農(nóng)田水利學(xué)課程設(shè)計(jì)

1、農(nóng)田水利學(xué)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)目的通過(guò)對(duì)管道灌溉系統(tǒng)（包括噴灌，微灌或低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)）的規(guī)劃設(shè)計(jì)，了解灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程及設(shè)計(jì)方法，鞏固農(nóng)田水利學(xué)的所學(xué)內(nèi)容，提高綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)造能力。具體要求1管道灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃布置原則，掌握灌溉系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本要求與設(shè)計(jì)方法；2掌握管道灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本規(guī)范；3學(xué)會(huì)收集，分析，運(yùn)用有關(guān)資料和數(shù)據(jù)；4提高獨(dú)立工作能力，創(chuàng)造能力及綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。1.噴灌選型與總體規(guī)劃1.1噴灌工程應(yīng)根據(jù)因地制宜的原則資料收集: 1地形：地面平坦 2土壤：沙壤土 3作物：蘋果樹園林,正值盛果期4水源：果園南部井水5氣象：灌溉季節(jié)多風(fēng)，平均風(fēng)速2.5m/

2、s社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件：果園為實(shí)驗(yàn)果園，面積95畝，交通方便，電力供應(yīng)不足;規(guī)劃設(shè)計(jì)目的：該果園為實(shí)驗(yàn)果園，為發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)起著非常重要的示范作用，同時(shí)綜合考慮該區(qū)域的地形，土壤 氣象水文與地質(zhì)，灌溉對(duì)象及社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件，故進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。系統(tǒng)選型：工程應(yīng)根據(jù)因地制宜原則，綜合考慮以下因素選擇系統(tǒng)類型水源類型位置 地形地貌 地塊形狀 土壤地質(zhì) 降水量灌溉區(qū)風(fēng)速 風(fēng)向 對(duì)象 社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件 生產(chǎn)管理體制 勞動(dòng)力狀況及使用者素質(zhì) 動(dòng)力條件 由于該果園為盛果期的蘋果樹，經(jīng)濟(jì)價(jià)值就目前情況較高，灌水頻繁，作物耗水量大，勞動(dòng)力缺乏，但作為實(shí)驗(yàn)果園，管理者素質(zhì)高有利于噴灌系統(tǒng)的實(shí)施，綜合考慮后，擬定采用固定使得噴灌系統(tǒng)。

3、總體規(guī)劃1吸收科學(xué)技術(shù)發(fā)展的成果與經(jīng)驗(yàn)，制定合理的灌溉制度；2根據(jù)給地形地質(zhì)水文條件經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)選用合理的灌溉系統(tǒng)1.2噴灌系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)基本資料某實(shí)驗(yàn)果園，園內(nèi)有一眼機(jī)井，動(dòng)水位距地20m。該地電力供應(yīng)不足，為節(jié)約用水，擬采用固定式噴灌系統(tǒng)。地形：地面平坦，最大供水量為60m/h,面積95畝，果樹2544株，株距4m，行距6m，園內(nèi)有十字交叉道路，路邊與第一排樹的距離南北向?yàn)?m，東西向?yàn)?。氣象：干旱氣候區(qū)，灌溉季節(jié)多風(fēng)，月平均風(fēng)速為2.5m/s,風(fēng)向多變。土壤：壤土,凍土層深0.6m水源：機(jī)井，最大供水量為,水位距地。灌溉試驗(yàn)資料：間持水率為（占土體，下同），凋萎系數(shù)為果園允許消耗的水量占土

4、壤有效持水量的，在需水高峰期，蘋果樹的需水強(qiáng)度為。主要內(nèi)容：系統(tǒng)選型與總體規(guī)劃熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)和灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50288-99摘抄規(guī)范：6.3灌溉管道系統(tǒng)6.3.1灌溉管道系統(tǒng)可根據(jù)地形，水源和用戶用水情況，采用環(huán)狀管網(wǎng)或樹枝狀管網(wǎng)，其布置應(yīng)符合下列要求：1、管道應(yīng)短而直，水頭損失小，總費(fèi)用省和管理運(yùn)用方便2、管道應(yīng)布置在堅(jiān)實(shí)的地基上，避開填方區(qū)和可能產(chǎn)生滑坡或受山洪威脅的地帶。3、固定管道應(yīng)埋在地下，易損管材必須埋在地下，埋深應(yīng)不下于60cm，并應(yīng)在凍土層以下。4、鋪設(shè)在地面上的直徑不大于100mm的固定管道，應(yīng)在拐彎處設(shè)置鎮(zhèn)墩。兩個(gè)鎮(zhèn)墩之間的管道應(yīng)設(shè)置伸縮節(jié)或柔性接頭。5、各級(jí)管

5、道進(jìn)口必須設(shè)置節(jié)制閘，分水口較多的輸配水管道，每隔3-5個(gè)分水口應(yīng)設(shè)置一個(gè)節(jié)制閘；管道最低處應(yīng)設(shè)置排水閥。6、水泵出口處設(shè)置逆止閥。7、管道的駝峰處或長(zhǎng)度大于3km但無(wú)明顯駝峰的管道中段安裝排氣閥。10.2噴灌系統(tǒng)10.2.2管道式噴灌系統(tǒng)的用戶系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定；1、各用戶系統(tǒng)的噴灌面積必須集中連片，且不宜小于5hm,各點(diǎn)的工作壓力差應(yīng)在噴頭允許壓差范圍內(nèi)。2、用戶系統(tǒng)配水點(diǎn)位置，應(yīng)有利于縮短輸配水管網(wǎng)長(zhǎng)度。3、噴灌支管應(yīng)平行耕作方向布置，地形高差較大時(shí)，支管可垂直等高線布置。4、用戶系統(tǒng)范圍內(nèi)實(shí)行輪灌，輪灌周期宜為5-10天，每天凈噴灌時(shí)間不宜少于12h.主要內(nèi)容：噴頭、灌水器或給水栓

6、的選擇與布置一、 規(guī)劃和設(shè)計(jì)1、噴灌系統(tǒng)選型工程應(yīng)根據(jù)因地制宜原則，綜合考慮以下因素選擇系統(tǒng)類型水源類型位置、地形地貌、地塊形狀、土壤地質(zhì)、降水量灌溉區(qū)風(fēng)速、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、生產(chǎn)管理體制、勞動(dòng)力狀況及使用者素質(zhì)、動(dòng)力條件。由于該果園為盛果期的蘋果樹，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高、灌水頻繁，作物耗水量大、勞動(dòng)力缺乏、綜合考慮后采用固定式噴灌系統(tǒng)。2、噴頭的選擇和組合間距噴頭的選擇包括：噴頭型號(hào)、噴嘴直徑和工作壓力的選擇，在選定噴頭之后，噴頭的流量、射程等性能參數(shù)也就隨之確定。噴頭選擇由于灌區(qū)月平均風(fēng)速為2.5m/s相對(duì)較大運(yùn)行方式為多支多噴頭同時(shí)噴灑，因此選噴灌強(qiáng)度較小的噴頭。ZY系列部分噴頭性能參數(shù)（摘抄自節(jié)水

7、灌溉理論與技術(shù) ）型號(hào)接頭型式噴嘴直徑工作壓力噴頭流量噴頭射程ZY-21（內(nèi)）管螺紋7.0mm250kpa2.9118.21m二、 噴頭的組合形式和組合間距的確定該灌區(qū)多風(fēng)且風(fēng)向多變，以減小風(fēng)的影響采用全圓噴灑噴頭組合形式為正方形。支管間距，噴頭組合間距見(jiàn)表。噴頭組合間距（摘抄自節(jié)水灌溉理論與技術(shù) ）設(shè)計(jì)風(fēng)速m/s組合間距垂直風(fēng)向平行風(fēng)向0.31.6（11.1）R1.3R1.63.4（0.81.0）R（1.11.3）R3.15.4(0.60.8)R（1.01.1）R確定噴頭組合間距（噴頭間距L、支管間距b ）當(dāng)風(fēng)速為=1.6m/s時(shí)，=1.0R=1.0m當(dāng)風(fēng)速為=3.4m/s時(shí)，=0.8R=0

8、.8m在設(shè)計(jì)風(fēng)速v=2.5m/s情況下，支管上噴頭間距和支管間距風(fēng)別為根據(jù)上述結(jié)果，取L=18m, b=20m 。三、 校核霧化指標(biāo)不同作物的適宜霧化指標(biāo)（摘抄自節(jié)水灌溉理論與技術(shù) ）作物種類W蔬菜及花卉40005000糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物及果樹30004000牧草、飼料作物、草坪20003000計(jì)算霧化指標(biāo)：W實(shí)際霧化指標(biāo)在適宜霧化指標(biāo)范圍內(nèi)，因此噴灌霧化指標(biāo)滿足要求。四、 校核噴灌強(qiáng)度各類土壤的允許噴灌強(qiáng)度（摘抄自節(jié)水灌溉理論與技術(shù) ）土壤類別允許噴灌強(qiáng)度值mm/h砂土20砂壤土15壤土12壤黏土10黏土8風(fēng)系數(shù)k=1.0已知：L=18m b=22m。則噴頭的有效控制面積為設(shè)計(jì)噴灌強(qiáng)度小于允

9、許噴灌強(qiáng)度，因此噴灌強(qiáng)度滿足要求。主要內(nèi)容：計(jì)算灌溉制度與工作制度一、 灌溉制度1、 計(jì)算果園的灌水定額，設(shè)其計(jì)劃濕潤(rùn)層深度為50cm,則：砂壤土：田間持水量（12%22%） 取計(jì)劃濕潤(rùn)層：4060cm 取H=50cm適宜土壤含水率：（70%90%）土壤干密度：1.0g/cm灌水定額：2、 灌水周期設(shè)計(jì)需水強(qiáng)度為6mm/d，則灌水周期：為方便管理，實(shí)際灌水周期應(yīng)取整數(shù)，所以灌水周期取為4d。實(shí)際灌水周定額為 一次灌水所需時(shí)間t可按下式確定：同時(shí)工作的噴頭數(shù)（N）可按下式計(jì)算：個(gè)取同時(shí)工作的噴頭數(shù)為12個(gè)根據(jù)實(shí)際情況，全噴罐區(qū)總共包括12個(gè)輪灌組，每天工作3個(gè)輪灌組，每天工作總時(shí)間為11h。輪灌

10、制度（輪灌順序）時(shí)間輪灌組輪灌組中的噴頭噴頭數(shù)第一天第一組1支、2支12第二組3支、4支12第三組5支、6支12第二天第一組7支、8支12第二組9支、10支12第三組11支、12支12第三天第一組13支、14支12第二組15支、16支12第三組17支、18支12第四天第一組19支、20支12第二組21支、22支12第三組23支、24支、25支10主要內(nèi)容：水力計(jì)算與管道計(jì)算一、 管材的選擇管材的選擇應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況1、從噴頭性能參數(shù)表查的噴頭流量為2.91m/h，工作壓力為250kpa。2、支管、干管的流量及管徑選擇有經(jīng)驗(yàn)公式：當(dāng)Q<120 m/h，D=13；當(dāng)Q>=120

11、m/h，D=11.5;D為管內(nèi)徑（mm）支管：Q=nq= m/h<120 m/hD=13=13根據(jù)噴灌工程技術(shù)規(guī)范選管外徑d=63mm，壁厚為0.8mm的硬聚氯乙烯管。干管：Q=nq= m/h<120 m/hD=13=13根據(jù)噴灌工程技術(shù)規(guī)范選管外徑d=90mm，壁厚為1.2mm的硬聚氯乙烯管。二、水力計(jì)算管道的沿程水頭損失，由灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范得：各種管材的f、m、b值管材fmb鋼筋混凝土管糙率 n=0.013n=0.014 n=0.0151.3122.005.331.5162.005.331.7492.005.33舊鋼管、舊鑄鐵管6.251.905.10硬塑料管0.9481.774.77鋁合金管0.8611.744.741、 干管的沿程水頭損失L=268m。2、 計(jì)算典型支管沿程水頭損失。3、 計(jì)算干管的局部水頭損失：4、 計(jì)算支管的局部損失：因此總損失：噴頭水頭損失：三、水泵揚(yáng)程的確定已知噴頭工作壓力為，即相當(dāng)于h=25m的水頭，取管道埋深為0.7m(應(yīng)該地凍土層深度0.6m)水泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程。m式中：h為水位距地面的距離。水泵的選型及動(dòng)力配套設(shè)備省略。五、 設(shè)備用量與材料細(xì)表表1 管材設(shè)備序號(hào)名稱單位數(shù)量型號(hào)備注1干管m3