1、滴灌系统规划设计滴灌系统规划设计李宝珠李宝珠2012年4月n滴灌原理、分类与选型n滴灌系统设计目标n滴灌系统设计n滴灌设计中应注意的几个问题滴灌系统规划设计滴灌系统规划设计滴灌直接将滴灌直接将水滴在作物水滴在作物根部土壤中根部土壤中滴灌原理、分类与选型滴灌原理、分类与选型 滴灌直接将滴灌直接将水滴在作物水滴在作物根部土壤中根部土壤中大流量大流量滴头滴头低流量低流量滴灌原理、分类与选型滴灌原理、分类与选型 滴灌原理、分类与选型滴灌原理、分类与选型 大大田田作作物物滴滴灌灌蔬蔬菜菜滴滴灌灌设设施施农农业业滴滴灌灌林林果果滴滴灌灌滴灌：滴灌：利用滴头、滴灌管（带）等设备，以细流或滴水的方式，湿润作物
2、根区附近部分土壤的灌水方法。（1 1）地面滴灌）地面滴灌 固定式滴灌固定式滴灌 半固定式滴灌半固定式滴灌 全移动式滴灌全移动式滴灌 （2 2）地下滴灌）地下滴灌滴灌原理、分类与选型滴灌原理、分类与选型 滴灌：滴灌：利用滴头、滴灌管（带）等设备，以细流或滴水的方式，湿润作物根区附近部分土壤的灌水方法。（1 1）地面滴灌）地面滴灌 固定式滴灌固定式滴灌 半固定式滴灌半固定式滴灌 全移动式滴灌全移动式滴灌 （2 2）地下滴灌）地下滴灌滴灌原理、分类与选型滴灌原理、分类与选型 应根据当地农作物、土壤、气候、经济、劳动力、人员素质等情况合理选择滴灌系统模式干管干管支管支管辅管辅管毛管毛管滴灌原理、分类与
3、选型滴灌原理、分类与选型 干管干管支管支管毛管毛管重力滴灌重力滴灌小农户系统自动化控制压力不尝式压力不尝式滴灌系统设计目标滴灌系统设计目标滴灌系统设计滴灌系统设计灌水质量灌水质量经济性经济性灌水量灌水量均匀度均匀度一次性造价一次性造价运行费用运行费用经济效益经济效益运行管理运行管理管理方便管理方便便于维护便于维护 水量平衡计算水量平衡计算以水定地以水定地以地定水以地定水灌水小区设计灌水小区设计支支+辅辅+毛毛 支支+毛毛 干管优化设计干管优化设计 工程规划设计图工程规划设计图 设计说明书设计说明书 工程材料表工程材料表 水利计算表水利计算表 资料收集资料收集 首部设备选型首部设备选型 设计参数
4、的确定设计参数的确定滴灌系统设计滴灌系统设计非压力补偿式灌水器滴灌系统设计基本步骤非压力补偿式灌水器滴灌系统设计基本步骤系统布置系统布置 系统工作制度系统工作制度滴灌系统设计滴灌系统设计、灌溉实验、能源、材料、设备、社会经济状况与发展规划。资料收集资料收集设计参数设计参数滴灌系统设计滴灌系统设计土壤湿润比：土壤湿润比：灌溉湿润的土体占计划湿润层深度总土体的百分比。通常用地表下2030cm 深度的湿润面积与总面积的比值表示。%100%100LwrtweSSSSSnSp带状湿润：带状湿润：微灌工程技术规范提供的设计土壤湿润比参考值（%）作 物 滴灌 微喷灌果树 2540 4060葡萄瓜类 3050
5、 4070蔬菜 6090 70100粮，棉，油等作物 6090设计参数设计参数滴灌系统设计滴灌系统设计注 干旱地区取高值。微灌工程技术规范提供的设计耗水强度参考值(mm/d)作 物 滴灌 微喷灌 葡萄、树、瓜类 37 48 蔬菜（露地）47 58粮、棉、油等作物 47 蔬菜（保护地）24设计参数设计参数滴灌系统设计滴灌系统设计注 干旱地区取高值。设计参数设计参数滴灌系统设计滴灌系统设计灌溉水利用系数灌溉水利用系数：滴灌不应低于0.9 微喷灌、涌泉灌不应低于0.85 日工作小时数：日工作小时数：不应大于22h灌水器设计流量偏差率：灌水器设计流量偏差率：不应大于20设计灌水定额设计灌水定额设计参数
6、设计参数滴灌系统设计滴灌系统设计/1.0minmaxzpm设计灌水周期设计灌水周期)/(aImT 一次灌水延续时间一次灌水延续时间 dleqSmSt drtnqSmSt 或水量平衡计算水量平衡计算滴灌系统设计滴灌系统设计以地定水:TCmAQ10CAIQa10或以水定地:aIQCA10图4-16 毛管铺设方向不同时管网系统布置的变化种植方向为Y方向b1 要求的毛管方向b2 要求的支管方向支管作物毛管b4 要求的干管位置b3 要求的分干管方向支管分干管干管分干管b4 要求的干管位置或干管分干管种植方向为 X方向a1 要求的毛管方向a2 要求的支管方向毛管支管作物a4 要求的干管位置a3 要求的分干
7、管方向分干管分干管干管a4 要求的干管位置或分干管干管OXY系统布置系统布置 滴灌系统设计滴灌系统设计毛管与滴头的布置毛管与滴头的布置果树毛管毛管果树毛 管果 树毛 管毛 管毛 管果 树灌水器果树毛管绕树环状管 双行毛管平行布置 单行毛管环状布置系统布置系统布置 滴灌系统设计滴灌系统设计 单行毛管直线布置 大田作物滴灌毛管的布置形式大田作物滴灌毛管的布置形式 毛管的长度直接影响灌水的均匀度和工程费用，毛管长度越大，支管间距越大，支管数量越少。工程投资越少，但灌水均匀度降低。因此，布置的毛管长度应控制在允许的最大长度以内，而允许的最大毛管长度应满足设计均匀的要求，并由水力计算确定。干管、支管、毛
8、管应综合考虑。系统布置系统布置 滴灌系统设计滴灌系统设计系统布置系统布置 滴灌系统设计滴灌系统设计棉花滴灌常见的毛管布置棉花滴灌常见的毛管布置n毛管铺设方向必须顺延作物种植方向。n毛管的间距(SL)是由作物的种植结构株距和行距及其需水要求，结合土壤性质及毛管自身的水力特性决定的。n毛管的铺设间距SL一旦被确定，则毛管亩用量和本滴灌系统毛管的总用量是一个定值。n毛管亩用量(m/亩):L亩=666.7/SL(m/亩)n系统毛管总用量:L系=L亩*A系统布置系统布置 滴灌系统设计滴灌系统设计系统布置系统布置 滴灌系统设计滴灌系统设计灌水小区设计灌水小区设计 滴灌系统设计滴灌系统设计灌水小区灌水小区：
9、具有独立流量控制的一组毛管或一条毛管。灌水小区构成灌水小区构成灌水小区设计灌水小区设计 滴灌系统设计滴灌系统设计压力分布压力分布：单条毛管单条毛管灌水小区灌水小区灌水小区设计灌水小区设计 滴灌系统设计滴灌系统设计灌水小区计算步骤灌水小区计算步骤：（1）灌水小区设计允许水头偏差 )115.01(1vvvqxxqxh dvhhH 灌水小区设计灌水小区设计 滴灌系统设计滴灌系统设计灌水小区计算步骤灌水小区计算步骤：（2）灌水小区设计允许水头偏差在支毛管间的分配Hh11Hh22灌水小区设计灌水小区设计 滴灌系统设计滴灌系统设计灌水小区计算步骤灌水小区计算步骤：（3）毛管极限孔数和极限长度0)1(SNS
10、Lmm毛75.175.4kfqdJr毛毛毛75.475.1dhkfSqGdd毛364.075.175.42446.5dmkSqdhINTN)1(75.252.075.22mmdNrNGhh75.275.22)52.0(75.2152.075.21nmnmdpNrpNGhh75.2)52.0(175.22mmdNNrGhh灌水小区设计灌水小区设计 滴灌系统设计滴灌系统设计灌水小区计算步骤灌水小区计算步骤：（4）毛管进口设计工作水头75.2)52.075.2顺毛毛（NhGHdSJNHRhhd毛顺毛毛)1(5.01075.475.1010)(JSdqNkfShhd顺毛灌水小区设计灌水小区设计 滴灌系
11、统设计滴灌系统设计灌水小区计算步骤灌水小区计算步骤：（5）支管极限孔数、长度及进口工作压力与毛管计算相同！与毛管计算相同！划分轮灌小区：划分轮灌小区：要考虑以下因素 造价 用户要求 承包方式 地形地貌 管网布置系统工作制度确定系统工作制度确定 滴灌系统设计滴灌系统设计（1）系统工作制度 滴灌系统的工作制度通常分为续灌、轮灌和随机供水三种情况。不同的工作制度要求系统的流量不同，因而工程费用也不同，在确定工作制度时，应根据作物种类，水源条件和经济状况等因素作出合理选择。轮灌组的数目根据水源流量和各级管道的经济管径、输水能力和作物的需水要求确定，同时使水源的水量与计划灌溉的面积相协调，一般可由下式计
12、算：NCT/t 实践表明，轮灌组过多，会造成运行管理不便和各农户的用水矛盾，按上式计算的N值为允许的最多轮灌组数。系统工作制度确定系统工作制度确定 滴灌系统设计滴灌系统设计系统工作制度确定系统工作制度确定 滴灌系统设计滴灌系统设计毛管流量毛管流量 niimqQ1dmnqQ 或系统工作制度确定系统工作制度确定 滴灌系统设计滴灌系统设计支管流量支管流量 mZZQPQQ1毛管单向铺设：mZZQPQQ21毛管双向等长铺设：系统工作制度确定系统工作制度确定 滴灌系统设计滴灌系统设计干管流量干管流量 续灌时干管流量：任一干管段的流量等于该段干管以下支管流量之和。管干水源支2支4支8支6支10支1支3支5支
13、7支9毛管OEDCBA系统工作制度确定系统工作制度确定 滴灌系统设计滴灌系统设计干管流量干管流量 轮灌运行时，任一干管段的流量等于各轮灌组运行时通过该管段的最大流量。同时工作的支管编号 项目 流量 管段 支1、支10 支3、支8 支5、支6 支7、支4 支9、支2 管段设计流量 OA Q支1+Q支10 Q支3+Q支8 Q支5+Q支6 Q支4+Q支7 Q支9+Q支2 Max Q支 1+Q支 10,Q支 3+Q支 8,Q支 5+Q支 6,Q支 4+Q支 7,Q支 9+Q支 2 AB Q支10 Q支3+Q支8 Q支5+Q支6 Q支4+Q支7 Q支9 Max Q支10,Q支3+Q支8,Q支5+Q支6,
14、Q支4+Q支7,Q支9 BC Q支10 Q支8 Q支5+Q支6 Q支7 Q支9 Max Q支10,Q支8,Q支5+Q支6,Q支7,Q支9 CD Q支10 Q支8 0 Q支7 Q支 9 Max Q支10,Q支8,0,Q支7,Q支9 DE Q支10 Q支8 0 Q支7 Q支 9 Max Q支10,Q支8,0,Q支7,Q支9 干管优化设计干管优化设计 滴灌系统设计滴灌系统设计能量坡度能量坡度：75.475.125.047.1idQLH75.4175.125.047.1iQd干管优化设计干管优化设计 滴灌系统设计滴灌系统设计能量坡度设计法能量坡度设计法：75.475.125.047.1idQLH75.
15、4175.125.047.1iQd干管优化设计干管优化设计 滴灌系统设计滴灌系统设计经济管径设计法经济管径设计法：43.015.0)(10干QxtDnn)/3900(15.0DYD 干管优化设计干管优化设计 滴灌系统设计滴灌系统设计水力计算水力计算：LdkfQhbm干干Hhhhi上计干管优化设计干管优化设计 滴灌系统设计滴灌系统设计经济管径设计法经济管径设计法：43.015.0)(10干QxtDnn)/3900(15.0DYD 水泵选型：水泵选型：首部设备选型首部设备选型 滴灌系统设计滴灌系统设计进泵出水口离心泵fZhH动水位井管井口潜水泵hhhH水泵选型水泵选型：水泵工作点校核对：管路损失特
16、性曲线，再与系统所需净扬程叠加后得到管路需要扬程曲线Q-H需，它与水泵特性Q-H甭曲线的交点就是该轮灌组运行时的相应水泵工作点。bpldbmZZHHHLdQfHHHH净损损净需首部设备选型首部设备选型 滴灌系统设计滴灌系统设计注：每一个轮灌组都有一条Q-H需曲线，一台水泵只有一 条Q-H甭曲线水泵选型：首部设备选型首部设备选型 滴灌系统设计滴灌系统设计IS单级单吸离心泵，维修方便立式安装，具有结构紧凑、噪音低、占地面积小等特点立式管道离心泵，进出口径相同，远距离输水、增压水泵选型：首部设备选型首部设备选型 滴灌系统设计滴灌系统设计过滤器选型：首部设备选型首部设备选型 滴灌系统设计滴灌系统设计过
17、滤器优化配置过滤器优化配置粒径浓度粘粒有机物水源水质情况水源水质情况灌水器抗堵能力天业滴灌灌水器要求过滤设施精度表：首部设备选型首部设备选型 滴灌系统设计滴灌系统设计施肥装置：首部设备选型首部设备选型 滴灌系统设计滴灌系统设计产品名称规格(L)适用系统面积(亩)压差施肥罐30 20050200-400100400-600150600-900200900-12003001200-15000.CAFV 沿毛管灌水器间距较大，湿润带宽度不大于灌水器沿毛管灌水器间距较大，湿润带宽度不大于灌水器间距时，采用下式计算：间距时，采用下式计算：土壤湿润比土壤湿润比 滴灌系统设计应注意的几个问题滴灌系统设计应注
18、意的几个问题沿毛管灌水器间距较小，形成湿润带时用下式计算：沿毛管灌水器间距较小，形成湿润带时用下式计算：土壤湿润比土壤湿润比 滴灌系统设计应注意的几个问题滴灌系统设计应注意的几个问题滴灌工程输配水管网与滴灌工程输配水管网与工作水头的关系工作水头的关系 二次函数与指数函二次函数与指数函数之和，在仅考虑管径数之和，在仅考虑管径与压力等级且假设其为与压力等级且假设其为连续的条件下，其函数连续的条件下，其函数曲线形状如右图所示。曲线形状如右图所示。设计工作水头设计工作水头 滴灌系统设计应注意的几个问题滴灌系统设计应注意的几个问题设计水头与运行电费的关系设计水头与运行电费的关系 电价、系统流量及年运行时
19、间是由滴灌工程所在地的经济发展水平、气候条件、作物种植情况等因素决定，而系统设计水头则可以根据设计增大或减小，是影响系统年运行电费的关键因素，并与其成正比例关系。设计工作水头设计工作水头 滴灌系统设计应注意的几个问题滴灌系统设计应注意的几个问题灌水器的设计工作水头灌水器的设计工作水头滴滴 灌：一般取灌：一般取10m10m，新疆大田滴灌可降至，新疆大田滴灌可降至3-6m3-6m工作水工作水 头，温室重力滴灌可降至头，温室重力滴灌可降至0.5-1.0m0.5-1.0m；压力补偿；压力补偿 式滴灌取式滴灌取8m8m以上；以上；微喷灌：微喷灌：10-15m10-15m工作水头工作水头 ；涌泉灌：涌泉灌
20、：5-7m5-7m工作水头。工作水头。设计工作水头设计工作水头 滴灌系统设计应注意的几个问题滴灌系统设计应注意的几个问题选用流调器时的水力设计选用流调器时的水力设计 流调器的许用水头范围流调器的许用水头范围 大气出流条件下，流调器进口水头与流量关系的典型曲线如左图示，曲线水平（或接近水平）段（即流量基本恒定段）所对应的水头范围，为其进口许用的水头范围(即HminHmax之间)。滴灌系统设计应注意的几个问题滴灌系统设计应注意的几个问题有压出流条件下流调器允许使用水头范围 流调器许用水头范围，由许用水头上、下限来限定。当流调器流态指数为零时，在许用水头范围内，流调器和毛管均应通过该流调器的公称流量
21、QH，此时可计算出毛管进口所要求的水头,流调器通过QH且保持流量稳定的最小水头损失为；故有压出流条件下，流调器允许使用水头上、下限（即进口所要求的最高、最低水头）应为：选用流调器时的水力设计选用流调器时的水力设计 滴灌系统设计应注意的几个问题滴灌系统设计应注意的几个问题n支管平行于等高线布置，毛管铺设方向为均匀坡、且毛管在支管两侧双向布置时，由于地形高差的存在，为提高灌水均匀度、降低系统造价，上坡毛管和下坡毛管的铺设长度应该上短下长。n支管的位置应使上坡毛管与下坡毛管产生相同最大压力和最小压力；当第一孔压力为最大时，应使上坡与下坡毛管上滴头的最大水头差相等或接近，即上下坡毛管各自的长度，应在使
22、上下坡毛管上的最小压力水头相同或接近的原则下，通过试算确定。均匀坡双向布置毛管时支管位置均匀坡双向布置毛管时支管位置 滴灌系统设计应注意的几个问题滴灌系统设计应注意的几个问题【例】【例】某矩形地块某矩形地块 （60m60m140m140m），长边方向地形高差），长边方向地形高差2m2m，即，即J J=1.4286%1.4286%，支管平行于等高线布置，毛管垂直，支管平行于等高线布置，毛管垂直于等高线布置，毛管采用双向布置，如图于等高线布置，毛管采用双向布置，如图1 1、图、图2 2所示。毛所示。毛管内径管内径 15.2mm15.2mm，滴头间距为，滴头间距为Se=0.5mSe=0.5m，滴头设
23、计流量为，滴头设计流量为qdqd=2 L/h=2 L/h，滴头设计工作水头，滴头设计工作水头hdhd=10m=10m。试确定上下坡毛管。试确定上下坡毛管各自的铺设长度（确定支管位置）。各自的铺设长度（确定支管位置）。均匀坡双向布置毛管时支管位置均匀坡双向布置毛管时支管位置 滴灌系统设计应注意的几个问题滴灌系统设计应注意的几个问题n参数计算参数计算n假设灌水假设灌水器上坡或下器上坡或下坡数量坡数量n令上下坡令上下坡毛管上最大毛管上最大压差相等，压差相等，试算试算按均按均匀坡匀坡试算试算上下上下坡毛坡毛管长管长度相度相等等均匀坡双向布置毛管时支管位置均匀坡双向布置毛管时支管位置 滴灌系统设计应注意的几个问题滴灌系统设计应注意的几个问题谢谢大家谢谢大家！
