滴灌系统的设计和安装,需要考虑的因素众多。一般根据田间需要倒着往回推,设计经济合理
实用的灌溉装置。
设计过程主要分为两个阶段,即设计参数及系统布置。设计参数需要考虑因素有植物,土壤条件,地形,气象,水源,供电,灌溉季节天数,日灌溉时段等因素。通过这些因素确定需水量,之后的步骤就是管网布置,设计流量计算,水力学计算,确定各级管路直径,流量需求,确定水泵扬程,确定用电需求等。下面是设计整体思路图。
以下分析以10亩葡萄为例
01根据土壤作物确定一次灌水量
灌溉水需水量是一个比较复杂的体系,如果按标准思路应该是作物需要多少水就给多少水严格的水肥一体化,比如美国,以色列很多都是采用这种方法确定需水量。这种方法需要通过计算作物蒸发蒸腾量,需要考虑历史气象数据,作物蒸发蒸腾系数,土壤水蒸发系数,当地气候条件,时时气象数据等大量因素。目前在国内还没有达到如此精准。
目前我国普遍采用田间持水量大概估算的需水量。作物在田间持水量和作物萎焉点之间吸收水分。所以每次灌溉大于田间持水量就认为是灌溉充足。以葡萄为例灌溉充足每亩地大概8—10方水,浅根系作物可能更少点。我们按8方水计算。
02确定系统供应能力
知道需水量后,需要考虑田间地块情况,分几个片区滴水滴肥。每行葡萄铺单管还是双管,供电能力是普通用电还是三相电,水泵太大的需要三相电。不具备条件可分为几个片区轮流滴灌。单个滴头流量不能太大也不能太小。流量太大导致灌溉强度大于土壤入渗率产生地表径流。流量太小可增加滴灌带,增加滴头数量等。
1.确定滴头流量,划分使用片区
比如10亩葡萄,行距1.8米,想采用20cm间距滴头,分四个片区,每行铺两条滴灌带:
数据估算:
每亩滴头数量:667平方米/1.8米(行距)/0.2米(滴头间距)*2(2条滴灌带)=3705个(滴头数量)
亩滴一小时需水量:2L(滴头流量)*3705个(滴头数量)=7410.8L=7.418立方米
2.确定输水管道
在经济流速情况下(1.0-1.5m/s), 不同管径的PVC管的流量大致为:
φ32 3-4m3/h φ40 5-7m3/h
φ50 7-11m3/h φ63 11-16m3/h
φ75 16-25m3/h φ90 25-35m3/h
φ110 35-50m3/h φ160 55-85 m3/h
刚才上面计算过,如果10亩地分四个片区,一个片区2.5亩。一亩地需要流量7.418方/小时。一个片区需要流量:7.418方/小时*2.5=18.545方/小时。则可以选用 φ75 的主管。
3.确定合理水泵
水泵选择主要看两个指标:一个是刚才上面算的流量(需满足18.545方/小时),另一个是扬程。
水泵的扬程=[滴灌管入水口压力+沿程水头损失+局部水头损失+吸程(水泵与水源高差)] ×系数1.1。
备注:通常局部水头损失按沿程水头损失的15%计算。
如输水管的长度为160米,选用75mm PVC管,则沿程水头损失为2.67m(查表流量18,管径75)×1.6(百米损耗)=4.272m。局部水头损失为4.272×15%=0.64m。吸程3米。
最后的压力为: 12+4.272+0.64+3=20m。
那么就可以寻找扬程20米,流量18方左右的水泵了
03确定规划草图,合适首部系统选择
首部系统主要有过滤器,压力表,通气阀,施肥池,水泵,球阀等。
1.通气阀在安装中不可缺少,不装可能导致主管被压扁。空气阀尺寸——进气面积是主管的1/4。安装位置——在泵房管道的最高处、施肥罐顶部、田间管道局部高处、轮灌区出水阀后面。
2.过滤器目前国内普遍使用叠片过滤器,西北地区会选用筛网过滤器,砂石过滤器等。
3.施肥方式有文丘里施肥法,泵前施肥法,泵注肥法等。各有优缺点,在下期文章详细介绍。
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