[发明专利]一种基于凯勒均匀系数的微灌毛管管径水力设计方法

权利要求书

1.一种基于凯勒均匀系数的微灌毛管管径水力设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据毛管坡降比和流量指数构建基于凯勒均匀系数的毛管管径设计参数；

步骤2，根据管网布置形式确定微灌毛管管径的计算公式，基于步骤1获得的基于凯勒均匀系数的毛管管径设计参数计算获得毛管管径；

步骤3，根据所述流量指数下对应的坡降比与基于凯勒均匀系数的毛管管径设计参数的关系，判断得出满足凯勒均匀系数的设计管径个数；

其中，步骤1中，基于凯勒均匀系数的毛管管径设计参数的计算公式为：

式中：W_DEU为基于凯勒均匀系数的毛管管径设计参数；J为毛管坡降比；ΔH_S为毛管进口与末端的地形高差，单位：m；S₀为地形坡度；p为地形坡度类型标识符：逆坡时，p＝-1，平坡时，p＝0，顺坡时，p＝1；ΔH_F为毛管总摩阻损失，单位：m；F_C为克里斯琴森多口系数；F_s为考虑灌水器局部水头损失的毛管总水头损失扩大系数，通常F_s＝1.10～1.20；Q为毛管进口总流量，单位：L/h；N为微灌毛管灌水器个数；s_e为灌水器间距，单位：m；q_d为灌水器设计流量，单位：L/h；D为毛管内径，单位：mm；

β_min为基于适宜布置形式的毛管凯勒均匀系数设计参数；R_L为双向毛管最佳支管位置设计参数；L_up为逆坡段毛管长度，单位：m；L为微灌毛管管长，单位：m；

m为流量指数；K为摩阻系数；b为管径指数；x为灌水器流态指数；E_U(h)为微灌毛管仅考虑水力偏差的凯勒均匀系数；h_d为灌水器工作水头，单位：m；

步骤2中，对于平坡地形，微灌毛管双向布置，毛管管径的计算公式为：

M_D＝F_CF_sK(Nq_d)^m_L；

式中：D₁为满足凯勒均匀系数设计标准的毛管内径计算值，单位：mm；[E_U(h)]为凯勒均匀系数设计标准；M_D为毛管管径计算参数；x为灌水器流态指数；b为管径指数；m为流量指数；

步骤2中，对于单向逆坡布置的微灌毛管，微灌毛管管径的计算公式为：

M_D＝F_CF_sK(Nq_d)^mL；

步骤2中，对于顺坡地形，微灌毛管双向布置，毛管管径的计算公式为：

2.根据权利要求1所述的一种基于凯勒均匀系数的微灌毛管管径水力设计方法，其特征在于，步骤1中，对于双向布置的微灌毛管，流量指数m＝1.75、1.69或1.00时，基于凯勒均匀系数的微灌毛管管径存在设计值的条件分别满足：-2W_DEU≤10.379、-2W_DEU≤10.588或-2W_DEU≤14.769。

3.根据权利要求1所述的一种基于凯勒均匀系数的微灌毛管管径水力设计方法，其特征在于，步骤2中，对于不同流量指数m，基于凯勒均匀系数的微灌毛管设计管径取值范围分别满足：

表1基于凯勒均匀系数的微灌毛管设计管径取值范围，m＝1.75

表2基于凯勒均匀系数的微灌毛管设计管径取值范围，m＝1.69

表3基于凯勒均匀系数的微灌毛管设计管径取值范围，m＝1.00

4.根据权利要求3所述的一种基于凯勒均匀系数的微灌毛管管径水力设计方法，其特征在于，表1至表3中坡降比计算值J₁的计算公式为：

表1和表2中坡降比计算值J₂的计算公式为：