。
表10-15 灌水器的技术参数
灌水器名称 流道或孔口直径/mm 工作压力/kPa 出流量/(L/h) X Cv
涌水器 4.0 40~60 80~150 0.5~0.7 <0.07
(3) 设计灌水定额及灌水周期
① 设计灌水定额。 设计灌水定额可用下式计算:
m=0.1(θmax-θmin)βZγ
式中符号意义同前。
经计算, m=49.5mm, 即33m3/亩。
214 第三部分 农田灌溉与排水工程实例② 设计灌水周期。 设计灌水周期可用下式计算:
T=m/Ea
式中符号意义同前。
经计算, T=11天。
(4) 工程总体布置
① 毛管与灌水器的布置。 毛管布置采用单行布置的方式, 即一行果树布置一条毛管,
每株果树布置一个灌水器。
② 干管与支管的布置。 从高位水池向南布置一条干管, 垂直于干管布置5条支管, 支
管的间距为80m, 干管长度为400m, 每条支管长度为442m, 双向布置毛管。
(5) 低压管道灌溉系统工作制度确定。 低压管道灌溉系统工作制度主要包括毛灌水定
额、 一次灌水延续时间和灌溉工作制度。
① 毛灌水定额。 低压管道灌溉系统的毛灌水定额可用下式计算:
W 毛 =W/η
式中符号意义同前。
经计算, W 毛 =38.8m3/亩。
② 一次灌水延续时间。 一次灌水的延续时间t1 可用下式计算:
t1=mSeSL/q
式中 Se———灌水器的间距, m, 果树可取3.0m;
SL———毛管的间距, m, 果树可取4.0m;
q———灌水器的流量, L/h, 果树区灌水器的流量选用100L/h。
式中符号意义同前。
经计算, 一次灌水延续时间t1=4.67h。
③ 灌溉工作制度。 为了减少工程投资, 提高设备的利用率, 增加灌溉面积, 微灌区内
部拟采用轮灌的工作制度。 将支管分成若干组, 由干管轮流向各组支管供水, 而支管内部则
同时向毛管供水。 按作物的需水要求, 全系统划分的轮灌组可按下式计算:
N≤CT/t1
式中 N———允许的轮灌组最大数目, 取整数;
C———一天运行的时间, h, 取16h;
T———灌水周期, d;
t1———一次灌水的延续时间, h。
经计算, 果树微灌区轮灌组数定为20组, 每次同一支管上1/4灌水器同时工作。
(6) 毛管设计。 毛管设计主要包括微灌工作水头偏差率、 毛管最大分流孔数和毛管的水
力计算。
① 微灌工作水头偏差率。 微灌工作水头偏差率可按下式计算:
Hv=qv/X×[1+0.12×(1-X)×qv/X]
式中 Hv———灌水器设计允许水头偏差率;
qv———允许流量偏差率, 根据现行规范要求qv=0.2;
X———灌水器流态指数, 取 X=0.5。
经计算, Hv=0.4。
② 毛管最大分流孔数。 毛管最大分流孔数可按下式计算:
第10章 山东省某市小型农田高效节水灌溉工程规划设计实施方案 215Nm=(5.533D4.75hdHv/kSeqd1.75)0.3636+0.52
式中 Nm———毛管最大分流孔数, 个;
D———毛管的管径, mm;
hd———灌水器设计工作水头, m, 取6m;
Hv———灌水器设计允许水头偏差率;
k———水头损失扩大系数, 取1.1;
Se———毛管上分流孔的间距, m, 取3m;
qd———灌水器设计流量, L/h, 取100L/h。
经计算, 果树区毛管最大的分流孔数为14.94个。 在本设计中考虑种植情况, 毛管分流
的孔数可取13个。
③ 毛管的水力计算。 毛管水力的计算包括毛管设计流量、 毛管沿程水头损失和毛管局
部水头损失。
a. 毛管设计流量。 毛管设计流量可按下式计算:
Q毛 =∑qi
式中 Q毛 ———毛管设计流量, L/h;
qi———第i号灌水器设计流量, L/h。
经计算, 毛管设计流量为1300L/h。
b. 毛管沿程水头损失。 毛管沿程水头损失可按下式计算:
Hf毛 =1.006×10-5Q1.724LF
式中 Hf毛 ———毛管沿程水头损失, m;
Q———毛管设计流量, L/h;
L———毛管的长度, m;
F———毛管多口系数, 可按有关经验公式计算。
经计算, 毛管沿程水头损失为1.77m。
c. 毛管局部水头损失。 参考同类工程以及以往经验, 局部水头损失一般为沿程水头损
失的10%~20%, 本工程取10%。 经计算, 毛管局部水头损失为0.177m。
经计算, 果树微灌区毛管的水头损失为1.95m。 毛管的水力计算成果见表10-16。
表10-16 毛管的水力计算成果
灌溉管 设计流量/(L/h) 分流孔数/个 毛管长度/m 公称管径/mm 水头损失/m 备注
毛管 1300 13 44 20 1.95 苹果涌泉灌区
(7) 支管设计。 支管设计主要包括支管设计流量、 支管管径选择、 支管沿程水头损失、
支管局部水头损失。
① 支管设计流量。 支管内部同时向毛管供水, 其设计流量为各毛管的流量之和, 则:
Q支 =∑Q毛
由于地形限制支管的长度和控制的毛管数目不同, 支管的设计流量也不相同, 经计算,
苹果涌泉灌区典型的支管设计流量为32.5m3/h。
② 支管的管径选择。 支管的管径根据适宜流速 (PE管的适宜流速为0.8~1.5m/s) 进
行初选, 然后通过现有自压水头进行校核, 以此确定支管的管径, 计算公式为:
d=18.8 (Q/V)1/2
216 第三部分 农田灌溉与排水工程实例式中 d———管道的内径, mm;
Q———管道设计流量, m3/h;
V———管道经济流速, m/h。
经计算, 管径d支 =107.0mm, 取d支 =125.0mm。
③ 支管沿程水头损失。 按照勃拉修斯公式计算各级管道沿程损失, 计算公式为:
Hf支 =F×8.4×104×LQ1.75/D4.75
式中 F———多口系数;
Q———管道中的流量, m3/h;
D———管道的内径, mm;
L———管段的长度, m。
经计算, 支管沿程水头损失 Hf支 =1.15m。
④ 支管局部水头损失。 参考同类工程以及以往经验, 支管局部水头损失一般为沿程水
头损失的20%左右, 本工程取20%。 经计算, 支管局部水头损失为0.29m。
经计算, 果树微灌区支管的水头损失为1.44m。 支管的水力计算成果见表10-17。
表10-17 支管的水力计算成果
灌溉管 设计流量/(L/h) 毛管条数/条 支管长度/m 公称管径/mm 水头损失/m 备注
支管 32500 25 400 110 1.44 苹果涌泉灌区
(8) 干管设计。 干管设计主要包括干管设计流量、 干管管径选择、 干管沿程水头损失、
干管局部水头损失。
① 干管设计流量。 由于支管轮灌, 干管设计流量采用通过该段干管的最大流量, 则:
Q干 =∑Q支
经计算, 苹果涌泉灌区典型的干管设计最大流量为52000L/h。
② 干管的管径选择。 干管的管径根据适宜流速 (PE管的适宜流速为0.8~1.5m/s) 进
行初选, 然后通过现有自压水头进行校核, 以此确定干管的管径, 计算公式为:
d=18.8 (Q/V)1/2
式中符号意义同前。
经计算, 管径d干 =135.6mm, 取d干 =160.0mm。
③ 干管沿程水头损失。 按照勃拉修斯公式计算各级管道沿程损失, 计算公式为:
Hf干 =F×8.4×104×LQ1.75/D4.75
式中 F———干管多口系数;
Q———干管管道中的流量, m3/h;
D———干管管道的内径, mm;
L———干管段的长度, m。
经计算, 干管沿程水头损失 Hf干 =0.97m。
④ 干管局部水头损失。 参考同类工程以及以往经验, 干管局部水头损失一般为沿程水
头损失的20%左右, 本工程取20%。 经计算, 干管局部水头损失为0.24m。
第10章 山东省某市小型农田高效节水灌溉工程规划设计实施方案 217经计算, 果树微灌区干管的水头损失为1.44m。 干管的水力计算成果见表10-18。