滴灌區(qū)加壓泵站設(shè)計問題研究

1、<p>　　滴灌區(qū)加壓泵站設(shè)計問題研究</p><p>　　[摘 要]滴灌技術(shù)能夠充分利用水資源，具有節(jié)約用水和有效增產(chǎn)的作用，在我國干旱和半干旱地區(qū)得到普遍推廣和應(yīng)用，其影響力甚至遠(yuǎn)達(dá)一些中亞國家。然而，滴灌技術(shù)不同于地面簡單的灌溉，前者是一個紛繁復(fù)雜的加壓灌溉，可以說工程量大，實(shí)施成本比較高，是一種利用加壓的形式進(jìn)行灌溉的方式。因此需要有效地進(jìn)行滴灌區(qū)加壓泵站的設(shè)計，只有解決其在設(shè)計和運(yùn)行中的問題，

2、遵循運(yùn)行原理和制度，分析其流量變化特點(diǎn)和揚(yáng)程構(gòu)成因素，遵守選泵原則和泵站進(jìn)水池設(shè)計要求，才能更好地促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)建設(shè)，達(dá)到節(jié)水節(jié)能增產(chǎn)的目的。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]滴灌區(qū)；加壓泵站；設(shè)計； </p><p>　　中圖分類號：Y85 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）40-0383-01 </p><p>　　滴灌區(qū)加壓泵站設(shè)計與地面灌

3、溉的提水泵設(shè)計有很大的區(qū)別，二者不可混淆。滴灌區(qū)加壓泵站設(shè)計需要確定流量設(shè)計，這就要求充分遵循泵站的運(yùn)行原理，根據(jù)運(yùn)行時間和運(yùn)行流量的大小來選擇，合理設(shè)計流量。加壓泵站的揚(yáng)程設(shè)計應(yīng)考慮輸水管道的水頭損失和過濾設(shè)備的水頭損失。此外對于進(jìn)水池的設(shè)計也有比較精確的要求，這就需要滴灌區(qū)加壓泵設(shè)計時認(rèn)真對待，合理有效的設(shè)計，以達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)的效果。 </p><p>　　一、滴灌區(qū)加壓泵站運(yùn)行原理和布置形式 </p&g

4、t;<p>　　滴灌就是滴水灌溉技術(shù)，它是利用管道系統(tǒng)，使水以點(diǎn)滴地形式，緩慢、均勻而又定量地浸潤作物根系最發(fā)達(dá)的區(qū)域，使作物主要根系活動區(qū)的土壤始終保持在最優(yōu)的含水狀態(tài)。滴灌從運(yùn)行原理上來說是采用加壓灌溉的方式進(jìn)行滴灌的，泵站中心以離心泵為主，其原理在于離心泵從進(jìn)水池吸水，然后將水直接壓入輸配水管道。從布置形式上來講說滴灌區(qū)泵站上游需要布置沉淀池，下游布置過濾設(shè)備。上游的沉淀池用來過濾水中的泥沙，水質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)之后才能進(jìn)入

5、滴灌毛管，要求水流速度緩慢平穩(wěn)無大范圍攪動，；泵站下游連接的過濾設(shè)備和管網(wǎng)，主要用于過濾設(shè)備的沖洗以及輪灌組位的位置變動，使得泵站工作壓力穩(wěn)定。 </p><p>　　大型灌溉系統(tǒng)為了安全經(jīng)濟(jì)，一般由三級或者三級以上輸水管道組成，包括主干管、分干管和支管，各個管道所起到的作用各不相同。如下圖所示，滴灌系統(tǒng)中主干管用于將水源輸送到各個農(nóng)田首部，分干管用于將水源從農(nóng)田首部輸入到田間，支管將分干管輸送來的水分配到各個滴

6、灌小區(qū)，滴灌小區(qū)由許多滴灌毛管組成。分干管之間的灌溉方式各異，有輪灌和續(xù)灌兩種方式，所以滴灌區(qū)首部加壓泵站的設(shè)計流量和揚(yáng)程就取決于輪灌組的大小和所處的位置。對于滴灌區(qū)加壓泵站的設(shè)計來說，一般采用的都是離心泵，其比較常見的工作方式就是采用多泵并聯(lián)工作，以變速調(diào)節(jié)的方式來解決工況變化的問題。如此一來，想要確定離心泵的數(shù)量，就必須泵站設(shè)計的最大設(shè)計流量，也就是離心泵并聯(lián)總流量。然而作為調(diào)節(jié)泵站工況的一種手段，水泵并聯(lián)運(yùn)行或者串聯(lián)運(yùn)行的目的主要

7、是為了增加泵站流量或者揚(yáng)程，而如果要求泵站減小工況流量或揚(yáng)程，則可以通過減少水泵工作數(shù)量或者采用水泵調(diào)速運(yùn)行的方法來實(shí)現(xiàn)。泵站裝置的系統(tǒng)特性與裝置靜揚(yáng)程和管網(wǎng)水頭損失密切相連，由于滴灌加壓泵站工作特點(diǎn)類似于城市供水泵站，所以其裝置靜揚(yáng)程有泵站進(jìn)水池水位與管網(wǎng)控制點(diǎn)高程之差決定。滴灌系統(tǒng)的輪灌組位置距離泵站最遠(yuǎn)時</p><p>　　二、滴灌區(qū)加壓泵站設(shè)計研究 </p><p>　　就目前情

8、況而言，多種農(nóng)作物采用滴灌技術(shù)灌溉已成為普遍現(xiàn)象，甚至已經(jīng)應(yīng)用于多種作物同時灌溉，以達(dá)到時間上的一致性，這就需要滴灌區(qū)在加壓泵站設(shè)計時注意研究多種情況。 </p><p>　?。ㄒ唬┑喂鄥^(qū)加壓泵站設(shè)計流量的確定 </p><p>　　大型滴灌區(qū)內(nèi)多種作物同時灌溉，所需的灌溉流量隨時間變化，水泵站的工況也會隨之變化。這就需要泵站設(shè)計流量時能夠充分遵循工作泵選型依據(jù)，務(wù)必根據(jù)泵站運(yùn)行時間和運(yùn)行

9、流量的大小來選擇。當(dāng)泵站要求輸送最小流量時，可采用單泵工作或者少數(shù)幾臺泵并聯(lián)工作；當(dāng)要求泵站輸送最大流量時，可采用備用泵加上全部工作泵并聯(lián)工作。另外，滴灌系統(tǒng)的輪灌組位置與泵站設(shè)計流量也是相互影響的，滴灌系統(tǒng)的輪灌組位置距離泵站最遠(yuǎn)時，輸水管網(wǎng)的水頭損失最大，所以滴灌輸水管網(wǎng)的水頭損失與輸水流量以及輸水管網(wǎng)的工作長度有關(guān)。大型滴灌系統(tǒng)由多級管道組成，各級管道的管徑、工作管長和流量不同，產(chǎn)生的水頭損失不一樣，但是管網(wǎng)輸水總流量始終等于泵站

10、中工作泵的并聯(lián)總流量。 </p><p>　?。ǘ┑喂鄥^(qū)加壓泵站設(shè)計揚(yáng)程的確定 </p><p>　　影響加壓泵站揚(yáng)程計算的因素很多。通常來講，滴灌區(qū)加壓泵站灌溉與地面灌溉的提水泵站不同，前者與管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)，除了考慮泵站靜揚(yáng)程以外，還要考慮輸水管網(wǎng)中各級管道的水頭損失、過濾設(shè)備水頭損失和灌水小區(qū)工作壓力。因?yàn)楣嗨^(qū)是滴灌設(shè)計的最小設(shè)計單位，只有保障了灌水小區(qū)首部壓力，才能保證灌水均

11、勻度。此外，不同作物的土壤設(shè)計濕潤比不一樣，設(shè)計出的灌水小區(qū)面積也不同，同時導(dǎo)致它們的灌水小區(qū)工作壓力存在差異，輪灌組位置變化將導(dǎo)致輸水管道工作長度發(fā)生變化，計算出的管道水頭損失不一樣。所以，具體計算泵站揚(yáng)程時應(yīng)該考慮灌溉小區(qū)面積，輪灌組位置以及輸水流量等因素。 </p><p>　　由于滴灌系統(tǒng)的輪灌組組合多變，其首部加壓泵站不僅要采用多臺水泵并聯(lián)工作，還必須考慮水泵調(diào)速運(yùn)行以滿足各種工況需求。大型滴灌系統(tǒng)加壓

12、泵站設(shè)計中都選用可調(diào)速的離心泵。根據(jù)《泵站技術(shù)規(guī)范》規(guī)定和葉片泵相似理論可知，在一定調(diào)速范圍內(nèi)（0～30%，最大不超過50%）運(yùn)行的離心泵的效率近似保持不變，但其工作揚(yáng)程和流量發(fā)生改變，這有利于應(yīng)對灌溉系統(tǒng)中多變的輪灌要求。 </p><p>　?。ㄈ┑喂鄥^(qū)加壓泵站沉淀池設(shè)計要求 </p><p>　　滴灌技術(shù)對于水質(zhì)的要求較高，對于河水灌溉，系統(tǒng)首部設(shè)置過濾設(shè)備，即所說的沉淀池。通常情

13、況下，相比較城市水處理的平流式沉淀池和灌溉的平流式沉淀技池，后者的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較低。滴灌用平流式沉淀池的表面負(fù)荷率為0.2-2mm/s，不能大于3mm/s，水平流速為10-25mm/s，因此沉淀池一般都要求設(shè)計為寬而長。為了不繞動沉淀池底部泥沙，應(yīng)使其底部流速很小，為此，應(yīng)將泵站進(jìn)水池與沉淀池隔開，進(jìn)水池從頂部進(jìn)水，而且為了防止沉淀池中水流產(chǎn)生漩渦，進(jìn)水池進(jìn)水方向應(yīng)與沉淀池水流速方向相同，所以進(jìn)水池應(yīng)采用正向進(jìn)水方式。 </p>

14、<p>　　（四）滴灌自動化控制系統(tǒng) </p><p>　　滴灌系統(tǒng)可以很容易的實(shí)現(xiàn)自動化的控制，其能夠有效的實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉，也是農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的要求。另外，通過滴灌系統(tǒng)施用水、肥料、除草劑、殺蟲劑等還可以降低操作管理費(fèi)用。所以，滴灌區(qū)加壓泵站設(shè)計時，要充分考慮系統(tǒng)的自動化，參考作物和土壤水分及氣象資料的反饋信息來預(yù)先設(shè)計程序，根據(jù)控制系統(tǒng)運(yùn)行的不同方式，注意控制設(shè)備的使用，例如灌水器、管道、管件及水

15、泵、電機(jī)、中央控制器、自動閥、傳感器等設(shè)備。 </p><p>　　結(jié)論：總而言之，滴灌區(qū)加壓泵設(shè)計要求眾多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。大型滴灌區(qū)的首部加壓泵站設(shè)計特點(diǎn)與地面灌溉的提水泵站設(shè)計特點(diǎn)有很大不同，尤其是加壓泵站揚(yáng)程的設(shè)計十分繁瑣，它不僅受到過濾設(shè)備的工作影響，還受到輪灌過程的影響。泵站進(jìn)水池的設(shè)計受到沉淀池工作特點(diǎn)的制約，應(yīng)以保證水質(zhì)沉淀效果為前提，加壓泵站的揚(yáng)程設(shè)計應(yīng)考慮輸水管道的水頭損失和過濾設(shè)備的水頭損失。另外

16、，還需要特別注意滴灌系統(tǒng)自動化的設(shè)計。本文從滴灌區(qū)加壓泵站設(shè)計的原理和工作制度出發(fā)，分析得出加壓泵站流量設(shè)計，進(jìn)水池設(shè)計要求和選泵對大型滴灌區(qū)的首部加壓泵站設(shè)計有極大的參考作用。做好滴灌區(qū)加壓泵的設(shè)計，有利于加速我過農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)水節(jié)能灌溉，更有利于促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 李淑珍；李明思；徐燕.滴灌系