喷灌与滴灌系统（35页）PPT

1、第四章 喷灌和滴灌,地面灌溉，有如下缺点： 1、水利用率低； 2、灌水质量差； 3、劳动强度大。 因而对水源比较缺乏地区，可采用更为先进的灌水方法，即管道灌溉。它又可分为喷灌、滴灌、渗灌,第一节喷灌,一、概述 1、定义：利用机械加压或利用高处自然水头，使水通过管道经过喷头喷射到空中，并散成水滴洒落到田面上，如同降雨一样，湿润土地的方法。 2、发展简史（略,二、喷灌系统的组成与分类,一）组成 1、水源工程； 2、水泵机组； 3、管道系统、干管、支管、竖管（立管）； 4、喷头。 （二）分类 喷灌系统一般可分为管道式和机组式喷灌系统两类。者以管道为主体，即管道是这类系统中设备的主要组成部分；后者以机

2、组为主体，即以喷灌机为主体,二）分类,1、管道式喷灌系统，根据管道的可移动程度，将管道式喷灌系统划分为： （1）固定式管道： 优点：操作管理方便； 缺点：投资高。 （2）移动式管道： 优点：投资低； 缺点：操作管理不便。 （3）半固定式管道： 优、缺点：介于以上两者之间 2、机组式喷灌系统，根据喷灌机的工作特点，将机组式喷灌系统划分为： （1）小机组定喷式； （2）时针式。 （3）平移式,三、喷头与管道的种类与选择,一）喷头 1、喷头种类 （1）按压力分： 其中低压喷头、中压喷头最常用。 （2）按结构分 （3）旋转式喷头 2、摇臂式喷头组成与工作原理与主要型号 （1）组成 （2）工作原理 （3

3、）主要型号,摇臂式喷头,二）管道,要求：能承受设计工作压力，价格便宜，便于运输施工。 固定管道：铸铁管，钢管，钢丝网合管，塑料管等，较常见的有钢丝管和塑料管。 移动管道：薄壁铝合金管，塑料管,铝合金管,UPVC管,四、技术要素,一）喷灌强度 定义：单位时间喷洒在灌溉土地上的水深（mm/h，mm/min），或单位时间喷洒在单位面积上的水量。 可能对某一点，即点喷灌强度；也可能对某一个面，即面喷灌强度。 1、点喷灌强度和平均喷灌强度,一）喷灌强度,2、单喷头喷灌时喷灌强度 有全圆喷灌和扇形喷灌两种 （1）全圆喷灌 控制面积： A=R，（m） 则喷灌强度： = ，（mm/h） （2）扇形喷灌 扇形喷

4、灌， 为喷灌中心角（度），则： （mm/h,一）喷灌强度,3、喷头组合喷灌时喷灌强度 （1）单支管多喷头,一）喷灌强度,2）多喷头多支管 若支管喷头间距L，支管间距b，则 A有效Lb 若风速v1m/s，应考虑kW,喷头控制面积表,风系数表KW,注：1、v以m/s； 2、单支多喷头全园喷灌时，若既不平引也不垂直，则线性内插； 3、本表适用范围v5.5 m/s。 设计时要求，防止产生地表经流,二）喷灌均匀度,定义：喷灌面积上水量分布的均匀程度，用喷灌均匀系数表示，是衡量喷水均匀程度的主要指标。 式中： 喷灌均匀系数； 各点平均喷灌水深； 各点喷灌水深高差。 算术平均数,三）喷灌雾化度,定义：喷灌水

5、滴的细小程度。 要求：水滴直径3mm，但水滴直径不便测量和设计使用。 水滴太大，会击伤作物，破坏土壤。 水滴太小，蒸发太大，受风影响大。 用H/d反映雾化程度。 若喷头工作压力hp（Kpa），喷嘴直径d（mm）则： Pd=100 hp /d 1m H2O10KPa 1 KPa =0.1 mH2O=100mmH2O Pd越大，说明雾化度越高，水滴直径越小；设计时要求在适宜范围内,五、管道式喷灌系统规划设计,设计内容与步骤： 1、勘测收集基本资料； 2、喷灌系统选型和管道总体布置方案； 3、喷头选型及其组合； 4、喷灌系统布置，确定喷灌制度和工作制度； 5、管道设计； 6、选择水泵及动力机； 7、

6、设备与投资预算,一）勘测收集基本资料,1、地形资料； 2、水文资料：水质、流量、水量和水位资料 3、气象资料：气温、雨量、湿度、日照、风向是制定灌溉制度的依据。喷灌的重点是受风影响较大，因而重点收集风速、风向。 4、土壤资料：指土壤质地，孔隙率，田间持水率，渗吸速度等。 5、作物种植情况：指作物种类，种植情况，分布位置，计划湿润层深度，适宜含水量上、下限等。 6、其它资料：如现有动力设备的数量，规格与使用情况，电力供应情况，材料供应情况,二）选型与总体布置方案,1、选型 （1）固定式 （2）移动式 （3）半固定式 2、布置方案 （1）喷灌泵站应位于灌区中心，可使管道较短，节省投资，便于管理；

7、（2）在坡面上，干管应沿主坡方向布置； （3）尽可能将支管布置垂直于主风向，避免与主风向平行； （4）支管与耕作方向平行； （5）力求各支管长度一致,三）喷头选型及组合,1、喷头选择 工作参数工作压力，喷嘴直径； 性能参数喷头流量，射程。 为满足作物对水滴雾化度的要求，雾化指标Pd应正处范围之内,三）喷头选型及组合,2、确定喷头组合形式 一般采用全圆喷灌，具体组合形式： 正方形、正三角形、长方形、等腰三角形。 正方形适应风向多变，或风影响较小时； 长方形有稳定风向； 正三角形风影响较小时，有风时易产生漏喷，且支管较密，工程不经济； 等腰三角形有稳定风向，使支管垂直风向,1）喷头组合问题 1）确

8、定间距系数,喷头组合间距： LKLR （L为支管喷头间距） b=KbR （b为支管间距,2、确定喷头组合形式,2）验算喷灌头时强度 在选择喷头时已验证了雾化度指标，在确定L 、b后，均匀系数75%，还需验算： 式中： 设计喷灌强度； 允许喷灌强度,五）确定喷灌制度和工作制度,1、计算灌溉制度 （1）计算喷灌灌水定额 （2）灌水时间 指一次灌水需要的小时数： t= m设,五）确定喷灌制度和工作制度,2、计算同时工作的喷头数 （1）同时工作的喷头数 采用轮灌，在T时间灌完。 式中： T 喷灌周期，（d）； e作物平均耗水量。 F 整个灌区面积； c 一天喷灌系统有效工作小时数,五）确定喷灌制度和工

9、作制度,2）同时工作的支管数 若各条支管长度相同，喷头数均为n喷头，则 3、确定支管的轮灌方式 （1）N支2； （2）N支3； （3）N支3，同理分析确定,六）管道设计,1、管材选择 地埋式固定可用钢管、混凝土管、自应力钢丝网管、石棉水混管、铸铁管、塑料管。 地面移动管道：薄壁钻营、薄壁镀锌管,2、管径选择,1）干管管径 一般从经济角度进行选择： 管径越大，则H损越小，运行费用越小，但投资大； 管径越小，则H损越大，运行费用越大，但投资小；见下图： 一般确定A很难故，采用经验公式： Q120 m3/h ， ； Q120 m3/h ， 。 式中： D经济管径（mm）； Q设计流量（m3/h,2、

10、管径选择,2）支管管径 原则：力求使支管上各喷头喷水量均匀一致，较为经济。 故：同一支管首末端压力20（此时喷水量10）， 即： 水头损失hw+Z0.2hp 式中： hw首末两喷头间支管的水头损失，（m）； Z首末两端喷头高程差，（m）； 下坡支管Z为负； 上坡支管Z为正,3、管道水力计算,1） 沿程水头损失hf : 式中： f 沿程摩阻系数； L管长； Q流量； d 管内径； m流量指数； b 管径指数。 （2） 局部损失 式中： k 局部阻力系数； 管中流速,七）选择水泵和动力,1、计算系统的设计流量和扬程 QN喷头q 式中： N喷头同时工作喷头数； Q喷头设计流量（m3/h）。 2、扬程 式中： 喷头工作压力； 典型喷头与水源水位的高差； 局部损失之和。 3、选择水泵和动力 根据Q、H选择水泵,第二节 滴灌,滴灌是将一定压力的水，经过滤后通过管道滴头均匀地滴入植物根部附近的土壤。 滴灌主要依靠重力湿润土壤，所以不破坏土壤结构,一、组成,由水源，首部枢纽，输水管道和滴头四部分组成。 1、过滤器 2、肥液注入装置 3、水泵 4、管道 5、滴头,二、滴灌系统布置,1、灌水定额 式中： 设计灌水定额（mm）； 允许消耗水量占土壤有效持水量的比例； 土壤有效持水量； p 滴灌后地面下30cm处，土壤湿润面积与滴灌面积的比值 H计划湿润层深度（m