稳流器在小管出流中的应用

涌泉灌溉下毛管极限长度的计算方法0 引言近两年来,山西省晋城陵川县在"山西省农业科技推广示范行动"项目的扶持下,结合当地特色,大力发展果树种植行业.由于当地特殊的地理环境,使得果品质量优良,但当地严重缺乏的水资源以及原始的灌溉方式制约了农业的发展.因此,当地率先引进了涌泉灌溉技术,相比于原有的抽水漫灌的方式,更加节水、省工、高效、管理方便,对于当地经济发展有很大推动作用.1 涌泉灌溉优势涌泉灌溉是由滴灌演化而来的一种节水灌溉方式[13].滴灌出流量小,滴入土壤的水分在土壤中入渗的均匀性因土质不同差异很大,而且易造成植物根系侧向生长,使作物的抗倒性变弱.为了解决这一问题,逐渐地发展为将微管代替滴灌滴头的灌溉模式,并借鉴了穴灌的特点,将水灌入绕作物的环状灌水沟中,使水能缓慢、均匀地渗入根系中.与喷灌相比,喷灌的灌水效率受温度和风向的影响较大,当温度过高、空气湿度低时,喷灌的蒸发损耗量增大.当风速为四级时,能将水滴吹散,使喷灌的水滴发生漂移; 对于一些叶片较多的植株,喷洒的水量会有一部分落在叶片上,降低了灌水效率; 而涌泉灌不受风速气温影响,能将水直接灌入植物根系中,避免了这些情况的发生.渗灌虽然减少了地表蒸发的水分耗散,但其造价太高,极易堵塞,而且技术不太成熟.涌泉灌溉与前几种节水灌溉方式相比,具有出流量大、灌水损失小、不受气温风力影响、灌水均匀度高、适用于多种土质、投资少和操作简便等优点.对于地形复杂的山区,涌泉灌溉具有很大的优势.2 灌区基本情况灌区位于山西晋城地区,灌区面积为 12hm2,主要种植作物为樱桃、苹果、桃、李、杏、梨等果树,共种植果树 7 852 棵,果树株距为 3m,行距为 4m.灌区土地均为梯田,且高差较大,最高地块海拔为 959. 67m,最低地块为 896. 78m,采用自流灌溉.灌区内设计一蓄水池,为圆柱形,高 6m,底半径为 10m,灌水方式为涌泉灌溉( 小管出流灌溉) ; 项目设计干管、分干管管径为 110mm,支管为 63mm,毛管管径为 32mm,微管管径为4mm,系统设计流量为43. 8m3/ s.在每行果树地下 15cm 深处埋设一条毛管,稳流器在毛管上打孔安装,由稳流器的另一端接 4mm 微管,微管位于地面以上,水流经微管以细流形式流入果树周围预先挖好的环状灌水沟,最后入渗到果树根系中.环状灌水沟直径取 1. 3m,沟深 10cm,边坡系数为 1,底宽为 20cm,其断面为等腰梯形.按成龄树冠直径为 2m 计算,求得稳流器规格为 60L/h.3 毛管长度的确定对于一个灌溉工程来讲,毛管用量较大,约占总用管量的 55% .灌区设计是由 1 条毛管控制 1 行果树,选用的管径决定了毛管的最大铺设长度.经过水力计算,20、25、32mm 这 3 种规格的毛管是较为经济的管径.但考虑到管径过小会使沿程水头损失增大的因素,并且要保证供水量的充足,所以采用 32mmPE管作为毛管.在灌区规划中,如果毛管过短,会增加管件的用量,使阀门数量过多,增加了灌溉管理的难度; 如果毛管过长,会使出流不均,同时造成了管道的浪费.因此,确定毛管的最大长度能更合理规划灌区,降低灌溉系统的造价,提高灌溉质量.3. 1 水头偏差在支、毛管之间的分配比例计算当地形均匀且支毛管的降比均不大于 1 时,分配比例可用微灌工程技术规范 SL103-95(4. 3. 4-1)式[5]计算,有其中,β1为允许水头偏差分配给支管的比例; β2为允许水头偏差分配给毛管的比例; L1为小区支管总长度,m; L2为毛管总长度,m; J1为沿支管地形比降,J2为沿毛管地形比降,本工程中取 J1= J2= 0; α1为支管上毛管布置系数,本工程为双侧布置取 2; n1为支管上单侧毛管的根数; a 为指数,由管道价格与管道直径回归得出; C 为管道价格,元/m; b0为系数.3. 2 管径与报价的参数计算为求得 a 的值,现根据管道与管径报价材料( 见表1) 对( 2) 式 C = b0da进性回归分析.对等式两边取对数,得 lnC=lnb0+lnd.令 y = lnC,b = lnb,x = lnb,将表中数据转换后,用 Sas 软件对其作回归分析,得到回归方程( 模型的回归拟合结果) 为求得回归模型的 p 值小于 0. 05,说明较为显着; 决定系数达 0. 931 3,说明其具有较高的拟合精度.因此,求得 a 值为 1. 928.3. 3 毛管的极限管长度按 SL103-95,微灌工程技术规范公式[5]进行计算,则有其中,Nm为多孔管的极限分流孔数; INT( ) 为将括号内的实数舍去小数成整数; Δh毛为毛管内允许的水头偏差; d 为多孔管内径,mm; K 为水头损失括大系数,取 k=1. 2; S 为毛管孔间距,取 3m; qd为稳流器出水流量,取 qd= 60L / h; β1为允许水头偏差分配给支管的比例; [Δh]为灌水小区允许水头偏差,经计算为1m.按凯勒尔卡迈里所提的支毛管水头,损失合理分配方案,Δh支= 0. 45Δh ,Δh毛= 0. 55Δh .代入上面公式求得毛管的最大铺设长度为 81m.但在实际的工程中,各灌水小区由于地形条件不同,离输水干管距离不同,支管布设长度不同,一块地里需要布置的毛管根数不同,其支、毛管水头损失分配往往达不到最为合理的情况.因此,毛管布设最大长度需要根据各灌水小区中的实际情况来确定,通过式( 1) ~ ( 6) 计算求得,以便使各灌水小区的毛管长度在最大值的范围内.3. 4 毛管水头损失的计算毛管在灌区应用中,因其出口接相同规格稳流器,微管的流量相同,又被称为多孔管.通常利用多孔系数法计算水头损失,先计算沿程流量不变时的沿程水头损失 hf,再乘以多口系数 F ,即得多孔管的沿程水头损失.在项目中按下面经验公式[1]计算,即其中,F 为多口系数; m 为流量指数,取 m=1. 77;N 为出流口数目; x 为第 1 个出流口到管道进口距离 l1与出流口间距 l 的比值,即 x = l1/ l .通常 x 有两种情况,即当 l1为 l 的1/2 时,x = 0. 5; 当 l1与 l 相等时,x =1.Hf为多孔出流下管道的沿程水头损失,本工程中局部水头按沿程水头损失的 10% ~15%考虑.4 不同毛管布置方案比较4. 1 水头损失比较根据毛管在支管上的布置方式,可分为两种: 一种是毛管双侧布置; 另一种是毛管单侧布置,稳流器为 60L/h.在同一块地上布置两种不同方案,分别对其进行水力计算,比较两者的水头损失,如表 2 所示.在双侧布置的条件下,每块地的平均水头损失只有单侧布置下的 42. 7%.采用双侧布置,可明显减少水头损失,保证出流均匀,提高灌溉效率,增加果树的产量.4. 2 工程投资比较毛管双侧布置与单侧布置相比,增加了干管长度和管件的使用数量.为了防止漏水,接口处粘合强度要求高,并且管道试水试验要求管道所有接头、配件均无渗漏,增加了工程施工难度和投资.为保证出流均匀、节约用水,本工程采用双侧布置的方式,同时在施工中做好管道安装、接头连接、阀门安装、管道打压试验、镇墩安装与土方回填等工作,并要规范施工程序、严格进行监理、保证施工质量.5 结论1) 根据工程中管道报价材料,回归出了管道价格与管道内径的函数关系,回归方程为C=0.006 25d1. 928 45.其中 c 为管道价格,元/m; d 为管径,mm.该模型有极高的精度,可用于响应预测.2) 在灌溉方式为小管出流灌、选用稳流器流量规格为 60L/h、选用毛管内径为 32mm 的灌区,根据凯勒尔卡迈里所提的支毛管水头损失合理分配方案,Δh支= 0. 45Δh ,Δh毛= 0. 55Δh ,其毛管的极限长度为每根不超过 81m.3) 对毛管水头损失计算可以看出,采用毛管双向出流可以减少水头损失,同时使管道出流更均匀,保证了灌溉系统的稳定与安全.参考文献:[1] 汪志农. 灌溉排水工程学[M]. 北京: 中国农业出版社,2010: 80-187.[2] 李大美. 水力学[M]. 武汉: 武汉大学出版社,2010: 80-187.[3] 汪志农. 农田水利学[M]. 北京: 中国水利水电出版社,2010: 133-154.[4] 王玉顺. 试验设计与统计分析 sas 实践教程[M]. 西安: 西安电子科技大学出版社,2012: 195-240.[5] 水利部. 微灌工程技术规范 SL103-95[S]. 北京: 中国水利水电出版社,1996.[6] 水利部. 低压管道输水灌溉工程技术规范 SL/T153-95[S]. 北京: 中国水利水电出版社,1995.[7] 水利部农水司. 管道输水工程技术规范[M]. 北京: 中国水利水电出版社,1998.[8] 水利部,灌溉与排水工程设计规范 GB50288 -99[S].1999.[9] 郑耀泉,刘婴谷. 果园小管出流灌水技术[J]. 喷灌技术,1992( 1) : 44-48.[10] 王岩. 南方农田灌溉水人工湿地处理工程设计研究[J].灌溉排水学报,2012,31( 1) : 138-140.[11] 李中华,王树鹏,张云峰. 高效节水灌溉工程优化设计要点[J]. 中国农村水利水电,2012( 12) : 23-25.[12] 杨素哲,沈菊艳,黄保全,等. 果树涌泉灌溉方式的技术应用[J]. 农业工程学报,2005,21( S1) : 68-71.本文来源学术堂论文网/ntshuili/36188.html聚乙烯（PE）简介1.1聚乙烯化学名称：聚乙烯英文名称：polyethylene，简称PE结构式：聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。

小管出流灌溉是用塑料小管与插进毛管管壁的接头（紊流器/稳流器）连接，把来自水源以及施肥罐中的灌溉水和肥料溶液经过网式过滤器或离心网式过滤器过滤后，通过地下PVC干管与地上PE管材组成的输配水管网的有压水在稳流器中以细流(或射流)形式灌到作物根部的地表，再以积水入渗的形式渗到作物根区土壤的一种滴灌形式.随着小管出流灌溉技术的应用推广，越来越受到众多农户的推崇。

为克服微管抗塞性能差的缺点，选用内径3～4毫米的微管＋滴头或压力补偿式滴头（稳流器）配合共同实施小管出流灌溉。

其中，压力补偿式滴头能够保证供水压力在一定范围内变动时，通过滴头的流量不变，从而大大提高了这种小管出流微灌技术的实用性。

小管出流适用于各种地形条件下的果园、林木和其他疏植作物的节水灌溉。

小管出流灌溉系统与其他灌溉形式相比有很大优势（1）节能、堵塞问题小、水质净化处理简单小管灌水器的流道直径比滴灌灌水器的流道或孔口的直径大得多，而且采用大流量出流，解决了滴灌系统灌水器易于堵塞的难题。

因此，一般只要在系统首部安装60～80目的筛网式过滤器就足够了（滴灌系统过滤器的过滤介质则需要120～200目）。

如果利用水质良好的井水灌溉或水质较好水池灌溉，也可以不安装过滤器。

同时，由于过滤器的网眼大、水头损失小，既减少能量消耗，又可延长冲洗周期（2）施肥方便果树施肥时，可将化肥液注入管道内随灌溉水进入作物根区土壤中，也可把肥料均匀地撒于渗沟内溶解，随水进入土壤。

特别是施有机肥时，可将各种有机肥理入渗水沟下的土壤中，在适宜的水、热、气条件下熟化，充分发挥肥效，解决了滴灌不能施有机肥的问题。

（3）省水小管出流灌溉是一种局部灌溉技术，只湿润渗水沟两侧作物根系活动层的部分土壤，水的利用率高，而且是管网输配水，没有输渗漏损失。

据北京海淀区试验，可比地面灌溉节约用水60％以上。

（4）适应性强对各种地形、土壤、各种果树等均可适用。

（5）操作简单，管理方便。

流体力学的应用力学是无所不在的，生活中并不是缺少流体力学的应用，而是缺少发现的眼睛。

其实大部分工程方面的东西都是与力学相关，这就是为什么理工科不论科班与否都要学理论力学。

只要是涉及到流体的介质的都会用到流体力学多人都有过静脉输液 (俗称“打点滴”) 的经历，这里涉及到的许多流体力学原理，很多人未必注意到。

图1静脉输液器示意图静脉输液器的示意图如图1所示，其中包括输液瓶①、针头②、上输液管③、夹子④、茂菲氏滴管⑤、小管⑥、管口和乳胶帽⑦、管口⑧、下输液管⑨、调节阀⑩、针头(11)、针头(12)、软管(13)等。

这里，盛有药液的玻璃瓶(输液瓶)①是倒挂的，下面是药液，上面是气体，液面用S1表示，液面的高度记为hS1。

针头②通过瓶塞插入药液中，并将药液引入上输液管③。

夹子④可以阻断上输液管③ 内的液体流动(通常夹子④可以省去，这里是为了解释需要而加入的)。

透明的茂菲氏滴管⑤ 的上端有两个管口。

一个管口处嵌入一个小管⑥，其上端与上输液管③相连，下端张着一个不断变形的液面，该液面上的表面张力总是力图阻止上面的液柱向下流，但是液柱的压力总是比表面张力大，使得该液面越来越向下突出。

当液面完全支撑不住时，就有一滴药液落下，然后该液面又重新回到管口附近，我们用h6表示上下变化的液面的平均高度。

另一个管口⑦ 套着一个乳胶帽，可以阻止茂菲氏滴管内外的空气流通(必要时，护士可以用针管从该管口注入一些辅助药液)。

茂菲氏滴管的下部保留一部分药液，上面存留有一部分空气，S5是气、液之间的界面(液面)，液面的高度记为hS5。

茂菲氏滴管下面的管口⑧ 与下输液管⑨ 连接。

调节阀⑩可以调节输液速度。

针头(11)插入患者的静脉中，我们用h0 表示针头处的高度。

人们常以h0 为基准计算其它各处的高度(h0=0) 。

在插入输液瓶①的另一个针头(12)下面，连接着一个泄气软管(13)，该管的出口向上与周围大气相连，药液会通过针头(12)流入软管3。

摘要:针对冀西北杏扁普遍存在的产量低、效益差的现状,因地制宜,通过实施旱作节水技术等措施,有效提升了杏扁产量和效益,可为巩固脱贫攻坚成效提供助力。

关键词:冀西北;杏扁;增产增效;小管出流杏扁作为一种经济树种，可以加工开口杏核、脱衣杏仁以及杏仁饮品等营养保健品，且其副产品可生产出杏脯、果丹皮、活性炭等附带产品，使杏资源的有效利用率大大提高，为促进农业经济增效打下了坚实基础。

由于杏扁抗寒、抗旱、耐瘠薄、易管理，在河北省北部浅山丘陵的干旱地区，杏扁已成为当地栽培的主要经济林树种之一。

截至2016年，河北省杏扁种植面积已达17.64万hm 2，总产量已达3.33万t ，单位面积产量达0.189t/hm 2。

其中，张家口市和承德市是河北省杏扁主要种植区，这两个地区杏扁种植面积占全省种植总面积的95%以上。

张家口市集中在宣化区、蔚县、阳原县和涿鹿县，承德地区集中在平泉县、滦平县、丰宁县、宽城县和围场县。

由于张家口市和承德市是河北省燕山—太行山片区主要贫困区，全省10个深度贫困县有8个在这两个地区，干旱寒冷是这两个地区的主要气候特征，因此当地政府对杏扁产业的发展高度重视，且随着杏农的栽培管理技术不断提高，使得这两个地区的杏扁种植面积和产量均不断提高。

1实施地概况2016~2017年，在张家口市下乡扶贫期间，帮扶村均有杏扁种植。

当初是因为旱地种植粮食产量无保障、旱地改林地财政负责投入并有补贴，因此农户将旱地改种了杏扁，每年可以获得一定的林地补贴。

旱地改种杏扁后，杏扁普遍存在“两无一少”现象，即“无管理、无投入、产出少”，种植了10多年的杏扁，有的长成“灌木丛”，有的长成“小老树”，产量低，收益低。

1.1杏扁长势。

对阳原县朱家庄村长势较好的杏扁进行了田间调查(2003年种植)，种植品种为“优一”，平均株高228.2cm ，主干高58.2cm ，主干直径7.8cm ，主干周长27.0cm ，树冠高度170.0cm ，树冠直径240.9cm ，骨干枝数3.4个，树形多为自然杯状形，总体上长势偏弱，很难形成丰产植株体(详见表1)。

某灌溉工程规划设计说明一、编制依据1、《微灌工程技术规范》GB/T 50485-20092、《农田灌溉水质标准》GB5084-923、《节水灌溉技术规范》SL207-984、《喷灌与微灌工程技术管理规程》SL236-19995、《中华人民共和国水利部水利工程设计概（估）算编制规定》二、总体方案选择与布局1．供水系统在山角下设置一眼机井做为灌溉的主水源，供水至灌溉用蓄水池。

灌溉供水系统包括水泵动力机组。

供水系统的选型和布置是否合理将影响整个灌溉工程的质量。

选用国内著名厂家生产的水泵，具体型号见后面水泵选型设计部分。

2．过滤系统灌水器极易被水源中的污物和杂质堵塞。

因水源中不同程度地含有一定数量的砂粒，一般可采用物理过滤的方法除去水中的砂粒。

根据单眼机井的出水量和种植区灌溉管理的实际情况，拟采用二级过滤系统，即离心过滤器+自动反冲洗叠片组合式过滤系统。

根据水质和灌水器的结构，叠片式过滤器选用120目的国外进口过滤器，过滤精度很高。

过滤系统采用自动控制反冲洗系统，但需要定期进行维护，对管理人员的要求较严格。

3．施肥系统考虑使用者管理情况，施肥系统采用施肥机，在泵出口干管、过滤系统前加注肥料，由水源泵本身提供压力。

该施肥系统施肥高效节能、操作方便，能大大提高板栗的产量。

4．输配水管网管道是灌溉系统的主要组成部分。

工程主要采用的管材有PVC、PE等。

管网系统中首部采用PVC管，田间管网系统采用PE管，微喷头、滴头及稳流器选用以色列进口产品。

PVC管材、PE管材、管件等应选用国内著名厂家产品，符合国家规范标准要求。

5．灌水器该项目微喷头工作压力0.20Mpa，流量80L/h；滴灌管工作压力0.1 Mpa，滴头间距1米，滴头流量3.6L/h；小管出流稳流器工作压力0.1 Mpa，间距3米，流量60L/h。

三、田间灌溉工程设计1.滴灌系统1.1 设计参数水量充足，能够充分保证温室灌溉根据设计规范及结合当地的实际情况，选用如下设计参数：(1) 日耗水强度：取5.0mm/d(2) 土壤湿润比：取80%(3) 灌水有效利用系数：η=0.9(4) 设计灌水均匀度：Cu=0.951.2 灌水器的选择据灌水器的种类和水力性能拟选用内镶片式滴灌管，滴头设计工作压力0.1MPa ，流量3.6L/h 。

小管出流滴灌系统的组成部分主要是：PE主管、PE支管、PE管件、稳流器、稳流器毛管。

其配套部分还包括：首部过滤系统、施肥器、地下主管、打孔器等。

河北格润水利工程有限公司专业生产果树滴灌管、滴灌毛管以及配套设施。

并且可以为您提供专业的滴管设计。

小管出流的优点
1、堵塞问题小，水质净化处理简单。

过滤器只需要60-80目/英寸即可，冲洗次数少，管理简单。

2、高效节水节肥：可直接将水、肥导入植物的根系土层，避免地表蒸发,提高肥水利用率。

3、省水较果好，比地面灌省水60%以上。

4、灌溉水为射流状出流，地面有水层，需要相应的田间配套工程使水流集中于作物主要根区部位。

5 、浇地效率高，劳动强度小，一个劳力2小时可浇15亩地450棵树，每棵树浇100公斤水。

6、管理方便、运转费用低，由于管网全部埋于地下，小管也随之埋于地下，只露出10～15cm的出水口，做好越冬的保护，全部设备不会受自然力和人为的破坏，维修费少。

加之小管出流灌溉的工作水头较低、耗电量少，运行费用低。

7、具有广泛的适用性：可在丘陵、荒坡等各类土壤的土层结构和各种多年生植物的灌溉种植。

8、投资省、施工简便，使用寿命可达15年以上（一般因材料而喻）。