已知噴頭作用面積,求流量、噴頭工作壓力
來源:新能源網(wǎng)
時間:2024-08-17 09:33:22
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已知噴頭作用面積,求流量、噴頭工作壓力【專家解說】:.
草 坪 噴 灌 系 統(tǒng) 簡 介 灌溉是彌補自然降水在數(shù)量上的不足與時空上的不均、保證適時適量地滿足草坪生長所需水分的重要措
【專家解說】:.
草 坪 噴 灌 系 統(tǒng) 簡 介
灌溉是彌補自然降水在數(shù)量上的不足與時空上的不均、保證適時適量地滿足草坪生長所需水分的重要措施。以往的草坪綠化工程,很多沒有配套完整的灌溉系統(tǒng),灌水時只能采用大水漫灌或人工灑水。不但造成水的浪費,而且往往由于不能及時灌水、過量灌水或灌水不足,難以控制灌水均勻度,對草坪的正常生長產(chǎn)生不良影響。隨著城鎮(zhèn)建設(shè)的不斷發(fā)展,城市人口大量集中,工業(yè)和生活用水迅速增加,旅游、休閑、運動場及居民小區(qū)等各種綠地面積越來越大,城市供水的緊張狀況日益突出。傳統(tǒng)的地面大水漫灌已不能滿足現(xiàn)代草坪灌溉的要求,采用高效的灌水方式勢在必行。
噴灌,以其節(jié)水、節(jié)能、省工和灌水質(zhì)量高等優(yōu)點,越來越被人們所認識。近年來草坪噴灌發(fā)展很快,有逐步取代人工地面灌溉的趨勢。
一、草坪噴灌的特點
噴灌系統(tǒng)的設(shè)計和管理必須適應(yīng)草坪的特點,才能滿足其需水要求,保證正常生長。
噴灌設(shè)備的安裝不能影響草坪的維護作業(yè)。草坪需要經(jīng)常性的修剪、植保、施肥等,這些作業(yè)往往由機械完成。因此,除應(yīng)選擇草坪專用埋藏式噴頭外,同時需精心施工,使之避免與草坪上的機械作業(yè)發(fā)生矛盾。
設(shè)備選型和管網(wǎng)布置應(yīng)適應(yīng)草坪的種植方式。由于景觀的需要,園林綠化中草坪的種植地塊很多不是規(guī)則的形狀,如高爾夫球場,且有時同一工程中的不同地塊呈零星分布,增加了噴灌系統(tǒng)中設(shè)備選型和管網(wǎng)布置的難度。
灌水管理應(yīng)與草坪病害防治結(jié)合起來。很多草坪病害,特別是真菌類病害與草坪葉面和土壤濕度關(guān)系密切。在灌水管理中,制定合理的灌溉制度,包括灌水周期、灌水時間、灌水延續(xù)時間等,對控制草坪病害十分重要。
噴灌系統(tǒng)在滿足草坪需水要求的同時,需充分注意景觀和環(huán)境效果。精心設(shè)計的噴灌系統(tǒng),通過正確選擇噴頭和進行噴點的布置,不僅能滿足草坪需水,而且在灌水時可以形成水動景觀效果。
二、噴灌系統(tǒng)的組成
一個完整的噴灌系統(tǒng)一般由噴頭、管網(wǎng)、首部和水源組成。
1.噴頭:噴頭用于將水分散成水滴,如同降雨一般比較均勻地噴灑在草坪種植區(qū)域。
2.管網(wǎng):其作用是將壓力水輸送并分配到所需灌溉的草坪種植區(qū)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(yīng)的管件、閥門等設(shè)備將各級管道連接成完整的管網(wǎng)系統(tǒng)。現(xiàn)代灌溉系統(tǒng)的管網(wǎng)多采用施工方便、水力學(xué)性能良好且不會銹蝕的塑料管道,如PVC管、PE管等。同時,應(yīng)根據(jù)需要在管網(wǎng)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,并對水進行加壓、水質(zhì)處理、肥料注入和系統(tǒng)控制。一般包括動力設(shè)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(shè)備,如自動灌溉控制器、衡壓變頻控制裝置等。首部設(shè)備的多少,可視系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)均可作為噴灌水源。在草坪的整個生長季節(jié),水源應(yīng)有可靠的供水保證。同時,水源水質(zhì)應(yīng)滿足灌溉水質(zhì)標準的要求。
三、噴頭的選型與布置
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、噴灑扇形角度可否調(diào)節(jié)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、草坪品種、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,以便于灌溉均勻度的控制和整個系統(tǒng)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(tǒng)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(chuàng)作人工水景。因此,只能在首先滿足草坪需水的前提下,盡量照顧到景觀效果。
目前,草坪噴灌系統(tǒng)一般均采用埋藏升降式草坪噴頭。
此類噴頭品種繁多,以美國雨鳥公司(RAIN BIRD)的產(chǎn)品為例,按射程分,有0.9~6.1米的小射程噴頭,6.4~15.3米的中等射程噴頭,11.6~25.0米的大射程噴頭;按驅(qū)動機構(gòu)分,有球驅(qū)動、齒輪驅(qū)動和搖臂噴頭;按調(diào)節(jié)方式分,有無工具調(diào)節(jié)和有工具調(diào)節(jié)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,不會影響園林景觀和草坪上的機械作業(yè)。
1.1 小射程噴頭一般為非旋轉(zhuǎn)散射式噴頭,如雨鳥1800系列、UNI-Spray系列。這些噴頭的彈出高度有50mm、75mm、100mm、150mm和300mm,可選配噴灑形式繁多或可調(diào)角度的噴嘴,噴灌強度較大。不但適用于小塊草坪,也可用于灌木、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”,即無論全圓噴灑,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(tǒng)的噴灑均勻度極為有利。
1.2 中等射程噴頭多為旋轉(zhuǎn)噴頭,如雨鳥T-Bird系列齒輪驅(qū)動無工具調(diào)節(jié)噴頭、R-50球驅(qū)動無工具調(diào)節(jié)噴頭、Maxi-Paw搖臂式無工具調(diào)節(jié)噴頭、5004齒輪驅(qū)動有工具頂部調(diào)節(jié)噴頭。這些噴頭適用于中型面積綠地的灌溉。其中T-Bird、R-50和5004噴頭均配有雨鳥公司性能獨特的雨簾(Rain Curtain)噴嘴,使噴灑均勻度大為提高;Maxi-Paw噴頭尤其適合水源水質(zhì)較差的條件。
1.3 大射程噴頭,如雨鳥Falcon和Talon系列均為旋轉(zhuǎn)式齒輪驅(qū)動頂部有工具調(diào)節(jié)噴頭。其特點是材料強度高,抗沖擊性能好。除用于大面積草坪灌溉外,特別適合于運動場草坪灌溉系統(tǒng)。由于高爾夫球場草坪與一般公共草坪相比具有本身的特殊性,因此,高爾夫球場草坪噴頭獨成體系,如雨鳥Eagle系列和Impact-D系列噴頭,即專為高爾夫球場草坪噴灌而設(shè)計。
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草坪噴灌系統(tǒng)中的地形較低的部位,可有效防止當(dāng)灌水停止時管道中的水從低位噴頭溢出,影響噴頭周圍草坪的正常生長。
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(nèi)噴灑在地面上的水深。我們一般考慮的是組合噴灌強度,因為灌溉系統(tǒng)基本上都是由多個噴頭組合起來同時工作。對于噴灌強度的要求是,水落到地面后能立即滲入土壤而不出現(xiàn)積水和地面徑流,即要求噴頭的組合噴灌強度(ρ組合)應(yīng)小于等于土壤的水入滲率。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。如坡度大于12%時,土壤的允許噴灌強度將降低50%以上。因此,對于地形起伏的工程,在噴頭選型時需格外注意。
2、噴頭的布置
噴灌系統(tǒng)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(guān)系到整個系統(tǒng)的灌水質(zhì)量。
噴頭的組合形式主要取決于地塊形狀以及風(fēng)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,適用于地塊規(guī)則,邊緣成直角的條件。這種形式設(shè)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,適用于不規(guī)則地塊,或地塊邊界為開放式,即使噴灑范圍超出部分邊界也影響不大的情況。這種布置抗風(fēng)能力較強,噴灑均勻度要高于矩形或正方形,同時所用噴頭的數(shù)量相對較少,但不易作到使各條支管的流量均衡。有時地塊形狀十分復(fù)雜,或地塊當(dāng)中有障礙物,使噴頭的組合形式為不規(guī)則形。但在多數(shù)草坪噴灌系統(tǒng)中,可盡量采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??紤]到風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(yīng)根據(jù)實際布置結(jié)果對系統(tǒng)的組合噴灌強度進行校核。特別是在地塊的邊角區(qū)域,因噴頭往往是半圓或90度而不是全圓噴灑,若選配的噴嘴與地塊中間全圓噴灑的噴頭相同,則該區(qū)域內(nèi)的噴灌強度勢必大大超過地塊中間。所以,為保證系統(tǒng)良好的噴灑均勻度,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。
四、草坪噴灌系統(tǒng)的設(shè)計
有了性能優(yōu)越、質(zhì)量可靠的噴頭,還必須對系統(tǒng)進行精心設(shè)計,才能真正發(fā)揮噴灌的作用,達到預(yù)期的效果。草坪噴灌系統(tǒng)的設(shè)計一般包括以下步驟:
(一)灌溉需水量的確定
需水量包括土壤與地表的蒸發(fā)量和植物本身消耗的蒸騰量,也稱作植物騰發(fā)量。影響需水量的因素有氣象條件(溫度、濕度、輻射及風(fēng)速等)、土壤性質(zhì)及其含水狀況、植物種類及生育階段等。由于上述這些影響因素錯綜復(fù)雜,確定灌溉需水量最可靠的辦法是進行實際觀測。但往往在規(guī)劃設(shè)計階段缺乏實測資料,這時就需要根據(jù)影響需水量的因素進行估算。估算灌溉需水量的方法很多,可通過公式進行計算,或參照下列經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取:
氣象條件
濕冷
干冷
濕暖
干暖
濕熱
干熱
日需水量(mm)
2.5-3.8
3.8-5.0
3.8-5.0
5.0-6.4
5.0-7.6
7.6-11.4
表中,“冷”指仲夏最高氣溫低于21攝氏度;“暖” 指仲夏最高氣溫在21至32攝氏度之間;“熱” 指仲夏最高氣溫高于32攝氏度;“濕”指仲夏平均相對濕度大于50%;“干” 指仲夏平均相對濕度低于50%。
灌溉系統(tǒng)的設(shè)計,應(yīng)滿足草坪需水高峰期的日需水量,即按最不利的條件設(shè)計,選取特定氣象條件下的最高日需水量,以使系統(tǒng)有足夠的供水能力。
(二)輪灌組的劃分
灌溉系統(tǒng)的工作制度通常分為續(xù)灌和輪灌。續(xù)灌是對系統(tǒng)內(nèi)的全部管道同時供水,即整個灌溉系統(tǒng)作為一個輪灌區(qū)同時灌水。其優(yōu)點是灌水及時,運行時間短,便于其他管理操作的安排;缺點是干管流量大,工程投資高,設(shè)備利用率低,控制面積小。因此,續(xù)灌的方式只用于草坪單一且面積較小的情況。
對于絕大多數(shù)灌溉系統(tǒng),為減少工程投資,提高設(shè)備利用率,擴大灌溉面積,一般均采用輪灌的工作制度,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。
輪灌組劃分的原則
1.1 輪灌組的數(shù)目應(yīng)滿足草坪需水要求,同時使控制灌溉面積與水源的可供水量相協(xié)調(diào);
1.2 對于手動、水泵供水且首部無衡壓裝置的系統(tǒng),每個輪灌組的總流量盡可能一致或相近,以使水泵運行穩(wěn)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,同時種植的草坪品種一致或?qū)嗨囊笙嘟?
1.4 為便于運行操作和管理,通常一個輪灌組所控制的范圍最好連片集中。但自動灌溉控制系統(tǒng)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(shù)目的確定
輪灌組的數(shù)目,取決于每天允許運行時間、灌水周期和一次灌水延續(xù)時間。對于固定式灌溉系統(tǒng),其輪灌組數(shù)目可根據(jù)下式確定:
N≤
式中:
N - 系統(tǒng)允許劃分輪灌組的最大數(shù)目,取整數(shù)。
c - 一天運行的小時數(shù),一般不超過20小時。草坪噴灌系統(tǒng)中,一天的可運行時間往往受到多種因素限制。如公共開放綠地在有人為活動時、運動場草坪在比賽時均不能灌水;草坪為控制病害,對于灌水時間也有特殊要求。
T - 灌水周期,即兩次灌水之間的間隔時間(天)。由于草坪的根系層淺,根層土壤持水能力有限,因此用水高峰期時灌水周期多以一天計。但灌水過于頻繁會使草坪發(fā)病率高,抗踐踏性差,生長不夠健壯,所以也有時人為延長灌水周期。
t - 一次灌水延續(xù)時間(小時)。取決于工程所在地氣候條件和系統(tǒng)的組合灌水強度以及灌水周期。假如灌水周期為一天,那么每一輪灌組的一次灌水延續(xù)時間只要滿足草坪當(dāng)天的需水即可。
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(guī)格通常與支管的公稱管徑相同。在某些特殊情況下,閥門的尺寸可能小于或大于支管管徑,但相差不應(yīng)超過一級管徑的范圍。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(tǒng)中的電磁閥,在選用時一定要考慮其技術(shù)性能。
3.2 閥門應(yīng)設(shè)置在便于操作、維修的位置,特別是手動操作噴灌系統(tǒng),最好將閥門安裝在噴頭的噴灑范圍之外,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。例如,在足球場草坪灌溉工程中,閥門不應(yīng)安裝在場地內(nèi)部。
3.4 在可能的情況下,閥門最好位于所控制的一組噴頭的中心部位,以利于平衡支管流量與壓力,減小支管管徑。
(三)灌溉系統(tǒng)的水力計算
全文
http://www.rainbird.com.cn/seminar/turf/1/turfsys.htm
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