農(nóng)田水利學(xué)專業(yè)課程設(shè)計(jì)

農(nóng)田水利學(xué)課程設(shè)計(jì)一、課程設(shè)計(jì)目標(biāo)經(jīng)過(guò)對(duì)管道澆灌系統(tǒng)計(jì)劃設(shè)計(jì)，了解澆灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程及設(shè)計(jì)方法，鞏固農(nóng)田水利學(xué)所學(xué)內(nèi)容，提升綜合應(yīng)用能力和發(fā)明能力。二、基礎(chǔ)資料某試驗(yàn)果園，園內(nèi)有一眼機(jī)井，動(dòng)水位距地20m。該地電力供給不足，為節(jié)省用水，擬采取固定式噴灌系統(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，路邊和第一排樹距離南北向?yàn)?m，東西向?yàn)?名。氣象：干旱氣候區(qū)，澆灌季節(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。澆灌試驗(yàn)資料：蘋果樹耗水高峰期平均月耗水強(qiáng)度6mm/d，灌水周期可取5-7天。三、噴管系統(tǒng)選型1、因?yàn)樵摴麍@為盛果期蘋果樹，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、綜合考慮后采取固定式噴灌系統(tǒng)。2、噴頭選擇和組合間距噴頭選擇包含：噴頭型號(hào)、噴嘴直徑和工作壓力選擇，在選定噴頭以后，噴頭流量、射程等性能參數(shù)也就隨之確定。噴頭選擇因?yàn)楣鄥^(qū)月平均風(fēng)速為2.5m/s相對(duì)較大運(yùn)行方法為多支多噴頭同時(shí)噴灑，所以選噴灌強(qiáng)度較小噴頭。ZY系列部分噴頭性能參數(shù)（摘抄自《節(jié)水澆灌理論和技術(shù)》）型號(hào)接頭型式噴嘴直徑工作壓力噴頭流量噴頭射程20PY-30。1（內(nèi)）管螺紋9.0mm300kpa22m噴頭組合形式和組合間距確實(shí)定該灌區(qū)多風(fēng)且風(fēng)向多變，以減小風(fēng)影響采取全圓噴灑噴頭組合形式為正方形。設(shè)計(jì)風(fēng)速m/s組合間距垂直風(fēng)向平行風(fēng)向0.3~1.6（1~1.1）R1.3R1.6~3.4（0.8~1.0）R（1.1~1.3）R3.1~5.4(0.6~0.8)R（1.0~1.1）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=0.8m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)別為依據(jù)上述結(jié)果，取L=20m,b=26m。校核霧化指標(biāo)不一樣作物適宜霧化指標(biāo)（摘抄自《節(jié)水澆灌理論和技術(shù)》）作物種類W蔬菜及花卉4000~5000糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物及果樹3000~4000牧草、飼料作物、草坪~3000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)，所以噴灌霧化指標(biāo)滿足要求。校核噴灌強(qiáng)度各類土壤許可噴灌強(qiáng)度（摘抄自《節(jié)水澆灌理論和技術(shù)》）土壤類別許可噴灌強(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=20mb=26m。則噴頭有效控制面積為設(shè)計(jì)噴灌強(qiáng)度小于許可噴灌強(qiáng)度，所以噴灌強(qiáng)度滿足要求。關(guān)鍵內(nèi)容：計(jì)算澆灌制度和工作制度澆灌制度計(jì)算果園灌水定額，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：40~60cm取H=50cm適宜土壤含水率：（70%~90%）土壤干密度：1.0g/cmβ1——適宜土壤含水量上限

β2——適宜土壤含水量下限灌水定額：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)工作噴頭數(shù)（N）可按下式計(jì)算：個(gè)取同時(shí)工作噴頭數(shù)為2個(gè)取同時(shí)工作噴頭數(shù)為2個(gè)一根支管上噴頭數(shù)n=l/L=120/20=6干管上支管數(shù)N=L/26=(132+148)/26=10.7.取為10根依據(jù)實(shí)際情況，全噴罐區(qū)總共包含8個(gè)輪灌組，天天工作2個(gè)輪灌組，天天工作總時(shí)間為6h。輪灌制度（輪灌次序）時(shí)間輪灌組輪灌組中噴頭噴頭數(shù)第一天第一組1支、2支12第二組3支、4支5支18第二天第一組6支、7支、12第二組8支、9支、10支8第三天第一組11、12支8第二組13支、14支、15支、8第四天第一組16支、17支、8第二組18支、19支、20支8關(guān)鍵內(nèi)容：水力計(jì)算和管道計(jì)算管材選擇管材選擇應(yīng)該依據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況1、從噴頭性能參數(shù)表查噴頭流量為5.0m/h，工作壓力為300kpa。2、支管、干管流量及管徑選擇有經(jīng)驗(yàn)公式：當(dāng)Q<120m/h，D=13；當(dāng)Q>=120m/h，D=11.5;D為管內(nèi)徑（mm）支管：Q=nq=m/h<120m/hD=13=13依據(jù)《噴灌工程技術(shù)規(guī)范》選管外徑d=75mm，壁厚為3.0mm硬聚氯乙烯管。干管：Q=nq=m/h<120m/hD=13=13依據(jù)《噴灌工程技術(shù)規(guī)范》選管外徑d=110mm，壁厚為4.2mm硬聚氯乙烯管。二、水力計(jì)算管道沿程水頭損失，由《澆灌和排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》得：多種管材f、m、b值管材fmb鋼筋混凝土管糙率n=0.013n=0.014n=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0.8611.744.74干管沿程水頭損失L=256m。計(jì)算距離最遠(yuǎn)支管沿程水頭損失?？偹^損失=10.636+6.823=17.459m考慮多孔出流X=0.5,F=0.373=0.37317.459=6.512m計(jì)算局部損失：所以總損失：噴頭水頭損失：三、水泵揚(yáng)程確實(shí)定已知噴頭工作壓力為，即相當(dāng)于h=30m水頭，取管道埋深為0.7m水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程。m式中：h為水位距地面距離。水泵選型及動(dòng)力配套設(shè)備省略。設(shè)備用量和材料細(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m280硬聚氯乙烯管外徑110mm2支管m2280硬聚氯乙烯管外徑75mm3豎管m426DN32鋼管外徑32mm表2噴頭型號(hào)接