微灌T形管网水力计算使用说明书

一、基本原理

微灌T形管网水力计算基于流体力学中的连续性方程和能量方程（伯努利方程）。

1. 1. 连续性方程：在稳定流条件下，流入某一节点的流量等于流出该节点的流量，即∑ = ∑。在T形管网的每个节点处，进入节点的水流总量和流出节点的水流总量相等。
2. 2. 能量方程（伯努利方程）：1 + 1/ + 1²/2 = 2 + 2/ + 2²/2 + ℎ，其中是位置水头，是压力水头，是流速水头，ℎ是水头损失。该方程描述了流体在管道中流动时能量的守恒和转化关系，用于确定管段两端的压力差。

二、计算步骤

1. 1. 确定管网布置和参数
• • 收集基础数据：明确田块的尺寸（长、宽）、灌水器的类型和间距、毛管和支管的布置方式、管径、管材等信息。例如，知道田块长边为米，短边为米，毛管间距为米，出水器间距为米等。
• • 绘制管网示意图：清晰标注出各个管段、节点以及灌水器的位置，便于后续计算。
2. 2. 计算各管段流量
• • 确定灌水器流量：根据所选灌水器的型号和设计工作水头，确定单个灌水器的流量（单位通常为/ℎ）。
• • 计算毛管流量：每根毛管上的灌水器数量取决于毛管长度和灌水器间距。毛管流量毛管等于该毛管上所有灌水器流量之和，即毛管 = ×，其中为毛管上的灌水器数量。
• • 计算支管流量：支管流量是连接在该支管上所有毛管流量之和。在T形管网中，从支管起始端到末端，随着连接的毛管数量减少，支管各管段的流量也逐渐减小。
3. 3. 计算水头损失
• • 沿程水头损失：常用的计算公式是海曾 - 威廉公式ℎ = ××^1.85/^1.85^4.87，其中ℎ是沿程水头损失（），是系数，是管段长度（），是管段流量（³/），是海曾 - 威廉系数，与管材有关，是管内径（）。
• • 局部水头损失：局部水头损失通常是沿程水头损失的一定比例，一般可按ℎ = ℎ计算，其中是局部水头损失系数，一般取值在0.1 - 0.3之间。对于微灌系统，也可将局部水头损失按沿程水头损失的10% - 15%估算。在这里因用计算机程序运行，假定每条管段的局部水头损失系数为0.1，按照 hj=0.1*v^2/2g 计算。
4. 4. 确定系统工作压力
• • 计算最不利点水头：最不利点通常是指管网中水头损失最大、所需压力最高的点。通过累加从水源到最不利点的沿程水头损失和局部水头损失，再加上最不利点处灌水器所需的工作水头，可得到最不利点的总水头。
• • 确定水泵扬程：水泵扬程应满足最不利点的水头要求，同时还要考虑水源水位与管网进口的高差。水泵扬程 ，其中 是最不利点处灌水器所需的工作水头，是从水源到最不利点的总沿程水头损失，是总局部水头损失。

三、实际应用中的注意事项

1. 1. 管材选择：不同管材的糙率不同，会影响海曾 - 威廉系数的取值，进而影响水头损失的计算结果。例如，塑料管材的值一般较高，水头损失相对较小。
2. 2. 管网优化：通过合理调整管径、管长和管网布置方式，可以降低水头损失，提高系统的水力性能和经济性。
3. 3. 流量偏差控制：在设计和计算过程中，要考虑到实际运行中可能出现的流量偏差，确保系统的灌水均匀度符合要求。

四、示例代码相关说明

代码是一个基于Web的微灌管网水力计算和3D可视化程序。它允许用户输入田块尺寸、毛管和支管参数、灌水器参数等，然后计算管网的水力参数，并在3D场景中展示管网的布置和水头损失情况。代码中使用了Plotly.js库来创建3D场景，通过JavaScript实现了水力计算的逻辑，包括流量计算、水头损失计算等步骤，最终将计算结果显示在页面上，并通过动画展示3D模型。某些浏览器不支持链接跳转，若点击下面没有反应，请点击相应的链接。

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