大棚重力滴灌装置的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 大棚重力滴灌装置的设计  学生姓名                     学     号                      所属学院   机械电气化工程学院    专     业      数控技术应用       班     级                      指导教师                       日     期                      买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 前  言  重力滴灌技术是目前世界上唯一可以不靠动力 驱动的滴灌设备。它是利用重力的原理，靠水源高度产生的自身压力，通过主管道、支管道及供水管网供水。该系统是将世界上先进的灌溉技术与传统的灌溉条件相结合，是农民在不改变现有耕作条件情况下可使用的一种新型滴灌技术。  滴灌发展的方向是向更加节约能源，节约用水，这将促使滴灌技术理论、滴灌相关设备方面的研究不断深入。为解决劳动力的问题，便于滴灌在大田作物上的运用，为提高滴灌设备的可靠性、耐久性，一些新技术如计算机管理及控制、激光等技术将在滴灌技术中得到充分运用。  重力滴灌设备节水增效明显，适用于温室大棚。在严重缺乏水资 源的我国是一项非常值得推广的节水灌溉设备。  关键词： 重力滴灌；节约能源；温室大棚；新型灌溉技术  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目  录  1 概述  . 1 内外研究进展  . 1 室滴灌的目的与意义  . 1 护地蔬菜对环境的要求  . 3 2 规划设计的基本资料  . 3 3 规划设计 . 4 网总体布置  . 4 统设计标准  . 错误 !未定义书签。  管与滴管问题的确定  . 4 管极限长度的校核  . 4 棚滴灌制度的拟定  . 5 4 工程投资概算  . 6 灌工程投资概算  . 7 灌工程效益预测  . 7 5 系统安装 . 8 部枢纽的安装  . 8 网冲冼、系统试运行及管沟回填  . 9 6 系统的运行管理  . 10 行管理  . 10 道清洗 和毛管滴头的冲洗  . 10 灌系统常见故障及排除方法  . 10 结论  . 11 致谢  . 12 参考文献 . 13 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 概述  内外研究进展  世界上许多地区的缺水问题日趋严重。要求灌溉作物的农户与世界快速扩展的城市之间的竞争越发 激烈，节水型灌溉深受重视。滴灌被看作是当今世界一种先进的节水灌溉技术，在诸多的灌水技术中，它是水的利用率最高，最节水的一种灌水技术。许多国家对该项技术进行深入研究和推广。到 1991年，世界微灌（包括滴灌、微喷等）面积已发展到 中以美国的微灌面积最大，为 60多万 次西班牙为 16万 过 10万 非 色列 按微灌占各国灌溉面积比重排列，塞浦路斯第一，占 71%，其次是以色列占 49%，约旦占 21%，南非占 13%。美国、西班牙和澳大利亚各占本国灌溉面积的 3% 8%。在这国家中，微灌主要用于果树和蔬菜，用于大田作物很少，只占 7%左右，也主要用于棉花和玉米。  滴灌在国外各主要农业生产国已很普遍 ,在我国的农业生产中或产业化发展中更具潜力和前景 , 我国是世界上 13个贫水国之一，人均水资源占有 2300 4，居世界 109位，由于我国农业大都采用漫灌，灌溉方式落后，水的利用率只有 40%，每  85于的世界发达国家 2平，水资源的浪费十分严重，节水灌溉是我国农业灌溉的发展 方向，我国目前正开发和大面积推广使用各种节水灌溉技术，农业节水灌溉被认为是农业再上新高的关键。  我国目前平均新增加推广滴灌面积约 2万 更新滴灌管 4亿 m。 2010年全国滴灌面积将达到 40万 新建和更新数量 10万 合滴灌管 10亿 m。由此可看出，市场需求要比现在提高一倍以上。另外，近几年来，各级政府对节省水资源非常重视，加大了投资力度，使节水灌溉技术得到空前发展。  但目前国内所进行的科学研究十分有限 ,几乎全集中在滴灌的应用效果及其可行性或前景的分析上。面对世界范围内 的日益严峻的水资源危机和农业生产中持续加深的干旱化形势 ,对大面积滴灌栽培的制度、指标、标准、理论和管理进行深入、系统的研究与实践 ,不仅极为必要 ,而且十分紧迫 ,其中 ,作物滴灌栽培生理（包括提高滴灌栽培效益的配套措施）的研究是一个重要方面。  滴灌发展的方向是向更加节约能源，节约用水，这将促使滴灌技术理论、滴灌相关设备方面的研究不断深入。为解决劳动力的问题，便于滴灌在大田作物上的运用，为提高滴灌设备的可靠性、耐久性，一些新技术如计算机管理及控制、激光等技术将在滴灌技术中得到充分运用。  面对现实 ,展望未来， 必须从战略高度来认识和对待农业生产中的抗旱节水对策。尤其要广泛对比 ,做中长期的试验 ,以便真正做到科学、规范、高效、适用。  室滴灌的目的与意义  随着生活水平的提高，人们对生活质量的要求也越来越高，对身体健康越来越重视，对营养的合理搭配也越来越重视，这也就是说反季食品的销售量越来越大，这也为广大农户提买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 供了增加收入的商机，也为滴灌提供生存的潜力，尤其是在北方棚室滴灌更有它独特的优势，特别是能满足北方地区在冬季和春秋季节对蔬菜的要求。由于作物的生长发育对环境有一定的要求  ,例如 , 不同的植物在不同 的生长阶段需要不同的温度、对湿度的要求也高低不同、对水分的需求度也各不同、在其各阶段所需的矿物质也不尽相同 即所需的营养成分不同，在这种条件下滴灌相对于其它的传统地面灌溉或大田就产生了其独特的优势。  （ 1）降低室内的湿度  由于滴灌除了作物根部湿润外  ,其它地方始终保持干燥  ,因而大大减少了地面蒸发  ,一般情况下室内空气相对湿度下降 20%左右。  （ 2）地温降幅很小  滴灌的运行方式是采用浅灌勤灌的方式，每次灌水量很小，因而几乎不会引起地温的一降。  （ 3）适时适量补充营养成分  传统的施肥方式是 在畦灌时将肥料洒在畦入口，肥料随水注入田间或将地膜揭开将肥料埋在根系附近，然后再将地膜盖上。由于地面灌溉不可能很频繁，因而一次施入的肥料量较大，易引起土壤电解质失衡影响作物产量。滴灌可以结合施肥，适时适量地将营养成分直接送到作物根部，提高了施肥利用率，促进作物产量的提高。  （ 4）减少病虫害的发生  滴灌可以降低室内的空气湿度，使与湿度有关的病虫害得以大幅的下降。农作物的产量大幅度的提高，同时降低了防止病虫害的农药的使用量，减少蔬菜农药残留量，提高了蔬菜的品质。  （ 5）减少肥料的用量  滴灌使作物的根 系层水量和通气条件保持在最佳的状态，土壤中的微生物非常活跃，使肥料的转化率大大提高；同时适时适量地补充速效肥，因而可以大量地节约肥料的用量。据实验，通过滴灌系统施肥，比常规灌溉施肥，可以节省肥料用量 30以上。  （ 6）节约灌溉用水量。  （ 7）便于农作管理、节约劳动力、节约时间、节省田间运行费用。  滴灌只湿润作物根区，其行间空地保持干燥，因而即使是滴灌的同时，也可以进行其它的农事活动减少了灌溉与其它农作的相互影响，节省了劳动力，也节约了时间，提高了效率。  （ 8）提高农作物的产量  滴灌可以给作物 提供更佳的生存和生长环境，使作物产量大幅度提高。一般增产幅度达30% 80%。  （ 9）提早供应市场  使用滴灌系统，一般可早应市 15 30天。  （ 10）延长市场供应期  改善了的环境，可使作物在更长时间内保持生长旺盛，从而可延长市场供应期，获得更佳的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 收入。  （ 11）增加收入  使用滴灌系统，提高了保护地的收入，一般可提高 30% 100%。  （ 12）降低了能耗  滴灌比地面畦灌可减少灌水量的 50% 70%，因而可降低抽水的能耗；同时滴灌地下降小，可减少或免去提高地温所需要的能耗  ，一般能耗可下降 30%左右。  （ 13）保护和保持行生态平衡  滴灌技术是节水型农业的措施之一，从宏观上分析农田供水的水资源有地表水、地下水、和自然降水，从微观上分析，作物生物水经过复杂的生理过程形成济产量的科学耗水，将减少农业灌溉对地表水和地下水的开发，能维持原有的三水平衡水文过程，维持河流入海稳定，区域盐分累积平衡，所以人从可持续农业发展的观点看，大面积长期使用滴灌将保持、改善生态环境。  护地蔬菜对环境的要求  保护地蔬菜由于在封闭的环境条件下生长，需要采用不同于传统的方式调整空气、土壤和肥料环境，以便给作物 提供最佳的生长发育条件，使作物获得高产，提高经济效益。  气湿度  由于作物蒸腾和地面蒸发的水分无法自行散失，因而保护地内的空气湿度较高。给作物的生长带来了如下危害：  （ 1）降低了作物的蒸腾量，限制了作物生长。  （ 2）不利于果类蔬菜的授粉，影响产量和品质。  （ 3）不利于采光和棚内提高温度。  （ 4）易于发生病虫害，特别是枯萎病等造成绝产的病害。  温和地温   建立保护地最关键的因素是提高棚内的温度，使作物能在严寒季节生长。因而如何提高棚内气温和地温，减小热量的损失 是保护地建设和覆盖材料选择的关键因素。  养成分  保护地建设投资大，维持棚内的环境运行费用较高，为了获得较高的经济效益，需要保护地蔬菜产量显著高于裸地，因而施用的肥料量也比裸地蔬菜大。而作物生长所需的各种成分在不同生长阶段是不同的，需要人工干预，才能使作物在最佳的环境下生长，取得高产，因而需要根据作物不同的生长阶段，适时适量地补充营养。  2 规划设计的基本资料  设计用地面积为 1 亩，其土质为中壤土，是级结构土壤，土壤田间持水量为 27%。  当地水资源情况：当地浅层地下水资源丰富，水的 为  中矿物质的含量低于 1500，适于灌溉。  当地气象资料：  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 当地半干燥气候区，年平均气温 8度左右，多年平均降雨量 800霜期 150 天左右，月最低气温 对湿度 50%。  3 规划设计  滴灌面积为 1亩，地势平坦，计划布置 6m30m 塑料大棚 3栋，单栋南北布置，为了避免棚壁的相互遮荫，设计大棚侧壁间，东西间距为 据气候特点大棚内主要以种植早春或秋延茄果类蔬菜为主。  网总体布置  据大棚走向，输水干管、支管东西向布置；支管上有闸阀将水引入棚内，再通过三通将毛管与支管相连接，将灌溉 水送至畦中。  管与滴管问题的确定  因为各棚的面积均为 6m 30m=，故取一栋大棚进行典型的毛管布置设计。在种植的品种方面，由于既有株距较大的茄果类蔬菜，又要轮作有密植和叶类蔬菜，为此，本设计参照美国雨鸟灌溉公司的滴灌设计指导，初步拟定滴灌毛管的间距为 择直径为 20 的绿源生产的滴灌管。  采用上述滴灌管，其滴灌强度为：  （ 3 式中：  p 滴灌强度 ; d 滴头流量 ;L/h 毛管的间距 ,m   滴头间距， m  经计算 , 得  P = h/（ 3 因为 ,15,即此强度允许滴灌 . 根据生产厂商提供的资料，滴头的湿润带宽度为 上述布置的滴灌管，其湿润比为：  %  式中 :  湿润带的宽度， m ；  经计算 , 得  P = % 0  管极限长度的校核  当滴灌管中滴头的流量为 h, 滴头间距为 滴灌均匀度为 98%时 , 不考虑地形买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 变化，用直径为 20 毛管，其内径为 则其允许铺设的最大长度为：     de   L 毛管的极限长度 ,m ;        S 滴头的间距 ,为   取整符号 ; 1h 毛管的允许水头偏差值 ,为  d 毛管内径 ,为 16 R 水头损失扩大系数 ,一般取值范围  R=式中其它符号与前同  经计算 ,得   大棚长度为 30m,故所选取的滴灌管可满足滴灌 均匀度的要求。  棚滴灌制度的拟定  水定额  取计划湿润层深度为 田间持水量约为 27%, 滴灌土壤含水率上、下限分别为田间持水量的 90%和 70%, 滴灌水的利用系数取 土壤湿润比为 , ，则灌水定额为：  2 4 0%27m a x 0%27m                        （ 3 Pm m a  7 式中：   土壤含水率上限  ；   土壤含水率下限  ；   土壤容重  ， 3/  Z 湿润层深度  ,m ；   滴灌水的利用系数  ,取  P 滴灌湿润比；  经计算  ,得   买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 亩/5 %（ 3 取 m =   =  每个大棚的面积为 6m 30m  ,其灌水定额为 :  式中 : 0m 一栋大棚的灌水定额                                  （ 3 经计算  ,得   亩/0 灌首部枢纽布置设计  由于用水为 10m 的浅层地下水，所以选择使用离心水泵，由于其稳定水位在 7 8加上重力滴灌水头，其总扬程在 11 12据管网设计流量和工作压力，选择 32 125主要技术参数见表。   根据水泵的功能和转数，选用其配套电机，其性能参见表。  表 3泵的基本数表  型   号  流   量  扬   程  H（ m）  转  数 n（ r/  L/s   7 7  1 5 2900 14 3  表 3机的基本参数表  配套电机  转速 n（  效   率（ %）   允许上真空高度  m）  叶轮直径D（  功率 P（  型号      80900 58 25  根据水中含砂量 107 5 ，又因为在含砂量小于 3 时，可以独立使用网式过滤器，不必与砂石分离器配套使用，所以选择北京燕山滴灌技术的研究所生产的  目前我国生产的施肥罐规格有 10L， 30L， 50L， 75L， 100L 品种齐全，使用方便，经比买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 较选用中国科学院北京燕山滴灌技术开发研究所生产的胶囊式施肥罐，专利号   量 75L，其特点是施肥过程中肥料浓度不变，肥液与罐体分开，不腐蚀罐体，可方便装固体溶解肥料，同时在施肥阀前后可设置压力表，通过测量施肥罐前后的压差，可以控制施肥速度。  为保证滴灌系统正常运行，所安装的阀门，流量表，压力表等都采用标准产品，干管上选用球阀，支管上选用球阀，排气阀，放水阀。压力表采用弹簧管压力表。     各级管道分叉、转弯处需要砌筑镇墩，以防管级充水时，发生位移，本设计镇墩的尺寸长、宽、高分别为： 0.5 m , 0.5 m , 0.5 m . 4 工程投资概算  灌工程投资概算  根据当地物价水平和目前设备的价格，初步概算本项工程投资为 1， 0000 元。      灌工程效益预测  按动态分析进行分析  据调查统计，本地大棚蔬菜在无滴灌条件下种植，一年平均产量为 6500，平均纯收入为 8200 年亩元 / ，工程建成后，节地率可以达到 5%，则工程节地率的效 益按无滴灌条件计算为：   元333%58200667 3063  取大棚蔬菜滴灌增产率为 30%，水利效益分摊系数 步按动态计算工程建成后的效益情况     B = 333%308200棚A= 元1528333%308200667 （ 1）能耗费  根据机泵配套功率、运行小时及农用电价，估算能源费如下：    式中：  C 年运行电费（元）；  N 配套电机功率（ ；   T 年运行小时数（ h）；  f 农用电价（元 /h） ；  以计算，得  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 C（ 2）维修费用  根据有关规定，取机井、滴灌控制室及地理各级塑料管道的年平均修理费用为投资的1%，水泵及枢纽控制部分的年平均修理费为投资的 3%，根据工程投资概算（表 1则该工程的年维修费为 ：   元280%37000%17000  （ 3）滴灌工程年折旧费的计算   因该工程的大部分设施的折旧年限为 20年，故经济分析期取 20 年，工程投资中，机井、机泵及枢纽控制设备的折旧年限为取 10 年，滴灌事的折旧年限为 5年，其余设施的折旧年限均为 20年，根据投资概算  ，工程的年折旧费按直线折旧法，则：  中：  K 设备投资（元）；  n 设备相应折旧年限（年 ）；  D 年折旧费（元 /年）  经计算  ，得  326206521 D（元）  据上述分析计算  ，该滴灌工程年费用为：  C = 34 + 280 + 325 = 640（元）  式中： i   1lg  = 10，则   01 5 26 4 01 5 2 8 01 5 2 8 资回收期平均为  ，所以本设计可行，且效益可观。  5 系统安装  部枢纽的安装  其安装顺序为：水泵 动力机 主阀门 压力表 过滤器 水表 压力表。化肥罐安装在主阀门和过滤器之间。枢纽部分的联接管件一般为金属件。首部枢纽的各项设备除化肥罐、过滤器外，沿水泵出水管中心线安装，管道中心线距地面高 右为宜。各部件与管道联接，应保持同轴、平行、螺栓自由穿入，不得用强紧螺栓的方法消除歪斜。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 （ 1)过滤器的安装  过滤器应按输水流向标记安装，不得反向。  （ 2）施肥和施农药设备 的安装要求：  （ a）施肥和施农药装置应安装在过滤器前面。  （ b）施肥和施农药装置的进、出水管与灌溉管道连接应牢固，因使用的都是软管，应严禁扭曲打折。  （ 3）测量仪表与保护设备的安装要求  安装前应清除封口和接头处的油污和杂物，压力表宜装在环形连接管上，如直管联接，应在连接管与仪表之间装控制阀。  应按设计要求和流量标记水平安装水表。  （ 4）阀门安装  由于本设计管件直径均小于是 65以管道可以用螺纹连接，并装活接头。阀门要安装在底座上，底座高度 10 15料阀门安装用力均匀，不得敲碰。  （ 5）毛管与灌水器的安装  毛管安装要点 ：  （ a）计要求由上而下依次安装。  （ b）剪平，不得有裂纹，并防止混进杂物。  （ c）应清除杂物，将毛管套在旁通上，气温低时宜对管端加热。  滴头安装方法 ：  （ a）直径小于灌水器插头外径  （ b）计孔距在毛管上冲出圆孔，随即安装滴头，严防杂物混入孔内。  网冲冼、系统试运行及管沟回填  管道安装完毕后，应对管道进行冲洗和系统试运行。冲洗和试运行完成后编写冲洗和试运行总结报告。  洗和试运行之前应做好下列准备工作：  （ a）备配套完好，操作灵活。  （ b）灌工程，使设备状况和首部枢纽均处于完好状态，阀门开关灵活，进排气装置通畅。  （ c）道铺设情况，接头和阀门等处应显露，并应能观察和测量漏水情况。管道无接头处可先覆土固定，待试运行后再回填。  （ d）使用的压力表精度应不低于  道冲洗  管道冲洗的步骤与要求：  （ a）纽总控制阀和待冲洗管道的阀门，关闭其它阀门，然后起动水泵，对干管进行冲洗，直到干管末端出水清洁为止。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 （ b）各支管进口和末端阀门，关闭干管末端阀门，进行支管冲洗，直到支管末端出水清洁；再打开 毛管阀门，关闭支管末端阀门，冲洗毛管，直到毛管末端出水清洁为止。  （ c）程中应随时检查管道情况，并做好冲洗记录。  6 系统的运行管理  行管理  滴灌系统的运行管理包括水源工程和首部枢纽运行管理、水泵运行管理、管道运行管理、滴灌用水管理等。以便适时适量地向作物灌水，正确地操作启泵和停泵、故障的排除和停季节保养。用水管理是滴灌工程运行管理的中心内容。适时灌溉就是考虑作物种类、品种、土壤、气候、供水条件等综合确定滴灌系统什么时间运行最适宜。适量就是灌溉水定额值是多少为最合适，这应根据作物不同生育阶段对水分的 要求、作物田间耗水量值的大小、土蓄壤水能力、土壤田间持水量、实测的土壤含水量与设计的土壤有效持水量的差额，并结合天气形势预报决定灌水定额。  灌系统维修保养  a) 严防筛受到损坏  b) 在筛网、盖和过滤部件之间要保持合理的松度，用橡胶密封能保持良好功效。  c) 检查和清洗过滤器时，要防止泥进入滴管。  d) 如果检查过滤部件受腐蚀，用涂料进行养护。  e) 检查清洗过滤时是否有足够的回流。  f) 清洁过滤器后要先看是否漏水，无漏水再检查筛网。  灌系统常见故障及排除方法  在滴灌系统运行过程中，由于各种因 素综合影响，难免发生故障，应随时发现，随时排除。常见故障及其原因和排除方法见表。  表 6灌系统常见故障与排除方法  故   障  原   因  排  除  方  法  滴头流量不均匀  系统压力低  毛管过长  提高工作压力  减少毛管长度  个别滴头流量减少  滴头堵塞  清洗滴头，排除堵塞杂质  滴头喷水  压力过大  降低工作压力  系统压力降低，全部头流量减少  过滤器堵塞  机泵功率不够  清洗过滤器，排污，检修机泵或电源电压  个别灌区滴头流量减少  支管漏水  分段检查，更换新管道  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 结  论   本设计 采用重力式滴灌，相对于压力式滴灌，在低压力下工作，其流量小，为 2L/h，这样不但可以节能，而且可以小管路的管径和输水管的壁厚，从而大大降低了系统的费用。系统拟投资为 7000 元，年运行费用 640 元，投资、运行费用较低，可为农户所接受，还本年限为 ，即一年半后可有净利润，成本回收较快，经济效益较高。方案基本可行。  近年来，按两高一优 "农业发展战略的要求，种植业有了很大的发展，特别是高经济作物的大面积种植，菜篮子 "计划的实施，为滴灌技术提供了广阔的市场。  随着我国蔬菜、大棚、经济作、果树等种植面积日益扩大及 园艺、花卉等产业的兴起，本套滴灌技术将在促进我国经济发展中起重要作用有广阔的推广前景。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 致  谢  首先，我要向我的指导老师表示感谢。 这次历时三个月的毕业设计是在兰海鹏老师的悉心指导下完成的，在进行毕业设计的过程中，兰海鹏老师建议了一些重要材料的选取方向，从毕业课题研究方向的选择、研究方案的确定直到最后论文的评审、批阅与修改等许多具体的细节问题都包含着蓝老师的心血和汗水，谨此表示衷心的感谢！导师严谨求实的治学态度、一丝不苟的敬业精神和诲人不倦的师表风范，无论在思想上还是在学术上 都  深深感染着我，也将永远是我学习的榜样，当我每次遇到疑难的问题时，他都会给予我细心的解答，在我的论文的写作过程给予了热情的支持与指导。  通过这次的毕业设计， 使我对三年来所学的知识加深了理解。 并且提高了理论与实践相结合的能力，为我今后的工作打下一个良好的基础。  最后 ,向三年来给予我莫大关怀的老师和同学们表示诚挚的谢意。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 参考文献  1 孙国新 ,崔建伟 ,王贺辉 . 一种温室重力滴灌系统 J. 节水灌溉 ,2003,(06):322 许洪振 . 浅谈日光温室重力滴灌系统 J. 石河子科技 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