农田水利学课程设计

农田水利学课程设计

—喷灌系统设计

姓名：黄伟民

年级：2012级

系别：水利工程系

专业：水文与水资源工程

学号：1007024110

一、基本资料：

1、地形：该果园地面平坦

2、土壤：土壤为砂壤土，田间持水率为20%，土的容重为1.55g/cm,适宜土壤含水量上下限分别为田间持水率的85%，65%。

3、作物：果园面积750亩，种植果树为芒果，株距3.3m，行距3.4m，灌水周期10天。

4、水源：果园南部有一眼机井，最大供水量180m3/h，动水位距地面18m。该地电力供应不足，每天开机时间不超过14h。

5、气象：该地属于半干旱气候区，灌溉季节多风，月平均风速为2.5m/s，且风向多变。

6、生产条件：劳动力缺乏。

7、社会经济条件：生产条件良好，经济效益高，包括管区的行政规划、交通情况、城镇建设规模等。

二、系统选择与总体布置

1、系统选择的原则：喷灌工程应根据因地制宜的原则，综合考虑以下因素选择系统类型：

（1）水源类型及位置

（2）地形地貌，地形地块，土壤质地

（3）降水量，灌溉期间风速、风向

（4）灌溉对象

（5）社会经济条件、生产管理体制劳动力状况及使用管理着素质（6）动力条件

2、考虑到水果经济价值高，灌水频繁，因此采用固定管道式喷灌系统，喷灌系统以果园南部机井为水源，泵站布置在中间位置。采用全圆喷洒方式。

三、喷头选型与布置

1、灌溉对象为果园，经济价值高且灌水频繁，果园面积大，参照《节水灌溉理论与技术》表4-1

喷头按工作压力与射程分类表

为了最大限度的节约用水，保证供水质量，降低成本，且喷头的流量与射程相适应，选用中压喷头作为该喷灌系统的喷头。

=KR=0.8*28=21.6m

初估R=27m，k取0.8，则R

设

2、ZY系列喷头及其性能参数表

根据喷头性能参数表，采用ZY型，喷嘴直径d=9.0mm，工作压力hp=300Kpa，射程R=21.7m，喷头流q=5.29 m3/h。

3、喷头组合间距的确定：

喷头组合间距

由于该果园所处地区风向多变，选用垂直风向栏为喷头间距，支管等距布置。平均风速为2.5m/s。

喷头间距a=0.9R=0.9*21.7=19.53m

支管间距b=1.2R=1.2*21.7=26.04m

根据计算结果，结合PVC-U管规格，取a=20m，b=26m。

支管喷灌方式采用单支管多喷头同时全圆喷洒，已知风速为2.5m/s，则风系数为K

w

1.08ν194.0=1.08×

2.5194.0=1.29

已知a=20m， R=21.7m，则由公式得，喷头有效控制面积为

A

有效=

[]

2

4

90

)

2/

arccos(

902

2 2a

R

a

R

a

R-

+

-

π

=

[]

2

20

7.

21

4

20

90

))

7.

21

2

/(

20

arccos(

90

7.

21

14

.32

2

2-

⨯

+

⨯

-

⨯

=836m2

4、灌水质量指标校核：

1）雾化指标校核：

喷灌的雾化指标可按下列公式计算

W

h

=100hp/d

式中：

W

h

—喷灌雾化指标

hp—喷头工作压力水头，kpa；

d—喷头主喷嘴直径，mm

W

h

=100 hp/d=100*300/9=3333.3

不同作物的适宜雾化指标

由于W

h

在3000—4000的范围内，雾化指标检验符合要求。2）喷灌强度的校核：喷灌强度是指单位时间内喷洒在单位面积上的水量.

田间喷洒水利用系数取0.85，则喷灌强度为

ρ=K

w A

p ηq

1000

式中：K

w

—风系数

q—喷头流量，m3/h

ρ—喷灌强度，mm/h，

η

p

—喷洒水利用系数，取0.85，

A—喷头有效控制面积，经计算A

有效

=836m2

则：ρ=K

w A

p ηq

1000

=1.29×

83685 .0

29

.5

1000⨯

⨯=6.9(mm/h)

各类土壤的允许喷灌强度

根据已知资料土壤为砂壤土，允许喷灌强度为15mm/h，设计喷

灌强度为ρ=6.9mm/h小于土壤允许喷灌强度，即设计喷灌强度符合要求。

3）喷灌均匀度的校核

根据规范，定喷式喷灌系统喷灌均匀系数不应低于0.75，行喷式喷灌系统不应低于0.85。该喷灌系统利用喷头组合间距确定喷头及支管间距，喷灌均匀度符合要求。

5、管道布置：管道布置应满足以下要求：

Ⅰ. 能承受工作压力

Ⅱ. 能通过设计流量

Ⅲ. 使用年限长

Ⅳ. 便于运输、安装与施工

田间管道系统布置采用梳子形布置形式，喷头间距20m，支管间距26m，具体布置形式参照平面布置图。