农田水利学喷灌系统规划设计

学校：云南农业大学

学院：水利水电与建筑学院

指导老师：

教学班号：一班

专业：水利水电工程

学号：

姓名：

农田水利学课程设计

课程设计目的

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，了解灌溉系统设计过程与设计方法，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。

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与设计方法；

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，创造能力与综合运用专业知识解决实际问题的能力。

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 。

灌溉区域如下图所示：

果园平面图

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）是否小于土壤允许喷灌强度（允ρ）；

（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，计算喷头工作时间与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。 1、喷灌选型与总体规划

1.1喷灌工程应根据因地制宜的原则 资料收集: 1、地形：地面平坦

2、土壤：砂壤土冻土层深0.6m

3、作物：苹果树园林,正值盛果期

4、水源：机井，果园南部井水，最大供水量为h m /603

,

水位距地m 20。

5、气象：灌溉季节多风，平均风速2.5m/s ，风向多变

6、种植面积95亩，果树2544株，株距4m ，行距6m ，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 。

社会经济条件：果园为实验果园，面积95亩，交通方便，电力供应不足;

系统选型：工程应根据因地制宜原则，综合考虑以下因素选择系统类型：

1、 水源类型位置；

2、 地形地貌 ；

3、 地块形状；

4、 土壤地质；

5、 降水量灌溉区风速 ；

6、 风向；

7、 对象；

8、 社会经济条件； 9、 生产管理体制；

10、 劳动力状况与使用者素质等情况。

由于该果园为盛果期的苹果树，经济价值就目前情况较高。灌水频繁，作物耗水量大，劳动力缺乏，但作为实验果园，管理者素质高有利于喷灌系统的实施，综合考虑后，拟定采用固定使得喷灌系统。喷灌设计保证率应根据自然条件和经济条件确定，一般不应低于85％。

灌溉试验资料：该地区位于淮北地区，土壤为砂壤土，田间持水率为32%（占容重，下同），凋萎系数为田间持水率的60﹪。在果树需水高峰期，苹果树的需水强度为d mm /6。 2.规划和设计

2.1喷头选择和组合间距

喷头的选择包括喷头型号 ，喷嘴直径和工作压力的选择 。在选定喷头之后 ，喷头的流量 ，射程等性能参数也就随之确定 。按照国家标准GB85-85《喷灌工程技术规范》规定 ，选择喷头和确定间距的具体原则:

（1）组合喷灌强度不超过土壤的允许喷灌强度值 。在本设计中喷头的组喷灌强度均要求小于灌区土壤允许喷灌强度。

各类土壤的允许喷灌强度如下表：

注：有良好覆盖时，表中数值可提高20％。

对本灌区取p=15mm/h。

（2）在设计风速下，喷灌均匀系数不应低于75％，但对行喷式喷灌系统，不应低于85％。对本灌区取喷灌均匀系数为80％

（3）果树雾化指标取值范围在3000~4000，在选择喷头时作为依据，选择满足作物要求雾化指标的喷头。

雾化指标如下表：

注：①ｈp为喷头工作压力水头；

② d为喷头主喷嘴直径。

（4）喷洒水利用系数，有条件时宜实测确定。无实测资料时，可根据气候条件在下列数值范围内选取：

风速低于3．4米／秒，η＝0．8～0．9； 风速为3．4～5．4米／秒，η＝0．7～0．8。 注：湿润地区取大值，干旱地区取小值。

对本灌区取η=0.8 2.2喷头的选择

由于本灌区多年平均风速为s m /5.2，相对较大，运行方式为多支，多喷头同时喷洒，因此选单喷头喷灌强度较小喷头。本灌区喷头的喷洒方式有全圆喷洒和扇形喷洒。根据作物对雾化指标的要求，由《喷灌技术规范》选取金属摇臂式喷头，参数如下表所示：

2.3确定组合与间距

该灌区多风且风向多变，以减小风的影响采用全圆喷洒喷头组合形式为正方形,支管间距、喷头间距选取见表：

喷头组合喷头间距

0.3-1.6 R 1.3R 1.6-3.4 (1-0.8)R (1.3-1.1)R 3.4-5.4

(0.8-0.6)R

(1.1-1)R

注：① Ｒ为喷头射程；

② 在每一档风速中可按内插法取值；

③ 在风向多变而采用等间距组合时，应选用垂直风向栏的数值；

④ 表中风速是指地面以上10米高处的风速。

确定喷头组合间距,由V=2.5m/s,又R=20m 当v 1=1.6m/s 时,a 1=1.0R=1.0×20=20m 当v 2=3.4m/s 时,a 2=0.8R=0.8×20=16m

所以

(

所以a=b=18m A

有效=ab=18×18=324m

2

2.4校核 1）雾化程度

按式：d

h P p

d 100

计算

式中：

p

h 为喷头工作压力,d 为喷嘴直径8mm ；d P 值越大，说明

其雾化程度越高，水滴直径就越小，打击强度也越小，式中p

h 选a

kp 300的喷头，