毕业论文果园喷灌系统设计及分析说明书.docx
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毕业论文-果园喷灌系统设计及分析说明书
果园喷灌系统设讣及分析说明书
a录
1引
言
11.1世界水资源状
11.2我国水
资源严峻形势
21.3
节水灌溉与农业可持续发展
31.4可行性分
析52苹果
树地喷灌系统设计8
2.1苹果树地喷灌设计基本资
料92.1.1果树地水源情
况92.1.2果树地
气侯状况92.1.3
地理位置与地形
2.1.4果树地土壤资
102.1.5作物种
植情况
102.1.6
动力系统资料
10
2.1.7其他资
102.2灌
水定额与灌水周期的制定10
2.2.1灌水定额制
定102.2.2灌水
周期制定112.3
管道规划设计方案
112.4喷头选型和布置间距组
合122.4.1确定控制喷灌
质量的参数122.4.2喷头选
型及其参数确定
132.4.3
确定间距组合
13
2.5喷点的组合布置设
142.5.1确定喷头
工作点及支管位置
142.5.2计
算喷头在工作点上喷洒的时间14
2.5.3计算支管每日可喷洒的工作位置
数14
2.6轮灌编组和工作制
152.7确定各级管
道的流量
162.8管道
系统设计
17
2.8.1主干管设
172.8.2支
管设计
17
2.&3干管设
计182.8.4
管道水力计算18
2.9水泵选
型203材
料设备选用和工程预算203.1主要材料设备的选用及投
资203.2喷灌系统总费用计
算223.3经济效益计
算243.4经济
效益分析24结
论
26参考文
献27致
谢
28
毕业论文中文摘要
果园喷灌系统设讣及分析
摘要:
题訂设计的是利用种植园地附近深井的水源，在峪口一块苹果树地中铺设一套喷灌系统，以增加对水源的利用率，缓解此地的干旱情况，以提高苹果的产量。
设计的主要内容包括:
对灌区的自然条件、生产条件和社会条件等基本的资料调查、收集、和整理，确定运行方案，并进行了轮灌编组与工作制度确定，不同灌水定额情况下的运行参数的计算等。
另外管道系统设计包括各级管道的布置，管长、管径以及连接方式的设计、动力设备的制定包括控制设备的选择、喷洒器的选型、水泵的选型、水泵工作范围及扬程计算、泵配套动力的选择等。
除此之外，本设讣还进行了设备的投资预算及经济分析，包括喷灌系统设备明细和投资预算、运行费用计算等，并计算了效益费用比和还本年限。
关键词:
喷灌系统系统设讣经济效益苹果树
毕业论文外文摘要
DesignandPlanningofTheSprinklingIrrigationSystemin
TheNumber?
AppleGardenarea
Abstract
Subjectunderdiscussiontoutilizesourceofwaterofwell,inaridloessplateaulayonesprinklingirrigationsystemintheonearea,inordertoincreasetheutilizationratiotothesourceofwater,thesituationofalleviatingthevalleyandarid,improvetheoutputoftheapple.
Themaincontentdesignedcontain:
Operationscheme,Totaketurnsirrigationsystemgoonorganizeintogroupssurenessofworkingsystem,differentoperationparametersthatpourswaterunderthequotasituation,etc・InPipelinesystem,Atalllevelspipelineassign,pipechoose,pipediameter,inchargeoflongconnectingdesigningofway,controlthechoice
oftheequipment,chooseandworksurenessoftheparameter,etc・intypeofthesprayingdevice.ForthepumpstationpressurizingChoice,waterpumpoftype,sureness,waterpumpofworkingrange,liftofwaterpumpcalculate
andrelatedpowerchoiceofequipment,etc・TheinvestmentbudgetoftheequipmentandeconomicanalysisIncludingsprinklingirrigation
calculateetc・Itcalculatewithlastingeconomicanalysisbylawbenefitexpensesthanandservicelifeofrepayingprincipa1.
Keywords:
rinklingirrigationsystemConceptualdesignEconomicbenefits
Appletree
果园喷灌系统设计及分析1引言
水资源短缺已成为制约我国农业及国民经济可持续发展的重要因素。
据统计，我国实行以需定供的水资源开发利用战略。
每年农业生产用水占整个工农业生产、生活用水的80%o而真正直接用到农业生产中的水量仅是这80%中的30%,40%,这种一方面水资源紧缺，一方面乂因为灌溉粗放导致水资源严重浪费现象，不仅加剧了水资源的供需矛盾，而且也将对农业生产的可持续发展产生负面影响。
节约用水，合理配置水资源，发展节水灌溉，提高水的利用率，是搞好现代农业生产的必山之路，是实现农业可持续发展的关键措施。
1.1世界水资源状况
当今世界面临着人口、资源与环境三大问题，其中水资源是各种资源中不可替代的一种重要资源，水资源问题已成为举世瞩LI的重要问题之一。
地球表面约有70%以上面积为水所覆盖，其余约占地球表面30%的陆地也有水存在，但只有2.53%的水是供人类利用的淡水。
山于开发困难或技术经济的限制，到LI前为止，海水、深层地下水、冰雪固态淡水等难被直接利用。
比较容易开发利用的、与人类生活生产关系最为密切的湖泊、河流和浅层地下淡水资源，只占淡水总储量的0.34%,还不到全球水总量的万分之一，因此地球上的淡水资源并不丰富。
随着经济的发展和人口的增加，世界用水量也在逐年增加。
目前全球人均供水量比1970年减少了1/3,这是因为在这期间地球上乂增加了18亿人口。
世界银行1995年的调查报告
指出：
占世界人口40%的80个国家正面临着水危机，发展中国家约有10亿人喝不到清洁的水，17亿人没有良好的卫生设施，每年约有2500万人死于饮用不清洁的水。
联合国预计，到2025年，世界将近一半的人口会生活在缺水的地区。
水危机已经严重制约了人类的可持续发展。
早在1972年联合国召开的“人类环境”会议和1977年召开的“水”的会议就向全世界发出警告：
“水不久将成为一项严重的社会危机，石油危机之后的下一个危机便是水。
”据联合国“国际人口计划研究项II”的划分，人均水资源占有量小于500m3的地区属于水危机地区，大于500m3而小于1000m3为水紧缺地区，大于1000m3而小于
1
1600m3为缺水地区，只有大于2000m3才为水平衡地区。
1.2我国水资源严峻形势
中国多年平均年降水总量为6.2万亿m3。
折合年降水深648mm°地表水资源量即为河川径流量，全国河川径流量为2.7万亿m3,其中地下水排泄量6780亿m3,冰川融水补给量560亿m3。
全国多年平均地下水资源量8288亿m3,其中山丘区6762亿m3,平原区地下水资源量1874亿m3。
扣除地表水与地下水相互重复水量，全国水资源总量2.88万亿m3,人均占有水资源量只有2220m3,约为世界平均值的1/4。
，且时空分布不均，长江以南地区水资源量占全国的81,,耕地和人口分别占全国的36,和54,;长江以北地区，水资源量占全国的19,,而耕地和人口分别占全国的45,和35,。
由于受季风气候影响，水资源的年内和年际差异很大，特别是北方地区，春旱夏（秋）涝，旱涝无常。
华北（黄河、淮河、海河流域）和部分长江流域及西北地区，约占全国人口、
2的地区都属于缺水地区。
华北及胶东地区地表水及地下水资源总量为665.5耕地1
亿m3,全区人均水资源占有量仅404m3,不及全国平均数的1,6,世界平均数的1,24,属水危机地区，也是我国水资源供需矛盾最突出的地区。
曲于工农业和城镇生活用水剧增，地表水和地下水开发率已分别达到53,和83.5,,均居全国之首。
过量引水使这一地区有的河流在干旱季节干涸，地表水不足而导致地下水超采，使大面积地下水位下降，许多地方已出现地下水漏斗区，比如，仅河北省年超采深浅层地下水约400亿m3,主要用于农田灌溉，沧州地区形成总面积达1.3km2的大漏斗，中心水位下降超过50m。
沿京广线地段，地下水埋深已山开采初期的2,3m降到8-10m,胶东半岛龙口、莱州和寿光等沿海地区，因地下水位下降已发生海水入侵、地下水咸化等问题。
缺水问题已成为华北地区国民经济发展的重要制约因素。
我国每年农田灌溉用水达4000多亿m3,占总耕地面积50%左右，农业用水量占全国总用水量的70%o在农业用水量中，灌溉用水量乂占其80%,灌溉用水量是全国用水的大户。
灌溉用水的利用率只有40%左右，与发达国家709广80%相比，明显偏低。
2000年，华北地区农业50,水文年缺水50.98亿m3,75,水文年缺水169.4亿m3。
显然，如果采用先进的灌溉节水技术，将全国已建灌区的灌溉水利用率在现有基础上提高10%^20%,预计每年可节约水量380〜760亿m3,我国从根本上解决华北水资源供需矛盾还有赖于南水北调中线和东线工程的实施。
但因工程浩大且艰巨，输水距离长，造价高，
2
故近期尚难实现。
因此，发展农业灌溉必须走节水高效之路。
我国LI前农业用水存在两大突出矛盾：
一是水资源严重不足，制约着农业灌溉面积的进一步扩大和现有灌溉面积的灌溉保证程度的提高，如华北地区近年来实灌面积一直维持在1.2亿亩左右，仅相当于有效灌溉面积的80,左右，且有逐年下降的趋势。
为发展工农业生产和满足城镇生活用水的要求，超采地下水现象较为普遍，引起地下水位连年下降，一般年降0.5〜1.0m,—些地区灌溉供水量不能满足作物高产的需水要求。
二是已经开发利用的水资源浪费、污染严重，灌溉水的有效利用率低。
不少地方山于灌溉丄程老化失修、质量低劣、管理不善和灌水技术落后等原因，灌溉水的利用系数很低，华北地区自流渠灌区和井灌区土渠的渠系水利用系数分别为0.3,0.5和0.6-0.7（发达国家已达0.9以上），渠灌区和井灌区的田间水利用系数分别为0.70,0.80和0.80,0.90o此外，目前全国每年有大量未经处理的工业废水和城市生活污水直接排入河湖水体或渗入地下，经过处理重复利用的比重很低，不仅造成水资源的浪费，而且对人民健康和农业生产危害极大，使可利用的水资源遭受严重破坏，从而造成水资源短缺，也为进一步利用带来很大困难。
与此同时，带来土壤、水文地质条件恶化，土地生产能力下降，生态环境遭受破坏。
1.3节水灌溉与农业可持续发展
如想处理好缺水和发展农业灌溉之间的矛盾，只能坚持开源和节流并举的两大方针。
就开源来讲，随着水资源开发程度的不断提高，水源条件开发相对容易的地方不断减少，再新开发水源难度越来越大，费用也随之增长。
而节流即节约用水、提高农业水资源的有效利用率，节水灌溉乂是节水的一项重要举措，那么节水灌溉究竟要节哪些水呢,将灌溉水自水源输送到农田，满足作物的需要，可以分为三个环节，即通过输配水系统把水送到田间；在田间为作物所利用；作物吸收的水通过光合、蒸腾作用最后产出收获量。
节水灌溉在这三个环节中都有水可节。
即减少输配水损失;在田间减少深层渗漏和株间蒸发;在笫三个环节中，提高水分的产出率也是节水。
大力发展节水农业不仅潜力巨大，而且易于实施，费省效宏。
因此，保护水资源，坚持科学用水，节约用水，提高有限水资源的利用率，发展节水型农业，既是缓解水资源供需矛盾，保证华北地区农业持续发展的正确选择，也是建立高产、优质、高效现代化农业的需要，是我们要长期坚持的一项重要战略措施。
全球性水资源日益紧缺，使世界各国都在致力于发展节水型农业，研究并推广许多行之有效的节水技术，诸如渠道衬砌防渗、低压管道输水、改进地面灌水技术、发展喷灌与微灌、实施节水灌溉制度、推行水资源优化配置和管理、改变作物种植结构、选用作物耐旱品种、进行秸秆或薄膜覆盖、节水耕作栽培和化学节水等。
这些技术，近十多年来在我国也有相当规模的发展，并取得了显著的经济效益和社会效益）据统计，到1992年全国已推广节水灌溉工程措施面积约2亿亩，其中低压管道输水灌溉面积约4350万亩，喷灌、微灌面积约1300万亩，渠道防渗控制面积1.4亿亩，LI前在中央和各级政府的支持下，每年仍以推广千万亩的速度增长。
而截至1992年，华北四省二市已发展喷灌、微灌面积约450万亩，管道输水灌溉面积约3100万亩，渠道防渗控制面积约2000万亩（防渗率20,---30,）。
国际上，以色列的节水农业科研和开发居世界领先地位，该国的水、土资源条件很差，平原不足总面积1,5,沙漠占国土面积2,3,人均水资源占有量370m3,亩252m3但他们的农业生产增长速度60,70年代为12,,80年代为7.5,,1993年人均国民生产总产值已超过13000美元，跻身发达国家行列，其所以持续、稳定、快速增长，重视农业生产和农业科技是重要原因之一，而发展水利，全面推行节水灌溉起了极其重要的作用。
在过去40年当中，以色列的灌溉面积从占耕地面积的13,上升到49,,增加了5.7倍，而同期年农业用水量只增长了4.6倍，灌区单位面积灌溉量从1949年的568m3,亩，年降低到1989年的400m3,亩，年，即减少了约1,3,以单位用水的产量来表示的灌溉水生产效率，从1949年的1.6kg,m3上升到1989年的2.33kg,m3,增长45,。
单位面积及单方水的出口创汇值1989年比1949年分别增长1.51倍和10倍。
面对水资源严重不足的局面，以色列在农业发展中强调最有效地利用水，并把它作为农业政策的一个重要部分，采取北水南调，输水管道将地表水、地下水集中
统一调配管理;制定和执行“水法”和鼓励节水的水管理政策，以及废、污、
咸水处理利用等一系列开源、节流措施，并特别重视农业与水利措施结合以提高水分生产效率。
II询以色列已全部采用喷、微灌。
滴灌、微喷、移动管线和移动式喷灌，在灌溉面积中的比重已分别占60,、10,、5,和25,
4
1.4可行性分析
喷灌就是利用水泵和管道系统，在一定的压力下把水喷到空中，碎成细小的水滴，均匀降落在田间，供给作物水分的一种灌溉方法。
它乂称喷洒灌溉，有较显著的省水增产效益，是一种比较先进的灌水技术。
图1-1喷灌系统组成示意图
据估计，到2050年，我国的人口数量及工农业产值都将达到最高峰，到那
时，缺水的情况会达到前所未有的程度。
而从全球水资源情况来看，其水资源总量是一定的，虽然在多种条件下，使可用水增加，但明显赶不上所需要的水量的增加。
因此，进行高效用水，节约用水是必由之路。
我国农业用水占总用水量的
72,,对节约农业用水将具有重要意义。
就口前来说，喷灌是最有效的节水和高效用水方法之一。
与一般地面灌溉方式相比，喷灌能提高水利用系数30,,50,,而且，喷灌不仅具有节水效果，同时还有增产，省地，保土，保肥，适应性强，可综合利用及便于实现灌溉机械化、自动化的优点。
因此，在实现我国农业机械化过程当中，喷灌将起到非常重要的作用。
在现代化灌溉中，喷灌占有相当的比例。
我国现代化灌溉面积（喷微灌）约153（3万hm2（1998年），其中喷灌面积约133.3万hm2,而澳大利亚的喷灌面积能占总灌溉面积的76,、德国为53,、意大利为100,、美国为87,。
大量生产实践和田间实践证明，喷灌有如下许多优点：
5
（1）提高农作物产量与品质。
喷灌对增加农作物产量的作用是多方面的。
喷灌可以适时适量地满足农作物对水分的要求，从每公顷喷洒儿白方水到上千方水，只要控制喷洒的时间、速度即可实现。
喷灌大大减少了沟渠和田境占地，一般可提高耕地利用率7,一15,,这对于单产较高的小麦等条播作物进一步提高产量效果十分明显。
实践表明，喷灌比地面灌可提高产量15%,25%。
喷灌可以调节田间小气候增加近地层空气湿度，调节温差和昼夜温差，不但可避免干热风、霜冻对作物的危害，而且可显著提高水果、蔬菜、茶叶、烟草等经济作物的品质。
（2）用水量省灌溉水的损失，一是发生在从水源到田间的输水过程中，二是发生在田间灌水过程中，即配水过程。
我国地面灌溉水利用系数仅为0.4,0.45,换言之有一半多的水量在灌溉过程中口口浪费掉了。
喷灌通常采用管道和防渗渠道等输水、配水，输水损失很小。
其次，喷灌是利用喷头直接将水比较均匀地喷洒到作物叶面上，田面上各处的受水时间相同，只要设计正确和管理科学，可以不产生明显的深层渗漏和地面径流，因此喷灌的灌溉水利用系数可以达到0.75以上，比传统的地面灌溉节水30,,40,o
（3）耕地利用率高灌溉均匀采用喷灌可以大大减少田间内部沟渠，田域的占地，增加了实际播种面积，可提高耕地利用率7%,15%o
（4）适应性强喷灌一个突出的优点是可用于各种类型的土壤和作物，受地形条件的限制小。
例如:
在砂土地或地形坡度达到5%等地面灌溉有困难的地方都可采用喷灌。
在地下水位高的地区，地面灌溉使土壤层过湿，易引起土壤盐碱化，用喷灌来调节上层土壤的水份状况，喷灌可避免也盐碱化的发生。
由于喷灌对地形要求低，可以节省大量农田地面平整的工程量。
（5）防止水土流失即保护土壤结构不被破坏和保持土壤肥力。
这对于精细控制土壤水分、保持土壤肥力，适应换茬时两种作物对水分的不同要求极为有利。
喷灌像降雨一样湿润土壤，不破坏土壤团粒结构，为作物根系生长创造了良好的土壤状况。
（6）节省劳动力山于喷灌系统的机械化程度高，可以大大降低灌水劳动强度，节省大量的劳动力。
例如各种喷灌机组可以提高工效20,30倍。
我国农业经营正向规模化、集约化方向发展，同样面临着提高农业劳动生产率的问题。
喷灌的机械化程度高，将大大减轻灌水的劳动强度和提高作业效率，免去年年修筑田境和田间沟渠的重复劳
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动。
可以说，喷灌是我国今后全面实现农业机械化最有效的灌溉措施之一。
此外，使用喷灌可以在灌水的同时施用肥料、杀虫剂、保水剂等化学药物。
还可以防止产生土壤的次生盐碱化和沼泽化，并可以用来开星荒漠。
喷灌的缺点如下：
（1）风和湿度对喷灌质量产生很大的影响风不但会将喷洒的水滴吹到远处，而且明显改变了各方向的射程和水量分布，影响灌水质量，其至产生漏喷现象，一般风力大于3级时不宜进行喷洒作业。
灌溉季节多风的地区应在设备选型的规划设讣上充分考虑风的不利影响，如难以解决，则应考虑采用其他灌溉方法;而如果空气
湿度过低，蒸发损失增大，灌溉水利用系数就会减小，当白天空气湿度过低时，可以考虑在夜间喷灌，以得到较好的喷灌效果。
（2）要求较高的投资喷灌系统工作压力较高，对设备的耐压要求也高，因而投资一般较高。
如固定管道式喷灌系统需投资13500-18000元,hm2;半固定管道式喷灌系统需投资4500-6750元,hm2;卷盘式喷灌机需投资4500元,hm2;大型机组约需投资6000元,hm2。
这也是当前制约喷灌发展的主要因素。
（3）相对耗能高喷灌是利用水的压力使水流破碎成水滴并且喷洒到规定范圉内，因此喷灌耗能较大。
山此可见喷灌具有显著的省水、省工、少占耕地、不受地形限制、灌水均匀和增产等效果，属先进的田间灌水技术。
与明渠输水的地面灌溉相比，喷灌节水30%,50%,粮食作物增产10%,20%,经济作物增产20%,30%,蔬菜增产1,2倍。
但喷灌也有一定的局限性，如作业受风影响，高温、大风天气不易喷洒均匀，喷灌过程中的蒸发损失较大等，而且喷灌的投资比一般地面灌水方法投资要高。
茶园、露地蔬菜等且用固定式喷灌，大田作物可用机组式喷灌或移动（管道）式喷灌系统。
我国虽在20世纪50年代就已建设了一些喷灌试验工程，但形成一定规模地研究、开发和生产应用则是进入70年代以后的事情。
1976年喷灌列入国家科研计划，1977—1978年国家计委将喷灌列为重点推广项H,原水利电力部正式将喷灌列入水利建设计划。
经过20多年的努力，全国绝大部分县开展了喷灌的试点、示范和推广工作，喷灌面积达到126（6万hm2。
喷灌不同于传统的地面灌溉，它需要各种专用材料和设备，为
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此我国研制了轻小型喷灌机、中心支轴式喷灌机、平移式喷灌机、软管牵引卷盘式喷灌机、滚移式喷灌机等设备。
其中轻小型喷灌机已形成上10万台的年生产能力，电动中心支轴式喷灌机和滚移式喷灌机也已定型并批量生产。
另外，我国还自行开发了塑料管等多种地埋管材和配套管件，开发了薄壁铝管、镀锌薄壁钢管等移动管材，并已形成批量生产能力，喷头以水平摇臂式喷头为主体，先后开发了PY1、PY2及ZY1、ZY2等4种系列的金属摇臂式喷头以及PYS系列塑料摇臂式喷头，此外，还有我国独创的步进式全射流喷头。
这些喷头规格比较齐全，均已定型生产。
我国原有水泵规格型号中适合轻小型喷灌机组的并不多，且效率偏低，体积、重量偏大。
为此研制了喷灌专用系列水泵，具有结构紧凑、体积小，“三化”程度高，配套合理等优点，已普遍推广应用。
尽管我国的喷灌专用设备的生产还存在质量不稳，综合配套水平不高，专用材质有待开发等问题，但已形成一定的生产能力和供应规模，基本可以满足当前建设节水灌溉工程的需要。
"九五”期间是我国喷灌快速发展的时期，党的十四届五中全会和八届人大四次会议上明确提出要“大力普及节水灌溉技术”，1996年国务院决定在全国建设300个节水增产重点县，以点带面，推动全国节水灌溉的普及。
这种形势有力地促进了喷灌事业的发展，全国喷灌面积从1992年的83.3万hm2发展到1997年的126.7万血2,年平均增长率超过10,。
喷灌面积的发展带动了喷灌材料设备生产制造业的发展，不但应用较有基础的轻小型喷灌机组和金属移动管道的市场需求增加，以往应用较少的卷盘式喷灌机和圆形喷灌机的市场需求也呈现加大趋势。
我国喷灌面积到1985年已达到66.7万hm2,此后因农村生产体制的变革以及对节水灌溉的认识比较肤浅，喷
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