大田灌溉喷灌系统水力计算教程
喷灌工程施工计算
喷灌工程施工计算一、引言喷灌工程是指利用压力增加器将水从管道输送到灌溉区域，通过管道上的喷嘴将水均匀喷洒到植物的根部，以实现灌溉作用。
喷灌工程的施工计算是保证工程质量和施工进度的重要环节。
本文将结合实际案例，详细介绍喷灌工程施工计算的步骤和方法。
二、喷灌工程施工计算步骤1.确定需灌溉植物的种类和数量首先需要确定灌溉区域所种植的植物种类和数量，不同种类和数量的植物对水的需求量是不同的，这直接影响到喷灌工程的设计和施工计算。
2.测算灌溉区域面积和坡度根据实地测量数据，绘制灌溉区域的平面图，测算灌溉区域的面积和坡度。
灌溉区域的面积和坡度将直接影响到水的流动速度和压力，从而影响到喷灌工程的设计和施工计算。
3.确定灌溉系统的管道布置和长度根据灌溉区域的平面布置和地形特点，确定喷灌系统的管道布置和长度。
管道的长度、直径和材质将直接影响到水的输送效率和施工成本，因此需要进行仔细的计算和选择。
4.计算喷灌系统的压力和流量根据灌溉区域的水需求量，计算出喷灌系统的压力和流量。
喷灌系统的压力和流量是保证植物正常生长所必须的，需要根据实际情况进行综合考虑。
5.确定喷头的数量和布置根据灌溉区域的面积和坡度，确定喷头的数量和布置方式。
喷头的数量和布置将直接影响到水的喷洒均匀性和灌溉效果，需要根据实际情况进行合理调整。
6.计算喷灌系统的施工成本根据喷灌系统的管道长度、直径和喷头数量，计算出喷灌系统的施工成本。
施工成本是直接影响到喷灌工程施工进度和质量的因素，需要做到精准计算和合理预算。
7.优化布局和调整参数根据施工计算结果，对喷灌系统的布局和参数进行优化和调整。
保证工程设计和施工计算的合理性和准确性，最大程度地提高工程效率和质量。
三、实例分析某农田占地面积100亩，需灌溉的植物为水稻，根据实地测量数据，灌溉区域的面积为80亩，坡度为5%。
根据该信息，进行喷灌工程施工计算如下：1.根据80亩水稻的需水量计算出灌溉区域的总水需求量为5000m³/天。
3 灌溉用水量和灌溉用水流量
§3 灌溉用水量和灌溉用水流量前面介绍了灌溉制度，但还有两个问题未解决。
（1）水库兴利调节需要用水过程，因此存在一个如何确定灌区灌溉用水量的问题。
（2）设计抽水站、引水闸等，应以用水流量为依据，因此还存在一个如何确定灌区灌溉用水流量的问题。
本节的任务就是讨论如何计算灌溉用水量和灌溉用水流量。
一、灌溉用水量（一）直接法直接利用各种作物的灌溉制度来计算。
一般以旬为时段来计算。
若有K种作物，则某时段的灌溉用水量为式中Wi--第i时段灌区用水量；Mij--第i时段第j种作物的灌水定额；Aj--第j 种作物的种植面积；η水--灌溉水利用系数；全生育期或全年用水量:直接法适用于小型灌区。
例题：某小型灌区作物单一为水稻，某次灌水有1000亩需灌水，灌水定额为40mm，灌区灌溉水利用系数为0.75，试计算该次灌水的净灌溉用水量和毛灌溉用水量。
(二)间接法利用综合灌水定额来计算，综合灌水定额:是某一时段内各种作物灌水定额的面积加权平均值,称为该时段的综合灌水定额.式中α1、α2、α3、αn--各种作物的种植比(之和为1)，mi,1、mi,2、mi,3、mi,n--第i时段各种作物的灌水定额。
某时段的灌溉用水量：m综：1 它是衡量全灌区用水状况的一个综合指标；2 若全灌区种植比例相似，可用综合灌水定额方便地计算出某一局部的灌溉用水量；3 在供水水源有限的情况下，可用综合灌水定额计算保灌面积，即。
间接法适用于大中型灌区。
例题：某灌区A=20万亩，A水田=16万亩，A棉花=4万亩，m水田=45mm，m棉花=40m3/亩。
求m综。
二、灌溉用水流量（一）直接法直接根据灌溉制度或灌溉用水量计算。
式中T--时段内天数；t --1天灌水时数，自流为24h,提灌为18~22h .适用于小型灌区。
例题：某小型提水灌区，作物均为水稻，面积1000亩，用水高峰期最大灌水定额为100m3/亩，灌溉水利用系数为0.75，灌水延续4天，每天灌水20小时。
农田水利13：灌溉工程水利计算
1
设计保证率 灌溉设计标准抗旱天数（小型水稻灌区）
（1）设计保证率
灌区用水量在多年期间能得到充分满足的几率，一 般以正常供水的年数占总年数的百分数表示。
m P 100% n 1
(n 30a)
灌溉设计保证率表（资料来源：GB 50288-99） 灌水方法 地区 干旱地区或 水资源紧缺地区 半干旱、半湿润地区或 水资源不稳定地区 湿润地区或 水资源丰富地区 各类地区 作物种类 以旱作为主 以水稻为主 以旱作为主 以水稻为主 以旱作为主 以水稻为主 各类作物 灌溉设计保证率/％ 50～75 70～80 70～80 75～85 75～85 80～95 85～95
（4）进水闸尺寸确定
工程布置注意
a) 引水比≤30％～50％；b) 引水角＝30°～60°。
2 无坝引水工程水利计算（1）引源自流量的确定b)设计代表年法
灌溉定额 灌溉期降雨 P灌溉定额 PP 设 设计代表年（2～3个）
设计代表年 设计引水流量
灌溉期降雨
（2）闸前设计水位的确定
P 设 旬或月平均水位 P
或取 枯水期水位的平均值
（3）闸后设计水位的确定
闸后水位＝闸前水位－过闸水头损失 灌区高程 干渠水位 引水闸的闸后水位
地 面 灌 溉
喷灌、 微灌
备注：1）作物经济价值较高的地区，取大值；反之，取小值。 2）引洪淤灌的保证率可取 30％～50％。
1 灌溉设计标准
（2）抗旱天数
灌溉设施在无降雨情况下能满足作物需水 要求的天数，它反映了灌溉设施的抗旱能力。 单季稻灌区，30～50d
双季稻灌区，50～70d
经济发达地区可提高10～20d
水力系统计算
附录2 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-β 2 ) /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1.4β1—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表2-2 灌溉用水量计算表(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。
园林灌溉系统管网水力学计算
• 计算公式：
L = B*
d *h
式中：L－射程（m） d-喷嘴直径（mm） h-压力水头（m） B-单位换算系数，当 α = 3 2 o B=1.4, 当 α = 2 4 o ， α = 2 1 o 别减少2％和4％。 射程分
• 影响射程的因素
• 举例：
计算下列条件下喷头的射程，喷嘴直径1.2英寸， 压力水头h=600kPa，α = 2 5 o
不同模式的组合
曲线边界
可采用从正方形或矩 形模式变到平行四边 形或三角形模式布置 喷头，还可以再变到 原来的布置模式。这 样既灌溉整个区域， 同时避免在曲线边界 以内喷头过于集中和 灌溉区域超出边界。
边角区域喷头的布置
• 在地块的边角区域，因喷头往往是半圆 或90度而不是全圆喷洒，若选配的喷嘴 与地块中间全圆喷洒的喷头相同，则该 区域内的喷灌强度势必大大超过地块中 间。所以，为保证系统良好的喷洒均匀 度，一般安装在边角的喷头须配置比地 块中间的喷头小2-3个级别的喷嘴。
第三节 喷头的组合
几 种 常 用 的 喷 头 组 合 方 式
正方形布置
水量偏少
正方形布置
• 正方形布置方式灌水覆盖度较差，其原 因是因为对角线上两个喷头间距比边线 上的要长。当边线上两个喷头间距为喷 头的射程时（即50%法），对角线上两个 喷头间距则为射程的70%，使得正方形中 心喷水量偏少。
q = A * Cd * d 2 *
m
3
H
式中:q-喷嘴流量（L/h) Cd-流量系数（＝0.9～0.96） d-喷嘴直径（mm） H-喷嘴进口压力（m）
A－单位换算系数（上述单位时A＝12.5作压力300kPa, 假定Cd=0.94, 计算其流量， 并与样本对比。
灌溉流量计算方法
（modulus of irrigation water）又称灌水率。
单位灌溉面积上所需要的灌溉净流量。
灌水模数的单位为m3/（s·100hm2），用于计算渠道的设计流量。
不计入渠道输水、配水和田间损失的灌水模数称为净灌水模数。
可根据各种作物的每次灌定额逐一计算。
编辑本段计算公式一种作物一次灌水的净灌水模数的计算式为：q=am/(86.4T)式中， q为某种作物某次灌水的净灌水模数，m3/（s·100hm2）； m 为该作物该次灌水的净灌水定额，m3/hm2； T为该作物该次灌水的延续时间，d； a为某种作物种植面积与总灌溉面积之比；86.4为单位换算系数。
编辑本段应用灌水延续时间的长短，对于灌水模数的计算值有很大影响，应审慎选定。
灌水延续时间越长，灌水模数越小，渠道设计流量也小，相应的工程费用也较低。
但作物的生长可能由千灌水不及时而受到影响。
将灌区内同时灌水的各种作物的灌水模数叠加，即得某时段的灌区净灌水模数。
以时段为横坐标、以灌区净灌水模数为纵坐标所点绘成的柱状图称为灌水模数图。
为了使渠道供水均匀，减少水量损失和便于管理，往往要对初步绘制的变化幅度很大的灌水模数图进行调整。
调整各种作物的灌水模数（主要是调整灌水延续时间）和在允许范围内前后移动灌水日期，这可部分消除净灌水模数的高峰、低谷及间断现象。
最小灌水模数一般不应低于设计灌水模数的30%，渠道供水间断时间不宜少干2～3d。
选取出现时间较长（一般为20d以上）的最大净灌水模数作为计算渠道设计流量的设计灌水模数，中国北方旱作物灌区的设计灌水模数一般约为0.45 m3/（s·100hm2），南方水稻灌区的设计灌水模数约为0.67～0.9m3/（s·100hm2）。
对于大型灌区，由于各分区的作物种植比例及各种作物的灌溉制度存在较大差异，应分区计算净灌水模数，推算各分区所属渠道的设计流量。
(1) hm2这是指公顷，一般用于土地面积的计算。
喷灌工程施工计算
喷灌工程施工计算是喷灌工程设计中的重要环节，它涉及到工程量计算、设备选型、工程成本估算等方面。
准确的施工计算不仅可以保证工程质量，提高喷灌效率，还可以降低工程成本，提高投资效益。
本文将详细介绍喷灌工程施工计算的方法和步骤。
一、工程量计算1. 管道工程量计算：按照设计图纸上的管道中心线长度计算，不扣除阀门、管件等所占长度。
管径在500mm以内的不扣除管道所占体积。
2. 土方工程：包括埋地管的土方开挖、回填。
回填土按管道沟槽挖土体积计算。
3. 喷头数量：根据喷灌面积和喷头间距计算。
喷头分种类规格以个计算。
4. 水表、阀门：根据设计要求，分压力、规格及连接方式以个计算。
5. 给水井砌筑：根据设计要求，以立方米计算。
6. UPVC给水管固筑结构：按设计图示以米计算。
二、设备选型1. 泵选型：根据水源情况、喷灌面积、灌溉水深等参数，选择合适的泵型。
2. 管道选型：根据设计流量、扬程、管道材质、管径等参数，选择合适的管道。
3. 喷头选型：根据喷灌面积、喷头间距、喷头水深等参数，选择合适的喷头。
三、工程成本估算1. 材料成本：根据工程量计算结果，估算所需的管道、阀门、喷头等材料成本。
2. 设备成本：根据设备选型结果，估算泵、管道、喷头等设备成本。
3. 人工成本：根据工程量计算结果，估算所需的施工人员工资。
4. 施工费用：包括施工工具、设备租赁、运输等费用。
5. 维护成本：包括设备维修、材料更换、人工管理等费用。
四、施工注意事项1. 严格遵循设计图纸和施工规范，确保工程质量。
2. 注意施工安全，防范事故发生。
3. 做好施工现场的清洁和环境保护工作。
4. 施工过程中，如有问题应及时与设计人员、管理人员沟通，确保工程顺利进行。
总之，喷灌工程施工计算是喷灌工程设计的关键环节，准确的计算可以保证工程质量，提高喷灌效率，降低工程成本。
在施工过程中，要注意遵循设计图纸和施工规范，确保工程顺利进行。
同时，要加强施工现场的管理和维护，提高喷灌工程的运行效果和使用寿命。
灌溉输水管道水力计算
灌溉输水管道水力计算
灌溉输水管道的水力计算涉及到管道的流量、压力损失、管道尺寸等多个方面。
首先，我们需要确定所需的流量，这取决于灌溉系统的设计要求和所需的灌溉面积。
然后，根据流量和管道材料、长度、管壁粗糙度等参数，可以计算出管道的摩阻系数和雷诺数，从而确定管道的流态（层流或紊流）。
接着，根据流态和流量，可以计算出管道的压力损失，这涉及到计算管道的阻力、摩擦压力损失和局部阻力等。
在进行水力计算时，还需要考虑管道的起始和终点的高程差，以及可能存在的陡坡、弯头、阀门等附属设施对流体流动的影响。
最后，根据所需的压力和流量，可以确定合适的管道尺寸，以满足灌溉系统的需要。
在进行水力计算时，需要充分考虑流体力学、水力学、土木工程等相关知识，并结合实际工程情况进行综合分析和计算。
此外，还需要遵循相关的国家标准和规范，以确保灌溉输水管道的设计和施工符合安全、可靠的要求。
希望这些信息能够帮助你更全面地理解灌溉输水管道水力计算的相关内容。
园林灌溉系统管网水力学计算
q = 12.5 • 0.94 • 5 • 30 = 1610L / h
2
喷头射程
• 定义： 喷头喷射出来的水滴所能达到的最远距离。国家标准喷
头试验规范”中规定，喷头的射程是指雨量桶收集的水深为 0.3mm/h(喷头流量小于250L/h的喷头为0.15 mm/h )的那一点至喷 头中心的距离，单位:m,一般用 R 表示.
1、喷灌系统的喷灌强度
• 定义：
喷灌系统单位时间内喷洒在单位面 积土地上的水量，mm/h
喷灌强度
q 1000q ρ＝ = A1 S m• S l
• 式中：q=喷头流量m3/h Sm＝支管间距m Sl＝喷头间距m
土壤的入渗速率
随着入渗时间的延长，由于入渗路径 加长，从地面到入渗锋面的水势梯度 逐渐减小，所以入渗速度it也不断地 减小，最后趋于一稳定值if,它接近于 该种土壤的渗透系数K。
0.1m
0.8m
1m
60m 0.5m B A 1m a b c C
动水压强示意图
3、管道摩擦损失
影响管道摩擦损失的因素
• • • • 流量 管道的直径与局部变化 管道长度 管道材质
4、水头损失的计算
∆H
H1 H2 H3
•
水头损失：
水流经过管道过程中机械能的损失，分为局部水头损失和沿程 水头损失。
L = 1 . 4 • 0 . 98
1 . 2 * 25 . 4 * 60 = 59 m
单喷头的喷灌强度
• 定义：
单位时间内喷洒在微小面积土地上的水量，或单位时 间内喷洒的水深, 单位：mm/h
W q•t q = ρ0 = = t • ∆A ∆A • t ∆A
式中：q=喷头的流量 ∆A ＝微小面积
喷灌 定额
喷灌定额是指在一定时间内，通过喷灌系统向农田供水的总量。
它是衡量喷灌系统性能的重要指标之一，通常用立方米/小时（m³/h）或毫米（mm）表示。
喷灌定额的计算方法如下：
1. 首先，需要知道喷灌系统的工作压力和喷头的流量。
这两个参数可以在喷灌系统的技术资料中找到。
2. 然后，根据喷头的布置方式（如矩形、正方形等），计算出每平方米农田所需的喷头数量。
这个数量可以通过查阅相关设计手册或咨询专业人士得到。
3. 接下来，将每平方米农田所需的喷头数量乘以农田的面积，得到整个农田所需的喷头数量。
4. 最后，将喷头的流量乘以整个农田所需的喷头数量，再乘以工作时间（如每小时），就可以得到喷灌定额。
需要注意的是，喷灌定额的选择应根据实际作物的需水量、土壤类型、气候条件等因素综合考虑。
在实际操作中，还需要根据作物生长阶段、土壤湿度等情况进行适当调整。