Гидравлический расчет трубчатой оросительной сети.

Гидрав­лический расчет трубопроводов заключается в подборе их диа­метров по расчетным расходам воды, определении путевых и местных потерь напора для установления необходимого полного напора в голове и по участкам оросительной системы.

На основании расчетных расходов и оптимальных скоростей движения воды в трубопроводах предварительные диаметры их подбирают по формуле

, мм, (2.51)

где Q - расчетный расход трубопровода, м³/с; v - скорость движения воды в трубопроводе, м/с.

После этого подбирают ближайший стандартный диаметр тру­бы. Если подобранный диаметр значительно отличается от расчетного, необходимо определить новые расчетные скорости, соот­ветствующие окончательно принятому диаметру.

Увеличение скорости позволяет уменьшить диаметр труб, их стоимость, повысить транспортирующую способность поток, и самоочищаемость труб от наносов. Однако при этом возрастает необходимый напор, что требует большей мощности наносов и повышает опасность разрушения трубопроводов от гидравличе­ского удара.

Увеличение давления в трубопроводе при снижении скорости движения воды в нем для потока без нарушения его сплош­ности по теории

Н. Е. Жуковского можно определить по формуле

, (2.52)

где и - средние скорости в трубопроводе до и после закрытия задвижки, м/с; а - скорость распространения ударной волны в трубопроводе (500...1425 м/с), q - ускорение свободного падения, м/с².

Расчетный напор в начале трубопровода:

H=H+Σhl+Σh_φ+H_св,

(2.53)

где - геодезическая^- разность отметок в начале и в кон­це расчетного участка трубопровода, м; - потери напора на I расчетном участке по длине трубопровода, м; - потери на­пора на преодоление местных сопротивлений по длине трубопро­вода, м; обычно местные потери в оросительных трубопроводах составляют 5...10% путевых, ; - свободный напор в гидранте в расчетной точке трубопровода, м.

Расчетный напор для разветвленной закрытой оросительной сети определяют по трассе трубопроводов, подводящих воду к наиболее удаленному и имеющему наибольшую отметку поверх­ности земли гидранту.

Потери напоров находят отдельно для каждого участка рас­четной трассы трубопровода с разными расходами и диаметрами. Общие потери напора по расчетной трассе трубопровода получа­ют, суммируя потери на отдельных ее участках.

Потери по длине определяют по формуле

, (2.54)

где l - длина участка трубопровода, м; D - диаметр труб, м; v - скорость движения воды в трубе м/с; - коэффициент гидрав­лического сопротивления.

Закрытые оросительные системы конструктивно выполняются в основном в виде труб круглого сечения. Ниже приведены размеры для трубных закрытых систем выполненных из различных материалов.

Асбестоцементные трубы: на­порные асбестоцементные трубы диаметром 100... 500 мм с толщиной стенки 55... 105 мм и длиной 5 м.

Железобетонные напорные трубы со стальным сердечником: диаметром 250... 600 мм, длиной 5 и 10 м с толщиной стенки 40,5... 47,5 мм.

Стальные электросварные спиралешовные тонкостенные трубы с защитным покрытием на основе лака этиноль:диаметром 200... 400 мм с толщиной стенки 1,8... 4,0 мм, длиной 5, 6, 9 и 12 м

Стальные электросварные тонкостенные трубы с внутренним цементно-песчаным и наружным битумным или этинолевым по­крытием: диаметром от 219 до 530 мм.

Чугунные трубы: Диаметр чугунных труб 65... 1000 мм. Длина труб от 2 до 6м.

Пластмассовые трубы: длиной 6, 8, 10 и 12 м.

Расходы в открытой сети

Расчетные расходы каналов оросительной сети определяют на основании режима орошения сельскохозяйственных культур и потребности в воде отдельных хозяйств, а также режима источ­ника орошения.

Если источник орошения полностью обеспечивает потребность хозяйств в воде, то каналы работают в соответствии с графиком режима орошения. При несоответствии режима водоисточника режиму орошения предусматривают введение водооборота, т. е. подачу воды в отдельные звенья оросительной системы по оче­реди, что ухудшает водообеспеченность почв и нарушает сроки поливов. На оросительных системах принята следующая номенклатура расчетных расходов воды: максимальный, минимальный и фор­сированный (ДБН В.2.4-1-99).

Максимальный расход - это наибольший расход воды, который пропускает канал длительное время в соответствии с максимальной ординатой графика гидромодуля.

Минимальный расход - это наименьший расход воды, который требуется пропустить по каналу согласно расчетному графику гидромодуля и расчетному плану водоподачи и водо­оборота.

Форсированный расход - это увеличенный нормальный расход, который требуется пропустить по каналу короткое время в особых условиях эксплуатации.

Расходом нетто канала называют расход воды в концевой его части, а расходом брутто - расход в голове канала с учетом потерь воды по его длине.

Расходом нетто системы называют расход, подаваемый на по­ля, а расходом брутто - расход в голове магистрального канала.

Основным расчетным расходом является расход канала, пода­ваемый на севооборотный участок. Его определяют по уком­плектованному графику водоподачи или вычисляют по зависимос­ти

, (2.55)

где - максимальный расход нетто на сево­оборотный участок, л/с; q - максимальная ордината укомплек­тованного графика гидромодуля, л/с на 1 га;

- площадь сево­оборотного участка нетто, га.

Расходы всех остальных каналов оросительной сети вычисля­ют через с учетом общесистемного плана водопользования.

Если расход на севооборотный участок больше 250 л/с, то он распределяется между двумя или более участковыми каналами.

Расходы всех звеньев оросительной сети в пределах севообо­ротного участка должны быть увязаны последовательно от млад­ших звеньев к старшим с учетом потерь:

; (2.56)

Если из хозяйственного распределителя осуществляется пода­ча воды по отдельным каналам на участки, занятые монокульту­рой, садами, виноградниками, на приусадебные участки, то рас­ход его определяют по зависимости

(2.57)

Расход межхозяйственного распределителя равен сумме расходов хозяйственных каналов, получающих из него воду:

Расход магистрального канала: ^·

Расчетные расходы оросительной сети каналов при дождева­нии определяют на основании графика поливов, учитывающего количество и параметры дождевальной техники. Расходы времен­ных оросителей назначают в соответствии с расходом дождеваль­ной машины. Количество оросителей, одновременно работающих на поле, а следовательно, и дождевальных машин, определяют при составлении графика поливов. Для этого получают продол­жительность полива поля одной дождевальной машиной по зави­симости, сут.

t= (2.58)

где т - расчетная поливная норма, м³/га; - площадь поля севооборота, занятая данной культурой, га; - коэффициент, учитывающий потери воды на испарение при дождевании (затра­ты воды на создание микроклимата в процессе дождевания); - расход дождевальной машины, л/с; - коэффициент использования времени суток.

Максимальный расход участкового канала в этом случае ра­вен сумме расходов одновременно работающих дождевальных машин (временных оросителей) на поле: ·

Минимальный расход воды старших оросительных каналов определяют как сумму расходов участковых распределителей. Для обеспечения условий незаиляемости каналов расход воды в них должен быть не менее 40% максимального.

При изменении условий водооборота, состава культур или пло­щади под влаголюбивыми культурами, а также в сильно засуш­ливые периоды возникает необходимость в пропуске форсиро­ванных (повышенных) расходов воды по каналам. Форсирован­ный расход воды необходимо принимать равным максимальному расходу, увеличенному на коэффициент форсировки к_ф: для меж­хозяйственных и хозяйственных распределителей при расходе воды менее 1 м³/с - =1,2; то же от 1 до 10 м³/с - =1,15, а свыше 10 м³/с - =1,1. Расходы внутрихозяйственных распре­делителей и временных оросителей, работающих поочередно, не форсируются.