喷灌系统规划设计

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(m3/h) ➢ T天用水量:T(天) ×(e-p)/1000 ×A ×667
来用水平衡:来水量=用水量,即:
T(天) ×C日开机小时数×Q井( m3/h )= T(天) ×(e-p)/1000 ×A ×667
得:可灌溉的面积
本例中 A=14 ×60/(0.667 ×e)=209亩
(三)、选择喷灌系统的形式
(2)水源调查:要测定流量和水位高程及变幅,可供水 量和保证率,研究水源工程问题。如果是井水,考 虑群并汇流的可能条件。
(3)种植制度及群众高产灌溉经验:
了解当地种植结构、轮作制度、机械化水平,以 及与开展喷灌有关的农业种植、耕作的现状与存 在问题,确定主要喷灌作物和喷灌任务,在总结 当地群众生产经验的基础上,拟定喷灌制度(包 括喷灌时间、次数、每次喷水量和总用水量)。
沿程水头损失:发生在管道均匀流的直线段,
由于水流内部磨擦而消耗的机械能
局部水头损失:发生在水流边界突然发生变化
的流段,由于水流运动状态紊乱从而引起水流 内部磨擦而消耗的机械能。如在变径、管件等 处
水头损失计算
•总水头损失:
h w h f h j
•沿沿程水头损失:(达西公式)
hf
L v2
多孔出流时的水头损失:
Hf= Hf0 ×F=51.3 ×0.387=19.8 m
支管进口水头:
H0=H喷头设计压力+H竖管高度+3/4Hf±1/2Z =35m+1m+3/4 ×19.8 m+0=50.85 m
当D=63mm时(内径58mm)
无旁孔出流时的水头损失:
Hf0=1.1 × fLQm/db = 1.1 × 0.948×105×(7×18+9) ×(3.2×8)1.77/584.77=16.9m
多口管水力学计算
h j1
hf 1
hf 2
hf 3
HwHf Hj
H0
hf 4
H1
hf 5
H2
H3
H4
H5
hf 6
H6
一般计算方法:
Hw H f H j
hf i
hj i
简易计算方法:
喷灌支管的特点:每隔固定间距,就有一个喷头 分流,每个喷头分流量或喷头出水量近似相等这种等 间距、等流量分流的管称为多口出流管,有一种简便 计算沿程总水头损失的方法
wenku.baidu.com
3. 允许一次同时工作的喷头数
N= 1 N总

一次灌水时间 头数一个灌水周期内 总的 工灌 作水 小

=A t bl C T 日工作小时数
本例中:
N = 1 126 067 6.64 1.7 6 1 8181 47
(六)、管网水力学计算
目的:确定干管、支管直径,系统总扬程和流量,配置 水泵
1、确定支管直径和计算支管进口水头
计算支管上允许的最大压力差(20%规则) △h允许=H喷工×20%
=350kPa×20%=70kPa=7m
计算支管水头损失若选用D=63mm的PVC管, 如前例, 当D=63mm时,△h支=6.55m<7m
计算支管进口水头H支管进口= H喷头设计压力+H 竖管高度+3/4△h支 ±1/2Z
=35m+1m+3/4 ×6.55 m+0=40.91 m
多孔出流时的水头损失:
Hf= Hf0 ×F=16.9 ×0.387=6.55 m
支管进口水头:
H0=H喷头设计压力+H竖管高度+3/4Hf±1/2Z =35m+1m+3/4 ×6.55 m+0=40.91 m
3. 允许一次同时工作的喷头数
N1=N总喷头数 一个灌水一周次期灌内水 总 的时 工 灌间 作 水小时
第五章 喷灌系统的规划设计
第一节 喷灌的规划设计内容和步骤 第二节 固定式喷灌系统规划设计实例 第三节 喷灌技术田间试验要求
收集规划所需资料

水量平衡计算

选择喷灌系统的形式

选择喷头及确定喷头的组合形式

布 置 干、支 管

拟定喷灌工作制度

管网水力学计算
图 纸绘 制

材 料统计

工 程预 算

3.计算喷头和支管的间距
设计射程R设=K×R (K=0.7——0.9, K反映了风的 影响) 本例中: R设=0.7×18=12.6 m 如采用正方形布置,喷头和支管间距为: L=b=1.42× R设==1.42×12.6=17.8m≈18m
4.计算组合平均喷灌强度
p q 3.2 0.8
bl
1818
此即为20%规则
Hf Hf0
H0
竖 管
干管
支管
已知:喷头流量q=3.2m3/h, 喷头个数=8,喷头间距=18m,竖管高度=1m,喷
头工作压力=350kPa,平地,支管采用PVC管
试分别计算:
支管允许的最大压力差
2.当支管管径采用D1=63mm和D2=50mm时的支管水头损失和支管进口水头
解:
1. 支管允许的最大水头偏差: 350kPa×20%=70kPa=7m 2. 水头损失和支管进口水头计算 当D=50mm时(内径46mm)
无旁孔出流时的水头损失:
Hf0=1.1 × fLQm/db =1.1 × 0.948×105×(7×18+9) ×(3.2×8)1.77/464.77=51.3 m
d 2g
——管道沿程阻力系数
v—管道平均流速(m/s) g——重力加速度,g=9.8m/s2
•喷喷灌中常采用以下经验公式计算沿程水头损失
hf
f
LQm * db
式中:
f —与沿程阻力系数有关的摩阻系数 m —流量指数 b —管径指数 上述f, m, b 值可从有关表中查得
局部水头损失计算:可根据水力学有关公式计算
H0=H喷头设计压力+H竖管高度+3/4Hf±1/2Z(下坡-,上坡+)
3/4Hf
Hf
H0
Z
0.4L
1/2Z
L
20%原则
支管设计主要的设计任务是限制喷头间的流量偏 差,获得满意的均匀度和灌水效率。
一般原则为:控制同一支管上任意两个喷头的喷 水量之差在10%以内。此原则也等同于:控制支 管上任意两个喷头的工作压力水头之差不超过喷 头设计工作压力水头的20%
(4)农业气象: 收集降水、气温、地温、风向、风力等与喷灌有 密切关系的农业气象资料,据以分析确定喷灌任 务、喷灌制度、喷灌的作业方法、田间喷灌网的 合理布局
(5)土壤: 土壤透水性是确定喷灌强度和灌水量的重要指标 组合喷灌强度应该小于土壤入渗强度。
(6)作物耗水量:不同作物在不同生育期的耗水量随各生育 阶段中耗水和气候条件不同而有差别,需根据试验取得资 料,设计时采用喷灌作物耗水最旺时期平均日耗水量为准 (以毫米/日计)。用表示。在设计灌水深m(以毫米计)为已 知的情况下,可得:
本例中:
灌溉作物为蔬菜,砂壤土,宜选用喷灌强度较 大而水滴直径较小的喷头。如选用ZY-2喷头, 喷嘴直径7.0mm,工作压力350kPa,喷头流量 q=3.2m3/h,射程R=18m
2. 喷头的组合方式
原则:在保证喷洒均匀、不留空白的情况下,使喷头和支 管的距 离应尽量大
组合方式有:正方形、矩形、正三角形、三角形和扇形等 本例采用正方形布置
=A
t (个)
bl C日工作小时数 T
第二节 固定式喷灌系统规划设计实例
假设,灌区120亩(270m×290m),作物为 蔬菜,地形为平地,土壤为壤土,水井供水量 60m3 /h ,动水位20m,每天开机14h,作物最 大日耗水强度e=6mm/d,作物耗水高峰期日均 降雨P=0 mm/d,设计灌水周期7d 。
1 2N
m 1 6N 2
式中:m-流量指数(与材质有关) N-管上出水口总数(或喷头总数) x-第一个出水口到管道进口距离与出水口间 距的比值
即: F1-x=1时的多口系数
多口系数已制成表,不必计算,可直接查取
平均压力或平均流量所处的位置在:
❖距离支管进口0.4L处,此处的水头损失为3/4Hf ❖要求此处的压力等于喷头的工作压力 ❖支管进口水头
允许的喷灌强度
土壤的入渗速率过程
各类土壤允许的喷灌强度
土壤质地 砂土
允许喷灌强度 (m m /h) 20
砂壤土
15
壤土
12
粘壤土
10
粘土
8
注:允许的喷灌强度应小于土壤的入渗速率
2. 计算干管水头损失、确定干管管径
•选取最不利轮灌组,以最不利轮灌组确定干管管径。 •本例中,第一轮灌组(顶端)为最不利轮灌组
3. 计算干管进口水头
•干管流量Q干=8×3.2×2=51.2m3/h,干管长L=270m
若选用干管为D=110mm(内径100mm)的PVC管 △h干=1.1×f×L×Qm/db=8.61m
多口管沿程水头损失的计算
其方法为: 首先根据管首流量计算沿程流量不变时(不考虑分流
)的水头损失hf,然后再乘以一个小于1的折减系数(多口 系数)F
即得多口管的沿程水头损失:
Hf F*hf
多口系数F与出流孔数目,孔口位置及流量指数 等有关,F其计算N公*式F为1 : x 1
N x 1
F1
1 m 1
4. 计算水泵扬程和流量
H= H干管进口+ △h首+动水位= 49.52+2+20=73.52m Q= 51.2m3/h
5. 反算其他支管
(七)、布置干、支管
270m
290m 18m
干 管
水井
支管
(八)、图纸绘制 (九)、材料统计 (十)、工程预算 (十一)、经济评价及效益分析 (十二)、施工
0.007m 9/h7.9mm/h
7.9m/h m p砂= 壤 1m 土 2/h m
满足要求
(五)、拟定喷灌工作制度 1. 灌水定额:
m T e 7 天 6 m m 5.5 2 m m 3m 5 3/亩 0 .8
2.一次灌水时间:
t喷 灌灌 水强 定 = 57.度 9 .额 256.6小 4 时
(一)、 收集规划收集所需的资料
❖地形、气象 ❖水文地质、土壤(质地、土层厚度、冻土深度、土壤 入渗率等) ❖作物品种和种植结构 ❖动力、水源(出水量、动水位等) ❖社会经济状况
(二)、水量平衡计算
目的:
❖已知水源供水量,确定灌溉面积 ❖已知灌溉面积,确定引水量和调蓄容积 方法: ➢ 如果已知水源为水井,要求确定灌溉面积 ➢ 假设灌水周期为T天,日耗水e毫米 ➢ T天水井可供水量:T(天) ×C日开机小时数×Q井
灌水周 T= 期 m
(7)其它:调查有关喷头、水泵、动力设备、管材产品和工 程材料及价格等。社会经济状况,了解当地群众的年平均 收入。
水力计算
1、 管道沿程水头损失 2 、多口出流时管道沿程水头损失 3 、 管道的局部水头损失 4 、水锤分析
管道水力计算
H
H1
H2
H3
水头损失:水流经过管道过程中机械能的损失 分为局部水头损失和沿程水头损失
根据前面讲述:
固定式喷灌系统-用于喷灌次数多,经济价值高的作物 半固定式喷灌系统-用于小麦等 小型机组式-山区或经济价值较低的作物 绞盘式喷灌机-小麦等大田作物 大型平移或时针式喷灌机-大型农场
本例中
灌溉作物为经济价值较高的蔬菜,选择固定式喷灌系统
(四)、选择喷头及确定喷头组合形式
根据前面讲述:
1. 喷头的选择 考虑灌溉作物:蔬菜-水滴小和喷灌强度较小的中 低压喷头 玉米高粱等-水滴较大和喷灌强度较大的 高压喷头 考虑土壤: 砂壤土-喷灌强度较大的喷头 粘壤土-喷灌强度较小喷头 考虑风速:风速大的地方宜选用喷灌强度较大水滴直 径较大的中高压喷头
效 益分析


第一节 喷灌的规划设计内容和步骤
喷灌技术
水力计算和结构设计


喷灌

制度

的 规
设设 一 计计 次

灌灌 灌

水水 水

定周 所
额期 需


计算同时工作的 喷头数和支管数
同同确管选
时时定道择
工工支水水
作作管力泵
的的轮计和
喷支灌算动
头管方

数数式
基本资料的收集
(1) 灌 区 地 势 、 地 形 资 料 : 一 般 应 有 1/500—— 1/1000比例的地形图,以此了解水源情况,确定灌 区部位、范围、水泵位置及高程;设计管路或渠道 网以及道路的布局和尺寸,按合理的耕作方向,拟 定喷灌系统的作业方式等。
喷头的组合方式
喷头及支管间距计算
式中:
R设=KR
R设=喷头的设计射程 K=与喷灌系统的形式、风速、等有关的系数,一般等于
0.7-0.9;对于固定式喷灌系统由于竖管装好后就无法移动
,如有空白就无法补救,故可以采用0.8,多风地区采用
0.7。
R=喷头的射程(产品性能表上查的数值)
产品性能表上查的数值
喷洒方式 组合方式 支管间距 sm喷头间距 sl 有效控制面积
正方形 1.42R设 1.42R设 2 R设2
全圆
正三角形 R设 矩形 1.73 R设
1.73 R设 R设
2
2.6 R设
2
1.73R 设
扇形
三角形 1.865 设R R设
2
1.965 设R
组合平均喷灌强度
=q q
A S *S
1
m
l
式中:q=喷头流量 Sm=支管间距 Sl=喷头间距
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