《低壓管道灌溉水力計(jì)算案例綜述》2600字

低壓管道灌溉水力計(jì)算案例綜述1.1設(shè)計(jì)參數(shù)確定1.1.1灌溉設(shè)計(jì)保證率農(nóng)田灌溉設(shè)計(jì)保證率是管道灌溉工程的重要指標(biāo)，應(yīng)該根據(jù)灌區(qū)的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和自然環(huán)境確定，設(shè)計(jì)保證率應(yīng)高于70%。在本次設(shè)計(jì)中，灌溉設(shè)計(jì)保證率取80%。即表示在100年中大約有80年是滿足設(shè)計(jì)灌水要求的。1.1.2田間水利用系數(shù)由《農(nóng)田低壓管道規(guī)范》中對(duì)低壓管道輸水灌溉灌區(qū)的規(guī)定，低壓管道灌區(qū)需要滿足灌水方法合適、田間工程設(shè)施齊全、灌水定額滿足作物的水分需求，其田間水利用系數(shù)設(shè)計(jì)值在非干旱區(qū)應(yīng)不小于0.90。本次設(shè)計(jì)的田間水利用系數(shù)：取0.95。1.1.3灌溉水利用系數(shù)管道灌溉比渠道灌溉要節(jié)水，原因是管道灌溉的灌溉水利用系數(shù)比渠道的灌溉水利用系數(shù)高。從水源處到最后各級(jí)給水栓，其中的水頭損失，一大部分是由滲漏損失、蒸散發(fā)損失組成的，由《農(nóng)田低壓管道規(guī)范》中的規(guī)定，灌溉水利用系數(shù)不宜小于0.80。所以本次設(shè)計(jì)中擬取灌溉水利用系數(shù)0.85。1.2灌水器和工作制度確定本設(shè)計(jì)灌水器選擇給水栓，直接向田面提供壓力水源。在本項(xiàng)目中，灌水器采用給水栓，工作壓力控制在1.00m左右，灌水器的口徑為De32，給水栓每個(gè)的控制流量為6m3/h，每個(gè)給水栓可支持4畝完成灌溉工作。本項(xiàng)目灌區(qū)總面積為350畝，初步計(jì)算得到給水栓的數(shù)量應(yīng)該為88個(gè)。由于給水栓工作時(shí)受到的壓力較大，所以需要C20混凝土對(duì)給水栓進(jìn)行固定，同時(shí)給水栓兩側(cè)還需配置泄水閥、控制閥配合給水栓工作。1.3灌溉制度確定1.3.1設(shè)計(jì)灌水定額本文中的設(shè)計(jì)灌水定額可用下列公式計(jì)算：上式中：m——灌水定額（mm）；γ——容重（g/cm3）；h——土壤濕潤(rùn)層深（cm）；β1——適宜土壤含水量上限（%）；β2——適宜土壤含水量下限（%）；η——灌溉水利用系數(shù)。由上可知：S街道灌區(qū)計(jì)劃土壤深度h=40cm；S街道灌區(qū)田間持水率β田=25%；S街道灌區(qū)適宜土壤含水率的上限β1=21.25%；S街道灌區(qū)適宜土壤含水率的下限β2=17.5%；S街道灌區(qū)水利用系數(shù)η=0.85；S街道灌區(qū)土壤干容重γ=1.25g/cm3。所以由公式計(jì)算得出本次設(shè)計(jì)的灌溉定額m=22.06mm。1.3.2設(shè)計(jì)灌水周期設(shè)計(jì)灌水周期與種植植株種類、灌溉面積、農(nóng)技農(nóng)藝等因素相關(guān)，設(shè)計(jì)灌水周期可按照下面這個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：上式中：T——灌水周期（d）；Ia——耗水強(qiáng)度（mm/d）。由上文資料可得：Ia=5mm/d；η=0.85；m=22.06；計(jì)算可知灌水周期：T=3.75d綜上，設(shè)計(jì)灌水周期取4天較為合適1.3.3一次灌水的延續(xù)時(shí)間灌水延續(xù)時(shí)間的設(shè)計(jì)會(huì)根據(jù)灌區(qū)面積、灌區(qū)灌溉設(shè)施等不同而有所差異，本次設(shè)計(jì)的灌區(qū)屬于小型灌區(qū)，一般根據(jù)下面這個(gè)公式計(jì)算：式子中：A0——S街道灌區(qū)單口控制面積（畝）；q0——S街道灌區(qū)灌水器單口流量（m3/h）；tn——S街道一次灌水的延續(xù)時(shí)間（h）。根據(jù)實(shí)際情況，給水栓大致每4畝布置1個(gè)，每個(gè)給水栓流量為6m3/h根據(jù)上述資料得：A0=4畝；q0=6m3/h；m=22.06mm因?yàn)?m3/畝=1.5mm經(jīng)換算可得m=22.06mm=11.7m3/畝由此可得本項(xiàng)目一次灌水延續(xù)時(shí)間為9.8h1.3.4輪灌組數(shù)根據(jù)上文確定的一次灌水延續(xù)時(shí)間，可由下面這個(gè)公式計(jì)算出輪灌組數(shù)：N≤int[Th×T/tn]上式中：N——建德市S街道灌區(qū)設(shè)計(jì)總輪灌組數(shù)（個(gè)）；Th——建德市S街道灌區(qū)設(shè)計(jì)輪灌制度日運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)，一般在14~18h內(nèi)取；tn——建德市S街道灌區(qū)設(shè)計(jì)一次灌水的延續(xù)時(shí)間（h）；T——建德市S街道灌區(qū)設(shè)計(jì)灌水周期（d）。int[]—取整數(shù)符號(hào)。由上文計(jì)算可得：T=4d；tn=9.8h；Th=14h。計(jì)算可得輪灌組：N≤5組。根據(jù)實(shí)際情況?。篘=3組。通過上文的計(jì)算可以初步確定本次設(shè)計(jì)采用輪灌，計(jì)劃4d灌完1～3輪灌組，詳細(xì)的輪灌制度見下表4-1所示。表4-1輪灌制度時(shí)間輪灌組輪灌組中支管工作時(shí)間（h）第一天第一組1、13、259.8h第二組2、14、269.8h第三組3、15、279.8h第二天第一組4、16、289.8h第二組5、179.8h第三組6、189.8h第三天第一組7、199.8h第二組8、209.8h第三組9、219.8h第四天第一組10、229.8h第二組11、239.8h第三組12、249.8h注：根據(jù)實(shí)際灌水周期增減天數(shù)。1.4管材及其附件管材是低壓管道灌溉系統(tǒng)的主要組成部分，控制管材的投資就可以控制整個(gè)工程的投資。因此，選擇經(jīng)濟(jì)、耐用、高效的管材是非常重要的。目前市面上主要的固定管道管材有兩種：水泥制品管和塑料硬管。水泥制品管在我國發(fā)展管灌初期應(yīng)用廣泛，但是近年來隨著塑料硬管的發(fā)展，管灌的主要材料開始轉(zhuǎn)變成塑料硬管。下表4-2是兩種管材的使用條件和優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析。表4-2各類管材適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比管材類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用條件水泥制品管價(jià)格低可塑性差、適應(yīng)性差平原地區(qū)塑料硬管抗腐蝕性好，適應(yīng)性強(qiáng)價(jià)格低連接時(shí)需要?jiǎng)恿蜋C(jī)械設(shè)備丘陵區(qū)結(jié)合上表分析，在本次S街道灌區(qū)設(shè)計(jì)中宜采用塑料硬管。管材選擇塑料硬管中的PE管。1.5管道管徑1.5.1設(shè)計(jì)流量本項(xiàng)目灌區(qū)灌溉面積350畝，m=11.7m3/畝，故ma=5145畝。取一次灌水延續(xù)時(shí)間9.8h，設(shè)計(jì)4d灌完，則Q=105m3/h。1.5.2管道設(shè)計(jì)流速適宜的流速對(duì)管徑的選擇有很大影響，目前低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)的流速依賴經(jīng)驗(yàn)選取，一般多控制在0.5~1.5m/s之間，在滿足不沖、不淤情況下確定。本文管道采用的是PE管，通常其正常工作的流速在1.0~1.5m/s之間，由于采用分級(jí)灌溉，干支管流速不同，在干管中常取其經(jīng)濟(jì)流速1.5m/s，而在支管中常取其經(jīng)濟(jì)流速1.0m/s。1.5.3干、支管管徑確定經(jīng)濟(jì)管徑計(jì)算公式：上式中：Q——為管道設(shè)計(jì)流量；V——為管道設(shè)計(jì)流速。由上可知：Q=105m3/h，V=1.5m/s。計(jì)算得D干=157.6mm查閱管道管徑標(biāo)準(zhǔn)后管道干管選用De180PE管。根據(jù)管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，管道設(shè)計(jì)流量必須滿足作物需水量，由支管上給水栓的布置形式可知，每條支管上給水栓數(shù)量應(yīng)小于等于3個(gè)，以最不利流量計(jì)算，管道設(shè)計(jì)流量為18m3/h，那么支管管徑的理論值為：D支=47.94mm綜上所述，支管宜選用De75PE管1.5.4管道水力計(jì)算（1）管材工作壓力：本設(shè)計(jì)采用PE管，其工作壓力為1.0Mpa（2）沿程水頭損失按下面這個(gè)公式計(jì)算：上式中：——S街道灌區(qū)設(shè)計(jì)干管沿程水頭損失（m）；——S街道灌區(qū)沿程水頭損失摩阻系數(shù)；——S街道灌區(qū)管道長(zhǎng)度（m）；——S街道灌區(qū)管道流量（m3/h）；——S街道灌區(qū)管道流量指數(shù)；——S街道灌區(qū)管道管徑指數(shù)；——S街道灌區(qū)管道管徑（mm）查閱參數(shù)表可知管材的f、m、b的數(shù)據(jù)：f=0.948x105，m=1.77m，b=1.77本設(shè)計(jì)采用分級(jí)灌溉管道回路較多，采用分析主要水頭損失的方法來初步確定干管的沿程水頭損失。根據(jù)管網(wǎng)布置情況，找出了最不利情況是管道總長(zhǎng)度688m，通過查閱PE管道的規(guī)格，得到的De180管道，內(nèi)徑162.8mm，由公式計(jì)算可得：hf=6.96m。管道的局部水頭損失本設(shè)計(jì)中的局部水頭損