微灌系统设计.ppt

微灌系微灌系统设计p作物需水量计算作物需水量计算p微灌作物耗水强度微灌作物耗水强度p灌溉补充强度计算灌溉补充强度计算p设计灌水均匀度设计灌水均匀度p灌溉水利用系数的确定灌溉水利用系数的确定第一节、作物需水量计算第一节、作物需水量计算1、根据自由水面蒸发量估算、根据自由水面蒸发量估算2、根据参考作物腾发量计算、根据参考作物腾发量计算作作物物需需水水量量计计算算微微灌灌作作物物耗耗水水强强度度设计灌水强度设计灌水强度:在设计条件下微灌作物的耗水强度。在设计条件下微灌作物的耗水强度。(公式公式4-3)(公式公式4-4)设计灌水强度是确定微灌系统最大输水能力的依据。设计灌水强度是确定微灌系统最大输水能力的依据。规范规定取设计年灌溉季节月平均耗水强度峰值。规范规定取设计年灌溉季节月平均耗水强度峰值。灌灌溉溉补补充充强强度度计计算算微灌的灌溉补充强度微灌的灌溉补充强度：为了保证作物正常生长必须由：为了保证作物正常生长必须由 微灌提供的水量。微灌提供的水量。(公式公式4-5)(公式公式4-6)设设计计灌灌水水均均匀匀度度(公式公式4-7)(公式公式4-8)建议采用的设计均匀度：建议采用的设计均匀度：当只考虑水力因素时：取当只考虑水力因素时：取Cu=0.950.98当考虑水力和灌水器制造偏差时：取当考虑水力和灌水器制造偏差时：取Cu=0.900.95灌灌溉溉水水利利用用系系数数的的确确定定 只要设计合理、设备可靠、精心管理，只要设计合理、设备可靠、精心管理，微灌不会产生输水损失、地面流失和深层微灌不会产生输水损失、地面流失和深层渗漏。渗漏。规范规范SL103-95规定：规定：灌溉水利用系数滴灌应不低于灌溉水利用系数滴灌应不低于0.9，微喷灌应不低于微喷灌应不低于0.85。u设计净灌水定额计算设计净灌水定额计算u设计灌水周期的确定设计灌水周期的确定u一次灌水延续时间的确定一次灌水延续时间的确定u灌水次数与灌溉定额灌水次数与灌溉定额设计灌溉制度：设计灌溉制度：作物全生育期中设计条件下的灌水定额、作物全生育期中设计条件下的灌水定额、灌水周期、一次灌水延续时间、灌水次数和灌溉定额。灌水周期、一次灌水延续时间、灌水次数和灌溉定额。第二节、设计灌溉制度第二节、设计灌溉制度设设计计净净灌灌水水定定额额计计算算设设计计灌灌水水周周期期的的确确定定定义：指在设计灌水定额和设计日耗定义：指在设计灌水定额和设计日耗水量的条件下，能满足作物需要，两水量的条件下，能满足作物需要，两次灌水之间的最长时间间隔。次灌水之间的最长时间间隔。一一次次灌灌水水延延续续时时间间的的确确定定单行毛管直线布置，灌水器间距均匀时：单行毛管直线布置，灌水器间距均匀时：果树，每棵树安有果树，每棵树安有n个灌水器时：个灌水器时：灌灌水水次次数数与与灌灌溉溉定定额额灌水次数比传统地面灌多。灌水次数比传统地面灌多。根据我国使用的经验，北方果树通常一根据我国使用的经验，北方果树通常一年灌水年灌水1530次。次。灌水总量为生育期或一年内（对多年生灌水总量为生育期或一年内（对多年生作物）各次灌水量的总和。作物）各次灌水量的总和。第三节、系统工作制度的确定第三节、系统工作制度的确定一、全系统续灌一、全系统续灌定义：定义：对系统内全部管道全部供水，对设计灌溉面积对系统内全部管道全部供水，对设计灌溉面积内所有作物同时灌水的一种工作制度。内所有作物同时灌水的一种工作制度。优点：优点：供水时间短，有利于其它农事活动的安排。供水时间短，有利于其它农事活动的安排。缺点：缺点：干管流量大，增加工程的投资和运行费用；设干管流量大，增加工程的投资和运行费用；设备的利用率低。备的利用率低。二、分组轮灌二、分组轮灌定义：定义：将支管分成若干组，由干管轮流向各支管供水，将支管分成若干组，由干管轮流向各支管供水，而支管内部则同时向毛管供水。而支管内部则同时向毛管供水。分分组组轮轮灌灌1.划分轮灌组的原则划分轮灌组的原则各轮灌组的控制面积应尽可能相等或接近。各轮灌组的控制面积应尽可能相等或接近。应照顾农业生产责任制和田间管理的要求。应照顾农业生产责任制和田间管理的要求。一个轮灌组管辖的范围宜集中连片。一个轮灌组管辖的范围宜集中连片。2.确定轮罐组数确定轮罐组数3.轮灌组的划分方法轮灌组的划分方法通常在支管的进口安装闸阀和流量调节装置，使支管通常在支管的进口安装闸阀和流量调节装置，使支管所辖的面积成为一个灌水单元，称灌水小区。所辖的面积成为一个灌水单元，称灌水小区。第四节、系统流量计算第四节、系统流量计算一、毛管流量计算一、毛管流量计算二、支管流量计算二、支管流量计算三、干管流量计算三、干管流量计算毛毛管管流流量量计计算算支支管管流流量量计计算算通常支管双向给毛管配水。通常支管双向给毛管配水。第五节、管道水力计算第五节、管道水力计算主要内容：主要内容：计算各级管道的沿程水头损失；计算各级管道的沿程水头损失；确定各级管道的直径；确定各级管道的直径；计算各毛管入口工作压力；计算各毛管入口工作压力；计算各灌溉小区入口工作压力；计算各灌溉小区入口工作压力；计算首部水泵所需扬程。计算首部水泵所需扬程。一、微灌管道水力计算常用公式一、微灌管道水力计算常用公式二、多口出流管道的沿程水头计算二、多口出流管道的沿程水头计算一般是指支管和毛管。由于毛管一般由厂家提一般是指支管和毛管。由于毛管一般由厂家提供了不同管径不同滴头和不同间距条件下铺设供了不同管径不同滴头和不同间距条件下铺设长度与水头损失关系曲线。一般不用计算。长度与水头损失关系曲线。一般不用计算。（一）管道沿程压力分布（一）管道沿程压力分布确定多孔管压力分布曲线的方法步骤：确定多孔管压力分布曲线的方法步骤：计算多口管全管长的沿程损失计算多口管全管长的沿程损失HH；计算从管进口至任一分流口断面的沿程损失；计算从管进口至任一分流口断面的沿程损失；确定任一断面处与进口地形高差确定任一断面处与进口地形高差HHi i；按上式计算任一处的压力按上式计算任一处的压力h hi i。二、多口出流管道的沿程损失计算二、多口出流管道的沿程损失计算1.同距、等距、等量分流管沿程损失计算同距、等距、等量分流管沿程损失计算式中：式中：hf等距多孔管沿程水头损失，等距多孔管沿程水头损失，mS分流孔间距分流孔间距,mSo多孔管进口至首孔的间距多孔管进口至首孔的间距,mN分流孔总数分流孔总数qd单孔设计流量单孔设计流量,L/hm,f,b管道系数管道系数2.变径多口管水力计算变径多口管水力计算三、多口管局部水头损失计算三、多口管局部水头损失计算应按供应商的资料选用；应按供应商的资料选用；无资料时，可按沿程损失的一定比例估算，无资料时，可按沿程损失的一定比例估算，支管为支管为0.050.1，毛管为，毛管为0.10.2。第六节、支、毛管设计第六节、支、毛管设计一、设计原则一、设计原则二、支管设计二、支管设计三、滴灌毛管设计三、滴灌毛管设计一、设计原则一、设计原则毛管毛管支管支管设计内容：在满足灌水均匀度要求下，确定设计内容：在满足灌水均匀度要求下，确定毛管长度、毛管进口的压力和流量。毛管长度、毛管进口的压力和流量。在沿毛管方向有坡度的地块上，支管布置应在沿毛管方向有坡度的地块上，支管布置应向上坡移动，使逆坡毛管的长度适当减小。向上坡移动，使逆坡毛管的长度适当减小。支管的间距是由地形条件、毛管和滴头的水支管的间距是由地形条件、毛管和滴头的水力特性决定的。力特性决定的。三三种种设设计计方方案案方案方案I“百分之十原则百分之十原则”地块中的任意两个灌水器流地块中的任意两个灌水器流量差不能超过所选灌水器额定流量的量差不能超过所选灌水器额定流量的10%。方案方案II方案方案III毛管按方案毛管按方案I 设计，直管上的压力变设计，直管上的压力变化采用压力或流量调节器控制。化采用压力或流量调节器控制。采用压力补偿式灌水器采用压力补偿式灌水器二、支管设计二、支管设计支管设计包括确定管径、支管入口压力。支管设计包括确定管径、支管入口压力。坡度坡度3%时时，干管向上坡方向移，干管向上坡方向移动动毛管入口安装压力调节阀或使用补偿式灌水器时毛管入口安装压力调节阀或使用补偿式灌水器时毛管入口未安装压力调节阀且不使用补偿式灌水毛管入口未安装压力调节阀且不使用补偿式灌水器时器时三、滴灌毛管设计三、滴灌毛管设计灌水器类型、流量、布置间距灌水器类型、流量、布置间距选用单个滴头选用单个滴头一体化滴灌管一体化滴灌管确定毛管直径、最大允许铺设长度确定毛管直径、最大允许铺设长度设设计计厂厂家家提提供供（一）补偿式灌水器毛管设计（一）补偿式灌水器毛管设计由于补偿式滴头在一定的压力范围内，其流量由于补偿式滴头在一定的压力范围内，其流量是近似于稳定的，因而在设计毛管时只要使每是近似于稳定的，因而在设计毛管时只要使每一个滴头处的压力满足这一范围即可。一个滴头处的压力满足这一范围即可。（二）非补偿式灌水器毛管设计（二）非补偿式灌水器毛管设计1.毛管允许水头偏差和灌水器最大、最小工毛管允许水头偏差和灌水器最大、最小工作水头及流量的确定作水头及流量的确定2.判别最大工作水头灌水器的位置判别最大工作水头灌水器的位置3.按供应商提供的资料选毛管按供应商提供的资料选毛管1.毛管允许水头偏差和灌水器最大、最小工毛管允许水头偏差和灌水器最大、最小工作水头及流量的确定作水头及流量的确定最大出流量最大出流量最小出流量最小出流量最大水头最大水头最小水头最小水头流量偏差率流量偏差率X=1X0 h1hN 第第1孔孔 0 h1=hN 第第1孔和第孔和第N孔孔 0 h1 第第N孔孔 3.按供应商提供的资料选毛管按供应商提供的资料选毛管见表见表4-13规范中关于灌水小区水力计算规范中关于灌水小区水力计算1.微灌系统灌水小区内灌水器流量的平均值，应微灌系统灌水小区内灌水器流量的平均值，应等于灌水器设计流量。等于灌水器设计流量。2.灌水小区的流量或水头偏差率应满足下式：灌水小区的流量或水头偏差率应满足下式：qvqv，HvHv3.采用补偿式灌水器时，灌水小区内设计允许的采用补偿式灌水器时，灌水小区内设计允许的水头偏差应为该灌水器允许水头的工作范围；水头偏差应为该灌水器允许水头的工作范围；采用其他灌水器时，应按下式计算：采用其他灌水器时，应按下式计算：hhvhd h-灌水小区允许水头偏差，米灌水小区允许水头偏差，米hd-灌水器设计水头灌水器设计水头,米米4.灌水小区设计允许水头偏差在支、毛管间的分配，灌水小区设计允许水头偏差在支、毛管间的分配，可用下式计算：可用下式计算：1允许水头偏差分配给支管的比例允许水头偏差分配给支管的比例2允许水头偏差分配给毛管的比例允许水头偏差分配给毛管的比例L1,L2支管和毛管长度支管和毛管长度,米米J1,J2沿支管和毛管地形比降沿支管和毛管地形比降a1支管上毛管布置系数，单侧布置取支管上毛管布置系数，单侧布置取1，双侧布，双侧布置取置取2。r1,r2支毛管将比，支毛管将比，a回归系数回归系数5.在毛管进口段设置调压装置，使毛管进口水在毛管进口段设置调压装置，使毛管进口水头相等时，小区设计允许的水头偏差应全部头相等时，小区设计允许的水头偏差应全部分配给毛管。分配给毛管。6.均匀地形坡毛管极限孔数，可按下式计算，均匀地形坡毛管极限孔数，可按下式计算，水平毛管的极限孔数应按下式计算水平毛管的极限孔数应按下式计算7.设计中采用的支、毛管水进口水头等参设计中采用的支、毛管水进口水头等参数值，在复杂地形条件下，应通过毛管数值，在复杂地形条件下，应通过毛管的测压管水头线与地形线的比较确定。的测压管水头线与地形线的比较确定。均匀坡时可按下述方法计算：均匀坡时可按下述方法计算：（1）应选择下列两种方法之一，核算毛管）应选择下列两种方法之一，核算毛管是否满足允许水头偏差要求：是否满足允许水头偏差要求：a.计算极限孔数，使计算极限孔数，使NNmb.计算毛管最大水头偏差计算毛管最大水头偏差 hmax，使，使 hmax h22.计算首孔水头计算首孔水头h1。H总水头损失，米总水头损失，米R平均磨损比（平均磨损比（3.毛管进口水头毛管进口水头ho，按下式计算：，按下式计算：第七节、干管及首部枢纽设计第七节、干管及首部枢纽设计一、干管设计一、干管设计二、水泵选型计算二、水泵选型计算三、首部枢纽设计三、首部枢纽设计四、蓄水池设计四、蓄水池设计一、干管设计一、干管设计1.管材的选择管材的选择系统压力系统压力系统安装及管件配套系统安装及管件配套市场价格及运输距离市场价格及运输距离2.管径的选择管径的选择管径的选择与投资造价及运行费用、压力分区等密切相关管径的选择与投资造价及运行费用、压力分区等密切相关二、水泵选型计算二、水泵选型计算1.系统设计扬程计算系统设计扬程计算2.系统设计流量计算系统设计流量计算3.水泵选型水泵选型一般所选水泵参数应略大于系统一般所选水泵参数应略大于系统的设计扬程和流量，然后再由该的设计扬程和流量，然后再由该水泵的性能曲线校核。水泵的性能曲线校核。三、首部枢纽设计三、首部枢纽设计首部枢纽：首部枢纽：集中安装于系统进口部位的加压、调节、集中安装于系统进口部位的加压、调节、控制、净化、施肥控制、净化、施肥(药药)、保护及量测等设备的集成。、保护及量测等设备的集成。1.水泵水泵 2.过滤器过滤器3.水表水表4.压力表压力表5.进排气阀及排水阀进排气阀及排水阀四、蓄水池设计四、蓄水池设计1.蓄水池设计蓄水池设计作用：调蓄水量、沉沙、去铁。作用：调蓄水量、沉沙、去铁。出水口：应设在高出池底出水口：应设在高出池底0.30.4m处。处。2.镇墩设计镇墩设计六 工程管理1、离心泵及配电柜、离心泵及配电柜n合上空气开关合上空气开关ZK（该开关设有短路过流保护）；（该开关设有短路过流保护）；n通过面板切换开关通过面板切换开关CKT和电压表检查三相电压是否平衡，且均和电压表检查三相电压是否平衡，且均为为380V（如不平衡可检查三只（如不平衡可检查三只RD是否熔断），否则严禁操作是否熔断），否则严禁操作启动设备；启动设备；n泵体是否充满水（排气检查），严禁无水运行；泵体是否充满水（排气检查），严禁无水运行；n电流检查及水泵充水正常，可将电流检查及水泵充水正常，可将“手动、自动手动、自动”切换开关切于切换开关切于“自自动动”；n按按“启动启动”按钮，注意观察柜体表计的变化和水泵的工作状态；按钮，注意观察柜体表计的变化和水泵的工作状态；n当水泵当水泵“启动启动”运转运转10s12s左右渐平稳时，由时间继电器左右渐平稳时，由时间继电器SJ自动将自动将“启动启动”转为转为“运行运行”工况，此时，若无用水量，压力表应工况，此时，若无用水量，压力表应指示为指示为0.5MPa，“手动手动”运行时也应遵循这一原则；运行时也应遵循这一原则；n如果一次如果一次“起动起动”失败，则需经过失败，则需经过7分钟左右的时间后方可进行分钟左右的时间后方可进行第二次第二次“启动启动”操作，否则易造成变压器损坏；操作，否则易造成变压器损坏；n应时常注意检查电机温升和异常噪声，如发现应时常注意检查电机温升和异常噪声，如发现异常可按异常可按“停止停止”或或“急停急停”按钮，禁止电机运转按钮，禁止电机运转时拉闸；时拉闸；n应注意电压过低运行时，电机会过流运行应注意电压过低运行时，电机会过流运行（Ig05%）,其连续运行时间其连续运行时间t4h，待冷，待冷却一段时间再投入运行；却一段时间再投入运行；n检查轴封漏情况，正常时机械密封泄露应小于检查轴封漏情况，正常时机械密封泄露应小于3滴滴/分；分；n检查电机轴承处，温升检查电机轴承处，温升70；n非经专业人员及设备管理人员指导和许可，严非经专业人员及设备管理人员指导和许可，严禁他人擅自改变设备参数及操作设备；禁他人擅自改变设备参数及操作设备；n设备管理人员应熟知设备工作原理及熟练各项设备管理人员应熟知设备工作原理及熟练各项操作操作2、潜水泵及配电柜、潜水泵及配电柜n查三相电源电压，是否符合规定，各种仪表，保护查三相电源电压，是否符合规定，各种仪表，保护设备及接线正确无误后方可开闸启动；设备及接线正确无误后方可开闸启动；n电机起动后慢慢打开阀门调整到额定流量，观查电电机起动后慢慢打开阀门调整到额定流量，观查电流、电压应在铭牌规定的范围内，听其运动声有无流、电压应在铭牌规定的范围内，听其运动声有无异常及震动现象，若存有不正常现象应立即停机，异常及震动现象，若存有不正常现象应立即停机，找出原因处理后方可继续开车；找出原因处理后方可继续开车；n电泵第一次投入运转电泵第一次投入运转4小时后，停机速测热态绝缘电小时后，停机速测热态绝缘电阻；阻；n电泵停车后，第二次启动要间隔电泵停车后，第二次启动要间隔5分钟，防止电机升分钟，防止电机升温过高和管内水锤发生；温过高和管内水锤发生；n水泵应严格按照其操作手册的规定进行操作与维护。水泵应严格按照其操作手册的规定进行操作与维护。3、过滤器（1）砂石过滤器）砂石过滤器u应密切注意过滤器上下流压力表的指示应密切注意过滤器上下流压力表的指示情况，一般当下流压力表压力下降，而情况，一般当下流压力表压力下降，而上流压力表摆针上升，超过原压力差上流压力表摆针上升，超过原压力差0.02MPa时应对过滤器进行反冲洗时应对过滤器进行反冲洗u 过滤器使用到一定时间过滤器使用到一定时间,当砂粒损失过当砂粒损失过大或粒度减小或过多碎石，应更换或添大或粒度减小或过多碎石，应更换或添加过滤介质加过滤介质 （2）网式过滤器 u当进出口压力差超过原压差当进出口压力差超过原压差0.02MPa时，应对网芯进行清洗。时，应对网芯进行清洗。u在对网式过滤器的网芯保养、保存、在对网式过滤器的网芯保养、保存、运输时，应小心，防止碰破网芯；运输时，应小心，防止碰破网芯；u严禁使用破损筛网严禁使用破损筛网,一旦破损应立即一旦破损应立即更换。更换。（3）离心过滤器）离心过滤器u工作时应经常检查集砂罐，定时排砂，工作时应经常检查集砂罐，定时排砂，防止罐中砂量太多，致使离心过滤器不防止罐中砂量太多，致使离心过滤器不能正常工作；能正常工作；u滴灌系统不工作时，水泵停机，清洗集滴灌系统不工作时，水泵停机，清洗集砂罐；砂罐；u进入冬季，为防止整个系统冻裂，要打进入冬季，为防止整个系统冻裂，要打开所有阀门，把水排干净。开所有阀门，把水排干净。4.施肥罐施肥罐n打开施肥罐，将所需滴施的肥（药）倒入施肥罐中；打开施肥罐，将所需滴施的肥（药）倒入施肥罐中；n打开进水球阀，进水至罐容量的打开进水球阀，进水至罐容量的12后停止进水，并将施肥罐后停止进水，并将施肥罐上盖拧紧；上盖拧紧；n滴施肥（药）时，先开施肥罐出水球阀，再打开其进水球阀，滴施肥（药）时，先开施肥罐出水球阀，再打开其进水球阀，稍后缓慢关闭两球阀间的闸阀，使其前后压力表差比原压力差稍后缓慢关闭两球阀间的闸阀，使其前后压力表差比原压力差增加约增加约0.05MPa，通过增加的压力差将罐中肥料带入系统管网，通过增加的压力差将罐中肥料带入系统管网之中；之中；n滴肥（药）约滴肥（药）约2040分钟左右即可完毕，具体情况根据经验分钟左右即可完毕，具体情况根据经验以及罐体容积大小和肥（药）量的多少判定；以及罐体容积大小和肥（药）量的多少判定；n滴施完一轮罐组后，将两侧球阀关闭，先关进水阀后关出水阀，滴施完一轮罐组后，将两侧球阀关闭，先关进水阀后关出水阀，将罐底球阀打开，把水放尽，再进行下一轮灌组施滴。将罐底球阀打开，把水放尽，再进行下一轮灌组施滴。5.管网运行管网运行n检查水泵，闸阀是否正常，各级过滤器是否合乎要求。检查水泵，闸阀是否正常，各级过滤器是否合乎要求。n每次运行前应将干管、支管冲冼干净每次运行前应将干管、支管冲冼干净,方可使用。方可使用。n根据轮灌方案，打开相应分干管闸阀及相应支管的球阀和对应根据轮灌方案，打开相应分干管闸阀及相应支管的球阀和对应灌水小区的球阀，当一个轮灌小区灌溉结束后，先开启下一个灌水小区的球阀，当一个轮灌小区灌溉结束后，先开启下一个轮灌组，再关闭当前轮灌组，先开后关，严禁先关后开。轮灌组，再关闭当前轮灌组，先开后关，严禁先关后开。n启动水泵，待系统总控制闸阀前的压力表读数达到设计压力后，启动水泵，待系统总控制闸阀前的压力表读数达到设计压力后，开启闸阀使水流进入管网，并使闸阀后的压力表达到设计压力。开启闸阀使水流进入管网，并使闸阀后的压力表达到设计压力。n检查支管和毛管运行情况。如有漏水先开启邻近一个控制阀，检查支管和毛管运行情况。如有漏水先开启邻近一个控制阀，再关闭对应控制阀处理。再关闭对应控制阀处理。n系统应严格按照设计压力要求运行，以保证系统安全有效。系统应严格按照设计压力要求运行，以保证系统安全有效。