农田水利学课程设计

农田水利学课程设计

一、课程设计目的

通过对管道灌溉系统的规划设计，了解灌溉系统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。

二、基本资料

某实验果园，园内有一眼机井，动水位距地20m。该地电力供应不足，为节约用水，拟采用固定式喷灌系统。

地形：地面平坦，最大供水量为60m/h,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3名。

气象：干旱气候区，灌溉季节多风，月平均风速为2.5m/s,风向多变。

土壤：壤土,冻土层深0.6m

水源：机井，最大供水量为h

603,水位距地m

m/

20。

灌溉试验资料：苹果树耗水高峰期平均月耗水强度6mm/d，灌水周期可取5-7天。

三、喷管系统的选型

1、由于该果园为盛果期的苹果树，经济价值较高、灌水频繁，作物耗水量大、劳动力缺乏、综合考虑后采用固定式喷灌系统。

2、喷头的选择和组合间距

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。

喷头选择由于灌区月平均风速为 2.5m/s相对较大运行方式为多支多喷头同

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

当风速为1v =1.6m/s 时，

1L =1.0R=1.0m 2222=⨯ 6.28223.13.11=⨯==R b m

当风速为1v =3.4m/s 时，

2L =0.8R=0.8m 6.1722=⨯ 2.24221.11.12=⨯==R b m

在设计风速v=2.5m/s 情况下，支管上喷头间距和支管间距风别为

m L L v v v 8.19)6.1722(6.14.36

.15.222)(v -L L 211211=-⨯---=---= m b b v v v 4.26)2.246.28(6

.14.36

.15.26.28)(v -

b b 211211=-⨯---=---= 根据上述结果，取L=20m, b=26m 。

一、 校核雾化指标

W 3.33339

300

100100h =⨯=

=

d

h p

实际雾化指标在适宜雾化指标范围内，因此喷灌雾化指标满足要求。 二、 校核喷灌强度

风系数k W =1.0

已知：L=20m b=26m 。

则喷头的有效控制面积为

25202620b L m A =⨯=⨯=有效

h A

K p

W

/m m 173.8520

85

.0510000.1q 1000=⨯⨯⨯

==ηρ

h /mm 15173.8=<=允许ρρ设计喷灌强度小于允许喷灌强度，因此喷灌强度满足要求。

主要内容：计算灌溉制度与工作制度

一、 灌溉制度

1、计算果园的灌水定额，设其计划湿润层深度为50cm,则：

砂壤土：田间持水量（12%~22%） 取%20=田β

计划湿润层：40~60cm 取H=50cm 适宜土壤含水率：（70%~90%）田β 土壤干密度：1.0g/cm

β1——适宜土壤含水量上限

β2——适宜土壤含水量下限

灌水定额：

)(1000m 21ββγ-=H

%)70%20%90%20(5.00.11000⨯-⨯⨯⨯⨯=

20=

2、灌水周期

设计需水强度为6mm/d ，则灌水周期：

d e 3.36

20m T ===

为方便管理，实际灌水周期应取整数，所以灌水周期取为4d 。 实际灌水周定额为 2464m =⨯=设 一次灌水所需时间t 可按下式确定：

h m 94.2173

.824

t ==

=ρ

设

同时工作的喷头数（N 喷头）可按下式计算：

8.112

494

.22620132120N m 1=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=

C T t S S A l 设喷头个

取同时工作的喷头数为2个

09.212

494

.22620148120N m 2=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=

C T t S S A l 设喷头

取同时工作的喷头数为2个

一根支管上的喷头数n=l/L=120/20=6

干管上的支管数N=L/26=(132+148)/26=10.7.取为10根

根据实际情况，全喷罐区总共包括8个轮灌组，每天工作2个轮灌组，每天工作总时间为6h 。

主要内容：水力计算与管道计算

一、 管材的选择

管材的选择应当根据当地的具体情况

1、从喷头性能参数表查的喷头流量为5.0m 3/h ，工作压力为300kpa 。

2、支管、干管的流量及管径选择 有经验公式：

当Q<120 m 3/h ，D=13Q ； 当Q>=120 m 3/h ，D=11.5Q ;

D 为管内径（mm ）

支管：Q 支=n q=300.56=⨯= m 3/h<120 m 3/h

D 支=13支Q =13mm 2.7130=⨯

根据《喷灌工程技术规范》选管外径d=75mm ，壁厚为3.0mm 的硬聚氯乙烯管。

干管：Q 干=n •q=50510=⨯= m 3/h<120 m 3/h

D 干=13干Q =13m m 92.9150=⨯

根据《喷灌工程技术规范》选管外径d=110mm ，壁厚为4.2mm 的硬聚氯乙烯管。 二、水力计算

管道的沿程水头损失，由《灌溉与排水工程设计规范》得：

b

m

f d LQ f =h

L=256m