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水利工程论文-小管出流灌溉系统.doc

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水利工程论文-小管出流灌溉系统.doc

水利工程论文小管出流灌溉系统摘要针对国产微灌系统在使用过程中,灌水器易被堵塞的难题和农业生产管理水平不高的现实,打破微灌灌水器流道的截面通常尺寸(一般直径为0.5~1.2毫米)而采用超大流道。以φ4PE塑料小管代替微灌滴头,并辅以田间渗水沟,形成一套以小管出流灌溉为主体的符合实际要求的微灌系统。主要适宜于保护地蔬菜、花卉栽培中应用,在保护地应用该项技术时可配合地膜覆盖,以降低保护地环境湿度。关键词小管出流灌溉系统(一)小管出流灌溉系统的特点与适用条件小管出流灌溉系统是中国农业大学水利与土木工程学院研究开发成功的一种微灌系统。它主要是针对国产微灌系统在使用过程中,灌水器易被堵塞的难题和农业生产管理水平不高的现实,打破微灌灌水器流道的截面通常尺寸(一般直径为0.5~1.2毫米)而采用超大流道,以φ4PE塑料小管代替微灌滴头,并辅以田间渗水沟,形成一套以小管出流灌溉为主体的符合实际要求的微灌系统。主要适宜于保护地蔬菜、花卉栽培中应用,在保护地应用该项技术时可配合地膜覆盖,以降低保护地环境湿度。小管出流灌溉系统具有下列特点(1)节能、堵塞问题小、水质净化处理简单小管灌水器的流道直径比滴灌灌水器的流道或孔口的直径大得多,而且采用大流量出流,解决了滴灌系统灌水器易于堵塞的难题。因此,一般只要在系统首部安装60~80目的筛网式过滤器就足够了(滴灌系统过滤器的过滤介质则需要120~200目)。如果利用水质良好的井水灌溉或水质较好水池灌溉,也可以不安装过滤器。同时,由于过滤器的网眼大、水头损失小,既减少能量消耗,又可延长冲洗周期。(2)施肥方便果树施肥时,可将化肥液注入管道内随灌溉水进入作物根区土壤中,也可把肥料均匀地撒于渗沟内溶解,随水进入土壤。特别是施有机肥时,可将各种有机肥理入渗水沟下的土壤中,在适宜的水、热、气条件下熟化,充分发挥肥效,解决了滴灌不能施有机肥的问题。(3)省水小管出流灌溉是一种局部灌溉技术,只湿润渗水沟两侧作物根系活动层的部分土壤,水的利用率高,而且是管网输配水,没有输渗漏损失。据北京海淀区试验,可比地面灌溉节约用水60%以上。(4)适应性强对各种地形、土壤、各种果树等均可适用。(5)操作简单,管理方便。这些特点正好与当前我国果树栽培管理水平相适应,因而该项技术自1978年在北京市海淀区果园试验以来,很快得到推广应用。(二)小管出流田间灌水系统的组成小管出流田间灌水系统包括支、毛管道及渗水沟。如图419所示。渗水沟可以绕树修筑,也可以顺树行开挖。前者多用于高大的成龄果树,并称之为绕树环沟,沟的直径约为树冠直径的2/3后者则用于密植果树,或葡萄园、蔬菜等,一般每隔2~3米用土埂隔开,故又称为顺行隔沟。渗水沟的作用是把灌水器流出的水均匀分散地入渗到果树周围的土壤中。目前,干、支、毛管和小管采用PE塑料管,为了减缓老化,延长使用寿命,并方便果园田间管理,均埋于地表以下,小管灌水器在渗沟内露出10~15厘米。(三)小管出流灌溉系统的设计1.小管规格的选择目前国内可供选择的塑料小管有内径d为3毫米、4毫米、6毫米等三种PE塑料管。应根据流量、技术可行性与经济性等进行分析,选择合适的规格。对于φ3、φ4和φ6小管,常用流量q(升/小时)在不同工作水头H(米)情况下的小管长度,如表422所示。由表4-22可以看出(1)内径d为3毫米的小管其优点是在一定的毛管长度下,流量较小。因此可采用较小的流量和较大的工作水头,灌水均匀度对地形变化影响小,且支管流量小,有利于减少系统投资和增大轮灌组的面积。但是,在大株行距(4米5米以上)和轻质土壤的果园,毛管采用双向布置时,要求小管出流量达120升/小时以上,小管计算长度往往达不到安装要求。另一方面内径为3毫米的小管尚没有制造出专用接头,一般是直接插于毛管上,插入长度不易掌握,毛管内产生的局部水头损失不易估计,而且可能插入深,小管进口与毛管内壁接触,小管时流受阻,甚至不出水。这种安装方法对毛管打孔要求严格。如果打孔太小,会出现卡脖,打孔偏大则出现漏水。(2)内径d为4毫米的小管在工作水头4~6米时,常用流量范围内的长度L=1.01~3.71米,这在技术上是可以接受的。这个工作水头虽然对灌水均匀度反应较内径为3毫米的小管敏感一些,但按照1/1500~1/1000地形图的地形误差,相对比例是比较小的,是可以允许的,采用较大流量时,可用较高工作水头,以保证安装要求的长度。目前国内已有内径4毫米小管的接头,完全可以克服内径为3毫米的小管安装上可能出现的问题。(3)内径d为6毫米的小管,则出水量和灌水均匀度对小管的长度反应敏感,一般不采用。因此,目前选用内径d为4毫米的PE塑料小管作为灌水器是合理的在采用小流量而水头较高的地方,可用内径d为3毫米的小管,但要安装合适。由实验测得φ4小管的经验公式见式(4-33),该式可用于确定φ4小管的长度2.小管灌水器的结构小管灌水器有两种结构形式一种是φ4PE塑料小管与φ4塑料接头连接插进毛管而成另一种是用1个稳流器与φ4塑料小管连接插入毛管而成。第一种的价格比第二种便宜,但水力计算较麻烦,为了满足设计均匀度,必须计算出沿毛管每根小管的长度。第二种小管长度可以不必计算,只要满足安装的需要即可。其缺点是目前使用的补偿器流量偏小,只有40升\小时。对于大果树每株树可以插两个灌水器。3.小管灌水器的流量小管灌水器的流量应满足在渗水沟内具有较高流速,在开灌后的很短时间内水流封沟,以达到沿沟水量分布均匀。常用灌水器流量为80~120升/小时。轻质上应取高值。4.渗水沟的结构渗水沟的横断面结构如图4-20所示。试验表明较深窄的渗水沟水流封为较快,但是其结构往往由开沟工具决定。目前多用铁锹开挖渗水沟,横断面呈梯形,沟底宽b=10~15厘米,h12~15厘米。(四)毛管直径与允许最大长度目前,最常用到的毛管直径分别是12毫米、15毫米和20毫米的PE塑料管。显然,在达到要求灌水均匀度的前提下,不同直径的毛管的最大允许长度不同,设计方法类似于滴灌。建议的毛管布设方式见表423所示。计算表明当支管直径为φ80毫米时,单位面积的支管用材量增加显著,致使系统不经济,因此支管的直径应在φ65毫米以下,这里称为支管经济规格。

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