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文档简介

1、2021-6-231 刘亮 yyyy年m月d日星期w 园林灌溉设计的过程一般包括以下几个步骤: 1.收集信息(水源、电源、平面图)。 2.确定植物的需水量及系统设计流量。 3选择喷头类型,进行喷头布置。 4. 管路布置及轮灌组划分。 5进行水力计算,确定管径和阀的尺寸。 6水泵和过滤器选型。 7控制器选型和配线。 8完善设计图。 第一步第一步 收集信息收集信息 通过收集资料通过收集资料, ,可以初步确定采用什么灌溉方式可以初步确定采用什么灌溉方式? ? 可能使用什么设备可能使用什么设备? ? 1 1客户要求客户要求: :计划做成什么标准的灌溉系统(爱(爱 好、投资)好、投资)? * *2 2、

2、现场图、现场图: : a a、确定灌溉区域:、确定灌溉区域: b b、确定灌溉植物类型:、确定灌溉植物类型:有哪些植物?它们的需 水性、间距及高度如何? c c、比例尺:尽量避免弄错尺寸、比例尺:尽量避免弄错尺寸 d d、地形:注意起伏、地形:注意起伏 e e、其它:道路和建筑物等非灌溉区域的要求、其它:道路和建筑物等非灌溉区域的要求, ,尽尽 量避免喷洒到非灌溉区域量避免喷洒到非灌溉区域 * *3.3.水源:水源: 采用什么水?含什么杂质?流量是多少?压力是多少?采用什么水?含什么杂质?流量是多少?压力是多少? 流量估算方法流量估算方法:q=9d2*v/104 式中式中: q-: q-估算流

3、量估算流量(m3/h);d-(m3/h);d-管内径管内径(mm);v-(mm);v-经济经济 流速流速(1.52.3m/s)(1.52.3m/s)。 4.4.气象资料气象资料: :风速、光照(蒸发蒸腾量)。 5.地形及土壤类型:地形及土壤类型:土壤的人渗能力与灌溉方式土壤的人渗能力与灌溉方式 土壤 类型 允许的最大喷灌强度(mm/hr) 0-5%坡度5-8%8-12%12%以上 覆盖 裸露 覆盖 裸露 覆盖 裸露覆盖 裸露 砂土5050383838252513 覆砂土4438322525191910 砂壤土4425322025151910 覆砂壤土321925131910138 粉砂壤土25

4、132010158105 覆粉砂壤粘土54433231.5 植物需水量与下列参数有关植物需水量与下列参数有关: : 最大最大etet值值( (蒸发蒸腾量蒸发蒸腾量):):取决于气候条件取决于气候条件, ,一般取月平一般取月平 均值,可以查参考表均值,可以查参考表. . 植物系数植物系数cf:cf:取决于植物类型和养护要求取决于植物类型和养护要求, ,可以查参考可以查参考 表表. 灌溉效率灌溉效率ci:ci:取决于灌溉方式和灌水器取决于灌溉方式和灌水器,可以查参考表可以查参考表. 喷头分组效率喷头分组效率cp:一般取:一般取95% 实际日需水量实际日需水量pda=cf

5、pda=cf * * et / ci/cp et / ci/cp 不同的植物,需水量不一样,要分成不同区域,分别进不同的植物,需水量不一样,要分成不同区域,分别进 行计算。行计算。 第二步第二步 确定植物需水量及系统设计流量确定植物需水量及系统设计流量 气候与气候与etet参考对照表参考对照表 气候 et值(mm/每天) 湿冷2.5-3.8 干冷3.8-5.0 湿暖 3.8-5.0 干暖5.0-6.4 湿热5.0-7.6 干热7.6-11.4 注:表中, 冷指仲夏最高气温低于21摄氏度; 暖指仲夏最高气温在21-32摄氏度; 热指最高气温高于32摄氏度; 湿指仲夏平均相对湿度大于50%; 干指

6、仲夏平均相对湿度低于50%。 植物类型植物类型系数范围系数范围 低低高高 树树0.30.8 灌木灌木0.30.7 地衣地衣0.30.6 冷季性草冷季性草 普通养护普通养护0.650.7 高养护(如运动场)高养护(如运动场)0.70.75 最高养护(如四季常绿草坪)最高养护(如四季常绿草坪)0.80.85 暖季性草暖季性草 普通养护普通养护0.250.4 高养护(如运动场)高养护(如运动场)0.450.55 最高养护(如四季常绿草坪)最高养护(如四季常绿草坪)0.550.7 作物系数作物系数(cf)参考对照表参考对照表 中国参考作物腾发量(中国参考作物腾发量(eteto o)-)-部分城市部分城

7、市 地点 6 月 7 月 8 月 9 月 地点 6 月 7 月 8 月 9 月 上上海海 3.44.54.53.2宁波 3.54.64.53.6 杭杭州州 3.44.54.53.2温州 3.54.64.53.6 南南京京 3.64.34.03.5厦门 4.05.04.53.2 合肥 3.74.34.02.6 汕头 4.05.04.53.3 徐州 4.53.84.02.7 石家庄 5.54.13.52.6 济南 5.04.03.22.8 太原 5.54.53.52.6 郑州 6.04.74.53.0 天津 5.54.23.53.0 青岛 4.23.53.62.5 南昌 3.65.55.03.5

8、福州 3.95.04.03.5 武汉 4.15.04.53.2 cici灌溉效率参考表灌溉效率参考表 灌溉类型灌溉类型系数范围系数范围 滴灌滴灌80-90% 旋转喷头旋转喷头70-80% 散射喷头散射喷头60-70% 例:高尔夫练习场高尔夫练习场 高尔夫练习场在上海,有高尔夫练习场在上海,有50000 m的冷季草坪,的冷季草坪, 采用旋转喷头,球场需高养护,采用旋转喷头,球场需高养护,et值最高发生值最高发生 在在7月,月平均月,月平均150mm,(,(et取取5mm/天)。天)。 计算每天需要多少水?计算每天需要多少水? et草坪草坪 = cf x et = 0.75 x 5 = 3.8mm

9、/天天 取灌溉效率为取灌溉效率为80%(旋转喷头旋转喷头) 取喷头分组效率为取喷头分组效率为95% 每天灌溉量每天灌溉量 = 3.8/0.8/0.95=5 mm/天天 草坪每天最大需水量草坪每天最大需水量 =5mm/天天 x 50,000m = 250,000 升升/天天 =250 m / 天天 注:注: mm 深深 x m 面积面积 = l 体积体积 够够 不够不够 继续设计继续设计 划分区域划分区域 减小灌溉面积减小灌溉面积 采用较低作物系数采用较低作物系数 寻找更多水源寻找更多水源 系统设计流量系统设计流量 系统设计流量取决于植物需水量及灌溉时间系统设计流量取决于植物需水量及灌溉时间,

10、它的大小决定了管路系统的大小。它的大小决定了管路系统的大小。 灌溉制度:灌溉制度: 一般以一般以14天为一个周期,在这个周期内允许有天为一个周期,在这个周期内允许有2 天不灌溉;一般在晚上灌溉(减少蒸发损失,减天不灌溉;一般在晚上灌溉(减少蒸发损失,减 少公共危害或损坏),一天允许灌少公共危害或损坏),一天允许灌8个小时。个小时。 这意味着我们需要在这意味着我们需要在10天内(每天灌天内(每天灌8小时)小时) 将将14天的需水量全部灌完!天的需水量全部灌完! 前面,我们已经计算出植物理论上每天的最大需水 量为250立方米/天。 所以我们可以计算出: 系统设计流量系统设计流量=250x14/10

11、/8=44立方米立方米/小时小时 第三步第三步 喷头的选型与布置喷头的选型与布置 1.喷头的选型喷头的选型 需要考虑:需要考虑: 灌溉区域的植物分布:灌溉区域的植物分布:如果是密植植物,一般选择喷灌; 如果稀疏植物(间距80mm以上),宜选用滴灌以节省水 资源。 灌溉区域的形状:灌溉区域的形状:在区域允许的情况下,尽可能选用半径 大的喷头,因为,一般说来,喷洒半径大的喷头其单位成 本会低些。 特殊场地的要求:特殊场地的要求: 体育场:选择运动场专用喷头(体育场:选择运动场专用喷头(6504/7005/8005) 公共场所:选择抗人为损坏强的商用喷头公共场所:选择抗人为损坏强的商用喷头 (550

12、5/7005/8005) 大块草坪,宜用喷洒距离远的旋转喷头大块草坪,宜用喷洒距离远的旋转喷头 狭长小块草坪,宜用喷洒距离短的散射喷头狭长小块草坪,宜用喷洒距离短的散射喷头 滴灌管:适用于花卉及灌木等稀疏植物,工作压力滴灌管:适用于花卉及灌木等稀疏植物,工作压力0.6- 4.0公斤,滴头间距有公斤,滴头间距有30.5cm,45.7cm,61.0cm三种规三种规 格,铺设间距约格,铺设间距约50cm铺一条。铺一条。 pc系列压力补偿式滴头:系列压力补偿式滴头:适用于间距大的灌木及树木灌溉,适用于间距大的灌木及树木灌溉, 滴头间距根据植物间距而定,滴头数量根据植物大小和需水量而定,滴头间距根据植物

13、间距而定,滴头数量根据植物大小和需水量而定, 每棵灌木设每棵灌木设1-2个滴头,每棵树设个滴头,每棵树设2-4个滴头个滴头。 插入pe管 用1/4”软管与分 流帽连接 分流帽 用1/4”软管 与滴头连接 树根灌水器系列家族树根灌水器系列家族 树根树根 系列系列 (4” x 36”) (10,2 x 91,4 cm) 灌木系列灌木系列 (2” x 10”) (5,1 x 25,4 cm) 迷你树根系列迷你树根系列 (4” x 18”) (10,2 x 45,7 cm) 直接向树木根部输水,同时具有透气功能,适用于灌木及树木灌溉,数量和位置直接向树木根部输水,同时具有透气功能,适用于灌木及树木灌溉

14、,数量和位置 根据植物大小而定,建议每棵树设根据植物大小而定,建议每棵树设3个(个(120度度1个)。个)。 雨鸟商用地埋旋转喷头系列雨鸟商用地埋旋转喷头系列 falcon 6504 7005/8005 115-e 5500 series 新新 适用于大面积草坪、存在人为损坏(踢、拧)严重适用于大面积草坪、存在人为损坏(踢、拧)严重 的地方。的地方。 气候条件的影响:气候条件的影响:在风比较大的地方,宜选用低仰 角喷嘴,以降低风的影响,在设计时,对喷洒半径也 要作一定保留。 工作压力:工作压力:尽量以最佳工作压力作为设计压力尽量以最佳工作压力作为设计压力,在不 能加压的地方,喷头的工作压力要以

15、水源压力为基础 选择。 水质情况:水质情况:如果水质比较差,又不能作深层处理,宜 选用抗污或抗堵塞能力比较强的喷头,如摇臂喷头及 球驱动喷头。 景观要求:景观要求:在园林灌溉中,宜选用地埋式喷头 ,它们平时埋在绿地之下或灌木丛中,不影响原 有景观效果,也不影响剪草机及绿篱机的工作。 节水要求节水要求:尽量避免浇到道路上。 土壤类型和入渗率:土壤类型和入渗率:在入渗能力差的地方(土 壤类型和场地坡度过大),不宜选用喷灌强度高 的喷头,如散射喷头。 土 壤 类 别允 许 喷 灌 强 度 砂 土20 砂 壤 土15 壤 土12 壤 粘 土10 粘 土8 地面坡度 允许喷灌强度降低(%) 5-8%20

16、 9-12%40 13-20%60 20%75 土壤类型/入渗率 类型 : 入渗率 mm/hr sand 沙土 20 fine sand 细沙 15-20 sandy loam 沙壤土 10-18 loam 壤土 10-15 silt loam 粉沙壤土 8-12 clay loam 粘壤土 5-10 clay 粘土 1-5 2 2、喷头的布置、喷头的布置 喷头布置的一般规则:喷头布置的一般规则: 一般先沿灌溉区域的边角布置,然后布置不规则场地一般先沿灌溉区域的边角布置,然后布置不规则场地 中间区域。中间区域。(沿周边布置的一个实用方法:先测得边(沿周边布置的一个实用方法:先测得边 长,用边长

17、除以喷头设计喷洒半径,将结果向上取整长,用边长除以喷头设计喷洒半径,将结果向上取整 得出喷头数量,最后再用边长除以喷头数量即可得出得出喷头数量,最后再用边长除以喷头数量即可得出 喷头间距)。喷头间距)。 喷头间距 为确保喷洒效果好,喷头叠加喷洒模式。一般用喷 头喷洒直径(在给定的压力和喷嘴条件下)的50% 作为间距: 喷头间距为喷射直径的50% 风的影响 有些灌溉区域受风的影响,需要不同的喷 头间距,其降雨强度也不一样,因此需要 分区 风速 间距(% 直径) 0-5 km/hr 55% 5-11 km/hr 50% 11-20 km/hr 45% 喷头布置形状 喷头布置形状应该成正三角形、正方

18、形、变形的三角形和变形喷头布置形状应该成正三角形、正方形、变形的三角形和变形 的正方形,其中:的正方形,其中: a a、正方形布置:正方形布置:适用于地块规则,边缘成直角的条件。这种形适用于地块规则,边缘成直角的条件。这种形 式设计简便,容易做到使各条支管的流量比较均衡。式设计简便,容易做到使各条支管的流量比较均衡。 b b、三角形或正三角形布置:三角形或正三角形布置:适用于不规则地块,或地块边界为适用于不规则地块,或地块边界为 开放式,即使喷洒范围超出部分边界也影响不大的情况。这种开放式,即使喷洒范围超出部分边界也影响不大的情况。这种 布置抗风能力较强,喷洒均匀度要高于矩形或正方形,同时所布

19、置抗风能力较强,喷洒均匀度要高于矩形或正方形,同时所 用喷头的数量相对较少,但不易作到使各条支管的流量均衡。用喷头的数量相对较少,但不易作到使各条支管的流量均衡。 c c、有时地块形状十分复杂,或地块当中有障碍物,喷头的布置、有时地块形状十分复杂,或地块当中有障碍物,喷头的布置 形式可以采用多种形式混合布置。形式可以采用多种形式混合布置。 尽量避免使用五角形:五角形布置通常会加大喷头间距并漏掉尽量避免使用五角形:五角形布置通常会加大喷头间距并漏掉 喷头。喷头。 正三角形布置实例(均 匀度好、省喷头,但会浇出 场地、不规则地形) 正方形布置实例 (布置简单,规则地形) 喷头布置 : 一般喷头正方

20、形和三角形布置,其灌溉强度不同 ,因此需要分区。 l l l 0.866xl 计算灌溉强度 正方形 灌溉强度 (mm/hr) = 1 x 喷嘴流量 (m/hr) x 1000 间距(m) x 间距 (m) 例如 : falcon 6504 #18 喷嘴, 在 5 kg/cm压力下, 正方性 (18m x 18m) : 灌溉强度 = 4.23 x 1000 = 13 mm/hr 18 x 18 注意:雨鸟产品介绍灌溉强度是假设喷头180度旋转强度 三角形 灌溉强度 (mm/hr) = 1x 喷嘴流量 (m/hr) x 1000 (0.866 x 间距 (m) x 间距 (m) 例如: falco

21、n 6504, #18 喷嘴在 5 kg/cm压力下, 采 用正三角形 (18m x 15.6m) 灌溉强度 = 4.23 x 1000 = 15 mm/hr 0.866 x 18 x 18 注:三角形灌溉强度增加,均匀性好,对抗风效果 好。 计算灌溉强度 等灌溉强度 当喷头组合时,其有不同的喷洒角度,因此要采 用相同的灌溉强度相当重要. 例如 1/4圆的 喷洒量只要半圆喷洒量的一半, 因为面积只有一半。 散射喷头容易选择 有 mpr喷嘴 对于 5000+ (有 射程为7.6m, 9.1m和 10.7m mpr 喷嘴) 对其他旋转喷头喷嘴 不宜取得相匹配的灌溉强度 有时可在喷嘴选择上做一些变化

22、以使灌溉强度 尽量相近。 mpr 等喷灌强度概念 灌溉太多产生径流 没有足够水 采用 mpr 喷嘴喷洒更均匀 0.21 m3/h 0.42 m3/h 0.84 m3/h 0.42 m3/h 0.42 m3/h 0.42 m3/h 灌溉均匀性 非常均匀 不均匀 测量均匀性 分布均匀系数(distribution uniformity) 比较 25%最干区域的平均水量与 所有灌溉量筒的水量平均值之比: du% = m25 x 100 m 将量雨筒规则放在喷洒区域内, 喷洒一定时间,记录所有量雨筒的降 雨量,计算所有读数平均值和读数最 少的25%平均值. du 应该 75% 延时系数(schedul

23、ing coefficient) 该系数表明灌溉时间增加,以确保最干x% 区域 内达到平均灌溉量 如果用25%的最干区域读数计算du值, 则 sc 25% = 1 / du 25% 一般延时系数sc是平均10%的最低读数值。 sc 10% = 1 / du 10% 对草坪灌溉sc应该小于1.3 均匀系数(christiansen coefficient of uniformity) 该计算值测量每个量雨筒的读数与平均 的变化量: cu = ( 1 sum md ) x 100 m x n m = 所有量雨筒的平均值 sum md = 所有与平均值的变化值绝对值之和 n = 量雨筒数 cu 大于

24、 84% 布置好但压力低 加大喷头间距,压力好 喷头布置合理,压力好 第四步第四步 管路布置及轮灌组的划分管路布置及轮灌组的划分 主管路的布置 尽量减小管径:大的系统,采用闭合管路 尽量减少穿越障碍物: 尽量减少交叉: 一般用承压10公斤的 upvc: 主管路管径的初步估算主管路管径的初步估算 主管路流量按系统设计流量估算主管路流量按系统设计流量估算 流量估算方法流量估算方法:q=9d2*v/104 式中式中: q-: q-估算流量估算流量(m3/h);d-(m3/h);d-管内径管内径(mm);v-(mm);v-经济经济 流速流速(1.52.3m/s)(1.52.3m/s)。 支管的布置与轮

25、灌组划分支管的布置与轮灌组划分 轮灌组:轮灌组:同时工作的阀,可能是1个阀,也 可能是多个阀 电力输出 24v交流电 电力输入 220v交流电 火线/控制线 a1阀 零线/公共线 火线/控制线 火线/控制线 a2-1阀 a2-2阀 将系统设计流量作为单个轮灌组的流量进 行计算。 用系统设计流量除以单喷头流量取整,得出 每个轮灌组的喷头数量。 每个轮灌组的流量尽可能一致或相近。 灌溉强度相差大的喷头(如:散射喷头与 旋转喷头)不能划在同一轮灌组。 *尽量减小管径:尽量减小管径:管道分流,尽量使用小口径的管道分流,尽量使用小口径的 阀(园林灌溉,支管阀建议一般不超过阀(园林灌溉,支管阀建议一般不超

26、过2寸)寸) 管道分流,减小管径管道分流,减小管径大管径,大阀门大管径,大阀门 尽量减少穿越障碍物 尽量减少交叉 考虑水力平衡:水力中心原则 水力中心 坏 好 支管管径的初步估算支管管径的初步估算 支管流量按所带喷头流量逐级估算支管流量按所带喷头流量逐级估算 流量估算方法流量估算方法:q=9d2*v/104 式中式中: q-: q-估算流量估算流量(m3/h);d-(m3/h);d-管内径管内径(mm);v-(mm);v-经济经济 流速流速(1.52.3m/s)(1.52.3m/s)。 第五步第五步 水力计算,确定管径及阀门尺寸确定水力计算,确定管径及阀门尺寸确定 采用hazen willia

27、ms 公式, darcy weisbach公式, 或 colebrook-white 公式等 沿程公式表示如下 : h = f x v x l d x 2g 其 h = 沿程水头损失 f = 摩擦系数 d = 管径 v = 流速 g = 9.8 m/s l = 管长 沿程损失的计算 支管大小(阀门以后) 支管流速 小于 2 m/s (50 如果含沙量大,还需 要设置沉沙池作初级拦污过滤. 地下水地下水( (井水井水) ):杂质一般以砂石主,宜选用砂石分 离器作为一级过滤. 无论是砂石过滤器还是砂石分离器,都可以根据需要 配备网式过滤器或叠片过滤器作为二级过滤. 过滤器的选型过滤器的选型 确定过

28、滤器的过滤能力:确定过滤器的过滤能力:根据灌水的要求确定,根据灌水的要求确定,一 般来说,喷灌要求80-100目过滤,微喷要求80-120 目过滤,滴灌要求120-200目过滤。 确定过滤器的流量和尺寸:确定过滤器的流量和尺寸:以灌溉系统的峰值流量以灌溉系统的峰值流量 作为过滤器的流量。作为过滤器的流量。 确定过滤的冲洗类型确定过滤的冲洗类型: :如果系统比较大、水质很差, 需要经常冲洗,建议采用自动反冲洗类型,以减少日 常维护和工作量。 控制器选型:控制器选型: 在进行控制选型时,我们主要考虑: 使用场所: 室内还是室外? 控制的站点数:一般来说,控制器的站数应等于或大于电磁阀 数量。 灌溉

29、延续时间的限制: 滴灌 同时工作的电磁阀数量:控制器输出功率 遥控:如果有遥控要求,就要选择能接遥控遥控装置的控制器。 传感器:雨量、湿度 间歇灌溉功能: 可扩展性: 界面: 中文/英文 电源获得情况:交流/直流 可升级性: 中控 第七步第七步 控制器的选型和配线控制器的选型和配线 控制器(电磁阀)配线控制器(电磁阀)配线 在时序控制灌溉系统中,控制器输送到电磁阀的电压不得小于 电磁阀的允许最低工作电压(一般为3v),才能保证电磁阀 上的电磁头能正常打开。因此,我们必须计算控制线的电压 降,即计算控制线的电阻。 有两种方法,一个计算,二是查表。 我们讨论第二种 控制线的选型步骤如下: 1.计算各站的等效线路长度等效线路长度l l,其方法如下图所示: 等效线路长度等效线路长度l=l=接入改站的所有电磁阀到控制器的接入改站的所有电磁阀到控制器的 距离之和距离之和 第一站控制一个阀: l1=a1=610m 第二站控制两个阀: l2=l2a+l2b=a2+(a2+ a3)=1525m 第三站控制三个阀: l3=l3a+l3b+l3c=(1 x a6)+(2 x a5)+(3 x a4)=2133m 2.根据等效长度,查相关的配线表,选取各站的控制线 火线线号,实际工作中

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