农田水利学课程设计指导书(07.11.22)

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

农田水利学课程设计大纲（管道灌溉系统）

适用专业：水利水电工程、农业水利工程

时间：1周

一、课程设计的目的与要求

1、课程设计的目的

通过对管道灌溉系统（包括喷灌、微灌或低压管道输水灌溉系统）的规划设计，了解灌溉系统的设计过程及设计方法，巩固农田水利学的所学内容，提高综合应用能力和创造能力。

2、具体要求

（1）管道灌溉系统的规划布置原则，掌握灌溉系统规划设计的基本要求和设计方法。（2）掌握管道灌溉工程规划设计的基本规范。

（3）学会收集、分析、运用有关资料和数据。

（4）提高独立工作能力、创造能力及综合运用专业知识解决实际问题的能力。

二、课程设计的选题原则

1、课题能反映农田水利学的教学重点，一般围绕渠道灌溉系统或管道灌溉系统规划设计进行选题。

2、课程设计内容应具有一定的综合性，尽可能覆盖本课程较多的内容。

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：

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6mm／d，灌水周期可取5～7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（ρ）是否小于土ρ）；

壤允许喷灌强度（

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

果园平面图

喷灌系统的规划设计内容包括：①勘测调查

②喷灌系统选型，田间规划

③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：①地形②土壤③作物④水源⑤气象

2．生产条件：①水利工程状况

②生产状况

③喷灌区划、农业生产发展规划和水利规划

④动力和机械设备

⑤材料和设备生产供应情况

⑥生产组织和用水管理

3．社会经济条件

①灌区的行政区划

②经济条件

③交通情况

④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

①喷灌方式：全园固定式平常采用

扇形边角机组式

②喷头的组合形式：三角形，正方形

③Ｌ、b的确定

④基本要求

a．组合均匀系数。C u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

⎪⎩

⎪

⎨⎧≤≥土壤渗吸速度组后的喷灌强度雾化程度（在范围内组合均匀喷%80~%70 5．管道布置

①用于喷灌的管道应满足

⑴能承受工作压力（100～600kpa ） ⑵能通过设计流量 ⑶使用年限长

⑷便于运输，施工和安装 ②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：

① 干管应沿主坡方向布置

② 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 ③ 支管的首尾压力差≤喷头工作压力的20% z hp h w ∆±≤2.0

（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

① 流程水头损失

b

m d fLQ hf =

注意多孔的出流

1<→⋅='多孔出流系数F hf f h

② 局部

a ．g v h 22

⋅=ξ局

b ．治局h h 1.0= ③ 管径的确定

满足输水条件按费用最小原则确定

⎩⎨

⎧动态规划法

微分法

经验公式⎪

⎪⎩⎪⎪⎨⎧=≥=<以下

流速控制在）为管径（，，，

，当）为管道流量，，为管径，（：实际上：s m h m h m h

m m m D Q D Q Q D Q Q m D D Q 3~5.25.111201312053

3

32

④ 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 Q ⋅=喷头

６． 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），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