水力系统计算

1.低压管道灌溉系统设计

1.1灌溉制度与灌水周期

（1）灌水定额

根据项目区的土壤条件，灌溉实验资料及当地实际灌水经验，参照小麦关键生育阶段的需水情况，田间持水量取0.24，确定作物灌水定额。

m=667Hγ(β1-β2 ) /η田 式中：m—灌水定额（m3/亩）；

H—计划湿润层深度（m），取0.6m; r—土层内平均干容重（t/ m3）;取1.4

β1—适宜土壤含水量上限，取田间持水量的90%； β2—适宜土壤含水量下限，取田间持水量的60%； η田—田间水的有效利用系数，取0.85。 经计算，小麦抽穗期净灌水定额为47m3/亩，即70mm。 按管系水利用系数0.95计算，毛灌水定额为50m3/亩。 （2）设计灌水周期 计算公式：T＝mη/Ep 式中：T……灌水周期（天）；

m……设计灌水定额（mm）； η……田间水利用系数为0.85；

Ep……作物日需水量（mm/d取大田作物日需水量为5.5mm）。 灌水周期：大田作物T＝70×0.85/5.5=10.8（d）

（3）灌溉制度的拟定

根据理论计算，参照项目区不同作物需水规律和农民群众灌溉经验，制定项目区主要作物灌溉制度详见表2-1。

表2-1 不同作物计划采用的节水灌溉制度

灌水日期 作物名称 灌水次数 生育阶段 1 小麦 2 3 玉米 1 2 1 2 苗期 拔节 抽穗—灌浆 播前 抽穗—灌浆 播前 花铃期 灌水时间 （日/月） 28/10-4/11 5/4—12/4 8/5—15/5 18/6—25/6 28/8—4/9 24/4—1/5 19/8—26/8 灌水 定额 50 50 50 50 50 50 50 100 150 灌溉定额 3（m/亩） 棉花 100 表2-2 灌溉用水量计算表

灌水 方式 管灌 合计 灌溉 作物 小麦 玉米 棉花 保证率 （%） 50 50 50 灌水定额 3（m/亩） 50 50 50 灌水 次数 3 2 2 灌溉定额 灌溉面积 3（m/亩） （亩） 150 48 100 100 48 32 80 用水量 3（m） 7200 4800 3200 15200 (3)管道设计流量 计算公式：Q＝10mA/Ttη

式中:Q……管道的设计流量（m3/h）； m……设计灌水定额（mm）；

A……控制灌溉面积（hm2）； T……灌水周期（天）；

t……每天灌水小时数（小时），t取12小时；

η…… 灌溉水利用系数（取0.85）

根据《低压管道输水技术规范》2.4.8节，并结合当地灌溉情况，Q＝10mA/Ttη=（10×60×60）÷（15×9.3×12×0.85）=25 m3/h,确定管道设计流量为40m3/h。 1.2确定管径

采用经济流速来确定管径，计算公式为：d=1.13 (Q/V)1/2 根据《低压管道输水技术规范》选用经济流速V=1.2m/s，经计算d＝0.109m，故选用外径为110mm,内径为105mm的聚丙管材。 1.3管网的布置形式及运行方式

管道分为干、支两级，均为固定聚丙烯管，埋入深度0.8m，支管沿种植方向布置，间距为70m，共4条，出水口间距为35m，出水口为双向分水。干管垂直于支管布置。管道水量集中供给一个出水口，待该出水口运行完毕后，再集中供给另一个出水口，依照灌水计划轮流进行灌溉。按照土壤条件及入畦流量，设计灌水畦长35m,畦宽2m。具体布置形式详见乐亭县节水灌溉项目管道布置设计图。 1.4出水口工作时间

t＝（a×b×m）/(1000×Q) 式中：t……出水口工作时间（h）；

a……出水口间距（m）； b……支管间距（m）； m……设计灌溉定额（mm）； Q……出水口设计流量（m3/h）。

经计算，出水口工作时间为3.7h，本系统总计16个出水口，一次运行1个出水口。出水口1次工作时间3.7h，系统日运行12h，轮

灌周期16×3.7/12＝4.9＜9.3天，满足设计要求。 1.5管道水力计算

(1)国产塑料管的水力计算公式采用下式： H干、支＝9.48×104×L×Q1.77／d4.77 式中：Q……设计流量（m3/h）； L……管道长度（m）； d……管道内径（mm）； h干、支……沿程水头损失（m）。

经计算h干、支＝9.48×104×345×401.77／1054.77=5.1m (2)泵管水力计算 Hf=6.25×105×L×Q1.9/d5.1 式中：Hf----沿程水头损失（m）； Q----设计流量（m3/h）； d----管径90(mm)； L----计算管道长度15（m）。

h泵管＝6.25×105×15×401.9／1055.1=0.51m。

考虑到塑料管埋设地下，地形局部起伏，所以管节连接间难以平直，有部分管件，由此增加部分水头损失和局部水头损失，计算值按沿程水头损失的0.2系数计算，经计算经计算干、支总水头损失为6.12m，泵管水头损失为0.51m。 1.6机泵的选型

低压管道输水灌溉系统设计扬程确定：

H＝h干、支+H泵+Δh+ΔH+ΔZ 式中：H－设计扬程（m）；

H干、支－干、支管总水头损失（m）； H泵－泵管总水头损失（m）；

Δh－出水口工作压力（m），一般为0.3m； ΔH－备用扬程，一般为2.0m； ΔZ－动水位埋深（m），取15.0m； 经计算，设计扬程H=23.9m。

选用效率较高的QJ井用潜水电泵，根据设计扬程和流量选择具体的水泵型号，选用200QJ40-26，配套功率为5.5Kw。