果园微喷灌系统规划与设计.doc

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1、果园微喷灌系统规划与设计摘要:微喷灌技术是主要的节水灌溉技术之一,果园应用微喷灌越来越多,微喷灌系统应如何进行规划设计,才能达到要求,本文就此问题进行研究探讨。关键词:果园 微喷灌 规划 设计1 基本情况  微喷灌是通过低压管道系统,以小的流量将水喷洒到土壤表面进行局部灌溉,微喷灌的特点是灌水流量小,一次灌水延续时间较长,灌溉周期短,需要的工作压力较低,能够较精确地控制灌水量,能把水和养分直接输送到作物根部附近的土壤中去。  果园位于广东省电白县大衙镇,种植荔枝,树龄在3~7年左右。规划13.3hm2的微灌工程,于1996年10月建成。果园最高处高程为94.91m,坡面比较均匀,高差在8~

2、21m之间,土壤为砂壤土,含有机质少,透水性较大,保水保肥能力较差。水源利用1996年初打的一口深25m的水井,流量为25m3/h,可连续抽水4~6h,果场已有380V动力线,变压器容量为10kVA。2 规划设计方案  荔枝基本沿等高线种植,每行树布置一条毛管,毛管沿等高线布置,毛管间距等于果树行距,即6.0m。沿毛管在每两棵树中间布置一个微喷头,微喷头间距与荔枝树株距相等,即4.5m,微喷头用Φ4mm微管与毛管连接,微管长1.0m,用插杆固定在地面上。  根据地形条件,干管沿山丘的脊线布置,由首部枢纽A点起沿山脊向北布置APS干管和向南布置AFL干管,支管沿山坡垂直于等高线布置,并尽量向

3、两侧毛管供水,毛管平行等高线布置,见图1。图1 微灌工程规划图  规划设计参数为:南方果树的湿润比P≥0.35,设计灌水均匀度Cu=95%,灌水有效利用系数η=0.9,设计日耗水强度Ea=2.71mm/d。3 微喷灌溉制度设计计算3.1 一次灌水量计算  微喷灌设计一次灌水量用(1)式计算M=0.1rh(Wd-Wo)P               (1)式中 M──灌水定额,mm;   r──土壤容量,砂质壤土r=1.37g/cm3;   h──灌水湿润深度,取h=0.5m;   Wd──土壤田间最大持水量,Wd=22%;   Wo──设计含水量下限,Wo=0.6Wd=13.2%;   P

4、──土壤温润比,P=2×5/(4.5×6)=0.37。M=0.1×1.37×50×(22-13.2)×0.37=22.3(mm)163.2 设计灌水周期T=M/Ea  22.3/2.71=8.23(d)  取T=8d3.3 一次灌水延续时间t=MStSr/(η水nqd)(2)式中 t──一次灌水延续时间,h;   St──果树株距,m;   η水──灌水有效利用率,取η水=0.9;   qd──微喷头流量,qd=60L/h;   n──灌水器数量,n=1个/株。t=22.3×4.5×6/0.9×1×60)=11.15(h)  取t=11(h)3.4 轮灌组数目  每天工作时间取C=8h,则

5、轮灌组数目N=CT/t=8×8/11=5.8(组)  取N=6(组)  为了使每个轮灌组灌水时水泵出水量基本相等,压力比较均匀,缩小管径,降低工程投资,根据实际支管情况,将各轮灌组的分组情况划分见表1。表1 轮灌分组表          单位:m3/h组支管流量合计组支管流量合计161支1支2支14支2212.367.28.5811.439.544支7支8支189.246.016.3831.62 2支3支4支16支209.110.626.5412.2438.58 516支10支11支1914.5213.149.6 37.26 3支5支6支15支176.249.669.9611.1637.0

6、2 6支9支12支13支217.8611.404.7414.4638.464 微灌系统管网水力计算4.1 毛管水力计算4.1.1 毛管水力计算参数16  本工程采用全圆折射式微喷头,已知灌水器流态指数X=0.5,微灌系统设计流量偏差qv=0.2,灌水器设计工作水头hd=0.1MPa,设计流量q=60L/h。4.1.2 灌水器设计允许工作水头偏差率4.1.3 毛管最大出水孔数取Nm=10(孔)4.1.4 毛管设计最大长度Lmax=NmS+S0=10×4.5+4.5/2=47.25(m)  根据实际地形和管道布置情况,实际最大毛管长度L=42.5m<Lmax=47.25m,满足设计要求。4.1

7、.5 毛管进口压力h0计算  毛管沿树行平行于等高线布置,灌水器最大工作压力水头在毛管进口处第一个出水口处。              h0=h1+ka(Nqd)mSo-JSo              h1=(1+0.62×0.2)1/5×10+8.4×10-4                ×601.696×2+1.34×10-5×602               =14.43(m)              α=

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