专题-微灌系统的规划设计
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S有效 S e Sl
=5.5mm/h
三、微灌规划设计实例
3.主要设备的选择 （3）管道与管件 田间输配水管:PE管
外部引水及给水管：UPVC
三、微灌规划设计实例
3.主要设备的选择 （4）灌溉自动控制 选用进口灌溉时间控制器，配合进口的
优质电磁阀实施全部温室的自动灌溉 作业。
三、微灌规划设计实例
• Sl —毛管间距，m • η—灌溉水利用系数，% • q—灌水器流量，L/h
二、微灌系统的规划设计
3.确定微灌系统的工作方式
（4）灌水次数与灌水总量 M = ΣMi • M—作物全生育期或全年灌水总量，m3 • Mi —各次的灌水量，m3
二、微灌系统的规划设计
3.确定微灌系统的工作方式 （5）轮灌区数量
N≤C • N—轮灌区数目
12—20h
T t
• C—微灌系统一天可运行时间，h，一般取
• T—灌水高峰期两次灌水的间隔时间，d
• t—一次灌水延续时间，h
二、微灌系统的规划设计
4.确定微灌系统的设计参数 • （1）设计工作压力 • （2）微灌均匀度 • （3）流量偏差率与压力偏差率
二、微灌系统的规划设计
3.主要设备的选择 （1）微喷头 Rondo75，工作压力150—300kPa，额 定工作压力200kPa，流量75L/h，射 程3.5m，喷嘴直径约2mm。雾化指标 ρd=10000
三、微灌规划设计实例
3.主要设备的选择 （2）微喷头的组合方式 正方形组合，Se=Sl=R=3.5m 组合喷灌强度 75×0.9 qη qη ρs = = = 3.5×3.5
j
hj = 0.1hf
二、微灌系统的规划设计
5.管网水力的计算 （3）系统总供水压力的确定
H = ha + Σhf + Σhj + (Z1-Z2)
H —系统的总供水压力，m ha—灌水器的设计工作压力，m Σhf—从最不利的轮灌区到供水水源各级管道的沿程压力损失之和，m Σhj—从最不利的轮灌区到供水水源各级管道的局部压力损失之和，m Z1—最不利轮灌区中最不利灌水器的高程，m Z2—水源动力水位平均高程，m
4.确定微灌系统的设计参数 （1）设计工作压力 • 设计压力应在生产商提供的最大工作 压力和最小工作压力范围内，一般是 灌水器的额定工作压力或在该值附近。 • 滴灌带 50kPa，滴灌管100kPa，微喷 头 200kPa，微喷带50kPa。 • 1MPa=1000kPa
二、微灌系统的规划设计
4.确定微灌系统的设计参数 • （2）微灌均匀度
二、微灌系统的规划设计
1.微灌系统的布置 • 在对收集的资料分析整理的基础上， 根据作物种类、栽培环境、土壤性质、 水源情况、使用要求等，确定采用滴 灌或微喷灌系统的温室，并对各温室 中的微灌系统进行布置。 • 通常在地形图上进行。
二、微灌系统的规划设计
1.微灌系统的布置 • 微灌系统的布置图上应表示出水源和 首部枢纽的位置、毛管和灌水器的布 置，各级供水干支管的布置。
二、微灌系统的规划设计
3.确定微灌系统的工作方式 （1）灌水定额
M = 10 I
M—每公顷一次灌水量，m3/hm2
例：海南在黏壤土上种植香蕉，试确定一次 灌水量的范围。
背景资料： • 香蕉：多年生草本果树，没有主根，根系 可分为横向水平根和向下垂直根两种。水 平根是主要根系，主要分布在0.1—0.3m深 的土层，垂直根深达1—1.5m。 • 需水特性：香蕉生长迅速，根系浅生，对 土壤含水量比较敏感，一方面要求有大量 的水分及时满足生长需要，同时也要防止 土壤中水分过多而造成缺乏空气，引起根 群窒息而亡。常采用喷水带进行微喷灌。
Байду номын сангаас
次级干管：外径为63mm的UPVC管
三、微灌规划设计实例
5.微灌系统的管道布置与设计 （2）温室外管道系统的布置与设计 设计中，要保证每一轮灌区灌水均匀系数 Cu≥0.95，即要求流量偏差率qv≤20%，也 就是要求压力偏差率Hv≤41%
Hv =
1 q (1+ 0.12× 1-x ×q ） v x v x
Hv =
1 q (1+ 0.12× 1-x ×q ） v x v x
二、微灌系统的规划设计
5.管网水力的计算 • （1）管径的计算
Q管 = πd2
v
4 d—管道管径，mm Q—管道入口流量，m³ /h v—管道经济流速，m/s
二、微灌系统的规划设计
5.管网水力的计算 （2）管道水力计算 • ①管道沿程压力损失
Cu = 1—
Δq
q
Δq =
Σ1 qi - q
N
N
• Cu—均匀系数 • q—灌水器平均流量
• Δq—每个灌水器与平均流量之差的绝对值的平均值 • qi—每个灌水器的流量
• N—灌水器数目
二、微灌系统的规划设计
4.确定微灌系统的设计参数 • （3）流量偏差率与压力偏差率
qmax-qmin qv = qa hmax-hmin Hv = ha
3.主要设备的选择 （5）施肥装置 （6）首部枢纽
（7）灌溉自动控制器
三、微灌规划设计实例
4.灌溉制度
（1）设计灌水定额
取计划湿润层深度Z=30cm，土质为黏壤土，取β=40%， α=30%，P=50%，Z=30cm=0.3m，则：
I=
1000αβZ P η
=20mm
三、微灌规划设计实例
4.灌溉制度
三、微灌规划设计实例
1.基本资料 （2）温室内土质为黏壤土 种植作物主要为各类蔬菜 要求为这23座连栋温室配置微喷灌系统， 灌水均匀系数Cu≥0.95 需要利用微喷灌系统施肥 要求微喷灌系统能够自动和手动控制
三、微灌规划设计实例
1.基本资料 （2）灌溉水源为河水、并设蓄水池 灌溉水的处理方式为河水经砂石过滤器 进入蓄水池， 蓄水池的水经砂石过滤器和叠片过滤器 处理后进入微灌系统。 泵房离河水15m，泵房离温室220m
（1）设计灌水周期
T= I / Ea =20/8 ≈2（d）
三、微灌规划设计实例
4.灌溉制度 （3）一次灌水持续时间
t=I SeSl /qη
=20×3.5 ×3.5/75 ×0.9 =3.63（h）
三、微灌规划设计实例
4.灌溉制度 （4）轮灌区划分 取系统日工作时间C=20h/d
N≤ CT =20×2/3.63≈11（个）
二、微灌系统的规划设计
3.确定微灌系统的工作方式 • （1）灌水定额 • （2）灌水周期 • （3）一次灌水延续时间 • （4）灌水次数与灌水总量 • （5）轮灌区数量
灌溉制度
二、微灌系统的规划设计
3.确定微灌系统的工作方式 （1）灌水定额
I=
1000αβZ P η
I—一次灌水量，mm α—允许消耗水量占土壤有效水量的比例，% β—土壤有效持水量，% P—土壤湿润比，% Z—计划湿润层深度 η—灌溉水的利用系数，滴灌90%—98%，微喷灌80%—90%
三、微灌规划设计实例
6.水泵的选择 离心泵或潜水泵 Q
H
The End
例：海南在黏壤土上种植香蕉，试确定一次 灌水量的范围。
苗期
• • • • • • α= 30% β= 40% P = 60% Z = 0.2m η= 90% I = 16mm
成熟期
• • • • • • α= 40% β= 40% P = 80% Z = 0.3m η= 90% I = 42.66mm
二、微灌系统的规划设计
6.水源分析计算 （1）灌溉面积 ①井水 A= η Qt 10Ea max
A —可灌溉的面积，hm2 η—灌溉水利用系数 Q—水井出水量，m3/h t—水井可抽水的时间，h Ea max—作物最大日平均耗水量，mm/d
二、微灌系统的规划设计
6.水源分析计算 （1）灌溉面积 ②塘坝 A= ηV 10Ea max
t
三、微灌规划设计实例
5.微灌系统的管道布置与设计 （1）温室内微喷灌管道的布置与设计 毛管：外径为16mm的PE管
支管：外径为32mm的PE管
以面积最大的六连栋（42×36m）温室为例
三、微灌规划设计实例
5.微灌系统的管道布置与设计 （2）温室外管道系统的布置与设计 主干管：外径为75mm的UPVC管
二、微灌系统的规划设计
3.确定微灌系统的工作方式 （2）灌水周期 • 两次灌溉之间的时间间隔
T= I / Ea
• T—灌水周期，d；
• I —灌水定额，mm；
• Ea—作物日平均耗水量，mm/d
二、微灌系统的规划设计
3.确定微灌系统的工作方式 （3）一次灌水持续时间 t=I SeSl /ηq
• t—一次灌水持续时间，h； • I—一次灌水量，mm； • Se—灌水器间距，m
微灌系统的规划设计
一、规划设计内容
1.资料收集 • 地理与地形资料 • 水文与气象资料 • 土壤资料 • 农作物资料 • 供水供电资料 • 其他
一、规划设计内容
2.规划设计 • 勘测收集整理基本资料 • 确定灌溉系统的控制范围 • 确定拟采用的灌溉系统形式 • 选择确定灌溉系统中设计的各种灌水器 • 灌溉系统的各级管道和灌水器的布置 • 灌溉制度和灌溉用水量计算 • 工作制度和轮灌方式
二、微灌系统的规划设计
2.选定灌水器 • 温室中条播作物常用的是滴灌管（带）， 出水孔间距30cm，流量1.5—2.5L/h； • 选用微喷头时应考虑其组合方式，并计算 喷灌强度，确保不大于土壤入渗能力； • 采用微喷带时，茄果、瓜类选用双孔，果 树选用三孔，叶菜类等密植作物选用五孔 以上微喷带。
LQm hf = f db
hf —管道沿程压力损失，m Q—流量， d—管道内径，mm L—管长，m f—摩阻系数 m—流量指数 b—管径指数
二、微灌系统的规划设计
5.管网水力的计算 （2）管道水力计算 • ①管道沿程压力损失（多口出流管道）
LQm hf = f db
F
二、微灌系统的规划设计
5.管网水力的计算 （2）管道水力计算 • ①管道局部压力损失
一、规划设计内容
2.规划设计 • 计算确定各级管道的材质、管径和长 度 • 水泵与动力选择 • 水源分析及水源工程方案 • 灌溉工程设计布置图 • 材料设备用量和投资估算
二、微灌系统的规划设计
• • • • • • 1.微灌系统的布置 2.选定灌水器 3.确定微灌系统的工作方式 4.确定微灌系统的设计参数 5.管网水力计算 6.水源分析计算
二、微灌系统的规划设计
6.水源分析计算 （2）蓄水容积 ①按多日调节 10 A Ea max T V= η
V—塘坝有效蓄水容积，m3
A —可灌溉的面积，hm2 η—灌溉水利用系数 Ea max—作物最大日平均耗水量，mm/d T—调节周期，d
三、微灌规划设计实例
1.基本资料 （1）某项目区有23座连栋塑料温室，其中 • 42×36m规格六连栋温室3座、 • 42×32m规格六连栋温室6座、 • 42×28m规格六连栋温室6座、 • 28×36m规格四连栋温室2座、 • 28×32m规格四连栋温室2座、 • 28×28m规格四连栋温室4座； 各温室跨度为7m
三、微灌规划设计实例
2.设计参数的确定 • 设计耗水强度取8mm/d
三、微灌规划设计实例
2.设计参数的确定 • 采用全面喷洒灌溉方式，设计土壤湿 润比为50% • 灌水均匀系数Cu≥0.95，查表得出流量 偏差率qv≤20%，采用流态指数X=0.5 的灌水器时计算得出压力偏差率 Hv≤41%
三、微灌规划设计实例
A —可灌溉的面积，hm2 η—灌溉水利用系数 V—塘坝有效蓄水容积，m3 Ea max—作物最大日平均耗水量，mm/d
二、微灌系统的规划设计
6.水源分析计算 （2）蓄水容积 ①按日调节 10 A Ea max V= η
V—塘坝有效蓄水容积，m3
A —可灌溉的面积，hm2 η—灌溉水利用系数 Ea max—作物最大日平均耗水量，mm/d
=5.5mm/h
三、微灌规划设计实例
3.主要设备的选择 （3）管道与管件 田间输配水管:PE管
外部引水及给水管：UPVC
三、微灌规划设计实例
3.主要设备的选择 （4）灌溉自动控制 选用进口灌溉时间控制器，配合进口的
优质电磁阀实施全部温室的自动灌溉 作业。
三、微灌规划设计实例
• Sl —毛管间距，m • η—灌溉水利用系数，% • q—灌水器流量，L/h
二、微灌系统的规划设计
3.确定微灌系统的工作方式
（4）灌水次数与灌水总量 M = ΣMi • M—作物全生育期或全年灌水总量，m3 • Mi —各次的灌水量，m3
二、微灌系统的规划设计
3.确定微灌系统的工作方式 （5）轮灌区数量
N≤C • N—轮灌区数目
12—20h
T t
• C—微灌系统一天可运行时间，h，一般取
• T—灌水高峰期两次灌水的间隔时间，d
• t—一次灌水延续时间，h
二、微灌系统的规划设计
4.确定微灌系统的设计参数 • （1）设计工作压力 • （2）微灌均匀度 • （3）流量偏差率与压力偏差率
二、微灌系统的规划设计
3.主要设备的选择 （1）微喷头 Rondo75，工作压力150—300kPa，额 定工作压力200kPa，流量75L/h，射 程3.5m，喷嘴直径约2mm。雾化指标 ρd=10000
三、微灌规划设计实例
3.主要设备的选择 （2）微喷头的组合方式 正方形组合，Se=Sl=R=3.5m 组合喷灌强度 75×0.9 qη qη ρs = = = 3.5×3.5
j
hj = 0.1hf
二、微灌系统的规划设计
5.管网水力的计算 （3）系统总供水压力的确定
H = ha + Σhf + Σhj + (Z1-Z2)
H —系统的总供水压力，m ha—灌水器的设计工作压力，m Σhf—从最不利的轮灌区到供水水源各级管道的沿程压力损失之和，m Σhj—从最不利的轮灌区到供水水源各级管道的局部压力损失之和，m Z1—最不利轮灌区中最不利灌水器的高程，m Z2—水源动力水位平均高程，m
4.确定微灌系统的设计参数 （1）设计工作压力 • 设计压力应在生产商提供的最大工作 压力和最小工作压力范围内，一般是 灌水器的额定工作压力或在该值附近。 • 滴灌带 50kPa，滴灌管100kPa，微喷 头 200kPa，微喷带50kPa。 • 1MPa=1000kPa
二、微灌系统的规划设计
4.确定微灌系统的设计参数 • （2）微灌均匀度
二、微灌系统的规划设计
1.微灌系统的布置 • 在对收集的资料分析整理的基础上， 根据作物种类、栽培环境、土壤性质、 水源情况、使用要求等，确定采用滴 灌或微喷灌系统的温室，并对各温室 中的微灌系统进行布置。 • 通常在地形图上进行。
二、微灌系统的规划设计
1.微灌系统的布置 • 微灌系统的布置图上应表示出水源和 首部枢纽的位置、毛管和灌水器的布 置，各级供水干支管的布置。
二、微灌系统的规划设计
3.确定微灌系统的工作方式 （1）灌水定额
M = 10 I
M—每公顷一次灌水量，m3/hm2
例：海南在黏壤土上种植香蕉，试确定一次 灌水量的范围。
背景资料： • 香蕉：多年生草本果树，没有主根，根系 可分为横向水平根和向下垂直根两种。水 平根是主要根系，主要分布在0.1—0.3m深 的土层，垂直根深达1—1.5m。 • 需水特性：香蕉生长迅速，根系浅生，对 土壤含水量比较敏感，一方面要求有大量 的水分及时满足生长需要，同时也要防止 土壤中水分过多而造成缺乏空气，引起根 群窒息而亡。常采用喷水带进行微喷灌。
Байду номын сангаас
次级干管：外径为63mm的UPVC管
三、微灌规划设计实例
5.微灌系统的管道布置与设计 （2）温室外管道系统的布置与设计 设计中，要保证每一轮灌区灌水均匀系数 Cu≥0.95，即要求流量偏差率qv≤20%，也 就是要求压力偏差率Hv≤41%
Hv =
1 q (1+ 0.12× 1-x ×q ） v x v x
Hv =
1 q (1+ 0.12× 1-x ×q ） v x v x
二、微灌系统的规划设计
5.管网水力的计算 • （1）管径的计算
Q管 = πd2
v
4 d—管道管径，mm Q—管道入口流量，m³ /h v—管道经济流速，m/s
二、微灌系统的规划设计
5.管网水力的计算 （2）管道水力计算 • ①管道沿程压力损失
Cu = 1—
Δq
q
Δq =
Σ1 qi - q
N
N
• Cu—均匀系数 • q—灌水器平均流量
• Δq—每个灌水器与平均流量之差的绝对值的平均值 • qi—每个灌水器的流量
• N—灌水器数目
二、微灌系统的规划设计
4.确定微灌系统的设计参数 • （3）流量偏差率与压力偏差率
qmax-qmin qv = qa hmax-hmin Hv = ha
3.主要设备的选择 （5）施肥装置 （6）首部枢纽
（7）灌溉自动控制器
三、微灌规划设计实例
4.灌溉制度
（1）设计灌水定额
取计划湿润层深度Z=30cm，土质为黏壤土，取β=40%， α=30%，P=50%，Z=30cm=0.3m，则：
I=
1000αβZ P η
=20mm
三、微灌规划设计实例
4.灌溉制度
三、微灌规划设计实例
1.基本资料 （2）温室内土质为黏壤土 种植作物主要为各类蔬菜 要求为这23座连栋温室配置微喷灌系统， 灌水均匀系数Cu≥0.95 需要利用微喷灌系统施肥 要求微喷灌系统能够自动和手动控制
三、微灌规划设计实例
1.基本资料 （2）灌溉水源为河水、并设蓄水池 灌溉水的处理方式为河水经砂石过滤器 进入蓄水池， 蓄水池的水经砂石过滤器和叠片过滤器 处理后进入微灌系统。 泵房离河水15m，泵房离温室220m
（1）设计灌水周期
T= I / Ea =20/8 ≈2（d）
三、微灌规划设计实例
4.灌溉制度 （3）一次灌水持续时间
t=I SeSl /qη
=20×3.5 ×3.5/75 ×0.9 =3.63（h）
三、微灌规划设计实例
4.灌溉制度 （4）轮灌区划分 取系统日工作时间C=20h/d
N≤ CT =20×2/3.63≈11（个）
二、微灌系统的规划设计
3.确定微灌系统的工作方式 • （1）灌水定额 • （2）灌水周期 • （3）一次灌水延续时间 • （4）灌水次数与灌水总量 • （5）轮灌区数量
灌溉制度
二、微灌系统的规划设计
3.确定微灌系统的工作方式 （1）灌水定额
I=
1000αβZ P η
I—一次灌水量，mm α—允许消耗水量占土壤有效水量的比例，% β—土壤有效持水量，% P—土壤湿润比，% Z—计划湿润层深度 η—灌溉水的利用系数，滴灌90%—98%，微喷灌80%—90%
三、微灌规划设计实例
6.水泵的选择 离心泵或潜水泵 Q
H
The End
例：海南在黏壤土上种植香蕉，试确定一次 灌水量的范围。
苗期
• • • • • • α= 30% β= 40% P = 60% Z = 0.2m η= 90% I = 16mm
成熟期
• • • • • • α= 40% β= 40% P = 80% Z = 0.3m η= 90% I = 42.66mm
二、微灌系统的规划设计
6.水源分析计算 （1）灌溉面积 ①井水 A= η Qt 10Ea max
A —可灌溉的面积，hm2 η—灌溉水利用系数 Q—水井出水量，m3/h t—水井可抽水的时间，h Ea max—作物最大日平均耗水量，mm/d
二、微灌系统的规划设计
6.水源分析计算 （1）灌溉面积 ②塘坝 A= ηV 10Ea max
t
三、微灌规划设计实例
5.微灌系统的管道布置与设计 （1）温室内微喷灌管道的布置与设计 毛管：外径为16mm的PE管
支管：外径为32mm的PE管
以面积最大的六连栋（42×36m）温室为例
三、微灌规划设计实例
5.微灌系统的管道布置与设计 （2）温室外管道系统的布置与设计 主干管：外径为75mm的UPVC管
二、微灌系统的规划设计
3.确定微灌系统的工作方式 （2）灌水周期 • 两次灌溉之间的时间间隔
T= I / Ea
• T—灌水周期，d；
• I —灌水定额，mm；
• Ea—作物日平均耗水量，mm/d
二、微灌系统的规划设计
3.确定微灌系统的工作方式 （3）一次灌水持续时间 t=I SeSl /ηq
• t—一次灌水持续时间，h； • I—一次灌水量，mm； • Se—灌水器间距，m
微灌系统的规划设计
一、规划设计内容
1.资料收集 • 地理与地形资料 • 水文与气象资料 • 土壤资料 • 农作物资料 • 供水供电资料 • 其他
一、规划设计内容
2.规划设计 • 勘测收集整理基本资料 • 确定灌溉系统的控制范围 • 确定拟采用的灌溉系统形式 • 选择确定灌溉系统中设计的各种灌水器 • 灌溉系统的各级管道和灌水器的布置 • 灌溉制度和灌溉用水量计算 • 工作制度和轮灌方式
二、微灌系统的规划设计
2.选定灌水器 • 温室中条播作物常用的是滴灌管（带）， 出水孔间距30cm，流量1.5—2.5L/h； • 选用微喷头时应考虑其组合方式，并计算 喷灌强度，确保不大于土壤入渗能力； • 采用微喷带时，茄果、瓜类选用双孔，果 树选用三孔，叶菜类等密植作物选用五孔 以上微喷带。
LQm hf = f db
hf —管道沿程压力损失，m Q—流量， d—管道内径，mm L—管长，m f—摩阻系数 m—流量指数 b—管径指数
二、微灌系统的规划设计
5.管网水力的计算 （2）管道水力计算 • ①管道沿程压力损失（多口出流管道）
LQm hf = f db
F
二、微灌系统的规划设计
5.管网水力的计算 （2）管道水力计算 • ①管道局部压力损失
一、规划设计内容
2.规划设计 • 计算确定各级管道的材质、管径和长 度 • 水泵与动力选择 • 水源分析及水源工程方案 • 灌溉工程设计布置图 • 材料设备用量和投资估算
二、微灌系统的规划设计
• • • • • • 1.微灌系统的布置 2.选定灌水器 3.确定微灌系统的工作方式 4.确定微灌系统的设计参数 5.管网水力计算 6.水源分析计算
二、微灌系统的规划设计
6.水源分析计算 （2）蓄水容积 ①按多日调节 10 A Ea max T V= η
V—塘坝有效蓄水容积，m3
A —可灌溉的面积，hm2 η—灌溉水利用系数 Ea max—作物最大日平均耗水量，mm/d T—调节周期，d
三、微灌规划设计实例
1.基本资料 （1）某项目区有23座连栋塑料温室，其中 • 42×36m规格六连栋温室3座、 • 42×32m规格六连栋温室6座、 • 42×28m规格六连栋温室6座、 • 28×36m规格四连栋温室2座、 • 28×32m规格四连栋温室2座、 • 28×28m规格四连栋温室4座； 各温室跨度为7m
三、微灌规划设计实例
2.设计参数的确定 • 设计耗水强度取8mm/d
三、微灌规划设计实例
2.设计参数的确定 • 采用全面喷洒灌溉方式，设计土壤湿 润比为50% • 灌水均匀系数Cu≥0.95，查表得出流量 偏差率qv≤20%，采用流态指数X=0.5 的灌水器时计算得出压力偏差率 Hv≤41%
三、微灌规划设计实例
A —可灌溉的面积，hm2 η—灌溉水利用系数 V—塘坝有效蓄水容积，m3 Ea max—作物最大日平均耗水量，mm/d
二、微灌系统的规划设计
6.水源分析计算 （2）蓄水容积 ①按日调节 10 A Ea max V= η
V—塘坝有效蓄水容积，m3
A —可灌溉的面积，hm2 η—灌溉水利用系数 Ea max—作物最大日平均耗水量，mm/d