文獻(xiàn)綜述 魏鐵斌.doc

關(guān)于微噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)綜述1 前言噴灌是噴灑灌溉的簡(jiǎn)稱，是利用動(dòng)力機(jī)、水泵、管道等專門的設(shè)備把水加壓或利用水的自然落差將有壓力水送到噴灌地段，通過(guò)噴頭將水噴射到空中散成細(xì)小的水滴后均勻地噴灑在田間的一種灌溉方法。主要應(yīng)用于大田蔬菜種植上。優(yōu)點(diǎn)：既適用于平原也適用于山區(qū)，適用于各種土壤。不僅可以用于灌溉，還可用于噴灑肥料、農(nóng)藥、防凍霜、防暑降溫和防塵等。噴灌的灌溉水利用系數(shù)可達(dá)0.720.93，比明渠輸水的地面灌溉省水3050，在透水性強(qiáng)、保水能力差的砂質(zhì)土地，省水可達(dá)70以上。噴灌后地面均勻濕潤(rùn)，均勻度可達(dá)8090。該項(xiàng)技術(shù)要求較高，工程建設(shè)投資較大（畝投資200650元）。適應(yīng)區(qū)域：（1）集中連片的、經(jīng)濟(jì)效益較高的作物種植區(qū)；（2）經(jīng)濟(jì)條件較好，勞動(dòng)力緊張的地區(qū)；（3）水源有足夠的落差，適宜修建自壓灌溉的山丘區(qū)；（4）需要調(diào)節(jié)田間小氣候的作物；（5）灌溉水源不足或高揚(yáng)程深井灌區(qū)；（6）地形復(fù)雜或土壤透水性較強(qiáng)，采用地面灌溉較困難的地區(qū)。噴灌技術(shù)有三方面的缺點(diǎn)：（1）天氣情況對(duì)噴灌質(zhì)量影響較大，首先，受風(fēng)的影響大，一般34級(jí)風(fēng)以上，水滴在空中易被風(fēng)吹走，從而加大了蒸發(fā)損失，而且大大降低了灌溉均勻度；其次，天氣干燥時(shí)，水滴在空中的蒸發(fā)損失較大，有時(shí)可以達(dá)到10，這樣增大了灌溉用水量，不利于節(jié)約用水。因此，在多風(fēng)或干旱季節(jié)，考慮到一般早、晚風(fēng)小，濕度相對(duì)較高，噴灌常利用夜晚和早上進(jìn)行。（2）噴灌強(qiáng)度過(guò)大時(shí)，對(duì)土壤表層濕潤(rùn)比較理想，但深層濕度不足。只有延長(zhǎng)噴灌時(shí)間（12小時(shí)），才可以提高噴灌質(zhì)量。（3）噴灌比一般地面灌溉投資大。2 參考文獻(xiàn)（1） 灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范 GB5088-99（2） 微灌工程技術(shù)規(guī)范 SL103-95（3） 滴灌工程技術(shù)管理規(guī)程 SD148-85（4） 噴灌與微灌工程技術(shù)管理規(guī)程 SL236-1999（5） 農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) GB5084（6） 噴灌工程設(shè)計(jì)規(guī)范 GB_T50085-2007 (7) 節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范 SL207-98 (8) 農(nóng)田低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范 GB/T 20203-2006 (9) 水利建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)規(guī)范 SL72-94 (10) 高標(biāo)準(zhǔn)節(jié)水灌溉示范項(xiàng)目建設(shè)管理辦法3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及方法 3.1水源分析計(jì)算 噴灌工程總體設(shè)計(jì)必須對(duì)水源水量進(jìn)行分析計(jì)算，應(yīng)兼顧環(huán)境用水確定設(shè)計(jì)年供水量。對(duì)于由已建成的水利工程供水的噴灌系統(tǒng)，供水流量應(yīng)根據(jù)工程原設(shè)計(jì)和運(yùn)用情況確定；對(duì)于新建水源工程，供水流量應(yīng)根據(jù)水源類型和勘測(cè)資料計(jì)算確定。 當(dāng)水源為河川徑流時(shí)，應(yīng)通過(guò)頻率計(jì)算推求符合設(shè)計(jì)頻率的年徑流量及其年內(nèi)分配、灌水臨界期日平均流量。資料較少或無(wú)實(shí)測(cè)資料時(shí)，可采用相關(guān)分析法插補(bǔ)延長(zhǎng)或利用參證站推求徑流資料。當(dāng)水源為地面徑流時(shí)，可參照地區(qū)性水文手冊(cè)或圖集，結(jié)合調(diào)查資料，確定設(shè)計(jì)頻率的年徑流量。當(dāng)水源為地下水時(shí)，水源水量應(yīng)根據(jù)已有水文地質(zhì)資料，分析本區(qū)域地下水源開(kāi)采條件，并通過(guò)對(duì)鄰近機(jī)井出水情況的調(diào)查確定。對(duì)于無(wú)水文地質(zhì)資料的地區(qū)，應(yīng)打勘探井并經(jīng)抽水試驗(yàn)確定水源水量。當(dāng)水源的天然來(lái)水過(guò)程不能滿足噴灌用水量要求時(shí)，應(yīng)建蓄水工程。噴灌水質(zhì)應(yīng)符合農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB5084的規(guī)定。 3.2 系統(tǒng)選型 3.2.1 噴灌工程應(yīng)根據(jù)因地制宜的原則，綜合考慮以下因素選擇系統(tǒng)類型： 1 水源類型及位置； 2 地形地貌，地塊形狀，土壤質(zhì)地； 3 降水量，灌溉期間風(fēng)速、風(fēng)向； 4 灌溉對(duì)象； 5 社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、生產(chǎn)管理體制、勞動(dòng)力狀況及使用管理者素質(zhì)； 6 動(dòng)力條件。 3.2.2 符合下列條件宜選用固定管道式噴灌系統(tǒng)： 1 地形起伏較大； 2 灌水頻繁； 3 勞動(dòng)力缺乏； 4 灌溉對(duì)象為經(jīng)濟(jì)作物及園林、果樹、花卉和綠地。 3.2.3 符合下列條件宜選用半固定管道式和移動(dòng)管道式噴灌系統(tǒng)： 1 地面較為平坦； 2 灌溉對(duì)象為大田糧食作物； 3 氣候嚴(yán)寒、凍土層較深。 3.2.4 符合下列條件宜選用大中型機(jī)組式噴灌系統(tǒng)： 1 土地開(kāi)闊連片、田間障礙物少； 2 使用管理者技術(shù)水平較高； 3 灌溉對(duì)象為大田作物、牧草等； 4 集約化經(jīng)營(yíng)程度相對(duì)較高。 3.2.5 符合下列條件宜選用輕小型機(jī)組式噴灌系統(tǒng)： 1 丘陵地區(qū)零星、分散耕地；2 水源較為分散、無(wú)電源或供電保證程度較低。 3.3 噴灌技術(shù)參數(shù) 3.3.1以地下水為水源的噴灌工程其灌溉設(shè)計(jì)保證率不應(yīng)低于 90%，其他情況下噴灌工程灌溉設(shè)計(jì)保證率不應(yīng)低于 85%。 3.3.2作物蒸發(fā)蒸騰量ET應(yīng)依據(jù)當(dāng)?shù)貒姽鄺l件下的灌溉試驗(yàn)資料確定；缺少資料地區(qū)可參考條件相近地區(qū)試驗(yàn)資料確定或根據(jù)氣象資料分析計(jì)算確定。分析計(jì)算作物蒸發(fā)蒸騰量時(shí)，參考作物蒸發(fā)蒸騰量應(yīng)按彭曼蒙蒂斯（PenmanMonteith）公式計(jì)算，作物系數(shù)應(yīng)采用噴灌條件下的試驗(yàn)值。 3.3.3 噴灌的灌溉水利用系數(shù)可按公式（4.1.3）確定。 =1.2式中 灌溉水利用系數(shù)； 1 管道系統(tǒng)水利用系數(shù)，可在0.950.98之間選取； 2 田間噴灑水利用系數(shù)，根據(jù)氣候條件可在下列范圍內(nèi)選?。?風(fēng)速低于3.4m/s, 1 =0.80.9； 風(fēng)速為3.45.4 m/s，2 =0.70.8。 注：濕潤(rùn)地區(qū)取大值，干旱地區(qū)取小值。 3.3.4設(shè)計(jì)風(fēng)速應(yīng)采用設(shè)計(jì)年灌溉季節(jié)作物月平均蒸發(fā)蒸騰量峰值所在月份的多年平均風(fēng)速值。設(shè)計(jì)風(fēng)向取上述月份的主風(fēng)向；當(dāng)不存在主風(fēng)向時(shí)，應(yīng)按風(fēng)向多變?cè)O(shè)計(jì)。 3.4質(zhì)量控制參數(shù) 3.4.1定噴式噴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)噴灌強(qiáng)度不得大于土壤的允許噴灌強(qiáng)度，不同類別土壤的允許噴灌強(qiáng)度可按 表 3.4.1-1 確定。當(dāng)?shù)孛嫫露却笥?5%時(shí)，允許噴灌強(qiáng)度應(yīng)按 表3.4.1-2 進(jìn)行折減。行噴式噴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)噴灌強(qiáng)度可略大于土壤的允許噴灌強(qiáng)度。 表 3.4.1-1 各類土壤的允許噴灌強(qiáng)度 土壤類別 允許噴灌強(qiáng)度（mm/h） 砂 土 砂壤土 壤 土 壤粘土 粘 土20 15 12 10 8 注：有良好覆蓋時(shí)，表中數(shù)值可提高 20%。 表 3.4.1-2 坡地允許噴灌強(qiáng)度降低值 地面坡度（%）允許噴灌強(qiáng)度降低值（%） 58 912 1320 20 20 40 60 75 3.4.2定噴式噴灌系統(tǒng)噴灌均勻系數(shù)不應(yīng)低于 0.75，行噴式噴灌系統(tǒng)不應(yīng)低于0.85噴灌均勻系數(shù)在有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)按公式（3.4.2）計(jì)算： Cu = 1 - h/h （3.4.2） 式中 Cu噴灌均勻系數(shù)； h噴灑水深的平均值，mm； h噴灑水深的平均離差，mm。 3.4.3噴灌均勻系數(shù)在設(shè)計(jì)中可通過(guò)控制以下因素實(shí)現(xiàn)： 1 噴頭的組合間距； 2 噴頭的噴灑水量分布； 3 噴頭工作壓力。 3.4.4噴頭的組合間距可按表3.4.4 確定 表 3.4.4 噴頭組合間距 設(shè)計(jì)風(fēng)速（m/s）組合間距垂直風(fēng)向平行風(fēng)向0.31.6 1.63.4 3.45.4(1.11)R (10.8)R(0.80.6)R 1.3R(1.31.1)R(1.11)R注：1 R為噴頭射程； 2 在每一檔風(fēng)速中可按內(nèi)插法取值； 3 在風(fēng)向多變采用等間距組合時(shí)，應(yīng)選用垂直風(fēng)向欄的數(shù)值。 3.4.5噴灌系統(tǒng)中噴頭的工作壓力應(yīng)符合下列要求： 1 設(shè)計(jì)噴頭工作壓力均應(yīng)在該噴頭所規(guī)定的壓力范圍內(nèi)； 2 任何噴頭的實(shí)際工作壓力不得低于設(shè)計(jì)噴頭工作壓力的 90%； 3 同一條支管上任意兩個(gè)噴頭之間的工作壓力差應(yīng)在設(shè)計(jì)噴頭工作壓20%以內(nèi)。 3.4.6噴灌的霧化指標(biāo)可按公式（3.4.6）計(jì)算。 Wh =hp / d （3.4.6） 式中 Wh噴灌霧化指標(biāo) hp噴頭工作壓力水頭，m； d噴頭主噴嘴直徑，m。 不同作物的適宜霧化指標(biāo)應(yīng)符合表 3.4.6 的規(guī)定值。表 3.4.6 不同作物的適宜霧化指標(biāo)作物種類hp/d 蔬菜及花卉 糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物及果樹 飼草料作物、草坪40005000 30004000 200030003.5 設(shè)計(jì)參數(shù) 3.5.1 灌溉定額應(yīng)采用公式 （3.5.1）確定 M = （3.5.1） 式中 M作物全生育期內(nèi)的灌溉定額，mm； mi第i次灌水定額，mm； n全生育期灌水次數(shù)。 3.5.2 最大灌水定額宜采用公式（3.5.2-1）或（3.5.2-2）確定ms= 0.1h（1-2） （3.5.2-1） ms= 0.1h（1-2） （3.5.2-2） 式中 ms最大灌水定額，mm； h計(jì)劃濕潤(rùn)層深度，cm； 1適宜土壤含水量上限（體積百分比）； 2適宜土壤含水量下限（體積百分比）； 土壤容重，g/cm； 1適宜土壤含水量上限（重量百分比）； 2適宜土壤含水量下限（重量百分比）； 3.5.3 灌水周期和灌水次數(shù)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)卦囼?yàn)資料確定。缺少試驗(yàn)資料時(shí)灌水次數(shù)可根據(jù)設(shè)計(jì)代表年按水量平衡原理擬定的灌溉制度確定；灌水周期可按公式（3.5.3）計(jì)算： (3.5.3) 式中 T 設(shè)計(jì)灌水周期，計(jì)算值取整，d； ETd作物日蒸發(fā)蒸騰量，取設(shè)計(jì)代表年灌水高峰期平均值，mm/d3.6 工作參數(shù) 3.6.1設(shè)計(jì)日灌水時(shí)間宜按表 3.6.1 規(guī)定取值： 表 3.6.1 設(shè)計(jì)日灌水時(shí)間 單位：h 噴灌系統(tǒng)類型 固定管道式半固定管道式移 動(dòng) 管道式定 噴 機(jī)組式 行 噴 機(jī)組式農(nóng)林園林運(yùn)動(dòng)場(chǎng)設(shè)計(jì)日灌水時(shí)間122061214121812161218 1421 3.6.2 一個(gè)工作位置的灌水時(shí)間應(yīng)按公式（3.6.2）計(jì)算 （3.6.2） 式中 t一個(gè)工作位置的灌水時(shí)間，h； m設(shè)計(jì)灌水定額，mm； a噴頭布置間距，m； b支管布置間距，m； 噴頭的設(shè)計(jì)流量，m/h 3.6.3 一天工作位置數(shù)應(yīng)按公式（3.6.3）計(jì)算 (3.6.3) 式中 一天工作位置數(shù)； 設(shè)計(jì)日灌水時(shí)間，h 4 管道水利計(jì)算 4.1 設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)水頭 4.1.1噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量應(yīng)按公式(4.1.1)計(jì)算： （4.1.1） 式中 Q噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量，m/h設(shè)計(jì)工作壓力下的噴頭流量，m/h 同時(shí)工作的噴頭數(shù)目; 管道系統(tǒng)水利用系數(shù)，取 0.950.98 4.2水頭損失計(jì)算 管道沿程水頭損失應(yīng)按公式（4.2.1）計(jì)算： (4.2.1)式中 hf沿程水頭損失，m； f摩阻系數(shù)； L管長(zhǎng)，m； Q流量，m/h d管內(nèi)徑，mm； m流量指數(shù)； b管徑指數(shù)。各種管材的f、m及b值管材fmb鋼管、鑄鐵管 硬塑料管 鋁管、鋁合金管6.25100.948100.861101.9 1.77 1.74 5.1 4.77 4.74 4.2.2 管道局部水頭損失應(yīng)按公式（5.2.3）計(jì)算： 式中 局部水頭損失，m； 局部阻力系數(shù)； v管道流速,m/s； g重力加速度，9.81 /s 管道局部水頭損失也可按沿程水頭損失的 10%15%估算 校核設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，管道最小流速不應(yīng)低于 0.3 m/s，最大流速不宜超過(guò)2.5 m/s5 設(shè)備選擇 5.1 噴頭 噴頭應(yīng)根據(jù)灌區(qū)地形、土壤、作物、水源和氣象條件以及噴灌系統(tǒng)類型，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，優(yōu)化選擇。 宜優(yōu)先采用低壓噴頭；灌溉季節(jié)風(fēng)大的地區(qū)或?qū)嵤湎聡姽嗟膰姽嘞到y(tǒng)，宜采用低仰角噴頭；草坪宜采用地埋式噴頭；同一輪灌區(qū)內(nèi)的噴頭宜選用同一型號(hào)。 5.2 水泵與動(dòng)力機(jī) 1水泵應(yīng)根據(jù)灌區(qū)水源條件、動(dòng)力資源狀況以及噴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)水頭等因素，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比，優(yōu)化選擇。 2水泵應(yīng)在高效區(qū)運(yùn)行。 3多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的水泵揚(yáng)程應(yīng)相等或相近，多臺(tái)串聯(lián)運(yùn)行的水泵流量應(yīng)相等或相近。 4動(dòng)力機(jī)應(yīng)根據(jù)所選水泵轉(zhuǎn)速、軸功率和當(dāng)?shù)貏?dòng)力資源狀況等進(jìn)行選配。 5噴灌泵站的水泵及動(dòng)力機(jī)數(shù)宜為 13 臺(tái)；只設(shè)置一臺(tái)水泵時(shí)，應(yīng)配備足夠數(shù)量的易損零部件6 首部樞紐 1 泵站前池或進(jìn)水池內(nèi)應(yīng)設(shè)攔污柵，并應(yīng)具備良好的水流條件。前池水流平面擴(kuò)散角：對(duì)于開(kāi)敞型前池，應(yīng)小于40；對(duì)于分室型前池，各室擴(kuò)散角不應(yīng)大于20，總擴(kuò)散角不宜大于60。前池底部縱坡不應(yīng)大于1/5。進(jìn)水池容積，應(yīng)按容納不少于水泵運(yùn)行5min的出水量確定。 2 對(duì)直接以自來(lái)水系統(tǒng)作為壓力水源的綠地噴灌系統(tǒng)，應(yīng)在系統(tǒng)首部設(shè)置防回流裝置。3 首部應(yīng)設(shè)置流量（水量）與壓力量測(cè)裝置。7 管道鋪設(shè) 7.1 噴灌管道的布置，應(yīng)遵守下列規(guī)定： 1 符合噴灌工程總體設(shè)計(jì)的要求； 2 管道總長(zhǎng)度短； 3 滿足各用水單位的需要且管理方便； 4 在壟作田內(nèi)，應(yīng)使支管與作物種植方向一致。在丘陵山區(qū)，應(yīng)使支管沿等高線布置。在可能的條件下，支管宜垂直主風(fēng)向； 5 管道的縱剖面應(yīng)力求平順，減少折點(diǎn)；有起伏時(shí)應(yīng)避免產(chǎn)生負(fù)壓。8 工程施工 1 施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)設(shè)置施工測(cè)量控制網(wǎng)，并保存到施工完畢；應(yīng)定出建筑物的主要軸線或縱橫軸線、基坑開(kāi)挖線與建筑物輪廓線等，并標(biāo)明建筑物主要部位和