農田水利學課程設計一、課程設計目標經過對管道澆灌系統計劃設計，了解澆灌系統設計過程及設計方法，鞏固農田水利學所學內容，提升綜合應用能力和發明能力。二、基礎資料某試驗果園，園內有一眼機井，動水位距地20m。該地電力供給不足，為節省用水，擬采取固定式噴灌系統。地形：地面平坦，最大供水量為60m/h,面積95畝，果樹2544株，株距4m，行距6m，園內有十字交叉道路，路邊和第一排樹距離南北向為2m，東西向為3名。氣象：干旱氣候區，澆灌季節多風，月平均風速為2.5m/s,風向多變。土壤：壤土,凍土層深0.6m水源：機井，最大供水量為,水位距地。澆灌試驗資料：蘋果樹耗水高峰期平均月耗水強度6mm/d，灌水周期可取5-7天。三、噴管系統選型1、因為該果園為盛果期蘋果樹，經濟價值較高、灌水頻繁，作物耗水量大、勞動力缺乏、綜合考慮后采取固定式噴灌系統。2、噴頭選擇和組合間距噴頭選擇包含：噴頭型號、噴嘴直徑和工作壓力選擇，在選定噴頭以后，噴頭流量、射程等性能參數也就隨之確定。噴頭選擇因為灌區月平均風速為2.5m/s相對較大運行方法為多支多噴頭同時噴灑，所以選噴灌強度較小噴頭。ZY系列部分噴頭性能參數（摘抄自《節水澆灌理論和技術》）型號接頭型式噴嘴直徑工作壓力噴頭流量噴頭射程20PY-30。1（內）管螺紋9.0mm300kpa22m噴頭組合形式和組合間距確實定該灌區多風且風向多變，以減小風影響采取全圓噴灑噴頭組合形式為正方形。設計風速m/s組合間距垂直風向平行風向0.3~1.6（1~1.1）R1.3R1.6~3.4（0.8~1.0）R（1.1~1.3）R3.1~5.4(0.6~0.8)R（1.0~1.1）R確定噴頭組合間距（噴頭間距L、支管間距b）當風速為=1.6m/s時，=1.0R=1.0m當風速為=3.4m/s時，=0.8R=0.8m在設計風速v=2.5m/s情況下，支管上噴頭間距和支管間距風別為依據上述結果，取L=20m,b=26m。校核霧化指標不一樣作物適宜霧化指標（摘抄自《節水澆灌理論和技術》）作物種類W蔬菜及花卉4000~5000糧食作物、經濟作物及果樹3000~4000牧草、飼料作物、草坪~3000計算霧化指標：W實際霧化指標在適宜霧化指標范圍內，所以噴灌霧化指標滿足要求。校核噴灌強度各類土壤許可噴灌強度（摘抄自《節水澆灌理論和技術》）土壤類別許可噴灌強度值mm/h砂土20砂壤土15壤土12壤黏土10黏土8風系數k=1.0已知：L=20mb=26m。則噴頭有效控制面積為設計噴灌強度小于許可噴灌強度，所以噴灌強度滿足要求。關鍵內容：計算澆灌制度和工作制度澆灌制度計算果園灌水定額，設其計劃濕潤層深度為50cm,則：砂壤土：田間持水量（12%~22%）取計劃濕潤層：40~60cm取H=50cm適宜土壤含水率：（70%~90%）土壤干密度：1.0g/cmβ1——適宜土壤含水量上限

β2——適宜土壤含水量下限灌水定額：灌水周期設計需水強度為6mm/d，則灌水周期：為方便管理，實際灌水周期應取整數，所以灌水周期取為4d。實際灌水周定額為一次灌水所需時間t可按下式確定：同時工作噴頭數（N）可按下式計算：個取同時工作噴頭數為2個取同時工作噴頭數為2個一根支管上噴頭數n=l/L=120/20=6干管上支管數N=L/26=(132+148)/26=10.7.取為10根依據實際情況，全噴罐區總共包含8個輪灌組，天天工作2個輪灌組，天天工作總時間為6h。輪灌制度（輪灌次序）時間輪灌組輪灌組中噴頭噴頭數第一天第一組1支、2支12第二組3支、4支5支18第二天第一組6支、7支、12第二組8支、9支、10支8第三天第一組11、12支8第二組13支、14支、15支、8第四天第一組16支、17支、8第二組18支、19支、20支8關鍵內容：水力計算和管道計算管材選擇管材選擇應該依據當地具體情況1、從噴頭性能參數表查噴頭流量為5.0m/h，工作壓力為300kpa。2、支管、干管流量及管徑選擇有經驗公式：當Q<120m/h，D=13；當Q>=120m/h，D=11.5;D為管內徑（mm）支管：Q=nq=m/h<120m/hD=13=13依據《噴灌工程技術規范》選管外徑d=75mm，壁厚為3.0mm硬聚氯乙烯管。干管：Q=nq=m/h<120m/hD=13=13依據《噴灌工程技術規范》選管外徑d=110mm，壁厚為4.2mm硬聚氯乙烯管。二、水力計算管道沿程水頭損失，由《澆灌和排水工程設計規范》得：多種管材f、m、b值管材fmb鋼筋混凝土管糙率n=0.013n=0.014n=0.0151.3122.005.331.5162.005.331.7492.005.33舊鋼管、舊鑄鐵管6.251.905.10 硬塑料管0.9481.774.77鋁合金管0.8611.744.74干管沿程水頭損失L=256m。計算距離最遠支管沿程水頭損失。總水頭損失=10.636+6.823=17.459m考慮多孔出流X=0.5,F=0.373=0.37317.459=6.512m計算局部損失：所以總損失：噴頭水頭損失：三、水泵揚程確實定已知噴頭工作壓力為，即相當于h=30m水頭，取管道埋深為0.7m水泵設計揚程。m式中：h為水位距地面距離。水泵選型及動力配套設備省略。設備用量和材料細表表1管材設備序號名稱單位數量型號備注1干管m280硬聚氯乙烯管外徑110mm2支管m2280硬聚氯乙烯管外徑75mm3豎管m426DN32鋼管外徑32mm表2噴頭型號接