学校：云南农业大学学院：水利水电与建筑学院指导老师：教学班号：一班专业：水利水电工程学号：姓名：农田水利学课程设计课程设计目的通过对管道灌溉系统（包括喷灌，微灌或低压管道输水灌溉系统）的规划设计，了解灌溉系统设计过程及设计方法，巩固农田水利学的所学内容，提高综合应用能力和创造能力。
具体要求1、管道灌溉系统的规划布置原则，掌握灌溉系统规划设计的基本要求与设计方法；2、掌握管道灌溉工程规划设计的基本规范；3、学会收集，分析，运用有关资料和数据；4、提高独立工作能力，创造能力及综合运用专业知识解决实际问题的能力。
基本资料某实验果园，面积95亩，种植苹果树共2544株，果树株距4m，行距6m，正值盛果期。
园内有十字交叉道路，路边与第一排树的距离南北向为2m，东西向为3m。
果园由道路分割成为4小区。
详见1：2000果园规划图。
该园地面平坦，土壤为砂壤土，果园南部有一眼机井，最大供水量60m3/h，动水位距地面20m。
该地电力供应不足，每日开机时间不宜超过14h。
为了节约用水，并保证适时适量向果树供水，拟采用固定式喷灌系统。
据测定，该地苹果树耗水高峰期平均日耗水强度为6mm／d，灌水周期可取5～7天。
该地属半干旱气候区，灌溉季节多风，月平均风速为2.5m ／s ，且风向多变。
该地冻土层深度0.6m 。
灌溉区域如下图所示：果园平面图要求:（1）选择喷头型号和确定喷头组合形式(包括验核组合平均喷灌强度（ρ）是否小于土壤允许喷灌强度（允ρ）；（2）布置干、支管道系统(包括验核支管首、尾上的喷头工作压力差是否满足《喷灌技术规范》的要求，下称《规范》)；（3）拟定喷灌灌溉制度，计算喷头工作时间及确定系统轮灌工作制度；（4）确定干、支管管道直径，计算系统设计流量和总扬程。
(5) 水泵和动力选型。
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：砂壤土冻土层深0.6m3、作物：苹果树园林,正值盛果期4、水源：机井，果园南部井水，最大供水量为h m /603,水位距地m 20。
5、气象：灌溉季节多风，平均风速 2.5m/s ，风向多变6、种植面积95亩，果树2544株，株距4m ，行距6m ，园内有十字交叉道路，路边与第一排树的距离南北向为2m ，东西向为3m 。
社会经济条件：果园为实验果园，面积95亩，交通方便，电力供应不足;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。
由于该果园为盛果期的苹果树，经济价值就目前情况较高。
灌水频繁，作物耗水量大，劳动力缺乏，但作为实验果园，管理者素质高有利于喷灌系统的实施，综合考虑后，拟定采用固定使得喷灌系统。
喷灌设计保证率应根据自然条件和经济条件确定，一般不应低于85％。
灌溉试验资料：该地区位于淮北地区，土壤为砂壤土，田间持水率为32%（占容重，下同），凋萎系数为田间持水率的60﹪。
在果树需水高峰期，苹果树的需水强度为d mm /6。
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：注：有良好覆盖时，表中数值可提高20％。
对本灌区取p=15mm/h。
（2）在设计风速下，喷灌均匀系数不应低于75％，但对行喷式喷灌系统，不应低于85％。
对本灌区取喷灌均匀系数为80％（3）果树雾化指标取值范围在3000~4000，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：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。
对本灌区取η=0.82.2喷头的选择由于本灌区多年平均风速为s m /5.2，相对较大，运行方式为多支，多喷头同时喷洒，因此选单喷头喷灌强度较小喷头。
本灌区喷头的喷洒方式有全圆喷洒和扇形喷洒。
根据作物对雾化指标的要求，由《喷灌技术规范》选取金属摇臂式喷头，参数如下表所示：2.3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0.3-1.6R 1.3R 1.6-3.4 (1-0.8)R (1.3-1.1)R3.4-5.4 (0.8-0.6)R (1.1-1)R注：① Ｒ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=2.5m/s,又R=20m当v 1=1.6m/s 时,a 1=1.0R=1.0×20=20m当v 2=3.4m/s 时,a 2=0.8R=0.8×20=16m所以( 所以a=b=18mA 有效=ab=18×18=324m 22.4校核1）雾化程度按式：d h P p d 100 计算 式中：p h 为喷头工作压力,d 为喷嘴直径8mm ；d P 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p h 选a kp 300的喷头，37508300100100=⨯==d h P pd 对于果树，d P 值控制在3000~4000，所以所选喷头满足雾化指标要求。
2）喷灌强度mm/h 3.732480.096.210001000=⨯⨯=A K =有效全ηρq w喷灌强度小于15mm/h ，满足。
已知： h m q /96.23=，23241818m m m b a A =⨯=⨯=有效，式中： w K —多支管多喷头的同时喷洒; 0.1=K w； q —喷头的喷水量η—喷灌水的有效利用系数；0.80η=；A —在全圆转动时一个喷头的湿润面积；全ρ—喷灌系统的平均喷灌强度2.5灌溉制度1、计算果园的灌水定额，设其计划湿润层深度为90cm ，则： m 设0.1×900×1.42×（30％-18％）=15.34mm2、计算灌水周期T 设== 取T 设3天3、计算一次灌水所需时间h mt 1.23.734.15===全ρ，取h t 5.2=4、计算同时工作的喷头数 又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()个设喷头135.1235.21818667951=⨯⨯⨯⨯==C T t ab A N流量校核：/h 水源满足供给5、轮灌组数为：n 1= T 设*c/t=3×12.5/2.5=15（组）式中：N —同时工作的喷头数；C ——天中喷灌系统的有效工作小时数， C 取12.5h ；6、同时工作的支管数为:()根喷头支3413===n N N支N 为同时工作的支管n 为一根支管喷头数,n=4该灌区的管网配置如下图:工作制度如下表：管道设计及水力计算干支管选择硬塑料管,竖管选用DN32钢管3、扬程的确定 3.1 选择支管管径考虑多口流，多口流系数选取如下表：f,m ,b 数值表由上表及管道具体情况得F=0.423,m=1.77，f=0.948×105，，b=4.77对于支管Fh f +Δz ≤0.2h p ，又b mf d LQ fh =则：0.423×0.948×105 ×63×11.841.77/d 4.77 ≤0.2×30 d ≥55mm式中：d —管道内径()mm ； Q —喷灌系数设计流量3()m h 。
Δz=0喷灌手册选取D=63mm ，内径d=58mm 的硬塑料管 干管管径选择（由《喷灌工程学》查得经验公式）：Q ＜3120/m h 时，13d Q =； Q ≥3120/m h 时，11.5d Q =。
Q =n ×q喷头=13×2.96=38.48m 3/h所以干管管径 mm Q d 65.8048.381313=⨯==支根据《喷灌设计手册》选管径mm d 110=，壁厚为mm 5.3,实际内径为mm 103Φ的硬塑料 管。
比阻值s 0=2.375×10-5 3.2 计算水头损失: 1、干管的沿程水头损失为：2、计算典型支管沿程水头损失：()mdLQ Ffh b f 79.05884.1163432.010948.077.477.15m=⨯⨯⨯⨯==支3、计算干管局部水头损失：4、计算支管水头损失：5，计算竖管水头损失：竖管选用DN32钢管，内径为mm 28，竖管计算长度为3.0m 则一根竖管水头损失为：m d Q L f h s b m s s s 61.02896.20.31025.61.59.15=⨯⨯⨯== 6,计算喷头水头损失又所以扬程的确定已知喷头工作压力为h p =300KPa,即相当于h=30m 的水头，取管道埋深为0.7m 。
水泵的设计扬程式中：为水位距地的距离；为喷头的压力；为地势的高差；即水泵的设计扬程为56.44m。
水泵的选型及动力配套省略。
4、设备用量与材料细表表1 管材设备序号名称单位数量型号备注1 干管m 300 硬质塑料管PVC外径110mm内径103mm2 支管m 2424 硬质塑料管PVC外径63mm内径58mm3 竖管m 480 DN32钢管内径28mm表2 喷头型号接头式及尺寸工作压力kPa喷头流量3m h喷头直径mm射程m喷灌强度（mm/h）120PY"1G300 2.96 8 20.0 3.13表3 接头名称型号数量（个）备注三通接头三承三通1 总干管与干管连接2 干管与分干管连接四通接头三承四通24 分干管与支管连接接头弯管接头162用于支管与竖管连接和水泵进出口处卡套式接头------用于各管长不足时，连接两管表4 闸阀表5 其它设备5、水泵和动力选型省略主要参考文献1、郭元裕主编，农田水利学，中国水利水电出版社，1997年2、华东水利学院主编，水工设计手册（8），水电出版社，1984年3、魏永曜、林性粹编，农业供水工程，水利电力出版社，1992年4、喷灌工程设计手册编写组，喷灌工程设计手册，水利电力出版社，1989年5、傅琳、董文楚、郑耀泉编著，微灌工程技术指南，水利电力出版社，1988年。