农田水利学课程设计指导书.docx

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1、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、主要内容与进度安排以管道灌溉工程规划设计为选题时，进度安排如下: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喷灌系统规划设计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 内有十字交叉道路，路边与第一排树的距离南北向为2m，东西向为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

2、井，最大供水量60m3/h，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，并保证适时适量向 果树供水，拟采用固定式喷灌系统。据测定，该地苹果树耗水高峰期平均日耗水强度为5mm/d，灌水周期可取57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，且风向多变。该地冻土层深度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（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 术规范的要求，下称规范）；（3）拟定喷灌灌溉制度，计算喷头工作时间及确定系统轮

3、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。(5) 水泵和动力选型行数x株数果园平面图喷灌系统的规划设计内容包括：勘测调查 喷灌系统选型，田间规划 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：地形土壤作物水源气象2. 生产条件：水利工程状况 生产状况 喷灌区划、农业生产发展规划和水利规划 动力和机械设备 材料和设备生产供应情况 生产组织和用水管理3. 社会经济条件 灌区的行政区划 经济条件 交通情况 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 喷灌方式：全园固

4、定式平常采用扇形边角机组式 喷头的组合形式：三角形，正方形 L、b的确定 基本要求a. 组合均匀系数。大于设计要求b. 设计喷灌强度小于等于土壤渗吸速度c. 投资运行费用低3. 选择喷头（或喷灌机）与工作压力注意雾化指标4. 检验灌水质量指标组合均匀 70% 80%喷雾化程度（在范围内、组后的喷灌强度 土壤渗吸速度5. 管道布置 用于喷灌的管道应满足能承受工作压力（100600kpa）能通过设计流量使用年限长便于运输，施工和安装 田间管道系统的布置形式a. 丰字形布置b. 梳齿形布置布置原则： 干管应沿主坡方向布置 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 支管的首尾压力

5、差W喷头工作压力的20%h 0.2hp 土 Azw（三）水力计算和结构计算1. 灌水定额，周期的确定2. 同时工作的喷头数3. 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4. 管道水力计算流程水头损失注意多孔的出流hf=hf - F 多孔出流系数 120m匕，D = 11.:Q，D为管径（mm）流速控制在2.5 3以下 水锤分析详见喷灌工程技术b.按允许差压计算5. 选择水泵和动力Q=N喷头.q6.管道系统的结构设计7. 水泵的设计8. 材料的细表和工程概算四、主要参考文献1、郭元裕主编，农田水利学，中国水利水电出版社，1997年2、华东水利学院主编，水工设计手册（8）

6、，水电出版社，1984年3、魏永曜、林性粹编，农业供水工程，水利电力出版社，1992年4、喷灌工程设计手册编写组，喷灌工程设计手册，水利电力出版社，1989年5、傅琳、董文楚、郑耀泉编著，微灌工程技术指南，水利电力出版社，1988年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1、喷头的选择（1）果树雾化指标取值范围在 30004000，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

7、（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 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，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，n = 0- 80. 9；风速为3. 45. 4米/秒，n = 0. 70. 8。注：湿润地区取大值，干旱地区取小值。对本灌区取n=0.8(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

8、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：型号接头形式及尺寸工作压力kPa喷头流量m3h喷头直径mm射程m喷灌强度(mm/h )PY120G13002.96820.03.13(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：R为喷头射程； 在每一档风速中可按内插法取值； 在风向多变而采用等间距

9、组合时，应选用垂直风向栏 的数值； 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=20m当 V=1.6m/s 时,a1=1.0R=1.0 X 20=20m当 v2=3.4m/s 时,a2=0.8R=0.8 X 20=16m所以三=31 -二己顼Q0 兰土所以 a=b=18mA 有效_ab=18 X 18=324m 2（7 ）校核 a、雾化程度_100h 按式：dd尸计算式中：七为喷头工作压力，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，式中七选3机的喷头，Pd1吧=100 x 300 = 3750 d 8对于果树，

10、Pd值控制在30004000，所以所选喷头满足雾化 指标要求。b、喷灌强度324一 叱 1000q 门 1000 x 2.96 x 0.80 p 全=K= 7.3mm/h可A有效喷灌强度小于15mm/h，满足。已知： q = 2.96m3 / h， A有效=a x b = 18m x 18m = 324m2，门=0.80K巧一多支管多喷头的同时喷洒；匕=1.02、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 设二 0.1H(。-0 . )=0.1 X 900 X 1.42 X ( 30 %T8 %)=15.34mm(2) 计算灌水周期T设=唱=罕=2.取T设

11、3天(3) 一次灌水所需时间t=m=翊=2.侦P 全 7.3，取 t = 2.5h(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 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=12.5hm A t 95 x 6672.5“侦)N =x= 13个/1 喷头 abT 设 C18 x 183 x 12.5流量校核：Q总=:= 13 C* =空U，ii：/h二 6Q：宇._，； 水源满足供给(5) 轮灌组数为：n1= T设*c/t=

12、3 X 12.5/2.5=15 (组)(6) 同时工作的支管数为：根据看图初步确定N支=喷头=143 = 3丘艮)工作制度如下表:轮灌顺序支管号同时每日工作的喷头数第一天第一组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,

13、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钢管选择支管管径考虑多口流，多口流系数选取如下表：Nm=1.77X=1X=0.520.6480.53030.5440.45340.4950.42350.4670.40860.4480.398f , m , b数值表管材mfb混凝土管钢筋混凝土管n = 0.0132.001.312 x 1065.33n = 0.0142.0

14、01.516 x 1065.33n = 0.0152.001.749 x 1065.33钢管、铁铸管1.906.250x1055.1硬塑料管1.770.948 x 1054.77铝质管及铝合金管1.740.861 x 1054.74由上表及管道具体情况得F=0.423,m=1.77 , f=0.948 X105, b=4.77h = f-L对于支管Fh + A z W 0.2h，又fdbfp则：0.423 X 0.948 X 105 X 63 X 11.84 i.77/d4.77 W0.2 X 30d N 55mm式中：d 一管道内径（mm）;Q 一喷灌系数设计流量仲/h）。A z=0喷灌手册

15、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 V 120m3/h 时，d = 13如Q ；Q N 120m3/ h 时，d =11-.Q。Q =n Xq 喷头=13 X 2.96=38.48m 3/h所以干管管径d = 13Q支=13 x%：38.48 = 80.65mm根据喷灌设计手册选管径d =110mm，壁厚为3.5mm，实际内径为103mm的硬塑料管。比阻值s=2.375 X 10-5(2)计算水头损失：a、干管的沿程水头损失为:hf=soQmL 又 L= 300mHf = 2.375 X IO-5 X 38.48177 X 300 = 3.7

16、5mb、计算典型支管沿程水头损失:LQ m63 x (11.84刀= 0.948 x 105 x 0.432 x= 0.79mdb584.77c、计算干管局部水头损失:Q干39.49X4X106.f=i.28m / s3.14X103.2X3600干= C1.7 + 1.2 + 0.2 + 1.2x4)X = 0.66md、计算支管水头损失:Q主11.94X4X105 r rVh- = = 1.25m/s京A 支3.14X592X36OOh.古=CO.l X 4 + 0.1） X - = 0.04m J 女2X9.91d、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

17、.0m则一根竖管水头损失为：h _ f L Qm _ 6.25 X 10 5 X 3.0 x 2.961.9 _ 0 61s dbs28.f、计算喷头水头损失加赏=1。匕又二.=二干一二支一二干一上.支-乙=3.75 + 0.79 + 0.66+ 0.04 + 0.61 = 5.85m，瞄=1%& = 5.85 X 0.1 = 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 = h-L + hp + hw + ha + AZ = 20 + 30 -F 5.85 + 0.59 = 56.44m即水泵的设计扬程为

18、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=38.48m 3/s;TOO90ft 0(71差t92-叫605Da30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-92132883516962.55029005561.367.87574807110sh-63604865407165.156145010910326813279727914sh-997212601440807565147026830631940

19、079848020sh-9162020202340685947970379.7391374.4450798380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Y4001-4355KW 5、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58mm3竖管m480DN32钢管内径28mm3竖管 | m |480| DN32钢管 内径28mm表2 喷头型号接头式及尺寸工作压力kP

20、a喷头流 量m3h喷头直 径mm射程m喷灌强度（mm/h）PY120G13002.96820.03.13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90。弯管接头162用于支管与竖管连接 和水泵进出口处卡套式接头用于各管长不足时，连 接两管表4 闸阀名 称型号数量 （个）性能参数备注调 节 阀ZZYP型-自 力式压力 调节阀|48公称通径DN=200mm 公称压力PN=1.6Mpa安装于干管与支管连接 处，主要调节支管压力逆止阀内螺纹止 回阀1止回阀公称压力PN1.0MPa公称通径 DN120mm安装于水泵出水口处，防止水回流或者水锤想象闸 阀弹性座封 闸阀52工作温度-29425 C安装于总干管与干，干 管与分干管，分干管与 支管接头处，控制各管 道水流表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