專利名稱：：降低噴滴灌工程成本的方法
技術(shù)領域：
：本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)灌溉領域，尤其是涉及一種節(jié)省工程材料以降低工程造價的噴滴灌方法。
背景技術(shù)：
：噴灌、微噴灌、滴灌簡稱噴滴灌，是當代先進的灌溉技術(shù)，也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)不可缺少的基礎設施。它具有促進作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、節(jié)本節(jié)水等綜合效益。但這項新技術(shù)的推廣速度較慢，其原因主要是造價較高，導致許多人都不愿意投入很多資金而采用噴滴灌技術(shù)。所以改進現(xiàn)有噴滴灌結(jié)構(gòu)、降低工程造價，是大面積推廣噴滴灌的關(guān)鍵所在。另外，噴滴灌目前大多用于平原作物，很少用于山林作物，主要是由于噴滴灌系統(tǒng)設計較復雜。噴滴灌除應用于農(nóng)業(yè)灌溉、施肥外，還可作為作物沖洗沙塵的設備。
發(fā)明內(nèi)容為克服上述不足，本發(fā)明的目的是向本領域提供一種降低噴滴灌工程成本的方法，使其解決現(xiàn)有噴滴灌造價較高的技術(shù)問題，其目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的。一種降低噴滴灌工程成本的方法，該方法中噴滴灌設備包括移動水泵機組、進水栓及進水管、分干管、支管或毛管、噴頭或滴頭，其中噴頭或滴頭安裝于支管或毛管上，支管或毛管連接分干管。其要點在于移動水泵機組從河道或水溝取水，向進水栓及進水管供水，依次通過分干管、支管或毛管向噴頭或滴頭送水，實施噴滴灌，這種設計省去了干管成本。另一種降低噴滴灌工程成本的方法，該方法是縮小干管管徑，噴滴灌設備包括移動水泵機組、干管、間閥、分干管、支管或毛管、噴頭或滴頭；其要點在于噴滴灌單元小型化，設計噴滴灌單元規(guī)模在100200畝之間，平均值為150畝，設定輪灌面積為10畝，或噴滴灌單元規(guī)模在50100畝之間，平均值為75畝，設定輪灌面積為5畝，即取輪灌次數(shù)為1020次，平均15次，由此縮小干管直徑，節(jié)省干管成本。第三種降低成本的方法是應用“允許管道水力損失”新參數(shù)，精確計算干管管徑。設計噴滴灌系統(tǒng)時，首先確定系統(tǒng)總揚程H，即水泵總揚程，根據(jù)式H-P-Z計算出干管允許水頭損失，再根據(jù)允許水頭損失、流量Q和干管長度L，由公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>計算得出干管精確的直徑山以節(jié)省管道成本。與原有的噴滴灌系統(tǒng)設計相比，方法一省略了原有噴滴灌中的干管與分干管之間的閘閥，并將固定泵站改為移動水泵機組，這樣不僅較大程度節(jié)省了工程材料，而且噴滴灌組裝拆卸及搬運都較為簡單方便，便于推廣使用。方法二由于劃小了輪灌面積，使干管直徑減小，相應成本大幅度降低。方法三使管徑計算精確化，使管道系統(tǒng)成本進一步降低，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，原理較為新穎，與原噴滴灌相比造價降低50%，能為廣大農(nóng)民所接受，適合作為平原或山林經(jīng)濟型作物灌水、施肥、噴藥，還可作為楊梅、櫻桃花蕾沖洗黃沙(受北方沙塵暴影響)的設備。圖1是本發(fā)明取消干管的布置示意圖。圖2是本發(fā)明縮小干管管徑布置示意圖。以上附圖序號及名稱1、移動水泵機組，2、進水栓及進水管，3、道路，4、河道或溝渠，5、分干管，6、支管或毛管，7、噴頭或滴頭，8、干管，9、閘閥。具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合圖1、圖2對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及具體設計實施例作進一步說明。該噴滴灌由移動水泵機組1、進水栓及進水管2、分干管5、支管或毛管6、噴頭或滴頭7以及干管8、閘閥9分別連接構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)特點1、河網(wǎng)代替干管常規(guī)噴滴灌工程設計干管為沿著河道、溝渠鋪設，這樣鋪設干管實為一種浪費。南方灌區(qū)河網(wǎng)密布，建設標準化農(nóng)田以后，田間每隔100200米就有進水渠或排水溝。本發(fā)明設計時取消了干管，由河道或溝渠4代替干管，同時取消閘閥，通過安裝進水栓及進水管來連接移動水泵機組與分干管，這樣可省去干管成本5001000元/畝。除此以外，將原先的固定泵站改為移動水泵機組，移動水泵機組放置在靠近河道或溝渠的道路上，由移動水泵機組通過進水栓及進水管輪流向分干管和支管或毛管供水，此舉又節(jié)約泵站成本100200元/畝。2、灌溉單元小型化灌溉單元是一座泵站成一套水泵機組能控制的面積，灌溉單元除以輪灌次數(shù)，即為輪灌面積。在噴滴灌系統(tǒng)中，干管直徑主要由輪灌面積決定，即輪灌面積決定管徑，最終決定工程主要造價，故得出“輪灌面積決定論”。常規(guī)噴滴灌設計灌溉單元為200500畝，輪灌次數(shù)10次，輪灌面積2050畝，干管直徑110200mm，干管及其安裝成本5001000元/畝。本發(fā)明的噴滴灌設計灌溉單元為100200畝，平均值150畝，輪灌面積10畝，或噴滴灌單元規(guī)模在50100畝之間，平均值為75畝，灌面積為5畝，輪灌次數(shù)都為1020次。僅這一項，平均每畝可節(jié)約600元干管材料，參見表1。其中灌溉單元面積設計為50100畝或100200畝，符合灌區(qū)實際，無論是南方河網(wǎng)灌區(qū)或是北方井灌區(qū)。表1輪灌面積、干管直徑與造價關(guān)系輪流面積(畝)51020304050干管流量(m3/h)183672108144180干管外徑(nun)7590125160180200干管單價(元/m)142040607795干管投資(元/畝)100150300450600750除上述改變灌溉單元和輪灌次數(shù)以外，改用移動水泵機組，使移動水泵機組的動力從原先泵站的2255kw減小到移動機組的llkw，相應降低機電設備成本100400元/畝°3、“允許管道水頭損失”水頭損失又叫水力損失，是指水流經(jīng)管道過程中產(chǎn)生的機械損失，分為沿程水頭損失和局部水頭損失，兩者之和代號為hw，其中局部水頭損失按10%估算，常規(guī)噴滴灌設計管道直徑由公式D=13·^計算確定。式中D表示管道內(nèi)徑，單位mm；13表示常規(guī)系數(shù)；Q表示管中流量，單位m3/h；這一公式有兩個缺陷(1)沒考慮管徑大小，管內(nèi)流速都相同，即2.lm/s，而事實上僅在管徑160mm以內(nèi)就有20mm、25mm、32mm、40mm、50mm、63mm、75mm、90mm、110mm、125mm、140mm,包括自身160mm共計12種管徑，如果上述12種管徑只有一種流速，則沒有體現(xiàn)出“經(jīng)濟流速”這個概念，顯然不合理。(2)沒考慮管道長度，而噴滴灌的系統(tǒng)管道長度可以從幾百米到幾千米，不考慮管道長度，用同種管徑，顯然也不合理。常規(guī)噴滴灌設計，系統(tǒng)設計水頭用下式計算H=Z+P+hw式中H為噴滴灌系統(tǒng)總設計水頭，單位m；Z為水源水面與噴點或噴滴點的高差，單位m；P為噴頭或滴頭工作壓力，單位m；hw為管道的水頭損失之和，單位m。這個設計思路也有缺點系統(tǒng)的水頭，即水泵揚程主要由管道水頭損失決定，處于被動地位，當管徑選擇不合理時，就會造成系統(tǒng)設計水頭即水泵揚程過高，導致浪費。本發(fā)明的噴滴灌設計采用逆向思維(1)先確定系統(tǒng)設計水頭，平原灌區(qū)為55米(我國定型生產(chǎn)的噴灌專用泵，常用揚程為55米)，山地灌區(qū)為55米加上山地高度。(2)提出“允許水頭損失”的新概念，代號，計算方法為hw允=H-P-Z式中H為噴滴灌系統(tǒng)總設計水頭，單位m；Z為水源水面與噴點或噴滴點的高差，單位m；P為噴頭或滴頭工作壓力，單位m；該式的含義是首先確定水泵揚程，而噴頭或滴頭工作壓力P、位置高差Z均為已知，則未知數(shù)hwΑ可方便得出。(3)根據(jù)“允許水頭損失”，以及管中流量、管道長度計算管徑，計算結(jié)果得出精準的管徑，使得造價更為經(jīng)濟。具體設計過程設計噴滴灌時根據(jù)水源條件把灌區(qū)劃分為若干個灌溉單元，平均每個單元面積確定為150畝。確定輪灌次數(shù)為15次，輪灌面積為10畝?；蚬喔葐卧?0100畝，平均75畝，則輪灌面積定為5畝。接下來根據(jù)“允許管道水頭損失”計算管徑在本發(fā)明噴滴灌設計中，干管“允許管道水頭損失”為1520米，支管或毛管的“允許管道水頭損失”為56米。據(jù)此就可以從常規(guī)公式(1)推算出(2)、(3)Tnm<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>式中式中d為管道內(nèi)徑，單位mm;B為管徑指數(shù)，硬塑料管的b=4.77F為摩阻系數(shù)，硬塑料管的f=0.948XIO5L為管道長度，單位mQ為管中流量，單位m3/hm為流量指數(shù)，硬塑料管的m=1.77hf為沿程水頭損失，單位m，把hwΑ代進去即可。也可以通過查表確定適宜的管徑，參見表2。表2管道選擇參考表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>計算結(jié)果為當輪灌面積10畝時，干管直徑為90mm(長度彡400米時)，或110mm(長度彡1100米時)；當輪灌面積為5畝時，干管直徑取75mm(長度<400米)，或者90mm(長度<1000米)。通過上述方法得出的管徑較為精確，最大程度降低了噴滴灌的工程耗材與成本.權(quán)利要求一種降低噴滴灌工程成本的方法，該方法中噴滴灌設備包括移動水泵機組(1)、進水栓及進水管(2)、分干管(5)、支管或毛管(6)、噴頭或滴頭(7)，其中噴頭或滴頭安裝于支管或毛管上，支管或毛管連接分干管；其特征在于移動水泵機組(1)從河道或水溝取水，向進水栓及進水管(2)供水，依次通過分干管(5)、支管或毛管(6)向噴頭或滴頭(7)送水，實施噴滴灌。2.一種降低噴滴灌工程成本的方法，該方法中噴滴灌設備包括移動水泵機組(1)、干管(8)、閘閥(9)、分干管(5)、支管或毛管(6)、噴頭或滴頭(7)；其特征在于噴滴灌單元小型化，設計噴滴灌單元規(guī)模在100200畝之間，平均值為150畝，設定輪灌面積為10畝，或噴滴灌單元規(guī)模在50100畝之間，平均值為75畝，設定輪灌面積為5畝，即取輪灌次數(shù)為1020次，平均15次；所述干管的管徑計算精確化，首先確定系統(tǒng)總揚程H，即水泵總揚程，根據(jù)式=H-P-Z計算出干管允許水頭損失，再根據(jù)允許水頭損失、流量Q和干管長度L，由公式肛<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>計算得出干管精確的直徑d，用這個方法同樣可計算其它管道直徑，以節(jié)省管道系統(tǒng)成本。全文摘要本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)灌溉領域，是一種降低噴滴灌工程成本的方法，具體通過三個途徑實現(xiàn)一是省去干管，系統(tǒng)由移動水泵機組、進水栓進水管、分干管、支管或毛管、噴頭或滴頭組成，其中噴頭或滴頭安裝于支管或毛管上，支管或毛管連接分干管，其要點在于移動水泵機組從河道或水溝取水，向進水栓供水，依次通過進水管、分干管、支管或毛管向噴頭或滴頭送水，實施噴滴灌，以減少干管長度降低工程造價。二是縮小干管直徑，通過劃小輪灌面積實現(xiàn)，從定性上降低管道成本。三是精確計算管道直徑，從定量上進一步降低管道系統(tǒng)造價。本發(fā)明有效的降低噴滴灌工程成本，易于推廣應用，為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)提供科學灌溉、施肥、降溫、沖洗黃沙的設備。文檔編號A01G25/02GK101796917SQ20101010763公開日2010年8月11日申請日期2010年2月3日優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日發(fā)明者奕永慶,張波,黃姚松申請人:奕永慶