4　微灌系统管网水力计算4.1　毛管水力计算4.1.1　毛管水力计算参数　　本工程采用全圆折射式微喷头，已知灌水器流态指数X=0.5，微灌系统设计流量偏差q_{v=0.2，灌水器设计工作水头hd=0.1MPa，设计流量q=60Lh。4.1.2　灌水器设计允许工作水头偏差率}

4.1.3　毛管最大出水孔数

取N_{m=10(孔)4.1.4　毛管设计最大长度}

L_{max=NmS+S0=10×4.5+4.52=47.25(m)}

　　根据实际地形和管道布置情况，实际最大毛管长度L=42.5m＜L_{max=47.25m，满足设计要求。4.1.5　毛管进口压力h0计算　　毛管沿树行平行于等高线布置，灌水器最大工作压力水头在毛管进口处第一个出水口处。}

　　　　　　　　　　　　　　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、支管水力计算4.2.1　干管ASW水力计算　　根据地形条件和管网布置情况，第一轮灌组离首部枢纽二级加压泵最远，流量Q_{12=11.4m^{3h，W点地面高程为94m，如果支管进口水头等于毛管进口设计水头，那么只要在W点管道内有满足毛管进口水头ho的工作水头，其他毛管的进口水头均能满足要求。干管ASW沿程水头损失按勃拉休斯公式计算。　　　　　　　　　　　　　　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水力计算　　在第一轮灌组中，向支1、支2两条支管同时供水，其流量为Q=19.56m3h，干管AFL全长La1=205m，A点与L点地面高程差为97.7-83.1=14.6m。　　干管AFL管径为}}

　　　　　　　　　　　　　　　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所需要的工作水头有差别，而且两条干管在A处平衡，所以A点处提供的工作水头远远超过干管AFL的沿程水头损失，所以选用干管AFL的管径D=50mm，满足要求。

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

4.2.3　首部二级加压泵扬程计算　　首部地面高程Z_{A=97.7m，W点地面高程Zw=94.0m，干管ASW沿程水头损失hfAW=17.36m，毛管进口水头ho=15.0m，考虑首部枢纽中各种管道、管件和过滤器水头损失Σhj=8.0m，首部枢纽水泵扬程为}

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

　　干管AL沿程水头损失h_{fAL=26.7m，L点地面高程为Z=83.1m，首部枢纽水泵扬程为}

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

　　可见，第一组最大扬程为36.66m，就能满足要求，其他各轮灌组所需的扬程和流量经过计算，结果见表2。

表2　各轮灌组设计扬程计算结果表

　　从表2计算结果中可知，最大流量为第1轮灌组，最大扬程为第2轮灌组，因此满足第1轮灌组的流量和第2轮灌组的压力，即可满足其他轮灌组的要求。4.2.4　首部枢纽水泵电机选择　　根据轮灌组最大流量Q=39.54m^{3h，扬程H=37.08m，选择型号为IS80-65-160型节能单级单吸清水离心泵，H=32～45m，Q=50～25m3h，由安微宁国工业泵厂生产。　　电机为三相异步电动机，型号为Y132-2″,功率N=7.5kW，由西安电机厂生产。4.2.5　支管进口工作水头计算　　由于轮灌时各组的流量大小不相同，水泵扬程也不同，各支管的进口工作水头需按水泵扬程进行复核计算，确定是否需要在支管进口设置调压装置。　　首部枢纽出水口A点工作水头确定：　　蓄水池平均设计水位为97m，水泵轴线安装高程为98m，首部枢纽地面高程为97.7m，轮灌组的流量在31.62～39.54m3h之间，由水泵性能曲线可知，水泵的扬程在39～42.5m之间变化，现以39m为各次轮灌时水泵的计算扬程。　　A点处的水头为}

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

　　灌水时各支管进口工作水头计算：　　轮灌时各支管进口的工作水头与轮灌组的输水流量、管道沿程水头损失及地面高程有差别，关系较大，现均以A点为计算起点，各支管进口的工作水头为

H_{支=HA-ΣΔH±ΔH地}

ΔH=h_f+hf

　　取h_{j=0.1hf　　现计算第1轮灌组，干管AL同时向支1、支2供水。　　管段水头损失}

　　　　　　　　　　　　　　　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进口处的工作水头为

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

　　其他支管进口工作水头计算方法相同，计算结果见表3。

表3　支管进口工作水头计算结果　　　　　　　　　(单位：m)

4.2.6　支管管径计算　　根据地形条件及实际情况，干管沿山脊布置，支管垂直于等高线布置，此时支管水力计算应满足支管上各毛管进口的工作水头要求，因此，支管的水头损失应根据地面高差和支管进口工作水头大小确定，并根据确定支管管径。

Δh=H_{支±ΔH地=ho(顺坡为+，逆坡为-)}

D_{支=KQ^{1.75支LFΔh-4.75}}

　　现计算支管3，查表5可知H_{支3=32.85m，毛管进口工作水头ho=15.0m，Q支3=9.18m^{3h，ΔH支=85.5-72=3.5m，分水孔数N=15,多孔系数F=0.377，支管长L支3=90m。}}

Δh=23.77+13.5-15=22.27(m)

　　支管3管径：

　　　　　　　　　　　　　　　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　　其他各支管管径计算结果见表4。}

表4　支管水力管径计算结果　　　　　　　　　(单位：mm)

5　小　结　　采用上述规划设计方法直观，比传统设计方法简单，计算准确，果园采用该设计方法进行施工安装，达到了原来设计要求，喷洒效果比较理想。目前，广东省大力发展果园种植，需要推广应用微喷灌等节水灌溉技术，抓好规划设计工作是关键，才能保证节水灌溉工程达到设计要求。