[发明专利]一种滴灌灌水小区水力设计方法

权利要求书

1.一种滴灌灌水小区水力设计方法，其特征在于：

首先，建立同时考虑水力偏差和灌水器制造偏差的滴灌系统流量偏差率计算公式：

q_v＝(1+0.3u₁c_v)q_hv+2u₁c_v   （1）

式中：q_v为同时考虑水力偏差和灌水器制造偏差的灌水小区综合流量偏差率，单位：%；

u₁为服从均值为0，标准差为1的正态分布的随机数；

c_v为灌水器制造偏差系数；

q_hv为考虑水力偏差的灌水小区流量偏差率，单位：%；

其次，根据管道进口与末端的地形高差ΔH′和管道进口至末端的总摩阻损失ΔH的比值，即ΔH′/ΔH，将地形坡度分为三大类五小种不同的类型，分别建立不同类型坡度下单条管道上的工作水头偏差计算公式：

1）第一种类型：最小工作压力在管道末端，即ΔH′/ΔH≤0

Δh=(5.35Q1.852d4.871-S0)l---(2)]]>

式中：Δh为单条管道上的工作水头偏差，单位：m；

Q为管道进口流量，单位：L/s；

d为管道内径，单位：cm；

S₀为地形坡度；

l为管道长度，单位：m；

2）第二类型：最小工作压力在管道中间

①第二类型的第一种：0＜ΔH′/ΔH＜1

Δh=(5.35Q1.852d4.871-S0+0.15S01.54d2.63Q)l---(3)]]>

②第二类型的第二种：ΔH′/ΔH＝1

Δh=0.37ΔH=1.98Q1.852d4.871l---(4)]]>

③第二类型的第三种：1＜ΔH′/ΔH＜2.852

Δh=0.15S01.54d2.63Ql---(5)]]>

3）第三类型：最小工作压力在管道进口，即ΔH′/ΔH≥2.852

Δh=(S0-5.35Q1.852d4.871)l---(6)]]>

建立单条管道进口工作压力计算公式：

h0=h‾+0.74ΔH+‾0.5ΔH′---(7)]]>

其中：ΔH=5.35Q1.852d4.871l---(8)]]>

ΔH′＝S₀l   （9）

式中：h₀为单条管道进口工作压力，单位：m；

为单条管道上的平均工作压力，单位：m；

最后，滴灌灌水小区水力设计过程如下：

1）确定滴灌灌水小区允许水力流量偏差率：

①把滴灌灌水小区允许流量偏差率作为设计标准，q_v取0.2；

②确定u₁：

已知P，通过下式计算u₁：

P=12π∫-∞u1e-x22dx---(10)]]>

③选好灌水器类型，确定c_v；

④利用式（1），根据u₁和c_v的值计算灌水小区允许水力流量偏差率q_hv；

2）确定滴灌灌水小区允许工作水头偏差：

①计算滴灌灌水小区允许工作水头偏差率：

hv=qhvx(1+0.151-xxqhv)---(11)]]>

式中：h_v为灌水小区允许工作水头偏差率，单位：%；

x为灌水器流态指数；

②计算滴灌灌水小区允许工作水头偏差：

Δh(s,l)=h‾hv---(12)]]>

式中：Δh_(s,l)为滴灌灌水小区允许工作水头偏差，单位：m；

3）毛管水力设计：

①将Δh_(s,l)的1/2作为毛管工作水头偏差：

Δhl=12Δh(s,l)---(13)]]>

式中：Δh_l为毛管工作水头偏差，单位：m；

②给定毛管管径，确定毛管铺设长度：

a、根据地形坡度，从公式（2）～公式（6）中选择对应的公式来计算毛管长度；

b、根据田块大小和毛管长度计算值确定毛管铺设长度；

c、利用步骤3）中的②步骤a中选择的公式计算毛管工作水头偏差Δh_l；

③利用式（7）计算要求的毛管进口工作水头，毛管平均工作水头等于灌水器设计工作水头；

4）灌水小区水力设计：

①根据步骤3）中的②步骤c中毛管工作水头偏差Δh_l的计算值，计算支管工作水头偏差：

Δh_s＝Δh_(s,l)-Δh_l   （14）

式中：Δh_s为支管工作水头偏差，单位：m；

②根据滴灌灌水小区的大小和毛管的设计长度，确定支管长度；

③根据地形坡度，从式（2）～式（6）中选择对应的公式计算支管内径；

④根据计算的支管内径值，结合商用管径，设计支管内径；

⑤利用步骤4）中的③步骤中选择的公式计算支管工作水头偏差Δh_s；

⑥检查步骤3）中的②步骤c中的毛管工作水头偏差Δh_l计算值与步骤4）中的⑤步骤中的支管工作水头偏差Δh_s的计算值之和是否小于滴灌灌水小区允许工作水头偏差Δh_(s,l)的值Δh_s；

⑦利用式（7）计算要求的支管进口工作水头，支管平均工作水头等于毛管进口工作水头。