Гидравлический расчет оросительной сети

Гидравлический расчет трубопроводов проводят для определения диаметра трубопровода, выбора марки труб для отдельных элементов оросительной сети, установления скорости течения воды в них и выявления потерь напора.

Трубы должны обеспечивать необходимую пропускную способность и выдерживать расчетное давление.

Для выбора марки трубы проводят предварительные расчеты диаметра трубопровода и расчетного напора в сети.

Диаметр трубопровода определяют по расходу воды брутто по элементам оросительной сети:

d = 1130 √(Qbr/V), (8.5)

где:

d - диаметр трубопровода, мм;

Qbr - расчетный расход брутто, л/с;

V - оптимальная скорость движения воды в трубопроводе: в асбестоцементный трубах - 1-2 м/с, в железобетонных, стальных 1-3м/с.

Для первой схемы оросительной сети:

d_1-2 = 1130 √(41,2/3)=132 мм;

d_3-4 = 1130 √(41,2/3)=132 мм;

d_5-6 = 1130 √(41,2/3)=132 мм;

d_1-3 = 1130 √(85/3)=190 мм;

d_3-5 = 1130 √(42,1/3)=133 мм;

d_0-1 = 1130 √(85,9/3)=191 мм;

Для второй схемы оросительной сети:

d_1-2 = 1130 √(41,2/3)=132 мм;

d_3-4 = 1130 √(82,5/3)=187 мм;

d_1-3 = 1130 √(84,2/3)=189 мм;

d_0-1 = 1130 √(85/3)=190 мм;

Полученный диаметр обычно не совпадает с диаметром труб, выпускаемых заводами. Поэтому его принимают равным ближайшему стандартному.

В данном проекте марка трубы - железобетонные напорные трубы со стальным сердечником (РТНС25-I), диаметром 250 мм.

Ориентировочный расчетный напор в голове всех видов трубопроводов (хозяйственного, распределительных и полевых) находят по формуле:

H = Hhs + Ho + ∑Hl + ∑Hm , (8.6)

где:

H - расчетный напор в голове трубопровода, м;

Hhs - геодезический напор, который определяется как разность отметок между диктующей точкой (самой удаленной и высоко расположенной по отношению к насосной станции) и поверхностью земли в голове трубопровода, м;

Ho - свободный напор на гидранте, определяемый в соответствии с паспортом принятой в проекте дождевальной или поливной машины, м;

∑Hl - потери напора по длине трубопровода, м;

∑Hm - местные потери напора на трубопроводе, м.

В первом приближении потери напора по длине трубопровода и местные определяют по формуле:

∑Hl+m = L ∙ G, (8.7)

где:

L - длина трубопровода от диктующей точки до головы трубопровода, км;

G - удельные потери напора воды в трубопроводе. Принимают G = 5,0-8,0.

На основании расчетных параметров (диаметра и напора) трубопроводов определяют марки труб для элементов оросительной сети. Результаты заносят в таблицы 8.5 и 8.6.

Таблица 8.5

Диаметр и марка трубопровода по элементам оросительной сети (вариант № 1)

№ трубопровода	Длина, L, км	Расход, Q, л/с	Скорость воды, V, м/с	Диаметр, d, мм	Напор, H, м	Марка трубы
1-2	0,32	41,2	0,8		50,8	РТНС25-I
3-4	0,32	41,2	0,8			РТНС25-I
5-6	0,32	41,2	0,8			РТНС25-I
1-3	0,5		1,8		50,8	РТНС25-I
3-5	0,5	42,1	0,84			РТНС25-I
0-1	0,33	85,9	1,72		58,7	РТНС25-I

Таблица 8.6

Диаметр и марка трубопровода по элементам оросительной сети (вариант № 2)

№ трубопровода	Длина, L, км	Расход, Q, л/с	Скорость воды, V, м/с	Диаметр, d, мм	Напор, H, м	Марка трубы
1-2	0,32	41,2	0,8		50,8	РТНС25-I
3-4	0,32	82,5	1,7			РТНС25-I
1-3		84,2	1,7		50,8	РТНС25-I
0-1	0,33		1,8		58,7	РТНС25-I

После установления параметров труб, их марки, необходимо знать скорость движения воды в напорных трубопроводах и потери напора по их длине.

Скорость воды в трубопроводе V определяют по формуле:

V = Q/w = 4 ∙ Q / πd², (8.8)

где:

W - площадь поперечного сечения трубопровода, м;

Q - расчетный расход трубопровода, м³/с;

d - диаметр трубопровода, м.

Потери напора по длине трубопровода определяют по формуле Дарси-Вейсбаха:

H_l = z ∙(L/d) ∙ (V²/2G) , (8.9)

где:

H_l- потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений по длине трубы, м;

z - коэффициент гидравлического трения по длине;

L - длина трубопровода, м;

V - средняя скорость движения воды, м/с;

g - ускорение свободного падения. g = 9,81 м/с²;

d - внутренний диаметр трубопровода, м.

Коэффициент гидравлического трения для труб с равномерной шероховатой поверхностью рекомендуется определять по формуле А.Д. Альтшуля:

z = 0.11 ∙ [(э/d) + (68/Re)]^0,25, (8.10)

где:

э - эквивалентная шероховатость труб или высота выступов равномерно-зернистой шероховатости, мм (прил. 17);

Re - число Рейнольдса, определяется по формуле:

Re = V_ср d/v (8.11)

(V_ср - средняя скорость движения жидкости, см/с; d - внутренний диаметр трубопровода, м; v - кинематический коэффициент вязкости жидкости, для воды, имеющей температуру 18ºС v = 0,01 см²/с).

Потери напора на преодоление местных сопротивлений принимают равными 5-10% потерь напора по длине:

∑H_m = (0,05-0,1) ∑H_l (8.12)

Общие потери напора определяются суммированием потерь напора по длине и местных.

Гидравлический расчет проводят по всем элементам оросительной сети. Результаты сводят в таблицы 8.7 и 8.8.

Таблица 8.7

Гидравлический расчет закрытой оросительной сети (вариант № 1)

№ трубопровода	Длина, L, км	Расход, Q, л/с	Внутренний диаметр, d, мм	Скорость воды, V, м/с	Re	Коэффициент гидравлического трения, z	Потери напора, м
hдл	hобщ
1-2	0,32	41,2	0,25	0,8		0,11	4,2	4,41
3-4	0,32	41,2	0,25	0,8		0,11	4,2	4,41
5-6	0,32	41,2	0,25	0,8		0,11	4,2	4,41
1-3	0,5		0,25	1,8		0,11		37,8
3-5	0,5	42,1	0,25	0,84		0,11	7,9	8,29
0-1	0,33	85,9	0,25	1,72		0,11	21,9

Таблица 8.8

Гидравлический расчет закрытой оросительной сети (вариант № 2)

№ трубопровода	Длина, L, км	Расход, Q, л/с	Внутренний диаметр, d, мм	Скорость воды, V, м/с	Re	Коэффициент гидравлического трения, z	Потери напора, м
hдл	hобщ
1-2	0,32	41,2	0,25	0,8		0,11	4,2	4,41
3-4	0,32	82,5	0,25	1,7		0,11	20,7	21,74
1-3		84,2	0,25	1,7		0,11	64,8
0-1	0,32		0,25	1,8		0,11	23,9	25,1

Так как общие потери напора в первом варианте оросительной сети (82,32) меньше чем во втором (119,25), то проектирование оросительной сети осуществляется по первому варианту.

Период	Коли- чест- во суток	Средне- суточ- ная темпера- тура за период	Поправ- ка на длину свето-вого дня	Средне- суточ-ная температура с поправ- кой	Сумма темпе- ратур за период с поправ-кой	Сумма темпера- тур нараста-ющим итогом	Био-клима-тичес-кий коэффи- циент	Средне-суточ-ный дефицит влажнос- ти воз-духа	Сумма дефици-тов влажнос- ти воз-духа за период	Водопотребле-ние за период	Осадки за период	Использование осадков	Дефицит водопот- ребле-ния за период	Дефицит водопот- ребления нарастающим итогом
нача-ло	ко-нец	на год 50% обеспеченности	на год 75% обеспеченности	на год 50% обеспеченности	на год 75% обеспеченности
		шт.	град. С		град. С	град. С	град. С		мбар	мбар	м3/га	м3/га	мм	м3/га	м3/га	м3/га	м3/га
10.5	10.5																	46,2
11.5	20.5		15,2	1,28	19,5			2,3	8,7									110,65
21.5	31.5		15,2	1,28	19,5			3,6	8,7									268,77
1.6	10.6		19,9	1,36	27,1			4,3	13,9									599,26
11.6	20.6		19,9	1,36	27,1			5,2	13,9									1010,8
21.6	30.6		19,9	1,36	27,1			5,2	13,9									1422,4
1.7	10.7		22,7	1,33	30,2			4,5	14,7									1788,2
11.7	20.7		22,7	1,33	30,2			3,9	14,7									2096,7
21.7	31.7		22,7	1,33	30,2			3,7	14,7									2421,5
1.8	10.8		20,5	1,18	24,2			3,5	14,4									2674,9
11.8	20.8		20,5	1,18	24,2			3,4	14,4									2918,5
21.8	31.8		20,5	1,18	24,2			3,3	14,4									3184,4
1.9	10.9		13,6	1,02	13,9			3,3	8,4									3313,2

Таблица 5.1

Ведомость расчета интегральной кривой дефицита водопотребления для томата.

			томата

Рисунок 5.1. Интегральная кривая дефицита водного баланса томата.

Период	Коли- чест- во суток	Средне- суточ- ная темпера- тура за период	Поправ- ка на длину свето-вого дня	Средне- суточ-ная температура с поправ- кой	Сумма темпе- ратур за период с поправ-кой	Сумма темпера- тур нараста-ющим итогом	Био-клима-тичес-кий коэффи- циент	Средне-суточ-ный дефицит влажнос- ти воз-духа	Сумма дефици-тов влажнос- ти воз-духа за период	Водопотребле-ние за период	Осадки за период	Использование осадков	Дефицит водопот- ребле-ния за период	Дефицит водопот- ребле-ния нарастающим итогом
нача-ло	ко-нец	на год 50% обеспеченности	на год 75% обеспеченности	на год 50% обеспеченности	на год 75% обеспеченности
		шт.	град. С		град. С	град. С	град. С		мбар	мбар	м3/га	м3/га	мм	м3/га	м3/га	м3/га	м3/га
0.1																		92,4
1.5	10.5		15,2	1,28	19,5			2,7	8,7									179,4
11.5	20.5		15,2	1,28	19,5			3,6	8,7									317,2
21.5	31.5		15,2	1,28	19,5			4,4	8,7									525,0
1.6	10.6		19,9	1,36	27,1			4,7	13,9									891,5
11.6	20.6		19,9	1,36	27,1			4,5	13,9									1240,
21.6	30.6		19,9	1,36	27,1			3,9	13,9									1534,
1.7	10.7		22,7	1,33	30,2			3,3	14,7									1785,
11.7	20.7		22,7	1,33	30,2			2,5	14,7									1960,
21.7	31.7		22,7	1,33	30,2			2,5	14,7									2159,
1.8	10.8		20,5	1,18	24,2			2,5	14,4									2319,
11.8	20.8		20,5	1,18	24,2			2,5	14,4									2479,
21.8	30.8		20,5	1,18	24,2			2,5	14,4									2639,

Таблица 5.2

Ведомость расчета интегральной кривой дефицита водопотребления для картофеля.

картофеля

Рисунок 5.2. Интегральная кривая дефицита водного баланса картофеля.

Таблица 5.3

Ведомость расчета интегральной кривой дефицита водопотребления для лука.

Период	Коли- чест- во суток	Средне- суточ- ная темпера- тура за период	Поправ- ка на длину свето-вого дня	Средне- суточ-ная температура с поправ- кой	Сумма темпе- ратур за период с поправ-кой	Сумма темпера- тур нараста-ющим итогом	Био-клима-тичес-кий коэффи- циент	Средне-суточ-ный дефицит влажнос- ти воз-духа	Сумма дефици-тов влажнос- ти воз-духа за период	Водопотребле-ние за период	Осадки за период	Использование осадков	Дефицит водопот- ребле-ния за период	Дефицит водопот- ребле-ния нарастающим итогом
нача-ло	ко-нец	на год 50% обеспеченности	на год 75% обеспеченности	на год 50% обеспеченности	на год 75% обеспеченности
		шт.	град. С		град. С	град. С	град. С		мбар	мбар	м3/га	м3/га	мм	м3/га	м3/га	м3/га	м3/га
0.1																		40,6
1.5	10.5		15,2	1,28	19,5			3,0	8,7									144,5
11.5	20.5		15,2	1,28	19,5			3,6	8,7									282,3
21.5	31.5		15,2	1,28	19,5			4,6	8,7									502,4
1.6	10.6		19,9	1,36	27,1			5,2	13,9									914,1
11.6	20.6		19,9	1,36	27,1			5,2	13,9									1325,
21.6	30.6		19,9	1,36	27,1			4,5	13,9									1674,
1.7	10.7		22,7	1,33	30,2			3,9	14,7									1982,
11.7	20.7		22,7	1,33	30,2			3,7	14,7									2272,
21.7	31.7		22,7	1,33	30,2			3,5	14,7									2576,
1.8	10.8		20,5	1,18	24,2			3,5	14,4									2829,
11.8	20.8		20,5	1,18	24,2			3,5	14,4									3082,
21.8	30.8		20,5	1,18	24,2			3,5	14,4									3336,2

			лук

Рисунок 5.3. Интегральная кривая дефицита водного баланса лука.

Содержание:

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ УЧАСТКА
ОРОШЕНИЯ И ОБЪЕКТА РЕКУЛЬТИВАЦИИ

1.1. Климатические условия

1.2. Гидрологические условия

1.3. Водно-физические и агрохимические характеристики почв

1.4. Стратиграфия пород и характеристика слоев фитотоксичных пород

1.5. Форма и размеры карьерной выемки

2. ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ИСКУССТВЕННОГО ВОДОЕМА

2.1. Природные условия района

2.2. Состояние нарушенных земель к моменту рекультивации

2.3. Минералогический состав, водно-физические и физико-химические свойства горных пород, грунтов и почв

2.4. Агрохимические свойства почво-грунтов и их классификация по пригодности к биологической рекультивации

2.5. Инженерно-геологические и гидрогеологические особенности нарушенных земель

2.6. Хозяйственные, социально-экономические и санитарно-гигиенические условия

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И ТЕХНОЛОГИЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ
РЕКУЛЬТИВАЦИИ

3.1. Разработка методов технической рекультивации

3.2. Основные виды работ на техническом этапе рекультивации

3.3. Формирование берегов водоема

3.4. Определение объемов водоема

3.6. Экранирование

3.7. Землевание

3.7.1. Снятие плодородного слоя почвы

3.7.2. Нанесение плодородного слоя почвы

3.8. Гидрологический расчет

4. ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ, ТЕХНОЛОГИЙ

БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ

5. РАСЧЕТ РЕЖИМА ОРОШЕНИЯ ДЛЯ КУЛЬТУР СЕВООБОРОТА

5.1. Расчет оросительных норм

5.2. Расчет поливных норм

5.3. Определение сроков полива

5.4. Построение неукомплектованных графиков поливных расчетов и их укомплектование

6. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНИКИ ПОЛИВА

6.1. Обоснование применимости дождевальных устройств природным и хозяйственным условиях орошаемого участка

6.2. Расчет элементов техники полива

7. ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕРРИТОРИИ ОРОШАЕМОГО СЕВООБОРОТНОГО УЧАСТКА

7.1. Организации территории орошаемого севооборотного участка и расположение в плане оросительной сети

7.2. Степень использования орошаемых земель

8. ОРОСИТЕЛЬНАЯ СЕТЬ

8.1. Определение расчетных расходов

8.2. Гидравлический расчет оросительной сети