13 届毕业设计 大棚重力滴灌装置的设计 学生姓名 学 号 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 班 级 指导教师 日 期 2013.05 塔里木大学机械电气化工程学院制前 言 重力滴灌技术是目前世界上唯一可以不靠动力驱动的滴灌设备。它是利用重力的原理，靠水源高度产生的自身压力，通过主管道、支管道及供水管网供水。该系统是将世界上先进的灌溉技术与传统的灌溉条件相结合，是农民在不改变现有耕作条件情况下可使用的一种新型滴灌技术。滴灌发展的方向是向更加节约能源，节约用水，这将促使滴灌技术理论、滴灌相关设备方面的研究不断深入。为解决劳动力的问题，便于滴灌在大田作物上的运用，为提高滴灌设备的可靠性、耐久性，一些新技术如计算机管理及控制、激光等技术将在滴灌技术中得到充分运用。重力滴灌设备节水增效明显，适用于温室大棚。在严重缺乏水资源的我国是一项非常值得推广的节水灌溉设备。 关键词：重力滴灌；节约能源；温室大棚；新型灌溉技术全套图纸，加153893706目 录1 概述11.1 国内外研究进展11.2 棚室滴灌的目的与意义21.3 保护地蔬菜对环境的要求32规划设计的基本资料33 规划设计43.1 管网总体布置43.2系统设计标准43.3 毛管与滴管问题的确定43.4 毛管极限长度的校核53.5 大棚滴灌制度的拟定64 工程投资概算64.1 滴灌工程投资概算74.2 滴灌工程效益预测75 系统安装85.1 首部枢纽的安装85.2 管网冲冼、系统试运行及管沟回填96系统的运行管理106.1 运行管理106.3 管道清洗和毛管滴头的冲洗106.3 滴灌系统常见故障及排除方法10结论11致谢12参考文献13 塔里木大学毕业设计 1概述1.1 国内外研究进展 世界上许多地区的缺水问题日趋严重。要求灌溉作物的农户与世界快速扩展的城市之间的竞争越发激烈，节水型灌溉深受重视。滴灌被看作是当今世界一种先进的节水灌溉技术，在诸多的灌水技术中，它是水的利用率最高，最节水的一种灌水技术。许多国家对该项技术进行深入研究和推广。到1991年，世界微灌（包括滴灌、微喷等）面积已发展到176.7hm2，其中以美国的微灌面积最大，为60多万hm2，其次西班牙为16万hm2。超过10万hm2的国家还有澳大利亚为14.7hm2、南非10.7万hm2，以色列10.4万hm2。如按微灌占各国灌溉面积比重排列，塞浦路斯第一，占71%，其次是以色列占49%，约旦占21%，南非占13%。美国、西班牙和澳大利亚各占本国灌溉面积的3%8%。在这国家中，微灌主要用于果树和蔬菜，用于大田作物很少，只占7%左右，也主要用于棉花和玉米。 滴灌在国外各主要农业生产国已很普遍,在我国的农业生产中或产业化发展中更具潜力和前景, 我国是世界上13个贫水国之一，人均水资源占有2300m3世界人均水平的14，居世界109位，由于我国农业大都采用漫灌，灌溉方式落后，水的利用率只有40%，每m3的粮食生产量只有0 85kg低于的世界发达国家2kg水平，水资源的浪费十分严重，节水灌溉是我国农业灌溉的发展方向，我国目前正开发和大面积推广使用各种节水灌溉技术，农业节水灌溉被认为是农业再上新高的关键。 我国目前平均新增加推广滴灌面积约2万hm2，年更新滴灌管4亿m。2010年全国滴灌面积将达到40万hm2以上，年新建和更新数量10万hm2以上，折合滴灌管10亿m。由此可看出，市场需求要比现在提高一倍以上。另外，近几年来，各级政府对节省水资源非常重视，加大了投资力度，使节水灌溉技术得到空前发展。 但目前国内所进行的科学研究十分有限,几乎全集中在滴灌的应用效果及其可行性或前景的分析上。面对世界范围内的日益严峻的水资源危机和农业生产中持续加深的干旱化形势,对大面积滴灌栽培的制度、指标、标准、理论和管理进行深入、系统的研究与实践,不仅极为必要,而且十分紧迫,其中,作物滴灌栽培生理（包括提高滴灌栽培效益的配套措施）的研究是一个重要方面。 滴灌发展的方向是向更加节约能源，节约用水，这将促使滴灌技术理论、滴灌相关设备方面的研究不断深入。为解决劳动力的问题，便于滴灌在大田作物上的运用，为提高滴灌设备的可靠性、耐久性，一些新技术如计算机管理及控制、激光等技术将在滴灌技术中得到充分运用。面对现实,展望未来，必须从战略高度来认识和对待农业生产中的抗旱节水对策。尤其要广泛对比,做中长期的试验,以便真正做到科学、规范、高效、适用。1.2 棚室滴灌的目的与意义 随着生活水平的提高，人们对生活质量的要求也越来越高，对身体健康越来越重视，对营养的合理搭配也越来越重视，这也就是说反季食品的销售量越来越大，这也为广大农户提供了增加收入的商机，也为滴灌提供生存的潜力，尤其是在北方棚室滴灌更有它独特的优势，特别是能满足北方地区在冬季和春秋季节对蔬菜的要求。由于作物的生长发育对环境有一定的要求 ,例如, 不同的植物在不同的生长阶段需要不同的温度、对湿度的要求也高低不同、对水分的需求度也各不同、在其各阶段所需的矿物质也不尽相同即所需的营养成分不同，在这种条件下滴灌相对于其它的传统地面灌溉或大田就产生了其独特的优势。 （1）降低室内的湿度由于滴灌除了作物根部湿润外 ,其它地方始终保持干燥 ,因而大大减少了地面蒸发 ,一般情况下室内空气相对湿度下降20%左右。 （2）地温降幅很小滴灌的运行方式是采用浅灌勤灌的方式，每次灌水量很小，因而几乎不会引起地温的一降。 （3）适时适量补充营养成分传统的施肥方式是在畦灌时将肥料洒在畦入口，肥料随水注入田间或将地膜揭开将肥料埋在根系附近，然后再将地膜盖上。由于地面灌溉不可能很频繁，因而一次施入的肥料量较大，易引起土壤电解质失衡影响作物产量。滴灌可以结合施肥，适时适量地将营养成分直接送到作物根部，提高了施肥利用率，促进作物产量的提高。 （4）减少病虫害的发生滴灌可以降低室内的空气湿度，使与湿度有关的病虫害得以大幅的下降。农作物的产量大幅度的提高，同时降低了防止病虫害的农药的使用量，减少蔬菜农药残留量，提高了蔬菜的品质。 （5）减少肥料的用量滴灌使作物的根系层水量和通气条件保持在最佳的状态，土壤中的微生物非常活跃，使肥料的转化率大大提高；同时适时适量地补充速效肥，因而可以大量地节约肥料的用量。据实验，通过滴灌系统施肥，比常规灌溉施肥，可以节省肥料用量30以上。 （6）节约灌溉用水量。 （7）便于农作管理、节约劳动力、节约时间、节省田间运行费用。滴灌只湿润作物根区，其行间空地保持干燥，因而即使是滴灌的同时，也可以进行其它的农事活动减少了灌溉与其它农作的相互影响，节省了劳动力，也节约了时间，提高了效率。 （8）提高农作物的产量滴灌可以给作物提供更佳的生存和生长环境，使作物产量大幅度提高。一般增产幅度达30%80%。 （9）提早供应市场使用滴灌系统，一般可早应市1530天。 （10）延长市场供应期改善了的环境，可使作物在更长时间内保持生长旺盛，从而可延长市场供应期，获得更佳的收入。 （11）增加收入使用滴灌系统，提高了保护地的收入，一般可提高30%100%。 （12）降低了能耗滴灌比地面畦灌可减少灌水量的50%70%，因而可降低抽水的能耗；同时滴灌地下降小，可减少或免去提高地温所需要的能耗 ，一般能耗可下降30%左右。 （13）保护和保持行生态平衡滴灌技术是节水型农业的措施之一，从宏观上分析农田供水的水资源有地表水、地下水、和自然降水，从微观上分析，作物生物水经过复杂的生理过程形成济产量的科学耗水，将减少农业灌溉对地表水和地下水的开发，能维持原有的三水平衡水文过程，维持河流入海稳定，区域盐分累积平衡，所以人从可持续农业发展的观点看，大面积长期使用滴灌将保持、改善生态环境。1.3 保护地蔬菜对环境的要求保护地蔬菜由于在封闭的环境条件下生长，需要采用不同于传统的方式调整空气、土壤和肥料环境，以便给作物提供最佳的生长发育条件，使作物获得高产，提高经济效益。1.3.1 空气湿度由于作物蒸腾和地面蒸发的水分无法自行散失，因而保护地内的空气湿度较高。给作物的生长带来了如下危害： （1）降低了作物的蒸腾量，限制了作物生长。 （2）不利于果类蔬菜的授粉，影响产量和品质。 （3）不利于采光和棚内提高温度。 （4）易于发生病虫害，特别是枯萎病等造成绝产的病害。1.3.2 气温和地温建立保护地最关键的因素是提高棚内的温度，使作物能在严寒季节生长。因而如何提高棚内气温和地温，减小热量的损失是保护地建设和覆盖材料选择的关键因素。1.3.3 营养成分保护地建设投资大，维持棚内的环境运行费用较高，为了获得较高的经济效益，需要保护地蔬菜产量显著高于裸地，因而施用的肥料量也比裸地蔬菜大。而作物生长所需的各种成分在不同生长阶段是不同的，需要人工干预，才能使作物在最佳的环境下生长，取得高产，因而需要根据作物不同的生长阶段，适时适量地补充营养。2规划设计的基本资料设计用地面积为1亩，其土质为中壤土，是级结构土壤，土壤田间持水量为27%。当地水资源情况：当地浅层地下水资源丰富，水的PH值为7.6，水中矿物质的含量低于1500mg/L，适于灌溉。当地气象资料：当地半干燥气候区，年平均气温8度左右，多年平均降雨量800mm，无霜期150天左右，月最低气温-27度，相对湿度50%。3 规划设计滴灌面积为1亩，地势平坦，计划布置6m30m塑料大棚3栋，单栋南北布置，为了避免棚壁的相互遮荫，设计大棚侧壁间，东西间距为1.5m，根据气候特点大棚内主要以种植早春或秋延茄果类蔬菜为主。3.1 管网总体布置据大棚走向，输水干管、支管东西向布置；支管上有闸阀将水引入棚内，再通过三通将毛管与支管相连接，将灌溉水送至畦中。3.2 毛管与滴管问题的确定因为各棚的面积均为6m30m=0.27亩，故取一栋大棚进行典型的毛管布置设计。在种植的品种方面，由于既有株距较大的茄果类蔬菜，又要轮作有密植和叶类蔬菜，为此，本设计参照美国雨鸟灌溉公司的滴灌设计指导，初步拟定滴灌毛管的间距为0.5m ，滴头间距为0.3m。选择直径为20的绿源生产的滴灌管。采用上述滴灌管，其滴灌强度为： （3-1）式中： p滴灌强度;d滴头流量;L/h S1 毛管的间距,m Se 滴头间距，m 经计算, 得 P = （3-2）因为,13.3