园林灌溉系统设计讲课教案.ppt

1、2020/9/1,1,园林灌溉设计,刘亮,2020年9月1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 收集信息,通过收集资料,可以初步确定采用什么灌溉方式?可能使用什么设备?,1客户要求:计划做成什么标准的灌溉系统（爱好、投资）？ *2、现场图: A、确定灌溉区域： B、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、比例尺

2、：尽量避免弄错尺寸 D、地形：注意起伏 E、其它：道路和建筑物等非灌溉区域的要求,尽量避免喷洒到非灌溉区域,*3.水源： 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：Q=9d2*V/104 式中: Q-估算流量(m3/h);d-管内径(mm);V-经济流速(1.52.3m/s)。,4.气象资料:风速、光照（蒸发蒸腾量）。 5.地形及土壤类型：土壤的人渗能力与灌溉方式,植物需水量与下列参数有关: 最大ET值(蒸发蒸腾量):取决于气候条件,一般取月平均值，可以查参考表. 植物系数CF:取决于植物类型和养护要求,可以查参考表. 灌溉效率CI:取决于灌溉方式和灌水器,可以查参考表.

3、 喷头分组效率CP：一般取95% 实际日需水量PDA=CF * ET / CI/CP 不同的植物，需水量不一样，要分成不同区域，分别进行计算。,第二步 确定植物需水量及系统设计流量,气候与ET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%； 干指仲夏平均相对湿度低于50%。,作物系数(CF)参考对照表,

4、中国参考作物腾发量（ETO)-部分城市,CI灌溉效率参考表,例：高尔夫练习场,高尔夫练习场在上海，有50000 m的冷季草坪，采用旋转喷头，球场需高养护，ET值最高发生在7月，月平均150mm，（ET取5mm/天）。 计算每天需要多少水？,ET草坪 = CF x ET = 0.75 x 5 = 3.8mm/天 取灌溉效率为80%(旋转喷头) 取喷头分组效率为95% 每天灌溉量 = 3.8/0.8/0.95=5 mm/天 草坪每天最大需水量 =5mm/天 x 50,000m = 250,000 升/天 =250 m / 天 注： mm 深 x m 面积 = L 体积,够 不够 继续设计 划分区域

5、 减小灌溉面积 采用较低作物系数 寻找更多水源,你有足够的水吗？,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,它的大小决定了管路系统的大小。,灌溉制度： 一般以14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，减少公共危害或损坏），一天允许灌8个小时。,这意味着我们需要在10天内（每天灌8小时）将14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=250X14/10/8=44立方米/小时,第三步 喷头的选型与布置 1.喷头的选型 需要考虑： 灌溉区域的植物分布：如果是密植植物，一

6、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：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： 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（5505/7005/8005）,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,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30.5cm，45.7cm,61.0cm三种规格，铺设间距约50CM铺一条。,PC系列压力补偿式滴头：适用于间距大的灌

7、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，每棵灌木设1-2个滴头，每棵树设2-4个滴头。,树根灌水器系列家族,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，数量和位置根据植物大小而定，建议每棵树设3个（120度1个）。,雨鸟商用地埋旋转喷头系列,Falcon6504,7005/8005,115-E,5500 Series,新,适用于大面积草坪、存在人为损坏（踢、拧）严重的地方。,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：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

8、工作压力要以水源压力为基础选择。 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：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：尽量避免浇到道路上。 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

9、粉沙壤土 8-12 Clay Loam 粘壤土 5-10 Clay 粘土 1-5,2、喷头的布置 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中间区域。（沿周边布置的一个实用方法：先测得边长，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%

10、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、正方形、变形的三角形和变形的正方形，其中： A、正方形布置：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。 B、三角形或正三角形布置：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、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。 尽量避免使用五角形：五角形布置通常会加大

11、喷头间距并漏掉喷头。,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,:,一般喷头正方形和三角形布置，其灌溉强度不同，因此需要分区。,L,L,L,0.866 x L,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

12、,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: Falcon 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 500

13、0+ (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

14、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（Scheduling 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 )

15、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 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 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 主管路流量按系统设计流量估算 流量估算方法：Q=9d2*V/104 式中: Q-估算流量(m3/h);d-管内径(mm);V-经济流速(1.52.3m/s)。,支管的布置与轮灌组划分 轮灌组：同时工作的阀，可能是1个阀，也

16、可能是多个阀,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：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2寸）,管道分流，减小管径,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 支管流量按所带喷头流量逐级估算 流量估算方法：Q=9d2*V/104 式中: Q-估算流量(m3/h);d-管内径(mm);V-经济流速(1.52.3m/

17、s)。,第五步 水力计算，确定管径及阀门尺寸确定,采用Hazen Williams 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(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

18、过滤器作为二级过滤.,过滤器的选型,确定过滤器的过滤能力：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：以灌溉系统的峰值流量作为过滤器的流量。 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： 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

19、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 控制器的选型和配线,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L,其方法如下图所示: 等效线路长度L=接入改站的所有电磁阀到控制器的距离之和,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 a