学校：—云南农业大学—学院：水利水电与建筑学院一 指导老师：—教学班号： 一班专业：—水利水电工稈学号：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 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，创造能力及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3mo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:132m行数x株数22X30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（）是否小于土壤允许喷灌强度（ 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1、喷灌选型与总体规划 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 0.6m3、作物：苹果树园林 ,正值盛果期34、水源： 机井，果园南部井水， 最大供水量为 60m3/h, 水位距地 20m 5、气象：灌溉季节多风，平均风速 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 、 劳动力状况及使用者素质等情况。
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 6mm/d2. 规划和设计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：土壤类别允许喷灌强度(mm/h)砂土20砂壤土15壤土12壤粘土10粘土8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：种类h p/ d 值蔬菜及花卉4000 〜5000粮食作物、经济作物及果树3000 〜4000牧草、饲料作物、草坪及绿化林木2000 〜3000注：① h p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，n= 0 • 8〜0. 9;风速为 3. 4〜5. 4米/秒，n= 0. 7〜0. 8注：湿润地区取大值，干旱地区取小值对本灌区取 n=喷头的选择由于本灌区多年平均风速为 2.5m/s，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F表所示:型号接头形式及尺寸工作压力kPa喷头流m3/h量喷头直径mm射程m喷灌强度(mm/h)PY120HG13008确定组合及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：喷头组合喷头间距设计风速m/s垂直风向 a平行风向b注：①R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=s，又R=20m当 Vi=s 时，ai==x 20=20m当 V2=s 时,a2==x 20=16m所以 a= al - ^-L^(a1 - a2) = 20 - ^^-^(20 - 16) = 18mv 2-v 1 3.4-1.6所以 a=b=18m2A 有效=ab=18 x 18=324m校核1）雾化程度按式：100hpPdd d计算式中：hp为喷头工作压力,d为喷嘴直径 8mm ; Pd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hp选300kPa的喷头，Pd100hp 100 3003750d 8对于果树，pd值控制在3000~4000，所以所选喷头满足雾化 指标要求2）喷灌强度喷灌强度小于 15mm/h，满足已知：3 2q 2.96m /h A有效 a b 18m 18m 324m式中：w —多支管多喷头的同时喷洒 ；w 1.0q—喷头的喷水量—喷灌水的有效利用系数； 0.80 ；A—在全圆转动时一个喷头的湿润面积；全一喷灌系统的平均喷灌强度全1000qw有效1000 2.96 0.803247.3mm/h灌溉制度1、计算果园的灌水定额， 设其计划湿润层深度为 90cm,则:m 设二 0.1Hr( B 1 — B 2) = X 900 xx( 30 %-18 %)=??设？？？？.？？？？T 设= = =?? ????????,??取 T 设 3 天2、计算灌水周期3、计算一次灌水所需时间15.347.32.1h，取t2.5h4、计算同时工作的喷头数又设计日净喷时间宜符合下列规定:固定管道式喷灌系统，不宜少于 12小时；半固定管道式喷灌系统，不宜少于 10小时；移动管道式和定喷机组式喷灌系统，不宜少于 8小时；行喷式喷灌系统，不宜少于 16小时。
因此，选c=Ni喷头△丄95 66713个abb C 18 18 3 12.5流量校核： Q总二 N喷 q = 13 X2.96 = 38.48m3/h < 60m3/h水源满足供给5、轮灌组数为：n1二T设*c/t=3 X =15 （组）式中：N —同时工作的喷头数；C――天中喷灌系统的有效工作小时数， C取h ；6、同时工作的支管数为 ：N支巴头匹3根n 4支为同时工作的支管n为一根支管喷头数,n=4该灌区的管网配置如下图工作制度如下表:轮灌顺序支管号同时每日工作的喷头数第一组1-1,1-2,1-3,1-11支管13第第二组1-4,1-5,1-6,1-7支管13——一第三组1-8,1-9,1-10支管1264天第四组1-12,2-10,2-11,2-12支管13第五组2-6,2-7,2-8,2-9,2-10支管13第一组2-3,2-4,2-5,2-6支管12第第二组4-9,4-10,4-11,4-12支管12二第三组4-4,4-5,4-6,4-7,4-8支管1253天第四组4-1,4-2,4-3支管9第五组2-1,2-2 支管8第一组3-1,3-2,3-3支管12第三第二组3-4,3-5,3-6支管943天第三组3-7,3-8,3-9支管12第四组3-10 , 3-11,3-12支管10管道设计及水力计算干支管选择硬塑料管，竖管选用DN32钢管3、扬程的确定对于支管Fhf + A z ＜，又 hffLQf db选择支管管径考虑多口流，多口流系数选取如下表:Nm=X=1X=23456f , m, b数值表管材mfb混凝土管钢筋混凝土管n 0.0132.001.312 1065.33n 0.0142.001.516 106n 0.0152.001.749 106钢管、铁铸管1.906.250 10F=,m=, f= x 10，, b=硬塑料管1.7750.948 10铝质管及铝合金管1.740.861 105由上表及管道具体情况得则:5xx 10 x 63 x 55mmd —管道内径（mm）；Q —喷灌系数设计流量 （m3；h）。
△ z=0喷灌手册选取 D=63mm内径d=58m m的硬塑料管干管管径选择（由《喷灌工程学》查得经验公式）Q v 120m3/ h 时，d 13V^ ；Q > 120m3/h 时，d 11.5/QQ=nxq 喷头=13 x =h所以干管管径 d 13. Q支 13 ■- 38.48 80.65mm根据《喷灌设计手册》选管径 d 110mm,壁厚为3.5mm,实际内径为103mm的硬塑料 管比阻值S0=x10-5计算水头损失：1、干管的沿程水头损失为:hf 二 soQmL 又 L =300mHf = 2.375 x 10-5 x 38.481.77X300 = 3.75m2、计算典型支管沿程水头损失:hfmLQ支 5Ff 厂 0.948 105 0.432db1.7763 11.84而 °.79m583、计算干管局部水头损失:Q干 38.48 x 4 x 101.28m/s7工= =一干 A干 3.14 x 103 x 36001 28 2hj 干=(1.7+1.2+0.2+1.2 x4) X r=0.66m4、计算支管水头损失:_ Q 支 _ 11.84 X 4 X 60=A支=3.14 X 58 X 3600125 2hj 支=(0.1 X4+0.1)XE=°.°4m5,计算竖管水头损失:竖管选用DN32钢管，内径为28mm，竖管计算长度为则一根竖管水头损失为:h fsLsQmhs dbs6.25 105 3.0 2.96 一亍 0.61m286,计算喷头水头损失h喷二 10%hw又hw =hf干+ hf支+ 0干+ 0支+ hs=3.75 + 0.79 + 0.66 + 0.04 + 0.61 = 5.85m所以 h喷二 10%hw = 5.85 X0.1 = 0.59m扬程的确定已知喷头工作压力为 hp=300KPa,即相当于h=30m的水头，取管道埋深为。
水泵的设计扬程H = h1 + hp + hw + h喷 +? Z = 20 + 30 + 5.85 + 0.59 = 56.44m式中：h1为水位距地的距离；hp为喷头的压力；?乙为地势的高差；即水泵的设计扬程为水泵的选型及动力配套省略4、设备用量与材料细表表1管材设备序号名称单位数量型号备注1干管m300硬质塑料管PVC外径110m m 内 径 103mm2支管m2424硬质塑料管PVC外径63mm 内径58mm3竖管m480DN32钢管内径28mm表2 喷头型号接头式 及尺寸工作压力kPa喷头流量m7h喷头直径mm射程m喷灌强度（mm/h）PY|20G13008表3 接头名称型号数量（个）备注三通接头三承三通1总干管与干管连接:2干管与分干管连接四通接头三承四通24分干管与支管连接接头90°弯管接头162用于支管与竖管连接 和水泵进出口处卡套式接头用于各管长不足时，连 接两管表4 闸阀名 称型号数量 （个）性能参数备注调 节 阀ZZYP型-自力式压力 调节阀|48公称通径DN=200mm公称压力PN=安装于干管与支管连接处， 主要调节支管压力逆 止 阀内螺纹止 回阀1止回阀公称压力 公称通径DN120mm安装于水泵出水口处，防 止水回流或者水锤想象闸弹性座封闸52工作温度 -29〜安装于总干管与干，干管阀阀425 C与分干管，分干管与支管接头处，控制各管道水流表5 其它设备名称数量个备注堵头54安装在干管、分干管、 支管尾部排水井4在分干管末端压力表4安装于分干管首部水表1安装于总干管首部5、水泵和动力选型省略主要参考文献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、郑耀泉编着，微灌工程技术指南，水利电力出版社， 1988年。