天津农学院课程设计说明书设计名称农田水利学课程设计设计题目滴灌系统规划设计设计时间 2013年5月30日系别水利工程系专业水文与水资源工程班级 2010级2班姓名王海涛指导教师王仰仁目录一、设计基本资料 (1)1.1地形资料 (1)1.2土壤资料 (1)1.3作物种植情况 (1)1.4气象资料 (1)1.5水源条件 (1)二、滴灌系统设计参数 (1)2.1滴灌设计灌溉补充强度 (1)2.2 滴灌土壤湿润 (2)2.3 灌水小区流量偏差 (2)2.4 灌溉水利用系数 (2)三、水量平衡计算 (2)3.1 设计灌溉用水量 (2)3.2 来、用水平衡计算 (2)四、灌水器选择与毛管布置方式 (2)五、滴灌灌溉制度拟定 (3)5.1 最大净灌水定额 (3)5.2 毛灌水定额 (3)5.3 设计灌水周期 (3)5.4 一次灌水延续时间 (3)六、支管、毛管水头差分配与毛管极限长度的确定 (3)七、管网系统布置与轮灌组划分 (4)八、管道水力计算 (4)8.1 毛管实际水头损失 (4)8.2 实际分配给支管的水头差 (4)8.3 支管管径与支管进口水头计算 (4)8.4 分干管与干管水力计算 (5)8.5 水泵扬程确定及水泵选型 (5)8.6 其他轮灌组水力计算 (6)九、材料统计 (6)附：本例设计图 (7)滴灌系统规划设计一、设计基本资料1.1 地形资料果园面积30 hm2，南北长320m，东西宽940m。
水平地形，测得有1/2000地形图。
1.2 土壤资料土壤为中壤土．土层厚度1.5~2.0m，1.0m土层平均千密度1.4t/m3，田间持水量30%（以占土壤体积的百分比计），凋萎点土壤含水量10%（以占土壤体积的百分比计。
最大冻土层深度100cm。
1.3 作物种植情况果树株距3.3m，行距3.4m，现果树已进入盛果期，平均树冠直径40m，遮荫率约70%。
作物种植方向为东西向。
以往地面灌溉实测结果表明，作物耗水高峰期为7月，该月日均耗水量5.0mm/d。
1.4 气象资料根据气象站实测资料分析，多年平均年降雨量585.5mm，全年降雨量的60%集中于7-9月，并收集到历年降雨量资料。
1.5 水源条件该农场地下水埋深大于6m，在果园的西南边有一口井，抽水试验结果表明，动水位为20m时，出水量115m3/h。
水质良好，仅含有少量沙(含沙量小于5g/L)。
二、滴灌系统规划设计参数2.1 滴灌设计灌溉补充强度表一：设计耗水强度 作物滴灌 作物 滴灌 葡萄、树、瓜类3~7 蔬菜（露地） 4~7 粮、棉、油等植物4~7冷季型草 蔬菜（保护地）2~4暖季型草由上述资料(表一），作物需水旺盛时期日平均耗水量Ec= 5. 0mm/d ，遮阴率Ge=70%．因此遮阴率对耗水量的修正系数为：82.085.0%7085.0e ===G k r 因此，滴灌耗水强度为：)/mm 1.40.582.0a d E k E c r （=⨯==因上述E a 为耗水高峰期的耗水强度，所以设计耗水强度取为：)/(1.4d mm E I a c ==不考虑淋洗水量，滴灌设计灌溉补充强度为：)/(1.4a d mm I I c ==2.2 滴灌土壤湿润比表二：设计土壤湿润比（%）作物滴灌果树、乔木25~40葡萄、瓜类30~50草、灌木--蔬菜60~90粮、棉、油等植物60~90根据表二资料，对于宽行距作物，在北方干旱和半干旱地区，设计土壤湿润比可取20%-30%。
考虑到芒果为经济作物，故滴灌土壤湿润比取p≥30%。
2.3 灌水小区流量偏差灌水小区流量偏差q v=20%。
2.4 灌溉水利用系数由于滴灌的水量损失很小，根据有关资料灌溉水利用系数η=0.9。
三、水量平衡计算3.1 设计灌溉用水量灌溉用水量是指为满足作物正常生长需要，由水源向灌区提供的水量。
它取决于灌溉面积、作物生长情况、土壤、水文地质和气象条件等。
各年灌溉用水量不同，因此需要选择一个典型年作为规划设计的依据。
微灌工程一般采用降雨频率75%-90%的水文年作为设计典型年。
（设计典型年的选择和计算方法可参考有关工程水文书籍）3.2 来、用水平衡计算来、用水平衡计算的任务是确定工程规模，如灌溉面积等。
本设计水源为井水，由基本资料可知，井的出水量为115m 3，取日灌溉最大运行时数C=22h ，则井水可灌溉的最大面积为：)(54.551.410229.0115102hm I C Q A a =⨯⨯⨯==η 本果园面积为50hm 2，因此，该水源满足滴灌系统的要求。
四、灌水器选择与毛管布置方式选用某公司内嵌式滴灌管，壁厚0 .6mm ，内径15.4mm 。
滴头额定工作压力h a = 10m ，额定流量q a =2.8L/h ，流态指数x=0.5，滴头间距0.5m 。
采用单行直线布置，即一行果树布置一条滴灌管。
查相关表可知在中壤土中，这种滴头流量的湿润直径为0.8m ，因此此种布置方式下的湿润比为：%30%5.303.35.08.0785.0%100785.02t 2≥=⨯⨯=⨯=S S D P e ω 说明上述灌水器与毛管布置方式满足设计湿润比的要求。
五、滴灌灌溉制度拟定5.1 最大净灌水定额微灌土壤计划湿润层深度取1.2m ，土壤田间持水量为30%，设计土壤湿润比为30.5%则：)mm 3.18%)65%30%85%30(0.15.30001.0)(zp 001.0m min max max （=⨯-⨯⨯⨯⨯='-'=θθ5.2 毛灌水定额如果采用m 净=m max,，则：)mm 33.209.03.18m m （净毛===η 5.3 设计灌水周期)d (46.41.43.18===a I m T 净 5.4 一次灌水延续时间)(98.118.23.35.033.20t h q S S m a l e =⨯⨯==毛 如果采用灌水周期为2d 的高频灌溉，每次的净灌水深度为4.1×2=8.2(mm)，毛灌水深度为9.11mm ，一次灌水延续时间为5.36h 。
这样改变灌溉制度并不影响后面的水力设计。
六、支管、毛管水头差分配与毛管极限长度的确定当q v =20%时，灌水小区允许的最大水头偏差为：)(77.1210)2.065.01()0.65q (1h 5.0/11/x v max m h a =⨯⨯+=+=)(65.810)2.035.01()0.35q -(1h 5.0/11/x v min m h a =⨯⨯-==)(12.465.877.12h min max m h H =-=-=∆根据支、毛管水头差分配比，得：)m (26.212.455.055.0=⨯=∆=∆H H 毛)(84.112.445.045.0m H H =⨯=∆=∆支计算毛管极限长度为：)m 915.08.25.01.14.1526.2446.5)q 446.5(364.075.175.4364.075.4m 75.1（）（毛=⨯⨯⨯⨯⨯=∆=INT S KS D H INT L a 七、管网系统布置与轮灌组划分系统允许的最大轮灌组数为：个）最大(898.1146.422t ≈⨯==CT N如果实行高频灌溉，灌水周期T=2d ，则：个）最大(836.5222t ≈⨯==CT N低频灌溉和商频灌溉的轮灌组数相同，因此灌水频率的改变并不影响后面的系统设计。
根据地块形状，采用毛管铺设长度为80m ，毛管采用丰宁形布置，整个灌区共有1136条毛管，每条毛管流量为Q 毛=2.8×80/0.5=448(L/h)，整个灌区所有灌水器的流量和为1136×448/1000=508.9(m 3/h)，如果划分为8个轮灌组，每个轮灌组的流量约为63.6m 3/h ，该值小于水井的出水量，满足水量平衡的要求。
轮灌组数和每个轮灌组的流量确定以后，管网布置分多种方案，本例管网布置采取以下：共分8个灌水小区，每个灌水小区为一个轮灌组。
灌水小区内支管长235m ，双向控142条毛管，每个轮灌组的流量为63.6m 3/h ，如图所示。
八、管道水力计算8.1 毛管实际水头损失由于毛管实际铺设长度为80m ．因此毛管实际的水头损失为： )m (51.1365.0804.15)1000/448(104.81.1104.81.175.475.1475.4475.1=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=∆LF DQ H 毛毛实际 因此，毛管进口水头为：)m (16.10051.165.8h h min =++=∆+∆+=AB Z H 毛实际毛进口8.2 实际分配给支管的水头差)m (61.251.1-12.4==∆-∆=∆毛实际支实际H H H8.3 支管管径与支管进口水头计算每条支管双向控制142条毛管，单侧71条毛管。
每条毛管流量为448L/h ，相当于支管上有71个出水口，每个出水口的流量为448×2 = 896(L ／h)，每条支管长940/4=235(m)。
如果支管采用D125PE 管(内径110mm)，支管水头损失为：)m 61.2)m (44.2366.0235110)1000/71896(1048.905.11048.905.177.477.1477.4477.1（支实际支支=∆≤=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=∆H LF DQ H 满足要求。
支管进口水头为：)m (6.12044.216.10h h =++=∆+∆+=BC H H 支毛进口支进口8.4 分干管与干管水力计算以第一轮灌组为最不利轮灌组确定干管直径，分干管1长度为80m ，干管长度为705m 。
由于采用一个轮灌组控制一个灌水小区，因此分干管1与干管流量相同。
/h 63.6m Q Q 3==干分干利用经济流速初选干管管径：)mm (1036.631313=⨯==Q D选用管径D=110mm 的PVC--U 管作为分干管1和干管。
分干管与干管水头损失为：)(27.2801106.631048.905.11048.905.177.477.1477.4477.1m L DQ H =⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=∆分干分干 )(99.197051106.631048.905.11048.905.177.477.1477.4477.1m L DQ H =⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=∆干干 干管进口水头为：)m (86.34099.1927.26.12h h co =+++=∆+∆+∆+=Z H H 干分干支进口干进口 8.5 水泵扬程确定及水泵选型如果首部枢纽水头损失（包括过滤器、控制阀、施肥装置、弯头和泵管等）△H 首部= 1Om ，则水泵总扬程为：86.64201086.34h )(h 21=++=+∆+=-+∆+=动水位深首部干进口首部干进口H H Z Z H H8.6 其他轮灌组水力计算水泵扬程确定以后，还需要对其他轮灌组进行核算，计算其他分干管的直径或设置压力调节阀。