的布置形式，其支管和喷头的间距也不相同。教材1表2-1-11是常用的几种喷头布置形式和有效控制面积及使用范围。（常用三角形布局）,b. 喷头布置形式：,在确定喷头的布置形式后，选择合适的喷嘴，每个正规厂家的产品都标明了喷嘴的型号、射

8、程、喷嘴流量、直径、工作压力等，然后根据风速和喷嘴的射程R确定喷头的间距和支管间距。,c. 喷头及支管间距：,表1 喷头组合间距,（4）喷灌强度与喷灌时间,喷灌强度单位时间喷洒于田间的水层深度，（mm/h)。,式中：喷灌强度（mm/h)； QP喷头喷水量（m3/h)； S喷头控制面积（m2)，其单喷头控制面积为S=R2,相邻多行支管上的多个喷头使用时作全圆形喷洒，其单喷头实际控制面积为S=ab，故其喷灌强度可直接按公式计算而不必采用换算系数。,式中：a喷头布置间距（m)； b相邻支管的间距（m)。,多行多喷头喷洒,表2 各类土壤的允许喷灌强度,喷灌时间为了达到既定的灌水定额，喷头在每个位置上所

9、需的喷洒时间。,式中： t喷灌时间（h)； m设计灌水定额（mm)； S喷头有效控制面积（m2); QP喷头喷水量（m3/h)。,3、喷灌系统管道的水力计算,水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失。沿程水头损失计算公式：,式中：hf沿程水头损失（m)； L管道长度（m)； v管中水流平均流速（m/s)； R水力半径（m) C谢才系数（m1/2/s),常用曼宁公式计算,曼宁公式：,式中：n粗糙系数，可查表2-1-14。 R水力半径（m),对于圆管R=d/4，d为管半径（m),表3：各种管材的粗糙系数n值,将有关数值代入公式并化简，则：,令 ，Sof称为单位（或每米）管长沿程阻力参数，则,式中：Q

10、管中流量（注意单位是m3/s)。,表4：单位管长沿程阻力系数S0f值,局部水头损失，可按沿程水头损失值的10%计算。,求多孔口管道的水头损失时，可引入“多口系数”，即假定孔口流量相同，依孔口数目求得的一个折算系数。 可据孔口数查教材1表2-1-16。 其中X按第一个喷头至支管进口的距离与喷头间距是否相等分别取1或1/2。,多口系数的引入,表6：多口系数F值,4、计算管径,喷嘴选定后，据其布置形式、支管上喷嘴的数量和喷嘴流量（Qp），得出支管的水流量（Q） Q=Qp 流量（Q）计算出来后，同给水管道系统一样，查水力计算表，即可得到支管的流速（v）和管径（DN）。 主管管径（DN）的确定与主管上连

11、接支管的数量以及设计同时工作的支管的数量有关，主管的流量（Q）随同时工作的支管数量变化而变化。,【例2】一根喷灌主管上接有8根支管，每根支管上有四个喷嘴，已选喷嘴的流量Qp=0.9m/h，喷嘴的连接管DN=20mm，设计要求至少2根支管能同时工作，求出立管、支管和主管管径。,解： 已知Qp=0.9m/h，每根支管的流量 Q=4Qp=40.9=3.6m/h主管的设计流量 Qz2Q=7.2m/ h 喷灌系统为便于安装和运输，一般多用钢管和pvc塑料管，现采用镀锌钢管，查钢管水力计算表得： 立管DN=20mm 支管DN=40mm 主管DN=50mm,【例3】设有一根长56mm的喷灌支管，管径为50m

12、m的PVC管，管上装有4个喷头，第一喷头距干管8m，喷头间距为16m，每个喷头喷水量为4.5m3/h，求支管的沿程水头损失 。,解： 进入该支管的流量Q=4.54=18m3/h用谢才公式求hf，从表中查得Sof=5600s2/m6 hf=560056(0.005m3/s)2 =7.84m喷头数为4，X=8/16=1/2查表多口系数F=0.393，故支管沿程水头损失为 hf=7.84m0.393=3.08m,5、单水源管网喷灌管网布置方式,“一”字型,“L”字形,“T”字形,狭长地带,“H”形,长“一”字形,狭长地带,鱼骨形,梳齿形,扩大的梳齿形,扩大的鱼骨形,管道布置注意事项：,1、坡地上，干

13、管应尽量沿主坡向布置，使支管沿平行于等高线方向布置，这样干管两侧的水头损失较均匀。 2、支管适当向干管倾斜，在干管低端应设泄水阀，便于检修及冬季排空管内存水。 3、地面立管高，对于草坪、花卉和灌木一般取1.5m-2.0m。,6、喷灌的工作制度,喷灌工作制度是指喷灌工程运行中,喷头在固定位置的喷灌时间, 同时工作的喷头数以及喷头轮灌组的划分等内容。 喷灌的工作制度分轮灌和续灌两种。,确定轮灌方案时，应考虑以下要点：,（1）各轮灌组的工作喷头总数应尽量接近，使系统的流量保持在较小的变动范围。 （2）编组时应使地势较远或路程较远的喷头数略少；反之略多，从而使水泵始终处于工作高效区。,7、水泵与动力选

14、型,1)设计扬程,式中：H喷头的自由水头 典型喷头高程与水源水位高差(m),2)设计流量,根据Hp和Qp，可直接由水泵样本中选定水泵，一般样本中同时给出了配套电机的参数。,式中：Nt为同时工作喷头数。,喷灌系统水的喷洒应该顺主风向，对不同的植物，喷灌的雾化度也要求不同。 雾化度取决于喷灌水滴细小程度。水滴小则雾化度高 。水滴小，对作物打击伤害小，但蒸发损失大；水滴大，对作物打击大，但蒸发损失小。因此雾化度不宜过高，也不宜过低。,8、注意问题,工作压力越大、喷嘴直径越小，则雾化度越大，因此以H/d来反映雾化程度。 若喷头工作压力为hp(kpa),喷嘴直径为d(mm),则雾化指标表示为,d越大则雾

15、化程度越高。,表7：不同作物对雾化度的要求,【例4】已知喷头性能参数如下:喷嘴直径d = 9mm,工作压力hp=400kPa, 喷头流量q=6.09m3/h, 射程R=23.4m 。喷灌苗圃地形平坦，土壤为粉壤土，其允许喷灌强度为12mm/h，。支管间距为24m，喷头间距为18m，多支管多喷头同时喷灌。 1）计算该喷头雾化指标； 2）计算喷灌强度。 3）判断雾化指标和喷灌强度是否满足要求,解:（1）计算雾化指标,（2）计算喷灌强度 喷灌水利用系数h取0.9,（3）雾化程度偏高，喷灌强度也超过了粉壤土的允许喷灌强度，不符合规范要求,mm/h,S,解决办法 1）减小雾化程度：减小喷头工作压力；或加大喷嘴直径。 2）减小喷灌强度：减小喷嘴流量；或加大组合间距。,本节复习要点,1、固定式喷灌系统的组成2、固定式喷灌系统灌溉制度设计内容及其与轮灌制度概念的区别。3、固定式喷灌系统水泵选择参数4、多口系数、雾化度等概念的含义,