標籤:植物綠化設備

噴灌是利用噴頭等專用設備把有壓水噴洒到空中,形成水滴落到地噴灌面和作物表面的灌水方法。

1噴灌英譯

sprinkler irrigation

2噴灌系統

利用機械和動力設備,使水通過噴頭(或噴嘴)射至空中,以雨滴狀態
噴灌設備

  噴灌設備

降落田間的灌溉方法。噴灌設備由進水管、抽水機、輸水管、配水管和噴頭(或噴嘴)等部分組成,可以是固定的或移動的。具有節省水量、不破壞土壤結構、調節地面氣候且不受地形限制等優點.
(Introduction of Turf Irrigation System)

3噴灌特點

a.省水:由於噴灌可以控制噴水量和均勻性,避免產生地
噴灌農藥

  噴灌農藥

面徑流和深層滲漏損失,使水的利用率大為提高,一般比地面灌溉節省水量30一50%,省水還意味著節省動力,降低灌水成本。
b.省工:噴灌便於實現機械化、自動化,可以大量節省勞動力。由於取消了田間的輸水溝渠,不僅有利於機械作業,而且大大減少了由間勞動量。噴灌還可以結合施入化肥和農藥,又可以省去不少勞動量,據統計,噴灌所需的勞動量僅為地面灌溉的l/5。
c.提高土地利用率:採用噴灌時,無需田間的灌水溝渠和畦埂,比地面灌溉更能充分利用耕地,提高土地利用率,一般可增加耕種面積7一10%。
d.增產:噴灌便於嚴格控制土壤水分,使土壤濕度維持在作物生長最適宜的範圍。而且在噴灌時能衝掉植物莖葉上塵土,有利於植物呼吸和光合作用。另外噴灌對土壤不產生沖刷等破壞作用,從而保持土壤的團粒結構,使土壤疏鬆多孔,通氣性好,因而有利於增產, 特別是蔬菜增產效果更為明顯。
e.適應性強:噴灌對各種地形適應性強,不需要像地面灌溉那樣整平土地,在坡地和起伏不平的地面均可進行噴灌。特別是在土層薄、透水性強的沙質土,非常適合採用噴灌。此外,噴灌不僅適應所有大田作物,而且對於各種經濟作物、蔬菜、草場都可以獲得很好的經濟效果。 噴灌具有好多優點,但是也有缺點。主要是投資費用大,就目前條件移動式噴灌系統最便宜,畝投資也需要20
噴灌系統

  噴灌系統

-50元/畝。另外是受風速和氣候的影響大,當風速大於5.5米/秒時 (相當於4級風),就能吹散雨滴,降低噴灌均勻性,不宜進行噴灌。其次,在氣候十分乾燥時,蒸發損失增大,也會降低效果。

4系統組成

一個完整的噴灌系統一般由噴頭、管網、首部和水源組成。
  1. 噴頭:噴頭用於將水分散成水滴,如同降雨一般比較均勻地噴洒在種植區域。
噴灌系統的噴頭構造

  噴灌系統的噴頭構造

2.管網:其作用是將壓力水輸送並分配到所需灌溉的種植區域。由不同管徑的管道組成,分干管、支管、毛管等,通過各種相應的管件、閥門等設備將各級管道連接成完整的管網系統。現代灌溉系統的管網多採用施工方便、水力學性能良好且不會鏽蝕的塑料管道,如PVC管、PE管等。同時,應根據需要在管網中安裝必要的安全裝置,如進排氣閥、限壓閥、泄水閥等。
3.首部:其作用是從水源取水,並對水進行加壓、水質處理、肥料注入和系統控制。一般包括動力設備、水泵、過濾器、施肥器、泄壓閥、逆止閥、水表、壓力表,以及控制設備,如自動灌溉控制器、衡壓變頻控制裝置等。首部設備的多少,可視系統類型、水源條件及用戶要求有所增減。如在利用城市供水系統作為水源的情況下,往往不需要加壓水泵。
4.水源:井泉,湖泊、水庫,河流及城市供水系統均可作為噴灌水源。在整個生長季節,水源應有可靠的供水保證。同時,水源水質應滿足灌溉水質標準的要求。(註:國家最新公布光伏提水系統,作為供水的節水灌溉首選能源,它可以在偏遠地區無市電情況下,利用太陽能對噴灌的水供應做到節水節電節能源的作用,國內清華大學深圳研究院的徐政博士研發光伏提水技術,現該技術在深圳天源新能源進行再次升級版的研發和功能拓展,並應用於國內外諸多國家的眾多項目中)

5選型布置

1.噴頭的選型
選擇噴頭時,除需考慮其本身的性能,如噴頭的工作壓力、流量、射程、組合噴灌強度、噴洒扇形角度可否調節之外,還必須同時考慮諸如土壤的允許噴灌強度、地塊大小形狀、水源條件、用戶要求等因素。另外,同一工程或一個工程的同一輪灌組中,最好選用一種型號或性能相似的噴頭,以便於灌溉均勻度的控制和整個系統的運行管理。在已建項目中,有的為片面追求水景效果,安裝了各種性能截然不同的噴頭,致使灌溉均勻度無法保證。選擇噴頭時需特別注意的是,灌溉系統不是噴泉,其目的是為了彌補植物需水時空上的不足,而不是創作人工水景。因此,只能在首先滿足需水的前提下,盡量照顧到景觀效果。
此類噴頭品種繁多,按射程分,有0.6~5.8米的小射程噴頭,4.3~9.1米的中小射程噴頭,8.5~15.9米的中等射程噴頭,20米以上的大射程噴頭;按噴洒類型分,有散射噴頭,射線噴頭,旋轉噴頭,射線旋轉噴頭;按使用場合分,有園林噴頭,高爾夫噴頭等等。這些噴頭均可在加壓噴水時自動彈出地面,而灌水停止時又縮入地面,不會影響園林景觀上的機械作業。
1.1 小射程噴頭一般為非旋轉散射式噴頭,如PROS系列、PS系列以及INST系列。這些噴頭的彈出高度有50mm、75mm、100mm、150mm和300mm,可選配噴洒形式繁多或可調角度的噴嘴,噴灌強度較大。不但適用於小塊灌溉,也可用於灌木、綠籬的灌水和洗塵。這類噴頭的噴嘴大多為「匹配灌溉強度噴嘴」,即無論全圓噴洒,還是半圓或90度及其他角度,其灌溉強度基本相同。這種特性對保證系統的噴洒均勻度極為有利。
1.2中小射程噴頭多為旋轉噴頭,如 SRM、PGJ系列齒輪驅動頂部調節噴頭,射程為4.3~11.3米,彈出高度有100mm、150mm、300mm。這種噴頭適用於中型面積綠地和灌木、花卉的噴灌。
特別的如,MP系列地埋射線旋轉噴頭,射程3~9米,以其獨特的噴洒方式,和由此而來的不可比擬的節水特性,尤其適合坡地和新植噴洒。
1.3 中等射程噴頭多為旋轉噴頭,如亨特I-20、 PGP系列地埋旋轉噴頭。這些噴頭適用於中型面積綠地的灌溉。彈出高度有100mm和300mm兩種,適用於較大面積的灌溉。其中I-20噴頭配有止溢閥,並且可選不鏽鋼升降柱,頂部帶有獨特閥門,可在系統運行時單獨將某個噴頭關閉,便於維修或更換噴嘴。
1.4 大射程噴頭,如亨特I-31、 I-35系列、I-41系列、I-60系列、I-90系列均為旋轉式齒輪驅動頂部有工具調節噴頭,射程均在20米以上。其特點是材料強度高,抗衝擊性能好。除用於大面積灌溉外,特別適合於運動場灌溉系統。
其中I-60系列噴頭,獨有低壓大射程功能,在壓力為2.8bars(0.28Mp)時,射程可達18.9米。特別適合低壓系統或者舊系統改造項目。
在各種射程的噴頭中,均可選擇「止溢型」噴頭。帶止溢功能的噴頭一般安裝在地形起伏較大的噴灌系統中的地形較低的部位,可有效防止當灌水停止時管道中的水從低位噴頭溢出,影響噴頭周圍的正常生長。
土壤的允許噴灌強度是影響噴頭選型的主要因素之一。噴灌強度是指單位時間內噴洒在地面上的水深。我們一般考慮的是組合噴灌強度,因為灌溉系統基本上都是由多個噴頭組合起來同時工作。對於噴灌強度的要求是,水落到地面后能立即滲入土壤而不出現積水和地面徑流,即要求噴頭的組合噴灌強度(ρ組合)應小於等於土壤的水入滲率。各類土壤的允許噴灌強度(ρ允許)的參考值見下表:
各類土壤的允許噴灌強度(mm/h)
土壤類別
砂土
壤砂土
砂壤土
壤土
粘土
允許噴灌強度
20
15
12
10
8
噴頭組合噴灌強度的計算公式為:ρ組合(mm/h)=1000q/A
式中:q為單噴頭的流量(m3/h);A為單噴頭的有效控制面積(m2)。
另外,土壤的允許噴灌強度隨著地形坡度的增加而顯著減小。如坡度大於12%時,土壤的允許噴灌強度將降低50%以上。因此,對於地形起伏的工程,在噴頭選型時需格外注意。
2.噴頭的布置
噴灌系統中噴頭的布置包括噴頭的組合形式、噴頭沿支管上的間距及支管間距等。噴頭布置的合理與否,直接關係到整個系統的灌水質量。
噴頭的組合形式主要取決於地塊形狀以及風的影響,一般為矩形和三角形,或為其特例正方形和正三角形。矩形或正方形布置,適用於地塊規則,邊緣成直角的條件。這種形式設計簡便,容易做到使各條支管的流量比較均衡;三角形或正三角形布置,適用於不規則地塊,或地塊邊界為開放式,即使噴洒範圍超出部分邊界也影響不大的情況。這種布置抗風能力較強,噴洒均勻度要高於矩形或正方形,同時所用噴頭的數量相對較少,但不易作到使各條支管的流量均衡。有時地塊形狀十分複雜,或地塊當中有障礙物,使噴頭的組合形式為不規則形。但在多數噴灌系統中,可盡量採用正方形或正三角形布置。
2.1 正方形布置
正方形布置時,噴頭沿支管上的間距與支管間距相等,但對角噴頭之間的距離是支管間距的1.41倍。考慮到風的影響,推薦噴頭間距為噴頭射程(R)的0.9-1.1倍,見下表:
風速(km/h)
0-5
6-11
12-20
正方形最大間距
1.1R
1.0R
0.9R
2.2 正三角形布置
正三角形布置時,各個噴頭之間的距離相等,但支管間距為噴頭間距的0.866倍。考慮到風的影響,推薦噴頭間距為噴頭射程(R)的1.0-1.2倍,見下表:
風速(km/h)
0-5
6-11
12-20
正三角形最大間距
1.2R
1.1R
1.0R
在噴頭布置完畢后,應根據實際布置結果對系統的組合噴灌強度進行校核。特別是在地塊的邊角區域,因噴頭往往是半圓或90度而不是全圓噴洒,若選配的噴嘴與地塊中間全圓噴洒的噴頭相同,則該區域內的噴灌強度勢必大大超過地塊中間。所以,為保證系統良好的噴洒均勻度,一般安裝在邊角的噴頭須配置比地塊中間的噴頭小2-3個級別的噴嘴。

6系統設計

有了性能優越、質量可靠的噴頭,還必須對系統進行精心設計,才能真正發揮噴灌的作用,達到預期的效果。噴灌系統的設計一般包括以下步驟:
輪灌組
灌溉系統的工作制度通常分為續灌和輪灌。續灌是對系統內的全部管道同時供水,即整個灌溉系統作為一個輪灌區同時灌水。其優點是灌水及時,運行時間短,便於其他管理操作的安排;缺點是干管流量大,工程投資高,設備利用率低,控制面積小。因此,續灌的方式只用於單一且面積較小的情況。
對於絕大多數灌溉系統,為減少工程投資,提高設備利用率,擴大灌溉面積,一般均採用輪灌的工作制度,即將支管劃分為若干組,每組包括一個或多個閥門,灌水時通過干管向各組輪流供水。
1.輪灌組劃分的原則
1.1 輪灌組的數目應滿足需水要求,同時使控制灌溉面積與水源的可供水量相協調;
1.2 對於手動、水泵供水且首部無衡壓裝置的系統,每個輪灌組的總流量儘可能一致或相近,以使水泵運行穩定,提高動力機和水泵的效率,降低能耗;
1.3 同一輪灌組中,選用一種型號或性能相似的噴頭,同時種植的品種一致或對灌水的要求相近;
1.4 為便於運行操作和管理,通常一個輪灌組所控制的範圍最好連片集中。但自動灌溉控制系統不受此限制,而往往將同一輪灌組中的閥門分散布置,以最大限度地分散干管中的流量,減小管徑,降低造價。
2.輪灌組數目的確定
輪灌組的數目,取決於每天允許運行時間、灌水周期和一次灌水延續時間。對於固定式灌溉系統,其輪灌組數目可根據下式確定:
N≤ cT/t
式中:
N - 系統允許劃分輪灌組的最大數目,取整數。
c - 一天運行的小時數,一般不超過20小時。
T - 灌水周期,即兩次灌水之間的間隔時間
3.輪灌組閥門的選擇及其安裝位置
3.1 輪灌組閥門即支管的控制閥的規格通常與支管的公稱管徑相同。在某些特殊情況下,閥門的尺寸可能小於或大於支管管徑,但相差不應超過一級管徑的範圍。閥門的選擇還受到閥門本身過流能力和壓力損失的限制,特別是自動控制灌溉系統中的電磁閥,在選用時一定要考慮其技術性能。
3.2 閥門應設置在便於操作、維修的位置,特別是手動操作噴灌系統,最好將閥門安裝在噴頭的噴洒範圍之外,使操作人員不會在工作時被淋濕。
3.3 閥門及其閥門井(箱)的位置不能影響正常的交通、人為活動及園林景觀3.4 在可能的情況下,閥門最好位於所控制的一組噴頭的中心部位,以利於平衡支管流量與壓力,減小支管管徑。
時序控制灌溉系統
時序控制灌溉系統將灌水開始時間、灌水延續時間和灌水周期作為控制參量,實現整個系統的自動灌水。其基本組成包括:控制器、電磁閥,還可選配土壤水分感測器、降雨感測器及霜凍感測器等設備。其中控制器是系統的核心。灌溉管理人員可根據需要將灌水開始時間、灌水延續時間、灌水周期等設置到控制器的程序當中,控制器既通過電纜向電磁閥發出信號,開啟或關閉灌溉系統。
控制器的種類很多,可分為機電式和混合電路式,交流電源式和直流電池操作式等。其容量有大有小,最小的控制器只控制單個電磁閥,而最大的控制器可控制上百個電磁閥。
電磁閥一般為交流24伏隔膜閥,通過電纜與控制器相連。電磁閥啟閉時有一定時間的延遲,這一特性可有效防止管網中的水擊現象,保護系統安全。
目前國內的自動控制灌溉系統,基本上均為時序控制灌溉系統。
中央計算機控制灌溉系統
中央計算機控制灌溉系統,將與植物需水相關的氣象參量(溫度、相對濕度、降雨量、輻射、風速等)通過自動電子氣象站反饋到中央計算機,計算機會自動決策當天所需灌水量,並通知相關的執行設備,開啟或關閉某個子灌溉系統。在中央計算機控制灌溉系統中,上述時序控制灌溉系統可作為子系統。
美國亨特公司開發的IMMS中央計算機控制灌溉系統,可通過有線、無線、光纜、電話線、甚至手機網路等方式對無限量的子系統實現計算機遠程控制,如對小到一個公園、大到一個城市甚至幾個城市的所有園林灌溉系統,均可由一台中央計算機進行自動控制。
這種中央計算機控制灌溉系統是真正意義上的自動灌溉系統。目前在很多發達國家的園林綠地灌溉系統,以及高爾夫球場的灌溉系統中已被廣泛採用。
例如,在美國拉斯維加斯城,只用了三套中央計算機控制系統,將所有和花卉實現自動灌溉,一套用於控制全城的公園綠地、、街道花卉等灌溉,另兩套則用於130多所大學的所有綠地灌溉。

7用水管理

用水管理是噴灌系統全部管理工作的核心。噴灌系統建成后,用水管理的好壞,直接關係到噴灌系統能否發揮其應有的作用。用水管理的基本任務是,根據噴灌系統的規劃設計和當地氣候、生育階段、土壤水分、水源供水等狀況,合理組織噴灌作業,達到提高灌溉效率、保持最佳生長狀態的目的。其具體內容包括以下幾個方面。
建立系統運行檔案
對噴灌系統的運行情況,包括開機時間、灌水時間、用水量、用電量等,應進行詳細記錄存檔,並及時分析這些數據,為進一步改進管理和監測系統運行狀況提供依據。
投資較高
與地面灌溉相比,噴灌投資較高,目前半固定式噴灌如不計輸變電和人工雜費,一般每畝300~500元,全包括約500~800元。固定式噴灌就更高,有的高達1000元/畝。
耗能較大
為了使噴頭運轉和達到灌水均勻,必須給水一定壓力,除自壓噴灌系統外,噴灌系統都需要加壓,消耗一定的能源。
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