低壓滴灌系統(tǒng)設(shè)計知名教授講解

低壓滴灌系統(tǒng)設(shè)計探討2013.8.12第一階段：1996-2010年（一）、滴灌工程技術(shù)的主要特點1、水源以地下井水為主，河水滴灌為輔，且多為加壓滴灌系統(tǒng)。2、單井出水量100-200m3/h，滴灌面積較小，在500-1000畝左右。3、單個水源控制一種作物，作物品種單一。4、滴灌帶形式單一（邊縫式），滴頭流量偏大（3.0L/h)第一階段：1996-2010年(二）滴灌工程設(shè)計中的主要思想降低系統(tǒng)投資，（不考慮，或較少考慮勞動力成本）表現(xiàn)在：1、輪灌制度劃分上，一般把兩條距離較遠的支管組合成一個輪灌組，或Q分管=Q支，通過減少分干管流量來改變管道直徑，降低投資。第一階段：1996-2010年2、采用支管+輔管，或長短管的設(shè)計方法，即增大灌水小區(qū)數(shù)量，分散分干管、支管的流量，減少管徑，降低投資。支管毛管輔管支管長短管第二階段：2011-標志1、標準化、規(guī)范化建設(shè)（2011.5）標志2：“提質(zhì)增效”（2012.5.20）對農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉工程提出了更高的要求，從前期規(guī)劃設(shè)計、中期項目實施、后期運行管理都要嚴格按照有關(guān)《規(guī)范》來操作（提高滴灌工程質(zhì)量和效率）滴灌工程技術(shù)的主要特點1、水源以地表河水為主，多為渠道加壓滴灌系統(tǒng)，自壓滴灌系統(tǒng)面積越來越大。2、滴灌面積較大，集中連片，3000-20000畝。3、地表水源控制作物由單一作物增加到數(shù)種作物。4、滴灌灌溉作物除一年生作物外，增加了多年生作物（牧草、果樹）5、滴灌面積在灌區(qū)所占比重越來越大，最大達到80%以上6、毛管形式多樣化，滴頭流量趨小，支管以帶代管12影響滴灌系統(tǒng)的關(guān)鍵因素33降低系統(tǒng)壓力的措施分析低壓滴灌系統(tǒng)的含義低壓滴灌系統(tǒng)優(yōu)缺點4一、低壓滴灌系統(tǒng)含義

目前微灌灌水器的流量和工作壓力1、微噴灌：50－200L/h，15－20m2、涌泉灌:4-20L/h，10m3、滴灌:1.8-3.2L/h，8-10m低壓滴灌系統(tǒng)概念產(chǎn)生的背景政策原因：《節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》于2010年獲批，國家大力倡導(dǎo)“節(jié)能環(huán)保、綠色經(jīng)濟”。如按滴灌系統(tǒng)降低5m的工作壓力計，將節(jié)余電能10％，新疆3000萬畝滴灌面積，每年約節(jié)省10億度電。造價原因：發(fā)展自動化滴灌技術(shù)，需要電磁閥、RTU等設(shè)備，如按傳統(tǒng)滴灌設(shè)計布置支毛管，每畝約增加500元的自動化設(shè)備投資，因此，需要找到降低自動化滴灌系統(tǒng)的方法。如增加毛管鋪設(shè)長度，降低支管數(shù)量。低壓滴灌系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)張國祥等對滴灌設(shè)計水頭取值做了分析：（1）田面高差：：高程偏差的最大值：高程偏差的最大值

（2）高差流量偏差率：X:滴頭流態(tài)指數(shù)：田面高差：滴頭工作水頭（3）田面高差對灌水質(zhì)量的影響分析在滴頭設(shè)計水頭取10m，對于平原區(qū)和經(jīng)過平整的丘陵區(qū)，特別對溫室、大棚，是不必要的僅對山丘區(qū)高差超過1m時，是可接受的在大多數(shù)平原灌區(qū)，取10m設(shè)計水頭將會有出現(xiàn)不同程度的閑職能力，且由此付出了高投資和高運行費（電費）滴頭設(shè)計水頭取值滴灌設(shè)計中，滴頭設(shè)計水頭取值按下式計算滴頭設(shè)計水頭（m)滴頭流態(tài)指數(shù)田面高差（m)滴頭設(shè)計水頭與灌水小區(qū)田面高差有關(guān)當田面高差≤1.0m時，=10m；當田面高差≤0.50m時，=5m低壓滴灌系統(tǒng)的含義由于滴灌灌區(qū)多數(shù)屬于≤0.4m的范圍，因此稱≤4m的滴頭為低壓滴頭，使用低壓滴頭的滴灌系統(tǒng)成為低壓滴灌系統(tǒng)。

根據(jù)滴頭流量與壓力的關(guān)系幾種常見滴頭在不同壓力時的流量，見下表：二、影響滴灌系統(tǒng)的關(guān)鍵因素

(1）壓力對加壓機組投資的影響系統(tǒng)壓力的大小決定著水泵的揚程和動力機功率的高低。在同一流量下，加壓機組的投資與系統(tǒng)壓力大小成正相關(guān)。(2）壓力對管道費用的影響單位長度管材消耗塑料的體積可按下式計算:管材消耗塑料的體積V基本與壓力P在成正比。管道投資與消耗塑料體積成正比，因此，各級管道的投資與其設(shè)計壓力的大小成正比。二、影響滴灌系統(tǒng)的關(guān)鍵因素

(3）壓力對系統(tǒng)運行費用的影響能耗是系統(tǒng)運行費用的主要部分，系統(tǒng)能耗與系統(tǒng)壓力成正比，顯然壓力越大，系統(tǒng)運行費用越高通過壓力與水泵、管材費用、系統(tǒng)運行費用的關(guān)系分析，壓力對滴灌系統(tǒng)投資與能耗影響極大，是個最關(guān)鍵的因素。三、降低系統(tǒng)壓力措施分析

在溫室、大棚中滴頭設(shè)計水頭可取1.0m，甚至0.5m在田面高差小于0.5m的田塊，滴頭設(shè)計水頭可取5－6m在田面高差小于1.0m的田塊，滴頭設(shè)計水頭取10m(1）滴灌設(shè)計水頭取值三、降低系統(tǒng)壓力措施分析

在管道材質(zhì)、管長、流量已定時，減少水損的唯一措施是加大管徑。管徑加大一方面會增加投資，一方面卻能降低水損，使用壓力等級低的管材。因此，需要經(jīng)濟判別。其判別式是(2）減少干管水頭損失如a:0.4Mpa，φ200mm管材壁厚為4mm，b:0.3Mpa，φ225mm管材壁厚為3.4mm二者，，說明b管道可節(jié)省材料1－94.1%=5.1%。另外，φ225mm的水損只有φ200mm水損的54.3%，減少了45.7%，如以φ200mm干管水頭損失16m計，φ225mm的水損為8.7m，減少了7.3m。干管進口如能降低一個壓力級，同一管徑投資和水損都能減少通過經(jīng)濟判別，可選用大一級管徑，壓力降一級的管道，以節(jié)省投資或運行費用。

(2）減少干管水頭損失在毛管2和毛管1鋪設(shè)長度和滴頭流量相等的條件下由于毛管2比毛管1壓力低，管徑大，故。說明通過加大毛管直徑、壓力降低的方法，可使投資減少。(3）加大毛管管徑在極限孔數(shù)，滴頭流量相同條件下，與滴頭設(shè)計水頭10m毛管相比四、低壓滴灌系統(tǒng)的優(yōu)缺點

優(yōu)點（1）降低系統(tǒng)投資、降低系統(tǒng)能耗（2）提高滴灌系統(tǒng)抗堵塞性能（）在滴頭流量相同條件下，與滴頭設(shè)計水頭10m毛管相比（3）降低滴頭制造難度低壓滴頭流道尺寸顯著加大，相同機加工精度帶來流道斷面尺寸相對誤差減小，從而降低滴頭的制造偏差，降低加工成本四、低壓滴灌系統(tǒng)的優(yōu)缺點

缺點（新問題）（1）田面高差對灌水質(zhì)量影響不可再忽略前面已分析，在滴頭壓力取10m時，田面高差（小于0.4m)對灌水流量偏差率很小，可忽略。但滴頭壓力取小后，由于田面高差引起的流量偏差率可達5％，該影響已不可忽略。四、低壓滴灌系統(tǒng)的優(yōu)缺點

缺點（新問題）（2）對毛管鋪設(shè)長度的影響灌水小區(qū)允許水頭偏差為由于設(shè)計水頭減少，將使灌水小區(qū)允許水頭偏差減小。根據(jù)水平坡毛管極限孔數(shù)公式計算Nm將減少，增加支管數(shù)量，有可能加大投資。算例1：平坡，毛管管徑16mm，q=0.5024h0.6,k=1.1,S=0.3m,qv=20%,β1＝β2＝0.5，計算滴頭壓力為10米和4米時，毛管極限孔數(shù)Nm（1）滴頭工作壓力10m時,q=2L/h.[hv]=0.34,[△h]=3.4m,Nm=261(2)滴頭工作壓力4m時，q=1.2L/h.[hv]=0.34,[△h]=1.36m,Nm=259算例2：平坡，q=0.5024h0.6,k