灌溉排水工程實驗指導(dǎo)書

1、灌溉排水工程學(xué)試驗指導(dǎo)書趙經(jīng)華洪明主編新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院農(nóng)水教研室實驗規(guī)則做好實驗前的預(yù)習(xí)及準(zhǔn)備。 每次實驗前務(wù)必將指定項目的實驗指導(dǎo)仔細(xì)閱 讀，熟悉每項實驗的目的、原理、方法和操作程序，并復(fù)習(xí)教材或筆記中有關(guān)部 分，使實驗進(jìn)行時能獨立操作及分析實驗結(jié)果保特室內(nèi)安靜，在實驗中不得隨意走動或談話，以免影響他人實驗。要愛惜國家財物。每一位同學(xué)應(yīng)本著愛護(hù)國家資財及節(jié)約的精神，對器 具謹(jǐn)慎使用，如有損壞，應(yīng)立即報告指導(dǎo)教師，并進(jìn)行登記。遵守儀器、器具使用規(guī)定。貴重儀器使用時，應(yīng)有教師在旁指導(dǎo)，未明 了正確使用方法前，切勿亂動，以免損壞儀器。凡屬公用器具及藥品， 不得拿到自己桌上， 用后應(yīng)放

2、回原處， 以便他人使用。保特室內(nèi)的清潔衛(wèi)生。實驗室不準(zhǔn)隨地吐痰或亂擲廢紙屑。每次實驗結(jié) 束后，每組負(fù)責(zé)清洗并整理本組的實驗器具及桌面， 以養(yǎng)成良好的工作習(xí)慣； 值 日生應(yīng)負(fù)責(zé)掃地、抹桌、倒污水等工作，以保特實驗室的整潔。認(rèn)真做好實驗觀察及實驗報告。當(dāng)實驗有繼續(xù)觀察必要時，應(yīng)按時觀察。 凡需同學(xué)負(fù)責(zé)照管的實驗，必須按規(guī)定管理。實驗完畢后，應(yīng)按規(guī)定格式書寫實驗報告，并按指定日期交給指導(dǎo)教師 批閱。實驗報告內(nèi)容應(yīng)包括：實驗日期；實驗題目；實驗?zāi)康?；實驗基本原理；?驗材料、儀器設(shè)備、藥品；實驗方法與步驟；實驗結(jié)果與分析。實驗結(jié)果應(yīng)根據(jù)自己實驗所得如實記錄，不得擅自修改。如因不嚴(yán)格按 實驗操作規(guī)程進(jìn)行

3、實驗，而導(dǎo)致實驗失敗時，必須重做。 實驗一滴頭流量偏差系數(shù)測試實驗一、實驗?zāi)康模和ㄟ^對滴灌試驗設(shè)備和裝置的參觀，了解滴灌系統(tǒng)的組成、 首部樞紐的結(jié)構(gòu)形式，加深對滴灌系統(tǒng)工作原理的感性認(rèn)識。通過實測毛管上各滴頭的滴水量，進(jìn)一步掌握毛管及滴頭的 水力計算方法及毛管均勻系數(shù)的計算。滴頭是從工廠成批購進(jìn)的，目前，通用的評價滴頭質(zhì)量的方法是測定滴頭的制造偏差，以滴頭流量偏差系數(shù)Cv作為衡量滴頭制造精度的指標(biāo)，但無統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，按有關(guān)文獻(xiàn)介紹，Cv0. 15則為劣等 產(chǎn)品。本實驗通過測定一組滴頭(以25個滴頭為一組),求得其Cv值， 對測試產(chǎn)品進(jìn)行評價。二、實驗器材：實驗的滴灌系統(tǒng)包括首部樞紐水源、水泵

4、、水表、壓力表、 篩網(wǎng)過濾器等；管道系統(tǒng)一一支管、毛管(傘12PE管)、三通、旁通、 堵頭等配件及滴頭一一發(fā)絲滴頭或滴灌帶等，滴頭的間距0. 5m0m,每支毛管至少裝設(shè)滴頭25個以上。量測設(shè)備包括受水量杯、 量筒及秒表等。三、測試內(nèi)容及操作步驟：1、滴灌系統(tǒng)各組成部分的認(rèn)識觀察整個滴灌系統(tǒng)，確認(rèn)各組成部分的功能，掌握首部樞紐各部伯的作用及安裝位置，觀察各種形式的滴頭的工作情況，并在試驗報告 中進(jìn)行適當(dāng)?shù)拿枋觥?、測定滴頭的出水量，以25個滴頭為一組，測定滴頭流量偏差系數(shù)， 重量一次。3、 測試操作步驟2每次測定時間為10mi n,首先將毛管縱坡調(diào)至水平，滴頭出水口高度應(yīng)與毛管進(jìn)口等 高。打開閥

5、門向毛管供水，觀察各滴頭有無異常現(xiàn)象(如水量過大、 過小或漏水)，確信一切正常后，調(diào)節(jié)進(jìn)口水壓至廠家給定的額定壓 力，如廠家無額定壓力資料則調(diào)至100kpa(約1. Okg/cm2),在施測 過程中壓力變化不大于士 2%。擺好受水量杯，均放在同一側(cè)，但此時不能讓受水量杯內(nèi)有 水，準(zhǔn)備秒表及準(zhǔn)備讀水表起始讀數(shù)。指揮發(fā)出實驗開始命令，按下記時秒表；各受水量杯同時進(jìn) 入滴頭下受水，同時記錄水表讀數(shù)。測試時間為10min,在此期間應(yīng)密切監(jiān)視各受水量杯， 防止滴 頭水流滴至量杯外，調(diào)節(jié)閘閥以保持進(jìn)口壓力穩(wěn)定在額定值上，5min 讀一次水表及壓力表讀數(shù)。臨近測試結(jié)束時，各測試人員做好準(zhǔn)備，到Qmin時，使

6、各受水量杯同時脫離滴頭，記錄水表及壓力表讀數(shù)，關(guān)閉供水閥門。用量筒(或量杯)依次測受水量杯水量，按滴頭序號排列依次填入表3 1中。按上述相同步驟再進(jìn)行第二次測試四、試驗成果整理和分析1、計算流量偏差系數(shù)Cv = s3 100%q式中 C, 一流量偏差系數(shù)，;s一滴頭出流量標(biāo)準(zhǔn)偏差;q 一 25只滴頭的平均流量S=n1式中：n滴頭數(shù)。取兩次重復(fù)的平均值，根據(jù)C,值的大小，初步評價該試樣的質(zhì)量 2、計算毛管上滴頭出水量的均勻系數(shù)，根據(jù)每次測試結(jié)果，計算毛管上滴頭出水量均勻系數(shù)，其計算式為：式中：禹K = 1-q =q為滴頭流量偏差的平均值n_ 瓦 h -qAq = i=1n式中：n為滴頭數(shù)。3、

7、實驗數(shù)據(jù)成果分析，滴灌實驗數(shù)據(jù)記錄計算表見實驗指導(dǎo)書P214、試驗數(shù)據(jù)分析：在整個試驗過程中，盡量排除由于人為操作而影響到實驗結(jié)果 的準(zhǔn)確性。所有量杯在同一指令下同時放到滴頭下，避免了由于測試時間的不同而影響試驗結(jié)果。根據(jù)目前通用的評價滴頭質(zhì)量的方法，以滴頭流量偏差系數(shù) Cv 作為衡量滴頭制造精度的指標(biāo)，但無統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，按有關(guān)文獻(xiàn)介 紹，Cv V 0.05為優(yōu)質(zhì),Cv在0.050.1之間屬于中等水平,Cv 0.15則 為劣等產(chǎn)品。實驗二輸引水渠道橫斷面設(shè)計水深測試及計算綜合性實驗實驗?zāi)康模?利用已建試驗?zāi)Ｐ停ㄟ^實驗的操作及對所測實驗數(shù)據(jù)的研究、分析和計算，培養(yǎng)農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)的學(xué)生對多學(xué)

8、科知識如灌溉排水工程學(xué)、水力學(xué) 和水工建筑物等課程的綜合運用能力，及“嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、細(xì)致”的科學(xué)研究 作風(fēng)，提高學(xué)生的綜合動手、工程設(shè)計和計算能力，為今后出去工作打下良好的 基礎(chǔ)。溫故水力學(xué)相似理論及堰流知識。學(xué)會測針使用方法及量水堰測流技術(shù)。通過對輸水渠道在不同流量（加大、設(shè)計及最?。┣闆r下不同水深（加大、 設(shè)計及最小）的測試，加深對渠道橫斷面設(shè)計原理的影響。熟練運用明渠均勻流公式。利用測試數(shù)據(jù)和渠道的其他已知設(shè)計參數(shù)（如 流量Q,底寬b,邊坡系數(shù)m糙率n和比降i等）對輸引水渠道進(jìn)行設(shè)計、校 核。實驗項目簡介：本實驗取自“新疆伊犁南岸總干渠工程渠首分水樞紐水工模型試驗項目”，主要由水源、進(jìn)水池

9、、90三角形量水堰、靜水池、輸水渠道（全長590n）及退水渠等組成。選取樁號0+4670+530較為平直的渠段作為渠道測試段。渠道測試段基本參數(shù)如下：梯形斷面、漿砌石襯砌、渠深5m渠底寬度b=8m 邊坡系數(shù)m=2糙率n=0.025、渠底比降i=1/290。本實驗試放流量選取原建設(shè)項目二期工程的加大流量163.0m3/s、設(shè)計流量141.0m3/s及最小流量56.4m3/s , 共三個流量。三實驗操作規(guī)程：了解本實驗的基本情況（工程布置、試驗內(nèi)容及量測設(shè)備等）。做好實驗前的準(zhǔn)備工作，利用水力學(xué)的相似理論知識，計算出試驗?zāi)Ｐ?的有關(guān)比尺、相應(yīng)的模型流量值和測針讀數(shù)值。3根據(jù)堰流公式計算繪制量水堰水

10、頭 H -流量Q關(guān)系曲線及學(xué)會測針使 用方法。依次試放三個不同的設(shè)計流量（可由大到?。?。開水泵，緩慢啟動閘門調(diào) 節(jié)至所需測試流量。待流量穩(wěn)定后，量測不同流量情況下樁號0+4670+530渠段間的設(shè)計水 深，將實測數(shù)據(jù)記入測試表格。四.實驗內(nèi)容整理：1根據(jù)水力學(xué)相似理論，模型按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計，本實驗項目模型比尺主要選擇為：幾何比尺 入L；流量比尺入Q =入L25。2堰流公式采用南京水利科學(xué)研究院標(biāo)準(zhǔn)地秤校正后的擬合經(jīng)驗公式：Q=1.33H 2.465式中q 流量（m/s）；H 堰口水頭（m）。3利用模型幾何比尺將所測水深值換算成實際水深值（h）。根據(jù)已知的輸引水渠道橫斷面設(shè)計參數(shù) （Q, b，

11、m n, i等）及換算的實 際水深值h,利用明渠均勻流公式Q二AC. Ri對原流量進(jìn)行校核計算。明渠均勻流公式是個高階隱函數(shù)方程，含有渠道底寬b和水深h兩個未知數(shù), 不能直接求解。在實際設(shè)計中，常采用試算或圖解法求解。該公式表述如下：Q 二 AC Ri式中 Q 渠道設(shè)計流量（rm/s）；A渠道過水?dāng)嗝婷娣e（m2），梯形斷面渠道，A = （b + mh）h ；R 水力半徑（， R = A，式中x為濕周，x = b + 2hd + m2 ；xC 謝才（Chezy）系數(shù)（mT/s），采用曼寧（Manning）公式c=R1/6進(jìn) n行計算，式中n為渠道糙率;渠底比降。，與實測水深值計算不同設(shè)計流量情況

12、下的設(shè)計水深值（或試放流量值） （或?qū)崪y計算流量值）相比較，分析數(shù)據(jù)成果，進(jìn)行誤差分析。應(yīng)利用計算機(jī)技術(shù)編程計算或列表計算。繪制輸引水渠道橫斷面圖。及時編寫實驗報告，要求文、圖、表并茂五.實驗報告內(nèi)容：實驗?zāi)康?；實驗設(shè)備；實驗內(nèi)容（實驗數(shù)據(jù)、計算數(shù)據(jù)等）；成果及分析（圖、表等）；實驗建議與心得。六參考表格(實驗數(shù)據(jù)記錄計算表)與儀器設(shè)備表:表1輸引水渠道設(shè)計水深測試計算表項目123模型水深(m實際水深(m)備注測試人員：測試日期:表2輸引水渠道設(shè)計流量測試計算表項目123測針讀數(shù)(cm)模型流量(L/s)實際流量(m3/s)備注測試人員：測試日期：表3渠道實驗儀器設(shè)備表儀器設(shè)備名稱規(guī)格型號數(shù)量

13、用途水泵離心式1臺加壓量水堰901個測流量測針40cm1個測流量渠道模型自制(590m)1套輸水及觀測鋼板尺20cm1把測水深實驗三恒定流、非恒定流條件下明溝排水功能測試實驗一、實驗?zāi)康模?加深了解排水明溝在恒定流、非恒定流條件下溝間地段地下水 運動的變化規(guī)律；2利用所測的地下水動態(tài)實驗數(shù)據(jù)反求滲透系數(shù) K值；3熟悉室內(nèi)滲流實驗裝置及模擬降雨方法；二、實驗裝置：本實驗是在凈空為500X120X48(cm的鋼結(jié)構(gòu)玻璃砂槽內(nèi)進(jìn)行的。試樣是經(jīng)過篩選洗凈的細(xì)砂。實驗段取排水溝一側(cè)至溝間地段的一 半。排水溝為單側(cè)的完整溝，由鉆孔的透水塑料板分隔而成。為測定 地下潛水面高程，在砂槽的一定距離上設(shè)置觀測井，

14、觀測井為內(nèi)徑2cm的鍍鋅鋼花管，外包銅絲濾網(wǎng)，穿透整個砂層。另外，在砂槽側(cè) 壁還裝有測壓孔。排水溝的水位及出流量由軟管接一平水箱控制。實驗裝置的結(jié)構(gòu)草圖及有關(guān)尺寸如圖 3 1所示。同時在砂槽上部安裝 了 2-3條滴水管，用于模擬降雨，滴水管上每隔一定距離打有一針眼， 滴水管用橡皮管與自來水開關(guān)相接， 達(dá)到一定壓力時，水自行由針眼 滲出，降雨量大小可由自來水開關(guān)度大小來調(diào)整。實驗裝置示意圖見實驗指導(dǎo)書Pl4。三、實驗步驟：首先進(jìn)行恒定流條件下明溝排水功能實驗：1、對砂槽內(nèi)砂體進(jìn)行底部充水飽和，充水位到預(yù)定高度，排盡 測壓管內(nèi)氣泡2、 打開自來水開關(guān)，滴水管開始滴水，同時下降平水箱至1015cm使

15、溝水位與溝間中心地下水位形成一降落曲線。3、用體積法量測排水明溝出流量，如兩次平行所測流量誤差不 超過3%,各測壓管水位無明顯變化，則視此時為恒定流。4、記錄下恒定流條件下的明溝出流量及各井位測壓管水位值。然后進(jìn)行非恒定條件下的明溝排水功能實驗項目：5、關(guān)閉自來水開關(guān)，滴水管停止供水，此時溝間地段地下水及 出流量開始隨時間發(fā)生變化，為非恒定流。6、 關(guān)閉龍頭的同時，啟動秒表，每隔 2、4、6、8 10、15、20、25和30分鐘測定一次各測壓管的水位和出流量，記錄表內(nèi)。四、實驗數(shù)據(jù)的整理和計算：1、利用恒定流排水溝間距公式求滲透系數(shù)K值：8 h ckHL=式中：H =H0+ H c,如用2點法；H c,=hc/2 :為計算精確，可用多點法， 則 H c,=nc/n,n為所測水位點數(shù)。經(jīng)整 理為：K= ； = Q/A=所測恒定出流量/48 cm3 456cm8hc（H0 +HC）式中：L為 排水溝 長度，H0 =溝水位+ 10.5cm （自底板算起），he為20號井實測 值減去溝水位值（cm）。2、利用非恒定流條件下所測地下水動態(tài)實驗數(shù)據(jù)，繪制溝 間各時段的地下水位線圖及溝出流量與時間關(guān)系曲線圖。繪制地下水過程線圖時，