某菜地喷灌工程(终)

某菜地喷灌工程规划设计说明书设计成员：董雷、杜俊楠、付玉、何磊、贾瑞鹏、李慧敏、李婧楠一、基本资料该蔬菜基地地处南方，蔬菜面积259亩，该地区雨量充沛，但年内分布不均，除春季外，蔬菜一般都要灌水。由于是蔬菜灌水频繁，灌水精细的农作物，人工挑水浇灌耗费大量劳动力，而且生产效率低，所以兴建喷灌系统。（一）地形与水源该蔬菜地区地势平坦，呈长方形，东西长485m，南北宽365m。田块四周均有河道，水量充足，最低水位距地面2m，可作为灌溉水源，也可进行田间排水。内部已有东西向和南北向道路各一条，宽度均为5m（见图1）。图1（二）气象该地区雨量充沛，但年内分布不均，除春季外，蔬菜一般都要灌水。常见风速1~3m/s，风向多变。（三）土壤地土壤是壤土，肥力中等。（四）灌溉资料田间持水率32%（占土体百分比，下同），凋萎系数14%，土壤允许消耗的水量占土壤有效持水量的20%~30%，在需水高峰期，蔬菜的需水强度为7.5mm/d。土壤稳定入渗强度10mm/h。（五）现有设备供应情况当地有ZY1、ZY2系列的摇臂式喷头、PVC-U管道和IS离心泵、喷头、各种塑料管和农用水泵供应。设备供应。本地区有电力保障，能够满足喷灌用电要求。（六）植被情况地种植蔬菜,拟采用ZY－2喷头进行节水灌溉.由于喷头喷洒效果好,喷头喷洒后能湿润土的,使蔬菜很好地生长。二、设计成果1、喷灌选型与总体规划1.1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：中壤土，肥力中等3、作物：露地蔬菜4、水源：田块四周均有河道，水量充足，最低水位距地面2m，可作为灌溉水源，也可进行田间排水5、气象：常见风速为1~3m/s，风向多变6、种植面积259亩，内部有东西向和南北向道路各一条，宽度均为5m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。2、规划和设计2.1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％。本题中，土壤属中壤土，肥力中等，所以对本灌区取允许喷灌强度为p=12mm/h。（2）有题可知，常见风速为1~3m/s，风向多变。田间持水率为32%，凋萎系数为14%，土壤允许的水量占土壤有效持水量的20%~30%。在需水高峰期，蔬菜需水强度为7.5mm/d，土壤稳定入渗强度10mm/d。（3）蔬菜的雾化指标取值范围在4000~5000，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ｈp／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：①ｈp为喷头工作压力水头；②d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，η＝0．8～0．9；风速为3．4～5．4米／秒，η＝0．7～0．8。注：湿润地区取大值，干旱地区取小值。本题中η＝0．92.1.1喷头的选择由于本灌区常见风速为1~3m/s，风向多变，本灌区喷头的喷洒方式有选择全圆喷洒。根据作物对雾化指标的要求，由《喷灌技术规范》选取喷头，参数如下表所示：型号工作压力kPa喷头流量3mh喷头直径mm射程m喷灌强度（mm/h）ZY-23003.21719.32.472.1.2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b0.3-1.6R1.3R1.6-3.4(1-0.8)R(1.3-1.1)R3.4-5.4(0.8-0.6)R(1.1-1)R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=3m/s,又R=19.3m当v1=1.6m/s时,a1=1.0R=1.0×19.3=19.3m当v2=3m/s时,a2=0.8R=0.8×19.3=15.44m∴mvvvva3.1644.15-30.196.1-4.36.1-3-3.19)a-(a---a211211）（∴a=b=16.3mA有效=ab=16.3×16.3=265.69m22.2校核2.2.1雾化程度按式：dhPpd100计算式中：ph为喷头工作压力,d为喷嘴直径7mm；dP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ph选akp300的喷头，4285.727300100100dhPpd对于蔬菜的雾化指标Pd取值范围在4000~5000，所以所选喷头满足雾化指标要求。2.2.2喷灌强度mm/h87.1069.2659.021.310001000有效全qw喷灌强度小于12mm/h，满足。已知：q=3.21m3/h，A有效=ab=16.3×16.3=265.69m2式中：w—多支管多喷头的同时喷洒;0.1w;q—喷头的喷水量—喷灌水的有效利用系数为0.9；A—在全圆转动时一个喷头的湿润面积；全—喷灌系统的平均喷灌强度2.3灌溉制度2.3.130cm，则m设=0.1Hr（β1-β2）×1/η=0.1*300*（32%-20.8%）×1/0.9=37.3mm2.3.2计算灌水周期dT97.45.73.37em设设取T设5天2.3.3计算一次灌水所需时间3.43h10.8737.3t全m取t=3.5h2.3.4计算同时工作的喷头数∵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=12.5h个3736.45.1255.316.316.3667259设喷头1CTtabAN流量校核Q总=N喷q=37×3.21=118.77m³/h2.3.5轮灌组数n1=T设*c/t=5×12.5/3.5=18（组）式中：N—同时工作的喷头数；C—一天中喷灌系统的有效工作小时数，C取12.5h；2.3.6同时工作的支管数根喷头支5737nNN支为同时工作的支管n为一根支管喷头数,n=7该灌区的管网配置如下图:工作制度表如下：时间轮灌顺序支管号同时工作的喷头数每日工作的喷头数第一天11-1、1-2、1-3、1-4、1-53510521-6、1-7、1-8、1-9、1-103531-11、1-12、1-13、1-14、1-1535第二天11-16、1-17、1-18、1-19、1-203510522-1、2-2、2-3、2-4、2-53532-6、2-7、2-8、2-9、2-1035第三天12-11、2-12、2-13、2-142811922-15、2-16、2-17、2-182832-19、2-20、3-1、3-22843-3、3-4、3-5、3-6、3-735第四天13-8、3-9、3-10、3-112811223-12、3-13、3-14、3-152833-16、3-17、3-18、3-192843-20、4-1、4-2、4-328第五天14-4、4-5、4-6、4-72811924-8、4-9、4-10、4-112834-12、4-13、4-14、4-152844-16、4-17、4-18、4-19、4-20352.4管径选择干支管选择:硬塑料管（PVC-U）按管径分类常用规格：dn20、25、32、40、50、63、75、90、110、125、140、160、180、200、225、250、280、315、355。优点：（1）具有较高的硬度、刚度和许用应力。（2）抗老化能力好，经久耐用，寿命可达50年。（3）耐腐蚀，价廉，易于粘接，自熄。（4）可回收。安装方便简捷，密封性好。f,m,b数值表管材mfb混凝土管钢筋混凝土管0.013n00.2610312.133.50.014n00.2610516.15.330.015n00.2610749.15.33钢管、铁铸管90.1510250.65.1硬塑料管77.1510948.04.77铝质管及铝合金管74.1510861.04.74由上表及管道具体情况得mfb硬塑料管1.770.948*1054.772.4.1支管的选择对于支管Fhf+Δz≤0.2hp，又bmfdLQfh管道内径的确定X=0.5N=7F=0.391Fhf+△Z≤0.2hphf=f*L*Qm/dbQ=3.21×7=118.77m3/hhf－支管沿程水头损失，m；f－摩阻系数；0.948×105Q－流量，m3/h；22.47d－管道内径mm；L－管道长度m；m－流量系数；1.77b－管径指数；4.77hp-喷头压力Fhf≤0.2hp0.391*0.948*105*97.8*22.471.77/d4.77≤0.2*30d≥51.7mm式中：d—管道内径()mm；Q—喷灌系数设计流量3()mhΔz=0；L为同一支管上相距最远两喷头间距离∴支管选择：外径=63mm内径d=58mm的PVC-U管2.4.2干管管径选择由《喷灌工程学》查得经验公式：Q＜3120/mh时，13dQ；Q≥3120/mh时，11.5dQ。Q=n×q喷头=37×3.21=118.77m3/h所以干管管径mmQd141.68118.771313支根据《喷灌设计手册》选管径mmd601，壁厚为7.5mm,实际内径为mm451的PVC-U管。比阻值s0=2.375×10-52.4.3竖管的选择竖管选用DN32钢管，内径为mm28，竖管计算长度为2.0m3、选配水泵和电机3.1扬程的确定3.1.1干管的沿程水头损失为：hf=soQmL又L=480m53.60m480118.7710375.21.77-5f）（H3.1.2计算典型支管沿程水头损失：mdLQFfhbf4.055822.47114.1391.010948.077.477.15m支Q支=7×3.21=22.47m3/h；L=16.3×7=114.1m3.1.3计算局部水头损失：局部水头损失计算公式为：Hj=ξv2/2g式中：Hj为局部水头损失（m）；ξ为局部阻力损失系数，与管件、阀门的类型与大小有关；v、g分别为管道中水的流速（m/s）和重力加速度（9.81m/s2）。对于较大的灌溉系统，如真正按照公式计算各个管件、阀门处的局部水头损失，工作量将十分庞杂。因此在实际设计工作中，一般先计算出沿程水头损失Hf，然后取局部水头损失:Hj=10%Hf即可满足设计要求。∴Hj干=10%Hf干=5.36mHj支=10%Hf支=0.41m错误!未找到引用源。3.2水泵的选择选择水泵的主要任务是确定水泵的流量和扬程。在上述步骤完成后，即可计算流量和扬程。水泵流量：Q=∑N喷头q=118.77m3/h水泵扬程：H=H设+∑Hf+∑Hj±Δ=30+53.6+4.05+5.36+0.41+2=95.42m式中：N喷头为同时工作的喷头数；q为单喷头流量；H设为喷头设计工作压力（m）；∑Hf为水泵至典型喷头之间管路沿程水头损失之和（m），所谓典型喷头一般是距泵站最远或位置最高的喷头；∑Hj为水泵至典型喷头之间局部水头损失之和（m），其中应包括阀门、过滤设备及施肥