PAGE8某噴灌工程規(guī)劃設(shè)計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u6984某噴灌工程規(guī)劃設(shè)計案例 1281741.1設(shè)計規(guī)劃任務(wù) 1188421.2管網(wǎng)布置 150761.3灌水器選擇 2218191.3.1噴頭的選型 2196341.3.2噴頭設(shè)計 380541.4設(shè)計灌溉制度 4304971.4.1設(shè)計灌水定額 4199461.4.2設(shè)計灌水周期 418271.5流量與管徑設(shè)計 5240411.5.1支管計算 5247561.5.2干管計算 6224451.6管網(wǎng)水力計算 7184741.7水泵選型 8229691.7.1設(shè)計流量與設(shè)計揚(yáng)程 878221.7.2水泵選擇 81.1設(shè)計規(guī)劃任務(wù)根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃Y源條件和農(nóng)作物產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整規(guī)劃，計劃在灌區(qū)東北部的平原區(qū)種植經(jīng)濟(jì)作物，本設(shè)計根據(jù)具體畢業(yè)設(shè)計和指導(dǎo)老師要求，設(shè)計高效節(jié)水灌溉示范區(qū)。灌區(qū)內(nèi)部10萬㎡左右的土地進(jìn)行噴灌工程。設(shè)計高效節(jié)水灌溉示范區(qū)選擇在中干八渠以下，為典型平原地區(qū)建立典型噴灌節(jié)水灌溉區(qū)設(shè)計，設(shè)計典型區(qū)域面積在250畝左右，考慮各種要求考慮種植茶樹?？紤]到珍珠河水質(zhì)良好，可以作為灌溉水源。多年平均風(fēng)速為2.7m/s，不凍土層深度為0.3m，土壤為中粘土壤。根據(jù)灌區(qū)內(nèi)部地形，作物，水源條件，節(jié)水工程選為固定式機(jī)壓噴灌系統(tǒng)。本次擬取典型灌區(qū)南北長0.24km，東西設(shè)計總長為0.66km。1.2管網(wǎng)布置管網(wǎng)的布置應(yīng)充分考慮灌區(qū)內(nèi)部的地形，地貌和灌溉要求。一般要注意以下幾項(xiàng)。在能控制整個灌區(qū)的條件下盡量減少管道的用量，使管道長度短，管徑小。應(yīng)使管內(nèi)壓力均勻，不會有壓力較高的點(diǎn)，且每個灌水器處的壓力盡量相通，首末壓力差不超過20%協(xié)調(diào)好各單位的用水調(diào)度，方便管理。管道的橫縱斷面盡量平順以減少折點(diǎn)，避免負(fù)壓。平原區(qū)支管盡量同作物種植和耕作方向一致，減少機(jī)耕影響。布置盡量減少水頭損失，減少能量消耗?？紤]到輪灌要求，支管處應(yīng)設(shè)置閘閥。管道起伏高處設(shè)計排氣設(shè)施，低處設(shè)置泄水設(shè)施。管道應(yīng)避開道路和耕地。綜合考慮示范區(qū)綜合情況，考慮示范區(qū)自然位置、水源的相對位置，可垂直于長虹大河沿南北放心布置1條干管，垂直于干管布置支管，在干管首部布置噴灌系統(tǒng)首部樞紐。1.3灌水器選擇1.3.1噴頭的選型（1）選擇要求噴頭的選擇主要是選擇噴頭型號、噴嘴直徑和工作壓力。選定噴頭以確定噴頭的流量、射程等性能參數(shù)。在實(shí)際的設(shè)計過程中下，如果運(yùn)行方式和組合間距確定下來，則可以得到組合均勻度、噴灌強(qiáng)度和霧化指標(biāo)。所以，噴頭的選擇和間距的布置時噴灌質(zhì)量的重要保證。（2）噴灌強(qiáng)度設(shè)計范圍根據(jù)農(nóng)田水利學(xué)的要求，查看《噴灌工程技術(shù)規(guī)范》（GBT50085-2007）按照規(guī)范來收，粘壤土允許噴灌強(qiáng)度為10mm/h，經(jīng)過計算可知本地形坡度小于5°，不需要繼續(xù)折減。（3）噴頭的設(shè)計本次所選擇的茶樹是經(jīng)濟(jì)作物，要求的霧化指標(biāo)在3000-4000范圍內(nèi)，選擇噴頭時，其霧化指標(biāo)應(yīng)高于作物適宜的霧化指標(biāo)。經(jīng)查噴頭性能表，初選PY20噴頭，其性能參數(shù)見下表表5-1噴頭選擇參數(shù)型號噴頭直徑（mm）工作壓力(kpa)流量Q(m3射程(m)噴灌強(qiáng)度(mm/h)PY207mm左右350左右3.2左右19-20.5左右2.55-2.65校核霧化或者設(shè)計噴灌強(qiáng)度要求：?p/d≥4000,式中：hd—噴嘴直徑，m;ρ,?pd=ρ=2.61<1.3.2噴頭設(shè)計1.3.2.1噴頭間距設(shè)計如果本設(shè)計采用的正方形的噴頭組合形式，設(shè)計風(fēng)速為2.7m/s，選取經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法確定噴頭間距。有參考資料顯示風(fēng)速與經(jīng)驗(yàn)系數(shù)見下表5-2：表5-2風(fēng)速經(jīng)驗(yàn)系數(shù)對照表風(fēng)速范圍C值大小01.30<8.101.208.10-16.101.00>16.100.44-0.60噴頭的間距計算如下：S1式中：SCR—噴頭的射程，m。本次的支管的布置設(shè)計，考慮噴灌典型布置區(qū)地形平坦。因此支管布置與地邊平行，支管方向與風(fēng)向垂直。由于是采用正方形的布置方式，所以支管間距和噴頭間距相等。即S1=Sm=20m1.4設(shè)計灌溉制度本次參考工程具體實(shí)際情況采用輪灌方式，在干管上設(shè)置閥門將南北兩段分為兩個輪灌組。每個輪灌組也分為東西兩個輪灌組輪流灌溉。本次設(shè)計分為四個輪灌組。1.4.1設(shè)計灌水定額本灌區(qū)土壤孔隙率一般在48%，田間持水率占孔隙率的80%設(shè)計灌水定額按下式計算：m設(shè)m式中：H——作物土壤計劃濕潤層的厚度，取50cm；θmax——灌后土層允許達(dá)到的含水量上限，即田間持水量θmin—灌前土層含水量下限，取田間持水率的70%。1.4.2設(shè)計灌水周期1.4.2.1設(shè)計灌水周期T設(shè)在噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中，確定噴灌系統(tǒng)中作物耗水最旺盛時期的允許最大間隔時間，即設(shè)計灌水周期：T設(shè)式中：e——作物耗水最旺盛時期的日平均耗水量，本設(shè)計取4.0mm/d。1.4.2.2一次灌水所需時間t一次灌水所需時間t計算公式如下：t=Sm?S1?M設(shè)式中：q——1個噴頭的流量，η——噴曬水有效利用系數(shù)，取0.85。1.4.2.3同時工作的噴頭數(shù)N噴頭=A式中：SSmmN—輪灌組數(shù)為4。1.5流量與管徑設(shè)計1.1.1支管計算選用U-PVC管作為干管和支管，鋁管作為豎管，支管與干管用全塑球閥和三通相接，為便于采購和安裝，支管采用統(tǒng)一管徑。支管管徑的確定要滿足任意兩個噴頭之間的水頭差不能超過噴頭工作壓力0.2倍左右，采用下列公式進(jìn)行計算：hc+Δz≤0.2式中:h?z?為最大的兩噴頭的進(jìn)水口高程差，m；支管水流逆坡時為正，反之為負(fù)；h近似沿程水頭損失hc通過變換可得下式：fL式中:hF——多口系數(shù)；f——摩阻系數(shù)；Q——管道設(shè)計流量，m3/h；D——支管內(nèi)徑，mm；m——流量指數(shù)；b——管徑指數(shù)；L——管段長度，m。首先需要確定水頭差可能最大的兩個噴頭位置，本設(shè)計所選取的典型設(shè)計區(qū)的地勢平坦，可以近似認(rèn)為?z=0，故支管首末兩端噴頭間的壓力差最大。查噴灌技術(shù)規(guī)范GB/T50085-2007中的硬塑料管的f約為0.950×105，F(xiàn)=N?噴頭數(shù)X??多孔支管首孔位置系數(shù)，支管入口至第一個噴頭的距離與噴頭間距之比計算得到多口系數(shù):F=0.392,同時得到L=128m、Q=54.56m3/h、h繼續(xù)計算設(shè)計下去得到：0.948×1D≥45mm本次設(shè)計外徑為5cm、壁厚2.0mm的輕型UPVC管（），管的密度取為1.3g/cm3。設(shè)計得到的管道重量為0.390kg/m1.1.2干管計算干管按照設(shè)計要求繼續(xù)采用UPVC管，設(shè)計流量選取為一個輪灌組的最大流量，按經(jīng)驗(yàn)公式設(shè)計噴灌的經(jīng)濟(jì)管徑大?。篋=10004Q干式中：QV—管道經(jīng)濟(jì)流速，m/s，取1m/sD干管設(shè)計流量取一個輪灌組的流量0.09m3/s，選擇V=1m/s，代入數(shù)據(jù)：D干故根據(jù)設(shè)計選擇外徑為350mm壁厚2mm的輕型UPVC管，同樣取管道密度為1.4g/cm2計算得到其重量為2.90kg/m。1.6管網(wǎng)水力計算1.6.1支管水頭計算典型噴灌區(qū)地處平原，地勢微有起伏，故認(rèn)為支管末端噴頭灌溉最為不利。以此推算支管入口壓力水頭。按下式計算H支0式中：ΔZ：地形高差，本次設(shè)計取0。H噴按下式計算H噴式中：I——豎管高度，m按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)和設(shè)計相關(guān)要求，設(shè)計豎管計算高度為豎管高度減20cm。豎管地面以上高度不能小于茶樹高度取為1.2m，支管埋深為0.3m，故豎管選用外徑為φ30mm，內(nèi)徑為φ28mm，長度為1.5m的薄壁鋁管。?Z——兩頭地形高差，本設(shè)計取0；h_桿——豎桿水頭損失。其中查規(guī)范鋁管的f豎為0.861×10^5，m為1.74b為4.74代入下式H桿=f鋁管×?HΔH支=f支×帶入公式得：H1.7水泵選型1.7.1設(shè)計流量與設(shè)計揚(yáng)程水泵設(shè)計流量即為系統(tǒng)輪灌組最大流量。根據(jù)之前的計算可知，水泵的設(shè)計流量為328m3/h左右；水泵設(shè)計揚(yáng)程等于干管入口工作壓力水頭、水泵管路水頭損失、水泵安裝基準(zhǔn)面高程與水源水位差三者之和，采用下式計算：H=H式中：H?h?Z—水