4. Проектирование реконструкции оросительной системы
4.1 Проектирование оросительной сети в горизонтальной и вертикальной плоскости
Оросительная дождевальная система включает водоисточник, насосную станцию, магистральную, распределительную и оросительную сеть с сооружениями, дождевальные устройства.
По расположению в плане трубчатая оросительная сеть может быть тупиковой или закольцованной. При выборе конкретной схемы оросительной сети учитываются вид и схема дождевальной техники, размеры, конфигурация и рельеф участка, организация его территории и наличие ситуации. Предпочтение следует отдавать тупиковой схеме с двусторонним расположением распределительных и полевых трубопроводов. Целесообразно также двусторонне командование полевых трубопроводов и использование полной длины крыльев дождевальных машин. При этом на повышенных уклонах дождевальные крылья широкозахватных машин следует располагать поперек общего уклона поверхности, тогда полевые и распределительные трубопроводы разместятся соответственно вдоль и поперек уклона.
В итоге для выбора оптимальной плановой схемы расположения оросительной сети необходимо стремиться к наименьшей суммарной длине трубопроводов, наибольшему коэффициенту земельного использования и минимальной сумме строительно-эксплуатационных затрат.
По расположению в плане трубчатая оросительная сеть тупиковая с двухстороним ответвлением распределительных трубопроводов и односторонним ответвлением полевых трубопроводов относительно магистрального трубопровода.
Проектирование оросительной сети в вертикальной плоскости проводится во взаимоувязке с ее плановым размещением и заключается в построении продольных и поперечных профилей по трассам стационарных трубопроводов и каналов. С помощью профилей проектируются допустимые уклоны дна траншеи или канала, их глубина, производится вертикальная увязка всех элементов сети, намечаются необходимые сооружения, подсчитываются объемы работ.
Укладка трубопроводов проектируется по рельефу местности с соблюдением уклона к месту опорожнения сети на зимний период не менее 0,001. Глубина закладки трубопроводов с учетом промерзания грунта для условий Республики Беларусь составляет 1,3 – 1,5 м считая от поверхности земли до верха труб. Ширина траншеи по дну принимается на 0,3 – 0,8 м больше диаметра трубы в зависимости от используемых механизмов, длины, диаметра и материала труб.
Для закрытых оросительных систем применяют трубы из различных материалов: железобетонные, асбестоцементные, стальные, чугунные, пластмассовые.
В курсовом проекте применяем железобетонные трубы со стальным сердечником марки ТНС.
Продольный профиль магистрального оросительного трубопровода и поперечный профиль представлены на рис. 4.1.
4.2 Гидравлический расчет закрытой оросительной сети
Для определения расчетных расходов необходимо составить график работы проектируемой дождевальной техники. При построении графика по вертикальной оси откладывают расход воды дождевальных устройств, а по горизонтальной – время их работы (полива участка) в сутках. В случаях одновременной работы нескольких устройств суммируются их расходы; при последовательной их работе суммируется продолжительность полива(рис.4.2).
Гидравлический расчет закрытой оросительной сети состоит в подборе оптимальных диаметров трубопроводов, соответствующих их расчетным расходам при соблюдении допустимых скоростей движения воды, а также в определении потерь напора в сети для установления рабочего напора насосной станции.
Для выполнения расчетов вычерчивается схема гидравлического расчета оросительной сети, на которой показывается взаимное расположение всех трубопроводов и места подключения дождевальных устройств. Далее намечаются участки сети, отличающиеся количеством дождевальных устройств, их границы обозначаются на схеме.
Определение расходов трубопроводов начинается с тупиковых участков сети в направлении к насосной станции, т. е. от младших трубопроводов к старшим.
, л/с (4.4)
где ΣQi – суммарный расход одновременно работающих дождевальных устройств, л/с;
ηпт – коэффициент полезного действия, равный 0.98.
Аналогично рассчитываются расходы распределительных и магистрального трубопроводов.
Диаметры трубопроводов на участках сети рассчитываются по их расчетным расходам и оптимальным скоростям движения воды.
, (4.5)
где Q – расчетный расход участка трубопровода, м3/с;
V0 – оптимальная скорость движения воды в трубопроводе, V0 = 1,5 м/с.
Далее подбираются ближайшие к расчетным стандартные диметры труб, которые принимаются окончательно в проекте.
Пример расчёта для распределительно трубопровода:
– определяем расход трубопровода с учётом одновременно работающих на нем дождевальных устройств
л/с
= 0,123 м3/с;
– определяем диаметры трубопроводов
мм,
принимаем железобетонные трубы со стальным сердечником диаметром 350;
Дальнейшие расчеты проводим в табличной форме
Таблица 4.3.1 Гидравлический расчет закрытой оросительной сети.
|
№ |
ΣQi, м3/с |
lуч, м |
V0, м/с |
D, мм |
Dст, мм |
Vф, м/с |
|
h, м |
hм, м | ||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 | ||
|
1 |
0,699 |
122 |
1,5 |
771 |
800 |
1,4 |
0,0204 |
0,14 |
0,014 | ||
|
2 |
0,612 |
785 |
1,5 |
722 |
800 |
1,3 |
0,0204 |
0,88 |
0,088 | ||
|
3 |
0,612 |
500 |
1,5 |
722 |
800 |
1,3 |
0,0204 |
0,56 |
0,056 | ||
|
4 |
0,368 |
900 |
1,5 |
560 |
600 |
1,2 |
0,0203 |
1,34 |
0,134 | ||
|
5 |
0,123 |
450 |
1,5 |
324 |
350 |
1,1 |
0,020175 |
1,15 |
0,115 | ||
|
6 |
0,087 |
2750 |
1,5 |
272 |
300 |
1,1 |
0,02015 |
8,15 |
0,815 | ||
|
|
|
|
|
|
|
|
12,22 |
1,22 | |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
Требуемый напор на насосной станции определяется по формуле
, (4.4)
где hГ – геодезическая высота подъема воды, определяется как разность отметок диктующей точки на сети и горизонта воды в водоисточнике, м.
;
Σ h1 – сумма потерь напора по длине расчетной трассы сети;
Σ hм – местные потери напора по расчетной трассе и равные (0,05–0,1)∙Σh1, м;
Σ hм = 0,1∙12,22 = 1,22 м;
Нсв – требуемый свободный напор на гидранте, совпадающем с диктующей точкой сети, Нсв = 45 м.
Для обеспечения оросительной закрытой сети водой запроектирована насосная станция с расходом Q = 0,699 м3/с и напором Нн.с. = 69,44м.
На основании полученных значений, головного расхода магистрального трубопровода (Q, м3/с) и рабочего напора (Нн.с, м) рассчитывается потребная мощность насосной станции (N, кВт):
(4.4)
где – плотность воды, = 1 т/м3;
н – КПД насоса (для центробежных насосов н = 0,77…0,88);
д – КПД двигателя, равный 0,80.
