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喷灌技术
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    (一)喷灌的特点及适用条件 喷灌是利用专门的设备(喷头)将有压水(流量q>250升/小时)送到灌溉地段,并喷射到空中散成细小的水滴,均匀地分布于田间进行灌溉。该方法主要适宜于保护地花卉、草皮灌溉及高温季节遮阳蔬菜栽培的降温等。

    喷灌与微喷灌的系统组成、设计过程、管道布置形式及喷头组合方式基本相同,惟独喷头工作压力及设计参数存在较大差异,本节主要介绍喷灌管道的管材、典型喷头性能、主要设计参数的确定方法及喷灌设计中的注意事项。

    (二)喷灌系统的组成 喷灌系统一般由水源工程(包括水泵及动力)、输水管网(包括管道、连接件及其控制设备)和灌水器等部分组成。

    1.喷头 目前,喷灌中应用的喷头种类繁多,按工作压力及射程将喷头分类,如表4-24所示。喷头采用的材质有铜。铝合金和工程塑料三种类型,我国已定型生产PY1、PY2、中喷-1、中喷-2四种系列的金属摇臂式喷头。

    

    2.喷灌装置的总扬程 通常用式(4-34)计算,即

    3.喷灌工程管材及其选择 管道是喷灌工程的关键设备之一,因为它用量大、投资高,技术要求严格。据统计,不包括水源投资时,管道投资的比重固定式为68%~87%、半固定式为41%~72%。管材选择合适与否,将直接影响到工程运行情况。因此,在喷灌系统的规划设计中,必须对管材、管径的选择、管件的配套以及管道上的控制与保护装置的设置,给予高度的重视。各种常用管材特性对比见表4-25所示。具体管道系统设计见滴灌部分。

    

    (三)喷头的选择及其组合形式 喷头的组合形式包括支管的布置及方向、喷头的组合方式及喷头沿支管的间距和支管间距等。喷头组合形式及间距是喷灌设计的主要内容之一,是实现喷灌设计要求的关键环节。

    1.支管的布置方向 保护地中的喷灌系统支管通常与作物的种植方向一致,但连栋式的日光温室中,支管通常与大棚的长度方向一致;对于棚间地块采用喷灌时,应考虑地块的尺寸。

    2.喷头组合方式 喷头在地面上的组合方式通常有正方形、矩形、正三角形和等腰三角形等四种形式(图4-13)。其中正三角形组合方式单喷头控制的湿润面积最大。设计时应根据地块的形状、地块的尺寸等选择合适的组合方式,以保证系统的综合造价最低。

    3.喷头组合间距 喷头的组合间距直接与喷头的射程有关。通常确定喷头组合间距的方法是先选定喷头,根据喷头的各项水力参数确定组合间距,然后检验组合后的各项技术指标是否达到设计要求,试算后确定合理的组合间距。设计时也可参考表4-26和表4-27。

    

    (四)喷灌灌水技术要素 喷灌灌水技术要素通常包括喷灌强度、允许喷灌强度、均匀度和水滴打击强度等。

    1.喷灌强度 是指单位时间内喷洒在灌溉土地上的水深,或单位时间内喷洒在单位面积上的水量,单位:毫米/小时。喷灌系统设计时通常要考虑点喷灌强度、单喷头平均喷灌强度、组合平均喷灌强度和实测平均喷灌强度等,衡量设计优劣常用组合平均喷灌强度指标。组合平均喷灌强度可用式(4-35)表示。

    2.允许喷灌强度 是控制喷灌强度的重要指标。为了防止喷灌过程中产生地面径流,组合喷灌强度不得高于土壤入渗能力。允许喷灌强度可参阅表4-28。

 

    3.水滴打击强度是指单位受水面积内,水滴对土壤或作物的打击动能。喷灌设计要求水滴打击强度不得超过作物叶面的承受能力。衡量水滴打击强度的指标常用雾化指标表示,其雾化指标可用式(4-36)求得,保护地作物对喷灌的雾化要求为:蔬菜与花卉4000~5000;果树2000~3000。

    雾化指标常用式(4-36)计算得到,其计算公式为

    (五)喷灌系统规划设计要点

    1.管道系统分级保护地喷灌系统的管道一般由于管。分子管和支管三级组成,喷头通常安装于最末一级管道上。喷灌系统的管道布置时应遵循以下原则:

    ①管道系统布置时应尽量使管道长度最短、管径小,且有利于水锤防护。

    ②支管布置应尽量与作物的种植方向一致;各级相邻管道应尽量垂直,支管通常与温室或大棚的长度方向一致;对棚间地块应考虑地块的尺寸。

    ③充分考虑地块形状,使支管长度一致。

    ④管道系统布置应与排水系统、道路、林带、供电系统等紧密结合。

    2.喷灌工程的技术设计要点可参考本章滴灌及微喷灌部分。

    (1)喷头选型与组合

    ①计算允许的喷头最大喷灌强度。

    ②选择喷头。

    ③确定组合间距。

    (2)管道系统的平面布置对喷灌系统而言,各级管道间应尽量满足垂直布置关系,以节省管道用量。

    (3)拟定喷灌工作制度可参考滴灌及微喷灌部分。

    (4)编制轮灌顺序喷灌的轮灌顺序应本着就近、便于工作和节省管网投资为原则,运行中各轮灌组喷头数应尽量保持一致。

    (5)管网系统设计可参考滴灌部分。

    (6)绘制管道结构图为了便于系统安装和材料统计,应绘制管道系统结构图。

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