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1、滴灌系统规划设计,李宝珠,2012年4月,滴灌原理、分类与选型 滴灌系统设计目标 滴灌系统设计 滴灌设计中应注意的几个问题,滴灌系统规划设计,水，养分,二氧化碳,滴灌为农户提供了最有效的水肥控制手段,滴灌直接将水滴在作物根部土壤中,滴灌原理、分类与选型,大流量,滴灌原理、分类与选型,滴灌原理、分类与选型,大田作物滴灌,蔬菜滴灌,设施农业滴灌,林果滴灌,滴灌：利用滴头、滴灌管（带）等设备，以细流或滴水的方式，湿润作物根区附近部分土壤的灌水方法。 （1）地面滴灌 固定式滴灌 半固定式滴灌 全移动式滴灌 （2）地下滴灌,滴灌原理、分类与选型,滴灌：利用滴头、滴灌管（带）等设备，以细流或滴水的方式，湿
2、润作物根区附近部分土壤的灌水方法。 （1）地面滴灌 固定式滴灌 半固定式滴灌 全移动式滴灌 （2）地下滴灌,滴灌原理、分类与选型,应根据当地农作物、土壤、气候、经济、劳动力、人员素质等情况合理选择滴灌系统模式,干管支管辅管毛管,滴灌原理、分类与选型,干管支管毛管,重力滴灌,小农户系统,自动化控制,压力不尝式,滴灌系统设计目标,滴灌系统设计,灌水质量,经济性,灌水量,均匀度,一次性造价,运行费用,经济效益,运行管理,管理方便,便于维护,水量平衡计算,以水定地,以地定水,灌水小区设计,支+辅+毛,支+毛,干管优化设计,工程规划设计图,设计说明书,工程材料表,水利计算表,资料收集,首部设备选型,设计
3、参数的确定,滴灌系统设计,非压力补偿式灌水器滴灌系统设计基本步骤,系统布置,系统工作制度,滴灌系统设计,水源、气象、地形、土壤、作物、灌溉实验、能源、材料、设备、社会经济状况与发展规划。,资料收集,设计参数,滴灌系统设计,土壤湿润比：灌溉湿润的土体占计划湿润层深度总土体的百分比。通常用地表下2030cm 深度的湿润面积与总面积的比值表示。,带状湿润：,微灌工程技术规范提供的设计土壤湿润比参考值（%） 作 物 滴灌 微喷灌 果树 2540 4060 葡萄瓜类 3050 4070 蔬菜 6090 70100 粮，棉，油等作物 6090,设计参数,滴灌系统设计,注 干旱地区取高值。,微灌工程技术规范
4、提供的设计耗水强度参考值(mm/d) 作 物 滴灌 微喷灌 葡萄、树、瓜类 37 48 蔬菜（露地） 47 58 粮、棉、油等作物 47 蔬菜（保护地） 24,设计参数,滴灌系统设计,注 干旱地区取高值。,设计参数,滴灌系统设计,灌溉水利用系数： 滴灌不应低于0.9 微喷灌、涌泉灌不应低于0.85 日工作小时数： 不应大于22h 灌水器设计流量偏差率： 不应大于20,设计灌水定额,设计参数,滴灌系统设计,设计灌水周期,一次灌水延续时间,或,水量平衡计算,滴灌系统设计,以地定水:,或,以水定地:,系统布置,滴灌系统设计,毛管与滴头的布置, 双行毛管平行布置, 单行毛管环状布置,系统布置,滴灌系统
5、设计, 单行毛管直线布置, 大田作物滴灌毛管的布置形式,毛管的长度直接影响灌水的均匀度和工程费用，毛管长度越大，支管间距越大，支管数量越少。工程投资越少，但灌水均匀度降低。因此，布置的毛管长度应控制在允许的最大长度以内，而允许的最大毛管长度应满足设计均匀的要求，并由水力计算确定。干管、支管、毛管应综合考虑。,系统布置,滴灌系统设计,系统布置,滴灌系统设计,棉花滴灌常见的毛管布置,毛管铺设方向必须顺延作物种植方向。 毛管的间距(SL)是由作物的种植结构株距和行距及其需水要求，结合土壤性质及毛管自身的水力特性决定的。 毛管的铺设间距SL一旦被确定，则毛管亩用量和本滴灌系统毛管的总用量是一个定值。
6、毛管亩用量 (m/亩) :L亩=666.7/SL(m/亩) 系统毛管总用量: L系=L亩*A,系统布置,滴灌系统设计,系统布置,滴灌系统设计,灌水小区设计,滴灌系统设计,灌水小区：具有独立流量控制的一组毛管或一条毛管。,灌水小区构成,灌水小区设计,滴灌系统设计,压力分布：,单条毛管,灌水小区,灌水小区设计,滴灌系统设计,灌水小区计算步骤：,（1）灌水小区设计允许水头偏差,灌水小区设计,滴灌系统设计,灌水小区计算步骤：,（2）灌水小区设计允许水头偏差在支毛管间的分配,灌水小区设计,滴灌系统设计,灌水小区计算步骤：,（3）毛管极限孔数和极限长度,灌水小区设计,滴灌系统设计,灌水小区计算步骤：,（4
7、）毛管进口设计工作水头,灌水小区设计,滴灌系统设计,灌水小区计算步骤：,（5）支管极限孔数、长度及进口工作压力,与毛管计算相同！,划分轮灌小区：要考虑以下因素 造价 用户要求 承包方式 地形地貌 管网布置,系统工作制度确定,滴灌系统设计,（1）系统工作制度 滴灌系统的工作制度通常分为续灌、轮灌和随机供水三种情况。不同的工作制度要求系统的流量不同，因而工程费用也不同，在确定工作制度时，应根据作物种类，水源条件和经济状况等因素作出合理选择。,轮灌组的数目根据水源流量和各级管道的经济管径、输水能力和作物的需水要求确定，同时使水源的水量与计划灌溉的面积相协调，一般可由下式计算： NCT/t 实践表明，
8、轮灌组过多，会造成运行管理不便和各农户的用水矛盾，按上式计算的N值为允许的最多轮灌组数。,系统工作制度确定,滴灌系统设计,系统工作制度确定,滴灌系统设计,毛管流量,或,系统工作制度确定,滴灌系统设计,支管流量,系统工作制度确定,滴灌系统设计,干管流量,续灌时干管流量：任一干管段的流量等于该段干管以下支管流量之和。,系统工作制度确定,滴灌系统设计,干管流量,轮灌运行时，任一干管段的流量等于各轮灌组运行时通过该管段的最大流量。,干管优化设计,滴灌系统设计,能量坡度：,干管优化设计,滴灌系统设计,能量坡度设计法：,干管优化设计,滴灌系统设计,经济管径设计法：,干管优化设计,滴灌系统设计,水力计算：,
9、干管优化设计,滴灌系统设计,经济管径设计法：,水泵选型：,首部设备选型,滴灌系统设计,水泵选型： 水泵工作点校核对：管路损失特性曲线，再与系统所需净扬程叠加后得到管路需要扬程曲线Q-H需，它与水泵特性Q-H甭曲线的交点就是该轮灌组运行时的相应水泵工作点。,首部设备选型,滴灌系统设计,注：每一个轮灌组都有一条Q-H需曲线，一台水泵只有一 条Q-H甭曲线,水泵选型：,首部设备选型,滴灌系统设计,IS单级单吸离心泵，维修方便 立式安装，具有结构紧凑、噪音低、占地面积小等特点 立式管道离心泵，进出口径相同，远距离输水、增压,水泵选型：,首部设备选型,滴灌系统设计,过滤器选型：,首部设备选型,滴灌系统设
10、计,过滤器优化配置,粒径,浓度,粘粒,有机物,水源水质情况,灌水器抗堵能力,天业滴灌灌水器要求过滤设施精度表：,首部设备选型,滴灌系统设计,施肥装置：,首部设备选型,滴灌系统设计,沿毛管灌水器间距较大，湿润带宽度不大于灌水器间距时，采用下式计算：,土壤湿润比,滴灌系统设计应注意的几个问题,沿毛管灌水器间距较小，形成湿润带时用下式计算：,土壤湿润比,滴灌系统设计应注意的几个问题,滴灌工程输配水管网与工作水头的关系 二次函数与指数函数之和，在仅考虑管径与压力等级且假设其为连续的条件下，其函数曲线形状如右图所示。,设计工作水头,滴灌系统设计应注意的几个问题,设计水头与运行电费的关系,电价、系统流量及
11、年运行时间是由滴灌工程所在地的经济发展水平、气候条件、作物种植情况等因素决定，而系统设计水头则可以根据设计增大或减小，是影响系统年运行电费的关键因素，并与其成正比例关系 。,设计工作水头,滴灌系统设计应注意的几个问题,灌水器的设计工作水头 滴 灌：一般取10m，新疆大田滴灌可降至3-6m工作水 头，温室重力滴灌可降至0.5-1.0m；压力补偿 式滴灌取8m以上； 微喷灌：10-15m工作水头 ； 涌泉灌：5-7m工作水头。,设计工作水头,滴灌系统设计应注意的几个问题,选用流调器时的水力设计,流调器的许用水头范围,大气出流条件下，流调器进口水头与流量关系的典型曲线如左图示，曲线水平（或接近水平）
12、段（即流量基本恒定段）所对应的水头范围，为其进口许用的水头范围(即HminHmax之间)。,滴灌系统设计应注意的几个问题,有压出流条件下流调器允许使用水头范围 流调器许用水头范围，由许用水头上、下限来限定。当流调器流态指数为零时，在许用水头范围内，流调器和毛管均应通过该流调器的公称流量QH，此时可计算出毛管进口所要求的水头,流调器通过QH且保持流量稳定的最小水头损失为；故有压出流条件下，流调器允许使用水头上、下限（即进口所要求的最高、最低水头）应为：,选用流调器时的水力设计,滴灌系统设计应注意的几个问题,支管平行于等高线布置，毛管铺设方向为均匀坡、且毛管在支管两侧双向布置时，由于地形高差的存在
13、，为提高灌水均匀度、降低系统造价，上坡毛管和下坡毛管的铺设长度应该上短下长。 支管的位置应使上坡毛管与下坡毛管产生相同最大压力和最小压力；当第一孔压力为最大时，应使上坡与下坡毛管上滴头的最大水头差相等或接近，即上下坡毛管各自的长度，应在使上下坡毛管上的最小压力水头相同或接近的原则下，通过试算确定。,均匀坡双向布置毛管时支管位置,滴灌系统设计应注意的几个问题,【例】 某矩形地块 （60m140m），长边方向地形高差2m，即J=1.4286%，支管平行于等高线布置，毛管垂直于等高线布置，毛管采用双向布置，如图1、图2所示。毛管内径 15.2mm，滴头间距为Se=0.5m，滴头设计流量为qd=2 L/h，滴头设计工作水头hd=10m。试确定上下坡毛管各自的铺设长度（确定支管位置）。,均匀坡双向布置毛管时支管位置,滴灌系统设计应注意的几个问题,参数计算 假设灌水器上坡或下坡数量 令上下坡毛管上最大压差相等，试算,按均匀坡试算,上下坡毛管长度相等,均匀坡双向布置毛管时支管位置,滴灌系统设计应注意的几个问题,谢谢大家！,