4　微灌系統(tǒng)管網(wǎng)水力計(jì)算4.1　毛管水力計(jì)算4.1.1　毛管水力計(jì)算參數(shù)　　本工程采用全圓折射式微噴頭，已知灌水器流態(tài)指數(shù)X=0.5，微灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量偏差q_{v=0.2，灌水器設(shè)計(jì)工作水頭hd=0.1MPa，設(shè)計(jì)流量q=60Lh。4.1.2　灌水器設(shè)計(jì)允許工作水頭偏差率}

4.1.3　毛管最大出水孔數(shù)

取N_{m=10(孔)4.1.4　毛管設(shè)計(jì)最大長(zhǎng)度}

L_{max=NmS+S0=10×4.5+4.52=47.25(m)}

　　根據(jù)實(shí)際地形和管道布置情況，實(shí)際最大毛管長(zhǎng)度L=42.5m＜L_{max=47.25m，滿足設(shè)計(jì)要求。4.1.5　毛管進(jìn)口壓力h0計(jì)算　　毛管沿樹(shù)行平行于等高線布置，灌水器最大工作壓力水頭在毛管進(jìn)口處第一個(gè)出水口處。}

　　　　　　　　　　　　　　h_{0=h1+ka(Nqd)^{mSo-JSo　　　　　　　　　　　　　　h1=(1+0.62×0.2)15×10+8.4×10-4　　　　　　　　　　　　　　　　×601.696×2+1.34×10-5×602　　　　　　　　　　　　　　　=14.43(m)　　　　　　　　　　　　　　α=1.006×10-5×1.2-(0.123Lg1.2+4.88)　　　　　　　　　　　　　　　=4.1×10-6　　　　　　　　　　　　　　m=1.753(D2.5)0.018　　　　　　　　　　　　　　　=1.753(1.22.5)0.018　　　　　　　　　　　　　　　=1.73　　　　　　　　　　　　　　K=1.1　　　　　　　　　　　　　　h0=14.43+1.1×4.1×10-6×(10×60)1.73　　　　　　　　　　　　　　　×2-0×4.52　　　　　　　　　　　　　　　=15.01(m)}}

4.2　干管、支管水力計(jì)算4.2.1　干管ASW水力計(jì)算　　根據(jù)地形條件和管網(wǎng)布置情況，第一輪灌組離首部樞紐二級(jí)加壓泵最遠(yuǎn)，流量Q_{12=11.4m^{3h，W點(diǎn)地面高程為94m，如果支管進(jìn)口水頭等于毛管進(jìn)口設(shè)計(jì)水頭，那么只要在W點(diǎn)管道內(nèi)有滿足毛管進(jìn)口水頭ho的工作水頭，其他毛管的進(jìn)口水頭均能滿足要求。干管ASW沿程水頭損失按勃拉休斯公式計(jì)算。　　　　　　　　　　　　　　hfAW=8.4×104×Q1.74LD4.75　　　　　　　　　　　　　　　　=8.4×104×［(19.981.75×84+11.41.75×　　　　　　　　　　　　　　　　64)504.75+11.41.75×192654.75　　　　　　　　　　　　　　　　=17.36(m)4.2.2　干管AFL水力計(jì)算　　在第一輪灌組中，向支1、支2兩條支管同時(shí)供水，其流量為Q=19.56m3h，干管AFL全長(zhǎng)La1=205m，A點(diǎn)與L點(diǎn)地面高程差為97.7-83.1=14.6m。　　干管AFL管徑為}}

　　　　　　　　　　　　　　　D_{AL=(KQ^{1.75LΔH地)-4.75　　　　　　　　　　　　　　　　=(8.4×104×19.561.75　　　　　　　　　　　　　　　　×20514.6)-4.75　　　　　　　　　　　　　　　　=56.7(mm)}}

由于干管ASW和干管AFL所需要的工作水頭有差別，而且兩條干管在A處平衡，所以A點(diǎn)處提供的工作水頭遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)干管AFL的沿程水頭損失，所以選用干管AFL的管徑D=50mm，滿足要求。

　　　　　　　　　　　　　　　h_{fAL=8.4×10^{4D1.75LQ4.75　　　　　　　　　　　　　　　　　=8.4×104×19.561.75×205504.75　　　　　　　　　　　　　　　　　=26.7(m)}}

4.2.3　首部二級(jí)加壓泵揚(yáng)程計(jì)算　　首部地面高程Z_{A=97.7m，W點(diǎn)地面高程Zw=94.0m，干管ASW沿程水頭損失hfAW=17.36m，毛管進(jìn)口水頭ho=15.0m，考慮首部樞紐中各種管道、管件和過(guò)濾器水頭損失Σhj=8.0m，首部樞紐水泵揚(yáng)程為}

　　　　　　　　　　　　　　　H_{AW=ho+Σhj+hfAW-ΔZ　　　　　　　　　　　　　　　　=15+8+17.36(97.7-94)　　　　　　　　　　　　　　　　=36.66(m)}

　　干管AL沿程水頭損失h_{fAL=26.7m，L點(diǎn)地面高程為Z=83.1m，首部樞紐水泵揚(yáng)程為}

　　　　　　　　　　　　　　　H_{AL=ho+Σhj+hfAL-ΔZ　　　　　　　　　　　　　　　　=15+8+26.7-(97.7-83.1)　　　　　　　　　　　　　　　　=35.1(m)}

　　可見(jiàn)，第一組最大揚(yáng)程為36.66m，就能滿足要求，其他各輪灌組所需的揚(yáng)程和流量經(jīng)過(guò)計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　各輪灌組設(shè)計(jì)揚(yáng)程計(jì)算結(jié)果表

　　從表2計(jì)算結(jié)果中可知，最大流量為第1輪灌組，最大揚(yáng)程為第2輪灌組，因此滿足第1輪灌組的流量和第2輪灌組的壓力，即可滿足其他輪灌組的要求。4.2.4　首部樞紐水泵電機(jī)選擇　　根據(jù)輪灌組最大流量Q=39.54m^{3h，揚(yáng)程H=37.08m，選擇型號(hào)為IS80-65-160型節(jié)能單級(jí)單吸清水離心泵，H=32～45m，Q=50～25m3h，由安微寧國(guó)工業(yè)泵廠生產(chǎn)。　　電機(jī)為三相異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為Y132-2″,功率N=7.5kW，由西安電機(jī)廠生產(chǎn)。4.2.5　支管進(jìn)口工作水頭計(jì)算　　由于輪灌時(shí)各組的流量大小不相同，水泵揚(yáng)程也不同，各支管的進(jìn)口工作水頭需按水泵揚(yáng)程進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，確定是否需要在支管進(jìn)口設(shè)置調(diào)壓裝置。　　首部樞紐出水口A點(diǎn)工作水頭確定：　　蓄水池平均設(shè)計(jì)水位為97m，水泵軸線安裝高程為98m，首部樞紐地面高程為97.7m，輪灌組的流量在31.62～39.54m3h之間，由水泵性能曲線可知，水泵的揚(yáng)程在39～42.5m之間變化，現(xiàn)以39m為各次輪灌時(shí)水泵的計(jì)算揚(yáng)程。　　A點(diǎn)處的水頭為}

　　　　　　　　　　　　　　　H_{A=H揚(yáng)-Δh首-ΔZ　　　　　　　　　　　　　　　　=39-8-(98-97)　　　　　　　　　　　　　　　　=30(m)}

　　灌水時(shí)各支管進(jìn)口工作水頭計(jì)算：　　輪灌時(shí)各支管進(jìn)口的工作水頭與輪灌組的輸水流量、管道沿程水頭損失及地面高程有差別，關(guān)系較大，現(xiàn)均以A點(diǎn)為計(jì)算起點(diǎn)，各支管進(jìn)口的工作水頭為

H_{支=HA-ΣΔH±ΔH地}

ΔH=h_f+hf

　　取h_{j=0.1hf　　現(xiàn)計(jì)算第1輪灌組，干管AL同時(shí)向支1、支2供水。　　管段水頭損失}

　　　　　　　　　　　　　　　H_{fkL=8.4×10^{4×7.21.75×5504.75　　　　　　　　　　　　　　　　　=0.1(m)}}

　　　　　　　　　　　　　　　ΔH_{kL=1.1hfkL　　　　　　　　　　　　　　　　　=1.1×0.1　　　　　　　　　　　　　　　　　=0.1(m)}

　　支管2進(jìn)口處的工作水頭為

　　　　　　　　　　　　　　　H_{支2=HA-ΣΔH+ΔH地　　　　　　　　　　　　　　　　=39-(29.32+0.1)+(98-82.5)　　　　　　　　　　　　　　　　=25.08(m)}

　　其他支管進(jìn)口工作水頭計(jì)算方法相同，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　支管進(jìn)口工作水頭計(jì)算結(jié)果　　　　　　　　　(單位：m)

4.2.6　支管管徑計(jì)算　　根據(jù)地形條件及實(shí)際情況，干管沿山脊布置，支管垂直于等高線布置，此時(shí)支管水力計(jì)算應(yīng)滿足支管上各毛管進(jìn)口的工作水頭要求，因此，支管的水頭損失應(yīng)根據(jù)地面高差和支管進(jìn)口工作水頭大小確定，并根據(jù)確定支管管徑。

Δh=H_{支±ΔH地=ho(順坡為+，逆坡為-)}

D_{支=KQ^{1.75支LFΔh-4.75}}

　　現(xiàn)計(jì)算支管3，查表5可知H_{支3=32.85m，毛管進(jìn)口工作水頭ho=15.0m，Q支3=9.18m^{3h，ΔH支=85.5-72=3.5m，分水孔數(shù)N=15,多孔系數(shù)F=0.377，支管長(zhǎng)L支3=90m。}}

Δh=23.77+13.5-15=22.27(m)

　　支管3管徑：

　　　　　　　　　　　　　　　D_{支3=(8.4×10^{4×9.181.75×90×0.37726.27)-4.75　　　　　　　　　　　　　　　　　=25.99(mm)}}

取D_{支3=32.00mm　　其他各支管管徑計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。}

表4　支管水力管徑計(jì)算結(jié)果　　　　　　　　　(單位：mm)

5　小　結(jié)　　采用上述規(guī)劃設(shè)計(jì)方法直觀，比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單，計(jì)算準(zhǔn)確，果園采用該設(shè)計(jì)方法進(jìn)行施工安裝，達(dá)到了原來(lái)設(shè)計(jì)要求，噴灑效果比較理想。目前，廣東省大力發(fā)展果園種植，需要推廣應(yīng)用微噴灌等節(jié)水灌溉技術(shù)，抓好規(guī)劃設(shè)計(jì)工作是關(guān)鍵，才能保證節(jié)水灌溉工程達(dá)到設(shè)計(jì)要求。