微灌技术PPT课件

.,1,微灌技术,.,2,内容,第一章微灌系统与微灌设备第一节微灌的定义、分类与组成第二节微灌设备第三节过滤器第四节施肥器第五节典型微灌系统第二章微灌系统规划设计第一节滴灌管与灌水器的布置方式第二节微灌系统规划设计参数第三节微灌水量平衡计算第四节微灌管网布置第五节设计灌溉制度第六节管网水力学计算举例第三章微灌自动控制技术与设备,.,3,第一章微灌系统与微灌设备,.,4,第一节微灌的定义、分类与组成,什么叫微灌？微灌是利用微灌设备组装成微灌系统，将有压水输送并均匀地分配到田间，通过灌水器以微小的流量湿润作物根部附近土壤的一种局部灌水技术。,.,5,微灌的分类,微灌可以按不同的方法分类，按所用的设备(主要是灌水器)及出流形式不同，分为：滴灌（地表与地下滴灌）微喷灌涌泉灌（小管出流灌）,.,6,滴灌,工作原理：滴灌是利用安装在末级管道(称为毛管)上的滴头，或与毛管制成一体的滴灌带将压力水以水滴状湿润土壤，在灌水器流量较大时，形成连续细小水流湿润土壤。通常将毛管和灌水器放在地面，也可以把毛管和灌水器埋入地面以下3040cm。前者称为地表滴灌，后者称为地下滴灌。滴灌灌水器的流量为212L/h。,.,7,微喷灌,工作原理：微喷灌是利用直接安装在毛管上，或与毛管连接的微喷头将压力水以喷洒状湿润土壤。微喷头的流量通常为20250L/h。,.,8,涌泉灌（小管出流灌）,工作原理：小管出流灌溉是利用4的小塑料管与毛管连接作为灌水器，以细流(射流)状局部湿润作物附近土壤，小管灌水器的流量为40250L/h。对于高大果树通常在围绕树杆修一渗水小沟，以分散水流，均匀湿润果树周围土壤。在国内称这种微灌技术为小管出流灌溉,.,9,微灌的优缺点,优点：省水、省工、节能灌水均匀增产可用咸水灌溉对土壤和地形的适应性强缺点：灌水器易堵塞系统投资高；,.,10,世界微灌面积统计（公顷）,.,11,世界微灌面积统计（公顷）,.,12,世界微灌面积占灌溉面积的比例,1.5%,世界灌溉面积：,247,620,000,公顷,世界微灌面积：,3,767,154,公顷,.,13,.,14,微灌系统的组成,水源首部枢纽：水泵、过滤器、施肥器、控制设备和仪表等输配水管网灌水器,.,15,.,16,第二节微灌设备,灌水器过滤器施肥器管道控制监测仪表,.,17,微灌灌水器灌水器的分类与结构特点,按结构和出流形式可将灌水器分为滴头滴灌带微喷头涌水器,.,18,滴头,什么叫滴头？通过流道或孔口将毛管中的压力水流变成滴状或细流状的装置称为滴头。其流量一般不大于12L/h。为什么要有滴头？孔口出流：孔径小，易堵塞；孔径的微小变化会造成较大的流量变化。,.,19,孔口型滴头孔口型滴头是靠孔口出流造成的局部水头损失来消能调节出量的大小。,毛管,滴头的分类,.,20,长流道型滴头长流道型滴头是靠水流与流道壁之间的摩阻消能来调节出水量的大小，如微管滴头，内螺纹管式滴头等,.,21,迷宫紊流滴头,.,22,压力补偿滴头,.,23,滴灌带,什么叫滴灌带？滴头与毛管制造成一整体，兼具配水和滴水功能的滴灌管称为滴灌带。滴灌带的分类：内镶式滴灌带薄壁滴灌带滴灌带有压力补偿式与非压力补偿式两种。,.,24,微喷头,什么叫微喷头？微喷头是将压力水流以细小水滴喷洒在土壤表面的灌水器。单个微喷头的喷水量一般不超过250L/h，射程一般小于5m。微喷头的分类：射流式离心式折射式缝隙式,.,25,射流式微喷头,工作原理：水流从喷水嘴喷出后，集中成一束向上喷射到一个可以旋转的单向折射臂上，折射臂上的流道形状不仅可以使水流按一定喷射仰角喷出，而且还可以使喷射出的水舌反作用力对旋转轴形成一个力矩，从而使喷射出来的水舌随着折射臂作快速旋转。故它又移为旋转式微喷头。组成：折射臂支架喷嘴特点：有效湿润半径较大喷水强度较低水滴较大寿命较短。,.,26,折射式微喷头,工作原理：水流由喷嘴垂直向上喷出，遇到折射锥即被击散成薄水膜沿四周射出，在空气阻力作用下形成细微水滴散落在四周地面上。折射式微喷头又称为雾化微喷头。组成：喷嘴折射锥支架特点结构简单没有运动部件,工作可靠价格便宜缺点：水滴太微细,在空气十分干燥、温度高、风大的地区,蒸发漂移损失大。,.,27,离心式微喷头,工作原理：水流从切线方向进入离心室，绕垂直轴旋转，通过处于离心式中心的喷嘴射出的水膜同时具有离心速度和圆周速度，在空气阻力的作用下水膜被粉碎成水滴散落在微喷头四周。特点：工作压力低雾化程度高孔口较大,.,28,缝隙式微喷头,工作原理：水流经过缝隙喷出水舌，在空气阻力作用下，裂散成水滴的微喷头，一般由两部分组成，下部是底座，上部是带有缝隙的盖。特点：,.,29,.,30,小管灌水器与涌水器,组成：小管灌水器是由4塑料小管和接头连接插入毛管壁而成。特点：工作水头低孔口大、不易被堵塞。,.,31,灌水器的结构参数和水力性能参数,结构参数流道或孔口的尺寸滴灌带直径和壁厚水力性能参数流态指数制造偏差系数工作压力射程喷灌强度,.,32,灌水器的流量与压力关系,微灌灌水器的流量与压力关系用下式表示：q=khx式中：q灌水器流量；h工作水头；k流量指数；x流态指数。流态指数x反映了灌水器的流量对压力变化的敏感程度：当滴头内水流为全层流时，流态指数x等于1，即流量与工作水头成正比；当滴头内水流为全紊流时，流态指数x等于0.5；全压力补偿器的流态指数x等于0，即出水流量不受压力变化的影响，其它各种形式的灌水器的流态指数在01.0之间变化，,.,33,流态指数对灌水器流量变化的影响,.,34,.,35,压力补偿滴头的压力流量关系,.,36,灌水器的制造偏差系数,意义：灌水器的流量与流道直径的2.54次幂成正比，制造上的微小编差将会引起较大的流量偏差。在灌水器制造中，由于制造工艺和材料收缩变形等的影响，不可避免地会产生制造偏差。实践中，一般用制造偏差系数来衡量产品的制造精度。表示方法：式中：Cv灌水器的流量偏差系数；S流量标准偏差；qi所测每个滴头的流量L/h；n所测灌水器的个数。,.,37,ASAE标准EP405.1灌水器制造偏差系数分类质量分类滴头或微喷头滴灌带好Cv0.05Cv0.1一般0.05Cv0.070.1Cv0.2较差0.07Cv0.11差0.11Cv0.150.2Cv0.3不能接受0.15Cv0.3194亩，而194亩需要的水泵供水流量为:Q=A*I*0.667/t=194*5*0.667/20=32.3m3/h,三、水量平衡计算,.,152,四、选择灌水器类型与确定毛管布置方式,选用进口滴灌管（以色列NaanTif），该滴灌管滴头流量压力关系为Q0.6869H0.524工作水头hd=10米时，滴头流量为2.3升/时，选择滴头间距为1米的滴灌管，每行果树布置一条滴灌管，如前所述，此种情况下，土壤湿润比为33,.,153,五、根据设计灌水均匀度计算毛管最大铺设长度,.,154,当设计灌水均匀度为98时，小区最大流量偏差qv=0.1，小区内滴头最大h和最小水头：计算得hmax=11.2米，hmin9.3米小区内滴头最大水头差11.29.3=1.9米,.,155,根据支毛管水头差分配比：得：毛管允许水头差1.05米根据毛管允许水头差，计算毛管最大允许铺设长度,.,156,毛管最大允许铺设长度（采用试算法）毛管水头损失：当L150米时，hf=1.51米当L140米时，hf=1.25米当L130米时，hf=1.02米当L100米时，hf=0.5米根据地块形状，取毛管长度L100米，此时，毛管水头损失为hf=0.5米,.,157,六、布置管网系统,.,158,400米,324米,井,100米,支管11,支管12,支管13,支管14,分干管1,分干管2,干管1,干管2,.,159,水井出水量50m3/h单条毛管长度100米，每米一个滴头，每个滴头流量2.3升/时，则每条毛管流量为Q毛1002.3230升/时0.23m3/h,七、轮灌组划分,.,160,六、轮灌组划分,每个轮灌组最大的毛管条数n=50/0.23=217条取为偶数条，即216条整个灌区毛管总条数（3米一条毛）为：324m/34432条，则轮灌组数为432/216=2,.,161,400米,324米,井,27条,27条,27条,27条,100米,支管11,支管12,支管13,支管14,分干管1,分干管2,干管1,干管2,I,II,III,IV,.,162,六、轮灌组划分,轮灌组划分的原则：轮灌组数应满足作物需水要求，最大轮灌组数应满足：式中：c一天运行的小时数；T灌水周期；t一次灌水延续时间与水源的水量相各轮灌组的面积尽可能相等或接近田间管理方便,.,163,此题中，比较好的轮灌组划分为第I和第III灌水小区为一个轮灌组第II和第IV灌水小区为一个轮灌组为说明管网水力学计算过程，我们将第I和II灌水小区划分为第一轮灌组，第III和第IV灌水小区划分为第二轮灌组,.,164,由于当毛管为100米时，毛管水头损失为0.5米，而小区内滴头最大水头差为1.9米，则支管最大允许水头差或水头损失为1.90.5=1.4米,八、支干管水力计算和水泵扬程确定（一）支管水力计算,27条,100米,支管11,分干管1,.,165,（一）支管水力计算,支管选用D63PE管（内径53mm）支管上毛管条数272条，即27各出水口，支管进口总流量Q0.2322712.42m3/h，支管长度L27381米，支管水头损失为hf支1.43米1.4米（支管允许水头损失）,.,166,（二）分干管水力计算,分干管选用PVC管，分干管流量Q27220.2324.84m3/h利用经济管径计算公式：初选管径D75mm（内径70mm）分干管水头损失hf干4.42米,.,167,（三）干管水力计算,一般，根据最不利轮灌组计算确定干管直径，在确定了水泵扬程后，倒推确定其他轮灌组分干管或支管的直径此题中最北面的第I和II灌水小区构成的轮灌组为最不利轮灌组。,.,168,（三）干管水力计算,干管总流量：Q24.84249.68m3/h干管长度263m利用经济流速初选干管管径选D110PVC管（内径103mm）作为干管干管水头损失hf干管6.27m,.,169,（四）首部枢纽水头损失计算,首部枢纽水头损失包括：闸阀、过滤器、施肥器、管件和泵管等查阅设备样本，确定各部件的水头损失总水头损失考虑hf首部15米,.,170,（五）水泵扬程确定与水泵选型,水泵扬程滴头允许的最小工作水头毛管水头损失支管水头损失分干管水头损失干管水头损失首部水头损失动水位地形高差9.3+0.5+1.4+4.42+6.27+15+20=56.89m水泵流量Q49.68m3/h选定水泵型号,.,171,（六）计算其他轮灌组分干管直径,第二轮灌组中分干管2管径计算利用水泵性能曲线确定系统流量时的实际扬程，假定与计算的扬程没有变化，可由水泵扬程推算出第2分干管入口压力：h2分干管水泵扬程动水位首部水头损失分干管进口至第2分干管入口处的水头损失56.89-20-15-2.4=19.49m,.,172,（六）计算其他轮灌组分干管直径,由前面计算可知，分干管进口水头为10.9m，两者相差8.59m，分干管2需要将8.59m水头消去，选择变径组合，即选D63PVC管55米加上D75PVC管45米，其总水头损失约为8.59米,.,173,九、首部枢纽设计,十