(一)基本资料
(1)地形资料 在进行系统布置时需要掌握地形资料。
(2)水文资料(喷灌水源选择时需要水文方面的资料,所选择的水源必须在水质、水量、水位等方面满足喷灌要求)
(3)气象资料(用于计算作物需水强度,例如采用彭曼法计算需水强度时,需用到较多的气象资料;另外在确定喷头组合间距时,也需要风向、风速方面的资料) (4)土壤资料(确定土壤最大允许喷灌强度,计算灌溉制度)
(5)作物种植情况(系统选型与作物种类有关、计算灌溉制度也需掌握作物的基本资料)
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(6)其它资料,如设备规格、价格等(在喷头、管材、水泵等设备选型时都需设备方面的资料,在投资概预算时,需要价格方面的资料)
(二)喷灌系统的选型
管道式喷灌系统类型:固定式、移动式、半固定式
考虑因素:
1)作物种类(经济价值高、灌水频繁的作物宜用固定式)
2)投资能力(经济条件好的地区宜用固定式)
3)地形条件(地形起伏较大,装拆困难时,宜用固定式)
思考:丘陵山区兴建喷灌工程,宜选哪种形式?
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智能药盒 蔬菜地喷灌宜选哪种形式?
大田作物喷灌宜选哪种形式?
(三)喷灌系统总体规划
(1)泵站应尽量位于喷灌区的中心或中间位置
有利于缩短干管输水距离;有利于喷灌区工作压力的均衡。两种典型布置:
1)井灌区,机井位于喷灌区田块中心。
2)以河流为水源时,泵站尽量布置在中间位置。
(2)在坡地上,一般干管垂直于等高线,支管平行于等高线。 采用这种布置,支管上各使各喷头流量较均匀。
思考: 若支管必须与等高线垂直,则应该顺坡布置还是逆坡布置?
(3)支管尽可能垂直于主风向布置
在有稳定风向的情况下,喷头一般采用矩形布置。
支管布置有两种方案:
1)支管垂直于主风向,支管间距相对较大,喷头间距相对较小,
2)支管平行于主风向,支管间距相对较小,喷头间距相对较大;
一情况下,前者更为更为经济。
(4)支管尽量与作物种植行向或耕作方向平行
便于施工、运行管理。
(5)支管尽量与干管垂直,支管长度尽量一致
便于设计、施工、运行管理。
注意点:实际布置时,遵循上述原则可能出现相互抵触的情况,如以上第三和第四项原则经常会有抵触(由于考虑的角度不同),实际规划时应灵活应用以上各项原则,认真权衡利弊,因地制宜地进行规划布置。
(四)选择喷头与确定组合间距
1.喷头的选择
(1)选择喷头
一般选用中压喷头。娇嫩的花卉或蔬菜可选低压喷头,牧草、林木可用高压喷头。
确定喷头型号及工作参数(喷嘴直径d、工作压力Hp、流量q、射程R等)。
(2)校核喷灌雾化指标
Pd=1000Hp/d
应在作物适宜的雾化指标范围内。
2. 喷头组合形式及适用适用条件
组合形式: 三角型
正方形
矩形
适用条件: 应用较少
有稳定风向时
风向多变时
3.
喷头组合间距
(1)几何布置法
以喷头最大射程(喷头性能表中的射程)为半径,以不漏喷为原则画圆,进行喷头布置。
注意:最后应根据管材长度规格进行取整。
(2)修正几何组合法 以设计射程代替最大射程,然后采用几何布置法布置喷头。
R设=KR
K是小于1的系数(主要考虑风的影响)。
缺点:没有考虑风向的影响。
(3)组合间距系数法
支管上喷头的间距 l=KlR
支管的间距b=KbR
4g视频监控 PY1型喷头间距射程比Kl、Kb按下表取值。(举例)
PY1喷头组合间距系数取值表:
| 风速 (m/s) | 最大间距射程比 | 喷头不等间距布置 | 喷头等间距布置 | 垂直风向 | 平行风向 | 0.3-1.6 | 1.0 | 1.3 | 1.1-1.0 | 1.6-3.4 | 1.0-0.8 | 1.3-1.1 | 1.0-0.9 | 3.4-5.4 | 0.8-0.6 | 1.1-1.0 | 充气包装袋0.9-0.7 | 飞行棋棋盘 | | | |
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注:1)若风向多变或风向与支管成45度角,则采用等间距布置。
2)非PY1型喷头可参照上表取值。
(4)校核喷灌强度
如不满足,则修改组合间距,或调整头设计参数,或更换喷头,直至满足为止。
至此可绘出喷灌工程规划布置图(示例如下):
(五)确定喷灌灌溉制度和工作制度
1.计算灌溉制度
(1)计算灌水定额
m=1.5*667Hg(bmax-bmin)
即
m=1000Hg(bmax-bmin) (mm)
式中 g为土壤容重(t/m3);
H为计划湿润层深(m),一般取主要根系层深;
bmax、bmin 一般取0.9b田、0.7b田(以占土重百分数表示)。
(2)计算喷灌周期
T=m/e (d)
式中e为需水强度(mm/h)。
(3)计算喷灌时间
(h)
式中η为喷灌水利用系数。
2.计算同时工作的喷头数和支管数
(1)计算同时工作的喷头数
拟定全天工作时数及全天轮灌次数,
则
同时工作的喷头数=总喷头数/(T*全天轮灌组数
(2)同时工作的支管数
同时工作的支管数=同时工作的喷头数/每条支管上的喷头数
3.确定支管的轮灌方式
两条支管同时工作 三条支管同时工作
(六)管道设计
1.支管设计
(1)选择管材
塑料管(固定式)
铝管(移动式、半固定式)
(2)确定管径
管径小,投资小,但沿支管各喷头出流不均匀。
要求:首末喷头流量差小于喷头设计流量的10%,
即首末喷头工作压力差小于喷头设计工作压力的20%。
hw + DZ<0.2Hp
(*)
式中 hw为首末喷头间总水阻损失,hw =
hf + hj =
1.1hf;
DZ为首末喷头的地面高程差;
Hp为喷头的工作压力。
假定d,若满足式(*),则d可行,
若不满足,则再假定d,重新计算。
计算支管(多孔管)沿程水头损失:
(**)
式中 Q为多口管进口流量,m3/h;
L为支管长度,m;
d为支管内径,mm;
f、m、b为摩阻系数、流量指数和管径指数见(P.150);
Fu为多口系数,由查表或计算确定。
将式(**)代入式(*),得
固定式支管多数采用f50、 f75PVC管。移动式支管多数采用 f50、 f75铝管。
例:某PVC支管总长90m,布置5个喷头,喷头间距为20m,支首至第一个喷头的距离为10m,地形平坦,喷头工作压力为350kPa,喷头流量为3.45m3/h,试确定支管的管径。