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1、高兴镇茶园喷灌设计说明 书 班 级: 姓 名: * * * 学 号: * 指导老师: * * * 日 期: 1前 言本设计是教学过程中具有总结的一次实训,能够帮助我系统地巩固和深化所学的理论知识,培养独立分析问题和解决问题的能力,提高和锻炼计算、绘图、编写设计报告书的基本技能。 在设计过程中,广泛阅读有关资料和上网查找相关信息,深入思考,使所做设计课题,更加全面完善。以端正的学习态度和高度的责任心,认真谨慎地对待设计中的每一个问题,从而提高设计制质量,达到预期的目的。 在本设计书的编写过程中,得到了老师的支持,经过老师的指导和同学的帮助使我顺利的完成设计,从而缩短了设计时间,也使我学习了一些书
2、本上没有的知识。也提高了学习效率,增加了友谊,体现了团结的重要性。 本设计使我把课本上的理论知识更好的掌握,为以后实践打好坚实的基础。培养了我对灌溉区的规划设计能力,也提高了我对灌溉排水工程技术的兴趣。2目 录第一章 灌区基本情况 第一节 基本资料 (3)第二节 示范区兴建的必要性和可行性 (4)第二章 喷灌系统的选型和管道系统布置第一节 喷灌系统选型 (5)第二节 选择喷头确定组合形式及组合间距 (5) 第三章 管道水力计算第一节 喷灌制度拟定 (7)第二节 喷灌系统工作制度拟定 (8)第三节 管道水力计算 (9)第四节 选择水泵和动力 (10)第四章 管网系统结构设计 (11)第五章 喷灌
3、工程材料 (12)3第一章 灌区基本情况第一节 基本资料1、地形资料:灌区位于日照市岚山区高兴镇。灌区东西宽 360m,南北长500m,具体地形见地形图。2、气象资料:项目区内多年平均降雨量 858.3mm,降雨多集中于 6-9 月份,占全年总降水量的 73%以上,年内降水分布不均匀及年际变化大,是区内发生洪涝灾害的主要原因,常见的有干旱、洪涝、霜冻等,其中干旱对农业、木叶生产危害最大,以春旱、秋旱最为严重,素有“十年九旱”之说。项目区多年平均气温 12.6,无霜期 213 天,多年平均风速 3.4 米/秒,最大冻土深 47 厘米,多年平均水面蒸发量 1164.5 毫米。3、土壤资料:灌区土壤
4、为壤土;土壤渗透系数为 12mm/h;土壤田间持水率为 25%(占干土重百分数) ;土壤干容重 1.4t/m3.4、作物种植资料:灌区农作物为经济园林以茶叶为主,E-W 种植,耕作层深度 0.30.4m,生长期最大日平均耗水量为 5mm/d。5、水源资料:灌区内现有机井一眼,稳定动水位为 38.0m 时,水井出水量为 80m3/h。6、其他资料:本地区供电有保证,喷灌设备充足。灌区所属村镇经济较为发达,多数村民外出打工,人均收入 16860 元。 第二节 示范区兴建的必要性和可行性项目区内多年平均降雨量 858.3mm,降雨多集中于 6-9 月份,占全年总降水量的 73%以上,年内降水分布不均
5、匀及年际变化大,是区内发生洪涝灾4害的主要原因。常见的有干旱、洪涝、霜冻等,其中干旱对农业、木叶生产危害最大,以春旱、秋旱最为严重,素有“十年九旱”之说。灌区农作物为经济园林以茶叶为主,生长期最大日平均耗水量为 5mm/d。可见灌溉的重要性和必要性。而且需要经常灌溉。灌区内现有机井一眼,方便灌溉,节约成本。本地区供电有保证,喷灌设备充足。灌区所属村镇经济较为发达,多数村民外出打工,人均收入 16860 元。经济作物茶园也促进了该地区的旅游业的发展。推动了该地区经济的发展。在家人数少,劳动力不足,收入又较多,有较好的前景条件。采用喷灌方式既可以节约劳动力也可以节约水资源。同时也可以提高产量。把节
6、省的劳动力用于外出打工,这样有助于该地区的经济发展。经济作物茶园如果作为该地区旅游的一部分,不仅能促进该地区经济的发展,也能把该地区的文化发扬光大。从而无形中促进了该地区的经济。综上所述,可见示范区兴建的必要性和可行性。第二章 喷灌系统的选型和管道系统布置 第一节 喷灌系统选型该地区种植作物为经济作物茶叶,经济价值较高,喷洒次数较多,该地区地势比较平坦,灌溉对象为大田经济作物.半固定管道式喷灌系统设备利用率较高,运行管理比较方便.动力、水泵固定,输、配水干管、分干管埋入地下,通过连接在干管、5分干管伸出地面的给水栓向支管供水,支管、竖管和喷头可以拆移,在不同的作业位置上轮流喷灌,可以人工移动,
7、也可以机械移动.确定采用半固定式喷灌系统。固定式喷灌系统,除喷头外,均固定不动,其干、支管道常埋设在茶园土层内,由水源、动力机和水泵构成泵站,或利用有足够高度的自然水头,与干、支管道组成一套全部固定的喷灌系统。喷头装在与支管连接的竖管上,可作圆形或扇形旋转喷水。如果面积较大,需要配备几组喷头,循环分组轮灌。它操作简便,节省劳动,生产效率高,便于配套自动控制灌溉。即干管采用地埋式固定 pvc 管道,支管采用固定的铝合金管道。第二节 选择喷头、确定喷头组合形式及组合间距1 选择喷头 根据喷灌工程技术规范 (GB/T50085-2007),粮食作物的雾化指标在 30004000。经过上网查询,初选
8、ZY-2 型喷头,喷嘴直径 7.5/3.1mm,工作压力0.25MPa,流量 3.92m3/h,射程 18.6m.该类型喷头的雾化指标为(可按公式 7-6 计算,课本 P191)DHWh1000式中 Wh-喷灌的雾化指标;H-喷头的工作压力水头,m;D-喷头的主喷嘴直径,m。 2 确定喷头组合形式及组合间距本喷灌范围喷灌集结风向多变,喷头宜做等间距布置。风速为 3.4m/s,取Ka=Kb=1,(公式(7-7),在课本 P198)6a=b=KaR=120=20 (m)取 a=b=20m.式中:a同一支管上相邻两喷头的间距b相邻两支管的间距; 间距射程比aKR- 喷头射程3 设计喷灌强度资料中土壤
9、允许喷灌强度=12mm/h,按照单支管多喷头同时全圆喷洒情 况计算设计喷灌强度。=1.538 2)2/(1)/()2/arccos()90/(RaRaRaC =1.08=1.369194. 008. 1wK194. 04 . 3= =3.61(mm/h)21000 Rqs26 .1892. 31000 =Kw=1.3691.5383.61=7.6(mm/h) =12 mm/hCs式中 布置系数,在表 7-5,课本 P190;CKw风系数,在表 7-6,课本 P191;无风条件下单喷头喷洒的平均喷灌强度,公式在 7-3,课本 P190; s组合喷灌强度,公式在 7-4,课本 P190。 设计喷灌
10、强度满足土壤允许喷灌强度的要求。第三章管道水力计算7第一节 喷灌制度拟定1 设计灌水定额设计灌水定额利用公式(7-11)计算。式中各项参数值为:=1.4gcm3, h=40cm, =95, =65%,=0.8,( P201,公式 711)12=10h(-) = 101.4(95%-65%)0.8=52.5(mm)设m12式中 最大灌水定额,mm;设m土壤干密度, gcm3h计划湿润层深度,cm,一般大田作物取 4060 cm喷洒水利用系数适宜土壤含水量上限(质量百分比) ,可取田间持水量的 85%95% 1适宜土壤含水量下限(质量百分比) ,可取田间持水量的 60%65%22 设计喷灌周期主要
11、指植物耗水最旺盛时期的允许最大的间隔时间(两次灌水的时间间隔) ,即设计灌水周期(以天计)(d) , 取 9 天4 . 88 . 055 .52 em设 设T式中 最大灌水定额,mm设me 最大日耗水量,mm/d喷洒水利用系数第二节 喷灌系统工作制度拟定81 喷头在一个喷点上的工作时间,即t=(h) 53. 58 . 06 . 75 .52设m2 喷头每日工作的喷点数,即(次) 取 3 次,这样每天的实际工作时间为17. 253. 512ttnd d(h) ,即 16 小时 35 分。59.1653. 533 每次需要同时工作的喷头数,即(个) 取 18 个7 .1693450TnNndp4
12、每次需要同时工作的支管数,即 (支)喷头支2918 nnpn5 确定支管的轮灌方式。根据同时工作的支管数以及布置情况,决定在干管两侧同时分别运行一支支管,每一支管控制喷灌区域一半面积,分别自干管两端起始向另一端同时运行。第三节 管道水力计算1 管径的确定(1)支管管径的确定即:pwhzh2 . 0喷管区域地势较平坦,应为支管上第一个喷头与最末一个喷头之间 的水头损失。式中 m=1.74)/(76.11392. 3,10861. 035hmQfb=4.71,则0,388. 0,170zFml252 . 0388. 0170d76.1110861. 0d71. 474. 15 bm LFQfhw支
13、解得: d=47.989式中 两喷头进水口高程差,m;z同一支管上任意两喷头间支管段水头损失,m;wh摩阻系数;F管长,m;L流量,m3/h;Q管道内径,mmd选择规格为的薄壁金属铝合金管材m62 . 275(2)干管管径的确定根据系统的运行方式,干管通过的流量为)/(28.35992. 33hmQ主管通过的流量为,则)/(56.701892. 33hmQ)(干mm22.7728.351313QD)(主干mm2 .10956.701313QD据此,选择干管时为了减少水头损失,确定采用规格的 PVC 管材承mm7 . 290压能力为 0.63MPa,主干管选择PVC 管材。 mm4 . 5125
14、2 管道水头损失计算(1)沿程水头损失计算1)支管沿程水头损失支管长度 L=170m,则)(支 支m48. 5388. 017070.628.3510861. 0d71. 474. 15 bmfLFQfh2)干管沿程水头损失干管长度,则,m240L10)(干 干m99. 724084.6287.3510948. 0d77. 45 bmfLQfh3)主干管沿程水头损失PVC 管材,长度 L=80m)(主干 主干m17. 280114.256.7010948. 0d77. 477. 15 bmfLQfh沿程水头总损失为m64.1517. 299. 748. 5fh(2)局部水头损失1.56m15.641 . 0h1 . 0fjh第四节 选择水泵及动力1. 设计流量,即)/(56.7092. 3183hmNqQ2.设计扬程,即m4 .6038-2 .5656. 164.1525hhhjfp)(H式中 典型喷头高程与水源水位差,喷头距地面高取 1m,稳定动水位为 38m。3.选择水泵及动力。根据当地设备供应情况及水源条件,选择 IS100-65-250A 深井潜水泵,性能见下表11型号设计扬程 (m)额定流量)/(3hm水泵效率 (%)出水口直径(mm)IS100-65-250A667571110最大外径(mm)额定功率(KW)额定电流 (A)电机效率 (%)