灌溉系统设计
灌溉系统设计
草坪喷灌系统简介
（Introduction of Turf Irrigation System）
灌溉是弥补自然降水在数量上的不足与时空上的不均、保证适时适量地满足草坪生长所需水分的重要措施。以往的草坪绿化工程，很多没有配套完整的灌溉系统，灌水时只能采用大水漫灌或人工洒水。不但造成水的浪费，而且往往由于不能及时灌水、过量灌水或灌水不足，难以控制灌水均匀度，对草坪的正常生长产生不良影响。随着城镇建设的不断发展，城市人口大量集中，工业和生活用水迅速增加，旅游、休闲、运动场及居民小区等各种绿地面积越来越大，城市供水的紧张状况日益突出。传统的地面大水漫灌已不能满足现代草坪灌溉的要求，采用高效的灌水方式势在必行。
喷灌，以其节水、节能、省工和灌水质量高等优点，越来越被人们所认识。近年来草坪喷灌发展很快，有逐步取代人工地面灌溉的趋势。
一、草坪喷灌的特点
喷灌系统的设计和管理必须适应草坪的特点，才能满足其需水要求，保证正常生长。
1.喷灌设备的安装不能影响草坪的维护作业。草坪需要经常性的修剪、植保、施肥等，这些作业往往由机械完成。因此，除应选择草坪专用埋藏式喷头外，同时需精心施工，使之避免与草坪上的机械作业发生矛盾。
2.设备选型和管网布置应适应草坪的种植方式。由于景观的需要，园林绿化中草坪的种植地块很多不是规则的形状，如高尔夫球场，且有时同一工程中的不同地块呈零星分布，增加了喷灌系统中设备选型和管网布置的难度。
3.灌水管理应与草坪病害防治结合起来。很多草坪病害，特别是真菌类病害与草坪叶面和土壤湿度关系密切。在灌水管理中，制定合理的灌溉制度，包括灌水周期、灌水时间、灌水延续时间等，对控制草坪病害十分重要。
4.喷灌系统在满足草坪需水要求的同时，需充分注意景观和环境效果。精心设计的喷灌系统，通过正确选择喷头和进行喷点的布置，不仅能满足草坪需水，而且在灌水时可以形成水动景观效果。
二、喷灌系统的组成
一个完整的喷灌系统一般由喷头、管网、首部和水源组成。
1.喷头：喷头用于将水分散成水滴，如同降雨一般比较均匀地喷洒在草坪种植区域。
2.管网：其作用是将压力水输送并分配到所需灌溉的草坪种植区域。由不同管径的管道组成，分干管、支管、毛管等，通过各种相应的管件、阀门等设备将各级管道连接成完整的管网系统。现代灌溉系统的管网多采用施工方便、水力学性能良好且不会锈蚀的塑料管道，如PVC管、PE管等。同时，应根据需要在管网中安装必要的安全装置，如进排气阀、限压阀、泄水阀等。
3.首部：其作用是从水源取水，并对水进行加压、水质处理、肥料注入和系统控制。一般包括动力设备、水泵、过滤器、施肥器、泄压阀、逆止阀、水表、压力表，以及控制设备，如自动灌溉控制器、衡压变频控制装置等。首部设备的多少，可视系统类型、水源条件及用户要求有所增减。如在利用城市供水系统作为水源的情况下，往往不需要加压水泵。
4.水源：井泉，湖泊、水库，河流及城市供水系统均可作为喷灌水源。在草坪的整个生长季节，水源应有可靠的供水保证。同时，水源水质应满足灌溉水质标准的要求。
三、喷头的选型与布置
1.喷头的选型
选择喷头时，除需考虑其本身的性能，如喷头的工作压力、流量、射程、组合喷灌强度、喷洒扇形角度可否调节之外，还必须同时考虑诸如土壤的允许喷灌强度、地块大小形状、草坪品种、水源条件、用户要求等因素。另外，同一工程或一个工程的同一轮灌组中，最好选用一种型号或性能相似的喷头，以便于灌溉均匀度的控制和整个系统的运行管理。在已建项目中，有的为片面追求水景效果，安装了各种性能截然不同的喷头，致使灌溉均匀度无法保证。选择喷头时需特别注意的是，灌溉系统不是喷泉，其目的是为了弥补植物需水时空上的不足，而不是创作人工水景。因此，只能在首先满足草坪需水的前提下，尽量照顾到景观效果。
目前，草坪喷灌系统一般均采用埋藏升降式草坪喷头。
此类喷头品种繁多，以美国亨特公司（HUNTER）的产品为例，按射程分，有0.6～5.8米的小射程喷头，4.3～9.1米的中小射程喷头，8.5～15.9米的中等射程喷头，20米以上的大射程喷头；按喷洒类型分，有散射喷头，射线喷头，旋转喷头，射线旋转喷头；按使用场合分，有园林喷头，高尔夫喷头等等。这些喷头均可在加压喷水时自动弹出地面，而灌水停止时又缩入地面，不会影响园林景观和草坪上的机械作业。
1.1 小射程喷头一般为非旋转散射式喷头，如亨特PROS系列、PS系列以及INST 系列。这些喷头的弹出高度有50mm、75mm、100mm、150mm和300mm，可选配喷洒形式繁多或可调角度的喷嘴，喷灌强度较大。不但适用于小块草坪，也可用于灌木、绿篱的灌水和洗尘。这类喷头的喷嘴大多为“匹配灌溉强度喷嘴”，即无论全圆喷洒，还是半圆或90度及其他角度，其灌溉强度基本相同。这种特性对保证系统的喷洒均匀度极为有利。
1.2中小射程喷头多为旋转喷头，如亨特（Hunter） SRM、PGJ系列齿轮驱动顶部调节喷头，射程为4.3～11.3米，弹出高度有100mm、150mm、300mm。这种喷头适用于中型面积绿地和灌木、花卉的喷灌。
特别的如，MP系列地埋射线旋转喷头，射程3～9米，以其独特的喷洒方式，和由此而来的不可比拟的节水特性，尤其适合坡地和新植草坪喷洒。
1.3 中等射程喷头多为旋转喷头，如亨特I-20、 PGP系列地埋旋转喷头。这些喷头适用于中型面积绿地的灌溉。弹出高度有100mm和300mm两种，适用于较大面积草坪的灌溉。其中I-20喷头配有止溢阀，并且可选不锈钢升降柱，顶部带有独特阀门，可在系统运
行时单独将某个喷头关闭，便于维修或更换喷嘴。
1.4 大射程喷头，如亨特I-31、 I-35系列、I-41系列、I-60系列、I-90系列均为旋转式齿轮驱动顶部有工具调节喷头，射程均在20米以上。其特点是材料强度高，抗冲击性能好。除用于大面积草坪灌溉外，特别适合于运动场草坪灌溉系统。
其中I-60系列喷头，独有低压大射程功能，在压力为2.8bars（0.28Mp）时，射程可达18.9米。特别适合低压系统或者旧系统改造项目。
由于高尔夫球场草坪与一般公共草坪相比具有本身的特殊性，因此，高尔夫球场草坪喷头独成体系，如亨特G880系列喷头，即专为高尔夫球场草坪喷灌而设计。
在各种射程的喷头中，均可选择“止溢型”喷头。带止溢功能的喷头一般安装在地形起伏较大的草坪喷灌系统中的地形较低的部位，可有效防止当灌水停止时管道中的水从低位喷头溢出，影响喷头周围草坪的正常生长。
土壤的允许喷灌强度是影响喷头选型的主要因素之一。喷灌强度是指单位时间内喷洒在地面上的水深。我们一般考虑的是组合喷灌强度，因为灌溉系统基本上都是由多个喷头组合起来同时工作。对于喷灌强度的要求是，水落到地面后能立即渗入土壤而不出现积水和地面径流，即要求喷头的组合喷灌强度（ρ组合）应小于等于土壤的水入渗率。各类土壤的允许喷灌强度（ρ允许）的参考值见下表：
各类土壤的允许喷灌强度（mm/h）
土壤类别
砂土
壤砂土
砂壤土
壤土
粘土
允许喷灌强度
20
15
12
10
8
喷头组合喷灌强度的计算公式为：ρ组合（mm/h）=1000q/A
式中：q为单喷头的流量（m3/h）；A为单喷头的有效控制面积（m2）。
另外，土壤的允许喷灌强度随着地形坡度的增加而显著减小。如坡度大于12%时，土壤的允许喷灌强度将降低50%以上。因此，对于地形起伏的工程，在喷头选型时需格外注意。
2.喷头的布置
喷灌系统中喷头的布置包括喷头的组合形式、喷头沿支管上的间距及支管间距等。喷头布置的合理与否，直接关系到整个系统的灌水质量。
喷头的组合形式主要取决于地块形状以及风的影响，一般为矩形和三角形，或为其特例正方形和正三角形。矩形或正方形布置，适用于地块规则，边缘成直角的条件。这种形式设计简便，容易做到使各条支管的流量比较均衡；三角形或正三角形布置，适用于不规则地块，或地块边界为开放式，即使喷洒范围超出部分边界也影响不大的情况。这种布置抗风能力较强，喷洒均匀度要高于矩形或正方形，同时所用喷头的数量相对较少，但不易作到使各条支管的流量均衡。有时地块形状十分复杂，或地块当中有障碍物，使喷头的组合形式为不规则形。但在多数草坪喷灌系统中，可尽量采用正方形或正三角形布置。
2.1 正方形布置
正方形布置时，喷头沿支管上的间距与支管间距相等，但对角喷头之间的距离是支管间距的1.41倍。考虑到风的影响，推荐喷头间距为喷头射程（R）的0.9-1.1倍，见下表：
风速（km/h）
0-5
6-11
12-20
正方形最大间距
1.1R
1.0R
0.9R
2.2 正三角形布置
正三角形布置时，各个喷头之间的距离相等，但支管间距为喷头间距的0.866倍。考虑到风的影响，推荐喷头间距为喷头射程（R）的1.0-1.2倍，见下表：
风速（km/h）
0-5
6-11
12-20
正三角形最大间距
1.2R
1.1R
1.0R
在喷头布置完毕后，应根据实际布置结果对系统的组合喷灌强度进行校核。特别是在地块的边角区域，因喷头往往是半圆或90度而不是全圆喷洒，若选配的喷嘴与地块中间全圆喷洒的喷头相同，则该区域内的喷灌强度势必大大超过地块中间。所以，为保证系统良好的喷洒均匀度，一般安装在边角的喷头须配置比地块中间的喷头小2-3个级别的喷嘴。
四、草坪喷灌系统的设计
有了性能优越、质量可靠的喷头，还必须对系统进行精心设计，才能真正发挥喷灌的作用，达到预期的效果。草坪喷灌系统的设计一般包括以下步骤：
（一）灌溉需水量的确定
需水量包括土壤与地表的蒸发量和植物本身消耗的蒸腾量，也称作植物腾发量。影响需水量的因素有气象条件（温度、湿度、辐射及风速等）、土壤性质及其含水状况、植物种类及生育阶段等。由于上述这些影响因素错综复杂，确定灌溉需水量最可靠的办法是进行实际观测。但往往在规划设计阶段缺乏实测资料，这时就需要根据影响需水量的因素进行估算。估算灌溉需水量的方法很多，可通过公式进行计算，或参照下列经验数据选取：
气象条件
湿冷
干冷
湿暖
干暖
湿热
干热
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”指仲夏最高气温低于21摄氏度；“暖”指仲夏最高气温在21至32摄氏度之间；“热”指仲夏最高气温高于32摄氏度；“湿”指仲夏平均相对湿度大于50%；“干”指仲夏平均相对湿度低于50%。
灌溉系统的设计，应满足草坪需水高峰期的日需水量，即按最不利的条件设计，选取特定气象条件下的最高日需水量，以使系统有足够的供水能力。
（二）轮灌组的划分
灌溉系统的工作制度通常分为续灌和轮灌。续灌是对系统内的全部管道同时供水，即整个灌溉系统作为一个轮灌区同时灌水。其优点是灌水及时，运行时间短，便于其他管理操作的安排；缺点是干管流量大，工程投资高，设备利用率低，控制面积小。因此，续灌的方式只用于草坪单一且面积较小的情况。
对于绝大多数灌溉系统，为减少工程投资，提高设备利用率，扩大灌溉面积，一般均采用轮灌的工作制度，即将支管划分为若干组，每组包括一个或多个阀门，灌水时通过干管向各组轮流供水。
1.轮灌组划分的原则
1.1 轮灌组的数目应满足草坪需水要求，同时使控制灌溉面积与水源的可供水量相协调；
1.2 对于手动、水泵供水且首部无衡压装置的系统，每个轮灌组的总流量尽可能一致或相近，以使水泵运行稳定，提高动力机和水泵的效率，降低能耗；
1.3 同一轮灌组中，选用一种型号或性能相似的喷头，同时种植的草坪品种一致或对灌水的要求相近；
1.4 为便于运行操作和管理，通常一个轮灌组所控制的范围最好连片集中。但自动灌溉控制系统不受此限制，而往往将同一轮灌组中的阀门分散布置，以最大限度地分散干管中的流量，减小管径，降低造价。
2.轮灌组数目的确定
轮灌组的数目，取决于每天允许运行时间、灌水周期和一次灌水延续时间。对于固定式灌溉系统，其轮灌组数目可根据下式确定：
N≤ cT/t
式中：
N - 系统允许划分轮灌组的最大数目，取整数。
c - 一天运行的小时数，一般不超过20小时。草坪喷灌系统中，一天的可运行时间往往受到多种因素限制。如公共开放绿地在有人为活动时、运动场草坪在比赛时均不能灌水；草坪为控制病害，对于灌水时间也有特殊要求。
T - 灌水周期，即两次灌水之间的间隔时间（天）。由于草坪的根系层浅，根层土壤持水能力有限，因此用水高峰期时灌水周期多以一天计。但灌水过于频繁会使草坪发病率高，抗践踏性差，生长不够健壮，所以也有时人为延长灌水周期。
t - 一次灌水延续时间（小时）。取决于工程所在地气候条件和系统的组合灌水强度以及灌水周期。假如灌水周期为一天，那么每一轮灌组的一次灌水延续时间只要满足草坪当天的需水即可。
3.轮灌组阀门的选择及其安装位置
3.1 轮灌组阀门即支管的控制阀的规格通常与支管的公称管径相同。在某些特殊情况下，阀门的尺寸可能小于或大于支管管径，但相差不应超过一级管径的范围。阀门的选择还受到阀门本身过流能力和压力损失的限制，特别是自动控制灌溉系统中的电磁阀，在选用时一定要考虑其技术性能。
3.2 阀门应设置在便于操作、维修的位置，特别是手动操作喷灌系统，最好将阀门安装在喷头的喷洒范围之外，使操作人员不会在工作时被淋湿。
3.3 阀门及其阀门井（箱）的位置不能影响正常的交通、人为活动及园林景观。例如，在足球场草坪灌溉工程中，阀门不应安装在场地内部。
3.4 在可能的情况下，阀门最好位于所控制的一组喷头的中心部位，以利于平衡支管流量与压力，减小支管管径。
（三）灌溉系统的水力计算
在完成喷头选型、布置和轮灌区划分之后，即可计算各级管道的流量和进行水力计算。某一支管流量为该支管上同时工作的喷头流量之和，干管流量为系统中同时工作的喷头流量之和。流量确定后，即可选择管径并计算管道和系统的水头损失。水力计算的主要任务就是确定管道的水头损失。
1.管道水头损失的计算方法
水在管道内流动会产生机械能的损耗，即水头损失。水头损失可分为沿程摩阻力损失和局部阻力损失两种类型。沿程水头损失为水流过一定管道距离后由于水分子的内部摩檫而引起的损失；局部水头损失为水流经过各种管件、阀门等设备时因流态的变化而产生的损失。沿程水头损失与局部水头损失之和即为管道的总水头损失。
1.1沿程水头损失的计算
很多计算沿程水头损失的经验公式。对于硬质塑料管道（PVC），目前常用的计算公式如下：
H f = 9.48×104×（Q1.77/d4.77）×L
式中：Hf为沿程水头损失（m）；L、Q、d分别为管道长度（m）、流量（m3/h）和管道内径（mm）。
1.2局部水头损失的计算
局部水头损失计算公式为：
Hj =ξ v2/2g
式中：Hj为局部水头损失（m）；ξ为局部阻力损失系数，与管件、阀门的类型与大小有关；v、g分别为管道中水的流速（m/s）和重力加速度（9.81m/s2）。
对于较大的灌溉系统，如真正按照公式计算各个管件、阀门处的局部水头损失，工作量将十分庞杂。因此在实际设计工作中，一般先计算出沿程水头损失Hf，然后取局部水头损失Hj = 10% Hf 即可满足设计要求。
2.支管水力计算
由于在支管上一般安装多个喷头，因此支管内的流量沿流程按一定规律递减，故支管的实际沿程水头损失比按支管总流量的计算值要小的多，即：Hf实际 = F × Hf
式中：F为多口出流系数，其值在一般在0.3-0.6之间，与出口数量、第一个出口位置和管材有关，可通过计算或查表得出。
支管的水力计算主要依据喷洒均匀的原则，即要求支管上任意两个喷头的出水量之差不能大于10%。将这一原则转化为对压力的要求，即应使支管上任意两个喷头处的压力不能超过喷头设计工作压力（H设）的20%。设计时，不但要计算水头损失，而且还要考虑地形对压力的影响。
在实际工程中，有时为节省投资而采用变径支管，或受地块形状影响出水口不一定是等间距和等流量，这时就需要对支管分段进行计算。
支管的水力计算往往是一个反复的过程。在喷头选型、布置和支管长度确定后，水力计算的基本流程为：计算支管流量→初设管径→计算水头损失→校核出水口处压力差是否小于等于20% H设→若超过20% H设，调整管径后重复计算→最后确定支管管径。
设计时，一般不用对所有支管进行计算，可选取最“危险条件”下的支管做水力计算。“危险条件”在大多数情况下发生在距首部最远的支管，或系统内地形最高部位的支管。若系统的压力能满足这些支管的压力要求，也就自然满足其他支管的压力要求。
3.干管水力计算
3.1 管径的初步确定
管道的管径，特别是干管的大小对灌溉系统的总投资影响较大。管径太大，投资增加，经济上不合理；管径太小，水头损失大，需配置较大水泵，系统运行费用高，且管内流速大，易产生水击现象，对管道的安全不利。干管管径的初步估算可采用以下经验公式：
D = 11Q1/2 （Q<120m3/h时）
式中：D为管径（mm）；Q为流量（m3/h）。
或采用经济流速法公式：D = 22.36(Q/V)1/2
式中：D为管径（mm）；Q为流量（m3/s）；V为经济流速，根据经验一
般取V≤3m/s。
3.2 干管水力计算
干管水力计算相对支管简单一些，分别按不同管段的管径、流量和长度计算水头损失即可，其总的要求是在沿干管的各支管分流处的压力需满足各支管进口对压力的要求。
（四）水泵的选择
选择水泵的主要任务是确定水泵的流量和扬程。在上述步骤完成后，即可计算流量和扬程。
水泵流量： Q = ∑N喷头q
水泵扬程： H = H设+∑Hf+∑Hj±Δ
式中：N喷头为同时工作的喷头数；q为单喷头流量；H设为喷头设计工作压力（m）；∑Hf为水泵至典型喷头之间管路沿程水头损失之和（m），所谓典型喷头一般是距泵站最远或位置最高的喷头；∑Hj为水泵至典型喷头之间局部水头损失之和（m），其中应包括阀门、过滤设备及施肥设备的局部水头损失；Δ为典型喷头与水源水面或井内动水位的高差（m）。
具体选择水泵型号时，可参照有关水泵生产厂家的产品目录，所选水泵的实际流量和扬程一般应稍大于上述计算值，以确保满足设计要求。
对于用城市供水管网作为水源的灌溉系统，不必选择水泵，而是应校核供水管网所能提供的压力是否满足灌溉系统的所需压力（即上述计算的扬程值）。若不满足，一般需增大各级管径，以减小水头损失；或选择低压性能好的喷头，使灌溉系统所需压力小于等于城市供水管网的压力。
五、喷灌系统的施工安装
喷灌系统施工安装的总的要求是，严格按设计进行，必须修改设计时应先征得设计单位同意并经主管部门批准。涉及到有关建筑物的施工，应符合现行规范的要求，如《给排水建筑物施工及验收规范》、《地下防水工程施工及验收规范》等。针对草坪喷灌系统的特点，在其施工与安装时，应注意以下问题：
（一）在已有草坪的地块内施工，除尽量保护现有草坪外，要特别注意管沟弃土的处理。弃土须分层放置，埋管时须按与开挖时相反的顺序分层回填，以保证沿管线种植层内的土壤与原有土壤一致。
（二）在干管和每条支管上应安装放水装置，以便于冲洗管道以及冬季防冻。即使在无冻害的南方地区，在非灌溉季节一般也应放空管道，防止水长期滞留在管道中产生微生物，附着在管壁和喷头上影响喷灌效果。放水装置除常见的闸阀、球阀外，还有自动泄水阀，可在灌水停止后自动排出管道中的水。
（三）对于系统压力变化或地形起伏较大的情况，支管阀门处应安装压力调节设备，如亨特公司生产的与电磁阀相配套的Accu-Set型压力调节器，使支管进口处压力均衡，保证系统的喷洒均匀度。另外，在必要的管段还应安装进排气阀、泄压阀等，用以保护系统的安全。
（四）为便于临时取水，或对喷灌不易控制的边角地段进行人工灌溉，在主管道上一般需安装一定数量的快速取水阀（方便体），如亨特HQV型快速取水阀。这种快速取水阀与所配套的钥匙配合使用，插入钥匙，阀门即可自动开启供水；若要停止灌水，只需取下钥匙，阀门会自动关闭。
（五）地埋式草坪喷头的安装
1、安装前须对喷头进行预置。可调喷洒扇形角度的喷头，出厂时大多设置在180度，因此在安装前应根据实际地形对喷洒扇形角度的要求，把喷头调节到所需角度。
2、喷头的顶部应与最后的地面相平。这就要求在安装喷头时喷头顶部要低于松土地面，为以后的地面沉降留有余地；或在草坪地面不再沉降时再安装喷头。
3、喷头与支管的连接，最好采用交接接头（Swing Joint），也称千秋架。如亨特的SJ-512千秋架、SJ-712千秋架，可有效防止由机械冲击，如剪草机作业或人为活动而引起的管道和喷头损坏。同时，采用铰接接头，便于施工时调整喷头的安装高度。
4、在管理不便的地区，可安装具有一定防盗性能的喷头，如亨特I-20和I-41，以防止不必要的喷头损坏。这种喷头在喷头盖上配有专用防盗锁紧螺丝，当把螺丝用专用工具拧紧后，喷头盖将不能随意拧开。
六、草坪灌溉系统的自动控制
随着经济的发展，对草坪绿化工程水平的要求越来越高。同时，为进一步解决水资源、能源的短缺和人工成本增加等问题，越来越多的草坪绿化工程采用自动控制灌溉系统。目前常用的自动控制系统可分为时序控制灌溉系统、ET智能灌溉系统、中央计算机控制灌溉系统两大类。
1.时序控制灌溉系统
时序控制灌溉系统将灌水开始时间、灌水延续时间和灌水周期作为控制参量，实现整个系统的自动灌水。其基本组成包括：控制器、电磁阀，还可选配土壤水分传感器、降雨传感器及霜冻传感器等设备。其中控制器是系统的核心。灌溉管理人员可根据需要将灌水开始时间、灌水延续时间、灌水周期等设置到控制器的程序当中，控制器既通过电缆向电磁阀发出信号，开启或关闭灌溉系统。
控制器的种类很多，可分为机电式和混合电路式，交流电源式和直流电池操作式等。其容量有大有小，最小的控制器只控制单个电磁阀，而最大的控制器可控制上百个电磁阀。
电磁阀一般为交流24伏隔膜阀，通过电缆与控制器相连。电磁阀启闭时有一定时间的延迟，这一特性可有效防止管网中的水击现象，保护系统安全。
目前国内的自动控制灌溉系统，基本上均为时序控制灌溉系统。
2.ET智能灌溉系统
ET智能灌溉系统，将与植物需水量相关的气象参量（温度、相对湿度、降雨量、辐射、风速等）通过单向传输的方式，自动将气象信息转化成数字信息传递给时序控制器。使用时只需将每个站点的信息（坡度、作物种类、土壤类型、喷头种类等）设定完毕，无需对控制器设定开启、运行、关闭时间，整个系统将根据当地的气象条件、土壤特性、作物类别等不同情况，实现自动化精确灌溉。
3.中央计算机控制灌溉系统
中央计算机控制灌溉系统，将与植物需水相关的气象参量（温度、相对湿度、降雨量、辐射、风速等）通过自动电子气象站反馈到中央计算机，计算机会自动决策当天所需灌水量，并通知相关的执行设备，开启或关闭某个子灌溉系统。在中央计算机控制灌溉系统中，上述时序控制灌溉系统可作为子系统。
美国亨特公司开发的IMMS中央计算机控制灌溉系统，可通过有线、无线、光缆、电话线、甚至手机网络等方式对无限量的子系统实现计算机远程控制，如对小到一个公园、大到一个城市甚至几个城市的所有园林灌溉系统，均可由一台中央计算机进行自动控制。
这种中央计算机控制灌溉系统是真正意义上的自动灌溉系统。目前在很多发达国家的园林绿地灌溉系统，以及高尔夫球场的灌溉系统中已被广泛采用。
例如，在美国拉斯维加斯城，只用了三套中央计算机控制系统，将所有草坪和花卉实现自动灌溉，一套用于控制全城的公园绿地、饭店草坪、街道花卉等灌溉，另两套则用于130多所大学的所有绿地灌溉。
七、草坪的用水管理
用水管理是草坪喷灌系统全部管理工作的核心。草坪喷灌系统建成后，用水管理的好坏，直接关系到喷灌系统能否发挥其应有的作用。用水管理的基本任务是，根据喷灌系统的规划设计和当地气候、草坪种类、生育阶段、土壤水分、水源供水等状况，合理组织草坪
喷灌作业，达到提高灌溉效率、保持草坪最佳生长状态的目的。其具体内容包括以下几个方面。
（一）灌水计划的制定
喷灌系统的设计一般是按满足最不利的条件作出的，可满足草坪最大的需水要求。而在系统运行时，应根据实际情况确定灌水计划，包括灌水时间、灌水延续时间、灌水周期等。
1、灌水时间
灌溉季节，在一天内的大部分时间均可灌水。但应避免在炎热的夏季中午灌水，以防烫伤草坪，而且此时蒸发量最大，水的利用率低。夜间灌水可避免上述情况，但人们往往担心因草坪叶面湿润时间太长，容易引发病害。夜间灌水的这一弊端可通过施用杀菌剂来解决。清晨灌水，阳光和晨风可使叶面迅速变干，是较为理想的灌水时间。但对于非自动控制的喷灌系统，夜间和清晨灌水对操作人员会带来一些不便，因此，傍晚灌水也是较好的选择。
灌水时间还受到人为活动的限制。如高尔夫球场，基本上都在夜间灌水，这样草坪不会对白天球员打球产生影响；足球场草坪应在比赛之前一天灌水完毕，以减轻比赛时对场地的损坏和影响运动员的比赛成绩。
2、灌水延续时间
灌水延续时间的长短，主要取决于系统的组合喷灌强度和土壤的持水能力，即田间持水量。当喷灌强度大于土壤的渗透强度时，将产生积水或径流，水不能充分渗入土壤；灌水时间过长，灌水量将超过土壤的田间持水量，造成水分及养分的深层渗漏和流失。因此，一般的规律是，砂性较大的土壤，土壤的渗透强度大，而田间持水量小，故一次灌水的延续时间短，但灌水次数多，间隔短，即需少灌勤灌；反之，对粘性较大的土壤则一次灌水的延续时间长，但灌水次数少。
采用测定土壤水分的仪器，可以更加科学地确定灌水延续时间。目前在工程上常用的仪器有电子土壤水分测试仪和张力计。
3、灌水周期
灌水周期，即灌水间隔或灌水频率，除与上述提到的土壤性质有关外，主要取决于草坪本身。灌水过于频繁，会使草坪发病率高，根系层浅，抗践踏性差，生长不健壮；而灌水间隔时间太长，草坪会因缺水使正常生产受到抑制，影响草坪质量。
灌水计划不是一成不变的，应根据不同季节按旬或月为单位制定，但在实际执行时需参照实际灌水效果和天然降雨情况随时加以调整。
（二）建立系统运行档案
对喷灌系统的运行情况，包括开机时间、灌水时间、用水量、用电量等，应进行详细记录存档，并及时分析这些数据，为进一步改进管理和监测系统运行状况提供依据。
智能化灌溉系统的设计与实现
智能化灌溉系统的设计与实现 O 引言 我国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能灌溉系统在这种背景下应运而生了。智能灌溉系统不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。基于传感器技术的智能灌溉系统是我国发展高效农业和精细农业的必由之路。智能灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要的基础。 我国北方各省水资源缺乏，然而多年来使用传统方式为植株浇水不仅效率低、成本高而且浪费十分来重。对于大面积种植的棉田实现精准灌溉，不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低生产的成本。 由传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，对灌区用水进行监测预报，实际动态管理。采用传感器来监测土壤的墒情，实现灌溉管理的自动化。高效农业和精细农业要求我们必须提高水资源的利用率。要真正实现水资源的高效，仅凭单项节水灌溉技术是不可能解决的。必须将水源开发、输配水、灌水技术和降雨、蒸发、土壤墒情以及农作物需水规律等方面做统一考虑。做到降雨、灌溉水、土壤水和地下水联合调用，实现按期、按需、按量自动供水。如何利用有限的水资源，走“节水农业”已经成为农业生产获得最佳的效益和持续稳定发展的增长点。因此使用自来水发电的智能灌溉系统，控制喷灌和微灌系统，能有效地减少田间灌水过程中的渗漏和蒸发损失。现有的灌溉系统都要外接电源，存在一定的安全隐患且较麻烦。本系统可在无供电条件的地区使用，其最大优点为节水、节能、节约劳动力。 1 设计目标与实现方案描述 针对现有的智能化灌溉系统都需要外加电源供电，存在一定安全隐患，而且现有的自动灌溉装置的程序一般固化在系统的程序存储器内，只能简单地设置灌溉时间及循环时间，不能灵活根据季节不同自动调节等缺点，该系统将小型直流发电机接上风叶至于密封特制的盒子中，用水流带动风叶旋转来发电，再将电能储存到蓄电池中以给监控电路和电磁阀供电。该装置是以湿敏电阻和光敏电阻检测信号，自来水发电用作供电的一种无需外接电源的自动灌溉装置。该装置监控电路由信号采集部分，灌溉控制部分，电源部分，执行部分4部分组成。如图1所示。 1．1 信号采集部分 1．1．1 土壤湿度检测 采用硅湿敏电阻作为检测土壤湿度的传感器，它在25℃时响应时间小于5 s，检测土壤含水量范围为O～100％。 当湿敏传感器插入土壤时，由于土壤含水量不同，使得湿敏传感器的阻值也不同。通过湿敏电阻和IC1NE555判断湿度强弱，如果是土壤较干燥，湿敏电阻阻值较大，NE555翻转，输出高电平(约为电源电压)。 调整时，将湿敏电阻插入水内，调Rp1使NE555的3脚输出为12 V，然后将湿敏电阻从水中取出并擦干，调Rp1使输出0 V，这样反复调节多次即可达到要求。 1．1．2 日光强弱检测 通过光敏电阻和NE555判断光线是否强烈，如果是中午光线较强烈，IC2 NE555的3脚输
灌溉排水工程doc资料
一．名词解释 1.灌溉排水工程学：灌溉排水工程学是研究农田水分状况和有关地区水情的变 化规律及其调节措施，消除水旱灾害，并利用水利资源为发展农业生产而服务的科学。 2.农田水分状况：农田水分状况一般是指农田土壤水、地面水和地下水的状况 及其相应的养分、通气、热状况 3.凋萎系数：作物产生永久凋萎时的土壤含水率， 4.田间持水率：悬着毛管水达到最大时的土壤含水率， 5.干旱：是指因天气、土壤、生理等原因导致作物体内水分亏缺的现象，或指 作物由根吸水不足而导致其体内水分失去平衡和协调的现象。 6.大气干旱：指农田水分尚不妨碍植物根系的吸收，但由于大气温度过高 （T=30°C）和相对湿度过低（≤30%），阳光过强或遇旱风（≥3m/s），造成植物蒸腾耗水过大，使根系吸水速度不能满足蒸发的需要。 7.土壤干旱：土壤含水率过低，作物根系从土壤中所能吸收的水量很少，无法 补偿叶面蒸发的消耗。 8.渍害：因降雨、灌溉水量太多，或因地下水补给水量太多，使土壤长期过湿， 危害作物生长的灾害。 9.土壤盐害：盐害:指土壤含盐过多，土壤溶液渗透压过高影响植物生长发育的 现象。 10.SPAC系统：田间水分运动是在水势梯度的作用下产生的，各环节之间是相互 影响和相互制约的，为了完整地解决农田水分运动问题，必须将土壤-植物-大气看作一个连续体统一考虑。这一连续体即为SPAC系统 11.作物需水量：植株蒸腾和株间蒸发两者的腾发量（蒸发蒸腾量）。 12.作物耗水量：土壤在任何水分条件下实际消耗的植株蒸腾、土壤蒸发和植物 体含水量之和。 13.需水量模比系数：作物某一生育阶段的需水量占全生育期的百分比。 14.需水临界期或关键期：水分亏缺对作物产量影响最敏感最严重的生育时期。 15.灌溉制度：是指特定作物在一定的气候、土壤、供水等自然条件和一定的农 业技术措施下，为了获得高产或高效，实现节约用水，所指定的适时适量的农田灌水方案。 16.灌水定额：一次灌水单位面积上的灌水量。 17.灌溉定额：指作物全生育期单位面积各次灌水定额之和。 18.土壤计划湿润层：旱作物灌水时计划湿润的土层深度。 19.作物水分生产函数：作物产量与投入水量或作物消耗水量之间的关系。
灌溉系统设计
灌溉系统设计 草坪喷灌系统简介 （Introduction of Turf Irrigation System） 灌溉是弥补自然降水在数量上的不足与时空上的不均、保证适时适量地满足草坪生长所需水分的重要措施。以往的草坪绿化工程，很多没有配套完整的灌溉系统，灌水时只能采用大水漫灌或人工洒水。不但造成水的浪费，而且往往由于不能及时灌水、过量灌水或灌水不足，难以控制灌水均匀度，对草坪的正常生长产生不良影响。随着城镇建设的不断发展，城市人口大量集中，工业和生活用水迅速增加，旅游、休闲、运动场及居民小区等各种绿地面积越来越大，城市供水的紧张状况日益突出。传统的地面大水漫灌已不能满足现代草坪灌溉的要求，采用高效的灌水方式势在必行。 喷灌，以其节水、节能、省工和灌水质量高等优点，越来越被人们所认识。近年来草坪喷灌发展很快，有逐步取代人工地面灌溉的趋势。 一、草坪喷灌的特点 喷灌系统的设计和管理必须适应草坪的特点，才能满足其需水要求，保证正常生长。 1.喷灌设备的安装不能影响草坪的维护作业。草坪需要经常性的修剪、植保、施肥等，这些作业往往由机械完成。因此，除应选择草坪专用埋藏式喷头外，同时需精心施工，使之避免与草坪上的机械作业发生矛盾。 2.设备选型和管网布置应适应草坪的种植方式。由于景观的需要，园林绿化中草坪的种植地块很多不是规则的形状，如高尔夫球场，且有时同一工程中的不同地块呈零星分布，增加了喷灌系统中设备选型和管网布置的难度。 3.灌水管理应与草坪病害防治结合起来。很多草坪病害，特别是真菌类病害与草坪叶面和土壤湿度关系密切。在灌水管理中，制定合理的灌溉制度，包括灌水周期、灌水时间、灌水延续时间等，对控制草坪病害十分重要。 4.喷灌系统在满足草坪需水要求的同时，需充分注意景观和环境效果。精心设计的喷灌系统，通过正确选择喷头和进行喷点的布置，不仅能满足草坪需水，而且在灌水时可以形成水动景观效果。 二、喷灌系统的组成 一个完整的喷灌系统一般由喷头、管网、首部和水源组成。 1.喷头：喷头用于将水分散成水滴，如同降雨一般比较均匀地喷洒在草坪种植区域。 2.管网：其作用是将压力水输送并分配到所需灌溉的草坪种植区域。由不同管径的管道组成，分干管、支管、毛管等，通过各种相应的管件、阀门等设备将各级管道连接成完整的管网系统。现代灌溉系统的管网多采用施工方便、水力学性能良好且不会锈蚀的塑料管道，如PVC管、PE管等。同时，应根据需要在管网中安装必要的安全装置，如进排气阀、限压阀、泄水阀等。
智能农业灌溉系统方案设计
智能农业灌溉系统方案设计 托普物联网认为所谓智能农业灌溉系统就是不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间；系统可以自动开启灌溉，也可以自动关闭灌溉；可以实现土壤太干时增大喷灌量，太湿时减少喷灌量。要实现此功能就要充分利用可编程控制器的控制作用。系统要实现自动感测土壤湿度的功能必须要有土壤湿度传感器。要实现灌溉水量的多与少的调节，必须要有变频器。在可编程控制器内预先设定50%—60%RH为标准湿度，传感器采集的湿度模拟信号经A/D模块转换成数字信号。 针对灌溉水利用系数较低,文中提出一种基于嵌入式智能灌溉控制系统。依托无线传感器网络采集灌区作物需水信息,汇聚到网关节点发送给主控中心,中心主机根据信息确定灌溉状态并计算灌水量,控制灌溉设备工作实现智能灌溉;依托Internet管理员有权对系统远程管理,满足了规模化灌溉的需求。根据示范区观测,灌溉水利用系数由原来的0.6提高到0.9。系统结合了无线传感、计算和网络通信技术,解决了精确农业亟待解决的关键技术问题。 智能农业灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要的基础。 智能农业灌溉系统可以根据植物和土壤种类，光照数量来优化用水量，还可以在雨後监控土壤的湿度。有研究现实，和传统灌溉系统相比，智能农业灌溉系统的成本差不多，却可节水16%到30%。加州出台的新法案要求2012年起新公司必须使用智能农业灌溉系统。 智能农业灌溉系统 背景
灌溉造成水资源浪费 美国每年浪费掉的水资源高达8,520亿升，而若安装一种智能农业灌溉系统则可有效地控制水流量，达到节水目的。 HydroPoint公司负责可持续领域业务的Chris Spain援引美国用水工程协会的报告称，美国住宅区和商业区的草坪、植物灌溉用水浪费了30%到300%。 水资源被浪费的原因是技术不行，美国有4,500万个仅是安有简易计时器的灌溉系统，它们在时间控制上还可以，但精准度不高。Spain称，城市灌溉系统占城市用水的58%，这些被浪费的水资源每年生产54.4万吨温室气体。 在中国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能农业灌溉系统在这种背景下应运而生了。 不仅美国，英国也开始关注节水问题。英国节能信托基金会和能源部警告，随着越来越多的家庭开始节约能源，使用热水可能会超过取暖成为制造二氧化碳的主要途径。 智能农业灌溉系统整体方案图 结构 系统结构
自动灌溉施肥系统设计
自动灌溉施肥系统设计 1.系统组成及原理 现代化灌溉系统中农作物所需养分来自肥液, 所以在灌溉过程中不但要根据作物需求灌溉水, 还要将适宜作物生长的一定浓度的肥液通过灌溉水提供给作物。而肥液与水的混合是在灌溉过程中进行, 因此, 肥料的混合、检测和控制是一个实时控制系统。自动灌溉与施肥系统的组成如图 1 所示。系统由单片机控制器、灌溉管路、肥液混合系统等几部分组成。其中肥液混合系统包括混合罐、抽吸肥液用的文丘里阀、电磁阀( 根据施加肥料种类的不同可有个),PH 值、EC 值传感器等。 图 1 托普物联网在从事农业物联网的这几年内发展迅速，同浙江大学合作，有着强有力的技术支持，同时积极拓展国内外的物联网营销计划，物联网方案遍布全国各地，对物联网的前景了解和未来发展趋势有着深入的研究和带动作用，为国家未来的农业物联网的普及推广有着重大的贡献。 系统运行时，进水管与各个肥液罐的电磁阀通过单片机控制开启，肥液由文丘里阀输送至混肥液储存罐与灌溉用水充分混合，当肥液储存罐液位达到要求时，通过肥液泵输送至混肥管道，灌溉施肥时主电磁阀开启，充分混合后的肥液
输送至灌溉系统主管道并输送至大田作物及肥水采样器，对农作物进行灌溉与施肥。当肥水混合液中离子浓度（EC 值）或 PH 值过高，肥水采样器采样得到数值高于单片机内部控制程序设置的作物生长适合浓度数值，此时，单片机控制相应肥液罐电磁阀关闭，肥液储存罐内的肥液被主管道内的灌溉用水稀释，从而避免离子浓度或酸碱度过高对作物根系造成伤害。反之，当肥水混合液中 EC 值与 PH 值过低，肥水采样器采样得到数值低于单片机内部控制程序设置的作物生长适合浓度数值，单片机控制进水管电磁阀关闭，肥液储存罐内的肥液浓度上升，从而达到作物生长合适的浓度。使用此种控制能是肥液的浓度始终保持在作物生长合适的范围内。无需人工干预，修改单片机控制程序内的预设值，可对不同作物的施肥灌溉进行控制。 系统使用流量管传感器检测输入农田的肥液总量，灌溉的水量控制和施肥控制是分别独立的, 水量控制由单片机控制电磁阀开关时间, 采用闭环控制。施肥控制包括施肥量控制及肥液浓度控制。施肥量控制同样采用时序控制, 由用户输入施肥时间及周期, 或直接手动控制施肥。按作物所需肥液浓度,自动进行肥液的混合。 2.上位机软件设计 使用 VB6.0 编写上位机软件，具有良好的人机交互界面。上位机通过用户界面输入控制指令、实时监控系统工作、查询系统信息等。根据滴灌施肥过程中对施肥参数的控制需要，编写软件程序。主要是用户实时监控程序。通过单片机实现对施肥液中的 EC/PH 值、流量、混肥罐液位等信号的采集和处理，并将信号反馈给上位PC 机，同时能够接收并输出上位机的控制指令，驱动执行机构，执行相应操作；用户实时监控程序能够将滴灌施肥过程中的状态参数，通过数据和曲线两种方式实时显示在上位 PC 机的用户界面上，并能够对所监控的数据进行保存。 上位 PC 机通过 RS-232 串口与单片机通信，下位机采用 PIC18F45J10 单片机作为现场核心控制器，负责采集传感器信号，输出控制指令，控制执行机构运行。 3.系统测试与结论 经过实际的测试, 系统完全可以满足在功能方面的需求, 在对由达林顿管
智能节水灌溉系统的设计原理及使用方法
智能节水灌溉系统的设计原理及使用方法 智能节水灌溉系统也叫智能农业物联网精细农业自控系统，是托普云农物联网为保证农业作物需水量的前提下，实现节约用水而提出的一整套解决方案。智能节水灌溉系统简单的说就是农业灌溉不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间；智能节水灌溉系统可以自动开启灌溉，也可以自动关闭灌溉；可以实现土壤太干时增大喷灌量，太湿时减少喷灌量。 一、智能节水灌溉系统的功能设计 智能节水灌溉系统要实现上述功能就要充分利用可编程控制器的控制作用。系统要实现自动感测土壤湿度的功能必须要有土壤湿度传感器。要实现灌溉水量的多与少的调节，必须要有变频器。在可编程控制器内预先设定50%—60%RH为标准湿度，传感器采集的湿度模拟信号经A/D模块转换成数字信号。 针对灌溉水利用系数较低,文中提出一种基于嵌入式智能灌溉控制系统。依托无线传感器网络采集灌区作物需水信息,汇聚到网关节点发送给主控中心,中心主机根据信息确定灌溉状态并计算灌水量,控制灌溉设备工作实现智能灌溉;依托Internet管理员有权对系统远程管理,满足了规模化灌溉的需求。根据示范区观测,灌溉水利用系数由原来的0.6提高到0.9。系统结合了无线传感、计算和网络通信技术,解决了精确农业亟待解决的关键技术问题。 智能节水灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向
技术密集型转变奠定了重要的基础。 智能节水灌溉系统可以根据植物和土壤种类，光照数量来优化用水量，还可以在雨後监控土壤的湿度。有研究现实，和传统灌溉系统相比，智能节水灌溉系统的成本差不多，却可节水16%到30%。加州出台的新法案要求2012年起新公司必须使用智能节水灌溉系统。 二、智能节水灌溉系统的设计背景 灌溉造成水资源大量浪费 美国每年浪费掉的水资源高达8,520亿升，而若安装一种智能节水灌溉系统则可有效地控制水流量，达到节水目的。HydroPoint公司负责可持续领域业务的Chris Spain援引美国用水工程协会的报告称，美国住宅区和商业区的草坪、植物灌溉用水浪费了30%到300%。 水资源被浪费的原因是技术不行，美国有4,500万个仅是安有简易计时器的灌溉系统，们在时间控制上还可以，但精准度不高。Spain称，城市灌溉系统占城市用水的58%，这些被浪费的水资源每年生产54.4万吨温室气体。 在中国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能节水灌溉系统在这种背景下应运而生了。 不仅美国，英国也开始关注节水问题。英国节能信托基金会和能源部警告，随着越来越多的家庭开始节约能源，使用热水可能会超过取暖成为制造二氧化碳的主要途径。 三、智能节水灌溉系统工作原理 灌溉系统工作时，湿度传感器采集土壤里的干湿度信号，检测到的湿度信号
自动化灌溉方案设计
目录 自动化灌溉与信息化管理系统方案 (2) 1、现场智能感知平台： (4) 1.1、井房首部设备智能监控系统 (5) 1.2、田间无线灌溉控制系统 (7) 1.3．无线土壤墒情监测系统 (10) 1.4．综合智能气象监测系统 (11) 2、无线网络传输平台 (14) 3、数据管理平台 (15) 4、应用平台（监控中心及移动管理控制端） (17) 5、主要技术参数 (20)
自动化灌溉与信息化管理系统方案 自动化灌溉与信息化管理系统是针对农业大田种植分布广、监测点多、布线和供电困难等特点，融合最新的物联网和云计算技术，采用高精度土壤温湿度传感器和智能气象站，远程在线采集土壤墒情、气象信息，实现墒情自动预报、灌溉用水量智能决策、远程/自动控制灌溉等功能。 该系统根据不同地域的土壤类型、灌溉水源、灌溉方式、种植作物等划分不同类型区，在不同类型区内选择代表性的地块，建设具有土壤含水量，地下水位，降雨量等信息自动采集、传输功能的监测点；通过灌溉预报软件结合信息实时监测系统，获得作物最佳灌溉时间、灌溉水量及需采取的节水措施为主要内容的灌溉预报结果，定期向群众发布，科学指导农民实时实量灌溉，达到节水目的。 系统组成： 大田灌溉自动化与信息化管理系统分为现场智能感知平台、无线网络传输平台、云数据管理平台、应用平台（监控中心及移动管理控制端）四个层次，其中，田间脉冲电磁阀、无线阀门控制器、远程水泵智能控制器、云服务器、主控制中心和村级（企业）控制中心、移动控制终端等组成灌溉无线控制系统，能够实现现地无线遥控、远程随时随地监控、轮灌组定时自动轮灌等控制方式，并且实时监测机井和阀门状态，灌溉流量和管网压力，保障运行安全，及时提示报警信息。在此基础上，扩充田间土壤墒情监测、农田气象监测、作物和泵
灌溉渠道干渠支渠斗渠农渠毛渠
仅为更正之前回答，谢谢关注。 https://www.360docs.net/doc/0c17148780.html,/question/109797087.html?oldq=1&;from=c ommentTo#answer-350898107前次回答确为随口乱讲(当年知道、贴吧、论坛混来乱用，有时插科打诨胡言乱语)，诚挚道歉，时隔几年了，被揪出指正，深感惭愧，（误导后来人罪过不小）向度娘申请删除此答案被否决。另有心得略为分享，谨致歉意，欢迎交流批评。 详细概念就不必解释了，百科都有(或查询相关相关国标，本人接触到的相关规范见后，有兴趣的朋友自行下载或联系我).一般来讲就是干支斗农毛分级，干渠为水源地取水引至灌区的输水渠道（干渠以下为配水系统），多见“南干”“北干”之类名号，干渠以下多见数字编号了，具体有“总干”分出“分干”引水至各区域（附图1，为总干穿高速后一分为二，这可不是我胡乱画的，渠侧有碑刻记“总干”，二闸门有“一分干”“二分干”标记，实景图片缺失），支渠斗渠更进一步分配水流，农渠百科定义为从斗渠取水并分配到田间的最末一级固定渠道，毛渠百科定义为从农渠取水并向畦、沟供水的田间临时渠道。（附图2，为二渠道地头并行，是什么级别渠本人也忘了，在此也不敢乱定了。渠道分支多为正交斜交，平行的即如图，此图中可见常说的“门”）（附图34，倒虹，文字标记中为“粮基”左为“九三年”右为“四斗3# ”，另有老渠道明确标记为“3斗7农1毛”且保存完好，为毛渠实证，很遗憾未存影像。）
GB50288-99_灌溉与排水工程设计规范 农田水利技术术语SL56-93
本文字仅为解释原回答中错误，如有疑问请斟酌规范标准为正，再次致歉。 还望各位朋友留些口德。
基于单片机的节水灌溉自动控制系统设计
本科生毕业设计 摘要 自动控制节水灌溉技术代表了农业现代化的发展状况，灌溉系统自动化水平比较低下是制约我国高效农业发展的主要原因。本文就此问题研究了基于单片机的节水灌溉自动控制系统，系统对土壤湿度进行监控，并按照农作物的要求进行适时适量的灌水，其核心部分是单片机控制部分，主要对灌溉控制技术以及系统的硬件设计，软件编程各个部分进行深入的研究。 控制部分以单片机为核心，研制了一种基于单片机的节水灌溉自动控制系统。介绍了系统总体结构、单片机系统主机电路、数据采集处理电路、I/O口的扩展电路。为了进行大规模灌溉工程的监控，采用分布式控制模式，以提高控制系统的可靠性、降低系统的成本。 该套基于单片机控制的节水灌溉自动控制系统造成本低，体积小、安装方便、抗干扰性强、运行可靠，相比其他控制方式来说，性价比高，更易形成产品，便于推广应用。这是我国灌溉自动控制技术的一种新尝试，为目前农业在较低生产力水平的状况下，向智能化、市场化方向发展开辟了一条新途径。 关键词： AT89C51单片机；湿度传感器；A/D转换；采样；芯片 1
本科生毕业设计 ABSTRACT The level of auto-control water-saving irrigation technology reflects the development condition of agriculture modernization.The low automatic level of irrigation system is the main reason that prevented our agriculture’s development.As to this condition,this paper mainly studies the water-saving irrigation system that controlled by MCU.This system can supervise humidity.it can irrigate to the demand of the farm crops with right amunt of water at well time.The control part that consists of MCU is its core.Research work had been carried on irrigation control technology,hardware and software program and so . The control that consists of MCU is its core.A set of automatic water-saving system which is controlled by sing-chip controller have been developed in this paper.The overall structure of system、the main circuit of the MCU system、data-collecting circuit、I/O expanding circuit are all the designed.For monitoring large-scale irrigation system,we use distributional control model to enhance stability of the system de reduce the cost. It is small,easy to fit,a strong capability to resist interfere and low-cost.So the control system is more economic compared to other control system such as thuter system and all these demonstrate this production is adept to be popularized.This work is a fresh attempt to bring our agriculture into an advanced stage,which now is relative to be backward greenhouse control technique,especially on the aspect of nutrient liquid supplying when crops cultivated on tissue. Key words: AT89C51 MCU; Humidity Sensor; A/D transform; Sampling; Chip 2
XXX节水灌溉设计说明
1设计初步情况 由于地块比较分散，设计时选取最具代表性的下楼子1号井为典型 设计地块，其他地块见附图。该地块面积为17.3亩，水源为地下水， 出水量为10m^/h。树莓行距为1.4米-2.5米不等。 1.1果树需水量分析 树莓最大日耗水强度的确定： 北方地区树莓全生育期日需水强度见表 1 —1。 表1 —1 树莓全生育期日需水强度及比系数 树莓需水高峰期一年内共有2—3次，最大日需水量为40mrm结合祝家地区气候情况和树莓日耗水的实际情况，树莓最大日耗水强度取为：E a=15.84mm/do 1.2灌溉制度的拟定 1.2.1灌水周期的确定 根据当地实际情况，灌溉工程实施后，为了确保树莓能够及时得到灌溉，灌水周期定为：T=2d。 1.2.2灌水定额的计算
T ――灌水周期，d ; E a ――耗水强度，mm/c ； n ――微灌水利用系数。 将T=2，E a =15.84，n =0.9，代入上述公式计算得：m =35.2mm 1.3、灌溉系统设计参数的选择 1.3.1 设计土壤湿润比：根据《微灌工程技术规范》 SL103— 95,设计 湿润比取60% 1.3.2 设计灌水均匀度为 85浓上。 1.3.3灌溉水利用系数：根据《微灌工程技术规范》 SL103-95,滴灌 灌溉水利用系数为0.90。 1.3.4灌水器采用管上式补偿性小管出流。支管采用每一行树莓铺设一 条支管，通 过分流管向树莓灌溉，分流管采用 FJY-4型，稳流器采用 FJY-10型，分流管间距 0.6m ，设计流量为 q d =10L/h ，工作压力范围 0.10-0.35Mp a ，设计工作压力 h d =0.15-0.25 Mp a 。 1.4工作流程及管道布臵 干管垂直树行铺设，水由水泵引入干管，经过滤器过滤后进入支管， 在每行树莓根部外30cm 平行树莓铺设支管，沿支管每 60厘米铺设一 条分流管，每条分流管与一套 10L 的稳流器连接，交替灌溉树莓，既稳 定压力又使灌溉均匀且能达到灌溉强度。 支管最大铺设长度180米，管 径分别为主管63mm 支管32mm 25mm 具体管道布臵见图1-1。 式中：m m =(T x E a )/ n 设计灌水定额，mm
灌溉渠道
根据提供的资料，设计灌溉渠道。 （1）基本资料：本灌区为我国北方黄土区某一中型灌区，系统由河流有坝取水自流灌溉系统组成，净灌溉面积共计4.86万亩。灌溉渠道系统的平面布置如下图所示： 灌溉渠道系统中有长度为0.4千米的总干渠一条，干渠二条，支渠四条，支渠以下有各级配水渠道及田间工程，各支渠自干渠取水地点，控制面积等如表1所示，干渠支渠实行续灌，斗渠以下为轮灌。表1
其中北二支渠包括六条斗渠，分两组（斗1-3和斗4-6）轮灌，其中2、3、4、5条斗渠各分两块轮灌田块，每个轮灌田块内有三条农渠同时工作，每条农渠控制面积相等，η农=0.90。η田=0.98，如上图所示，基本数据见表2。 全灌区各条支渠控制面积内，作物种植种类及其各种种植组成百分比均相同，在灌水高峰期内，冬小麦的种植面积占净灌溉面积的百分比α=50%，灌水定额m1=60m3/亩；棉花的种植百分比α=30%，灌水定额m2=50m3/亩；玉米的种植面积百分比α=20%，灌水定额m3=40m3/亩，该次灌水延续时间T=12天（t=22小时）。 根据灌区土壤调查分析得知灌区土壤为中等密实、透水性中等的粘壤土（A=1.9，m=0.4）。 渠首为有坝取水枢纽，河床底部高程为88.0m，进水闸前设计正常水位高程92.5m，水源含沙量不大。地面高程坐标如表3。
表3 （2）设计要求 渠道中设计流量推算，其中包括取水口、北一支渠、北二支渠、南干渠各设计断面的设计流量； 纵横断面设计； 计算桩号0+000到5+100的各设计断面的水力要素； 绘制0+000到5+100的纵剖面图和典型横断面图； 用图例表示建筑物形式和位置。
花园自动灌溉系统
广州学院 课程设计说明书 花园自动灌溉控制系统设计 院（系）机械工程学院 专业机械工程及自动化 班级机电(9)班 学生姓名 指导老师 2013 年1月1日
课程设计任务书 兹发给2009级机械工程及自动化班学生课程设计任务书，内容如下： 1．设计题目：花园自动灌溉控制系统设计 2．应完成的项目： 1.硬件设计 2.画出PLC接线控制端子连接图 3. 软件设计 4. 编写程序和程序流程图 5. 操作说明 3．参考资料以及说明： 1、可编程控制器及其系统 2、基于PLC控制的泵站自动控制系统的应用 4．本设计任务书于2012 年12月24日发出，应于2013年1月4日前完成，然后进行答辩。 指导教师签发2012 年12 月24 日课程设计评语：
课程设计总评成绩： 指导教师签字： 年月
目录 一、摘要 (1) 二、控制要求 (1) 三、系统分析 (1) 四、控制流程图 (2) 五、I/O地址分配表 (3) 六、I/O接线图 (4) 七、梯形图截图 (5) 八、程序说明 (9) 九、功能说明 (9) 十、总结 (9) 十一、附录 (10)
一、摘要 随着自动化技术、计算机技术及网络通信技术的发展，使PLC的应用越来越广泛，它不仅能实现逻辑控制，还能实现过程控制、运动控制和数据处理。根据相关知识设计自动喷灌系统，从而实现自动化处理。 关键词：PLC 自动喷灌自动化 二、控制要求 A区有两组，每喷灌2分钟，停5分钟，工作时间为每天7点~17点；B区分为两组交替喷灌，每组每工作5分钟，停10分钟，另一组再工作5分钟，停10分钟，循环工作。工作时间为每天9点~14点；C区也分为两组交替喷灌，每组每两天喷灌一天，工作方式、工作时间与A区相同。各区、组的喷灌由电磁阀控制，对喷灌系统提出的控制要求如下： 1. 考虑到系统的可靠性和经济性，要求系统有手动控制和自动控制功能。 2. 手动工作模式下，可在各区工作时间内随时控制各区、组喷灌的开始、停在。 3. 自动工作模式下，系统一经启动即自动按照上述工作规律工作。 4. 如遇到因阴雨天会自动停止全部区、组的灌溉。 5. 要求各区分别具有温度、湿度测控功能，即温度、湿度达到某一控制点就声光报警并自动停止相应区的灌溉。报警状态只能手动清除。 6. 系统设有储水池。储水池设有高、低水位开关，当池中水至低水位时自动气动阀水泵工作（动力为2.2KW三相异步电机），当池中水至高水位时自动停止水泵工作。 7. 应设有自动和手动指示、各区、组运行状态指示和水泵运行指示。 三、系统分析 由设计要求及各喷灌的工作方式知道，A区各组是同时工作，B区是交替工作的，C区也是交替工作，并且是隔天工作一天，通过分析其工作过程知道，首先是要判断储水池的水位，控制要求水位在某个低水位时自动启动水泵工作，并让其一直工作，直至水位达到某个高水位时，又自动停止水泵的工作，所以若要实现此要求，则可以通过控制两个水压传感器，当水位低于某个水位时，通过检测其压力达到某值使低水位水压传感器产生输出信号，从而使低水位水压传感器线圈通电，并同时使用一个中间继电器使水泵延续工作，同理，当水位达到高水位时，高水位水压传感器线圈通电使水泵停止工作。低水位线圈在梯形图中使用其常开触点，高水位传感器线圈使用其常闭触点。然后，用水泵线圈的触点来控制其指示灯的通断。因为阴雨天要停止所有区组的喷灌，所以同样用一个阴雨天传感器感知天气的变化，在梯形图中用它的常闭触点同时控制A，B，C三个区的喷灌，每个区分别用两个传感器控制温，湿度的变化，在天气不为阴雨天气时，分别判断每个区的温湿度是否超标，从而控制每个区的工作。对A区，根据其工作时间及工作方式，先通后断，循环，工作时间则用长延时（定时器与计数器串联），工作时间到，则启动另一个长延时（未工作时间）,延时时间到该控制该长延时的计数器复位，同时启动
灌溉工程规划设计说明
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 50485-2009 2、《农田灌溉水质标准》GB5084-92 3、《节水灌溉技术规范》SL207-98 4、《喷灌与微灌工程技术管理规程》SL236-1999 5、《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=0.95
灌溉渠道设计流量计算
灌溉渠道设计流量计算 附录C 项目设计有关公式 C1 正常流量——设计典型年内的灌水高峰时期渠道需要通过的流量。该项为渠道纵横断面和渠系建筑物设计的依据。 加大流量——为满足特殊情况，短时内加大输水的要求，而予以增大的渠道设计流量。通常是根据正常流量，适当选择加大百分数来确定，该项指标为设计渠顶高程的依据。 最小流量——在河流水源不足，种植面积减小，或给灌水定额较小的作物供水时，出现渠道最小流量。该项指标主要用于校核下一级渠道水位的控制条件和奎水建筑物位置以及校核渠道中的淤积。 选择灌溉制度，确定灌溉方式及由支渠同时供水的下级渠道数目。 确定支渠及农渠应送至田间的净流量： Qbfn＝ωb·qn……………………… 式中：Qbnt——支渠配给田间的净流量，m3／s； ωb＿支渠控制的灌溉面积，万亩； qn——灌水模数。
Qln＝＝Qbfn／n·k·nf…………………… 式中：Qln——农渠净流量，m3／s； n——支渠以下同时灌水的斗渠数； k——斗渠以下同时灌水的农渠数； nf——田间水利用系数。 推算各级渠道的设计流量： 农渠毛流量：QLG＝Qln＋S1·L1…………… 式中：QLG——农渠毛流量，m3／s； Qln——农渠净流量，m3／s； S1——农渠每公里的渗水量，L/s／km； L1——农渠平均灌水长度取1／2的农渠长度，km。 斗渠的毛流量：QdG＝k·QLG＋Sa·La………… 式中：QdG——斗渠毛流量，m3／s； k——斗渠以下同时灌水的农渠数； Sa——斗渠每公里的渗水量，L/s／km； La——斗渠最大平均工作渠段长度，km 支渠的毛流量：ObG＝n·QdG＋Sb·Lb………… 式中：ObG——支渠的毛流量，m3/s n——支渠以下同时灌水的斗渠数； Sb——支渠每公里的渗水量，L/s／km； Lb——支渠的工作长度，km。 于渠各段设计流量的推算，在求得各支渠口的毛流量
自动化智能滴灌系统设计方案
(此文档为Word格式，下载后可以任意编辑修改！）（文件备案编号：） 自动化智能滴灌系统 设计方案 工程名称： 编制单位： 编制人： 审核人： 批准人： 编制日期：年月日
目录 一. 系统概述............................................................................................................ - 3 - 二. 系统组成............................................................................................................ - 4 - 三. 通信网络............................................................................................................ - 5 - 四. 功能设计............................................................................................................ - 6 - 4.1. 监测中心级设计 ...................................................................................... - 6 - 4.2. 首部控制级设计 ...................................................................................... - 6 - 4.3.1. 设计原则 ....................................................................................... - 7 - 4.3.2. 主要功能 ....................................................................................... - 7 - 4.3.3. 硬件设计 ....................................................................................... - 8 - 4.3.4. 软件设计 ..................................................................................... - 10 - 4.3. 田间控制级设计 .................................................................................... - 13 - 4.3.1. 田间控制器主要功能 ................................................................. - 13 - 4.3.2. 田间控制器性能指标 ................................................................. - 14 - 4.3.3. 田间路由器节点主要功能 ......................................................... - 14 - 4.3.4. 田间路由器节点性能参数 ......................................................... - 14 - 4.3. 5. 供电方式 ..................................................................................... - 14 - 五. 系统特性.......................................................................................................... - 15 - 六. 设计研究意义.................................................................................................. - 16 -
喷灌系统设计
3.1.1喷灌系统选型 由于贵州省受地形条件和产业种植的限制，大多数地方皆采用固定式喷 灌系统。固定式管道喷灌系统适用于地形起伏较大、灌水频繁、劳动力缺乏的地方，灌溉对象为经济作物及园林、果树、花卉和绿地。 3.1.2喷灌系统设计步骤 3.121 基本情况调查 灌区水源（m或vm/s或m i s-1/万亩）、灌区面积（亩）、土壤类别（砂土、砂壤土、壤土、壤粘土、粘土）、风速及风向（m/s，°）、作物（蔬菜及花卉、粮食作物、经济作物及果蔬、牧草、饲料作物、草坪、绿化林木）、地形坡度（°）。 3.1.2.2灌水定额及灌水周期拟定 参数确定： 土壤容重丫（g/cm3）:查下表-1确定 计划湿润深度h （cm）:查表-12确定 土壤田间持水量：查表-1确定 土壤适宜含水量上限B 1 （85%: 土壤田间持水量X 85%
土壤适宜含水量上限B 2 (65%: 土壤田间持水量X 65% 最大灌水定额确定(mr) I I r s=Y h (B i - B 2) 灌水定额(mm me r s 日耗水强度El (mr) 查表-2确定 设计灌水周期确定T (d): T=m/ET d 3.123灌溉分区及管道布置 依据灌区形状及长宽，合理布置干管、分干管、支管。布置规则为下: A、灌溉分区形状尽量规整、面积尽量相等。 B、分干管尽量垂直等高线布置 C、支管尽量沿高线布置 D支管两端喷头距地块边缘或支管入口的距离为喷头间距的一半。 3.1.2.4喷头的选择及组合间距的确定 依据作物的种植间距，拟定喷头的型号。依据拟选喷头的射程 R( m,计算支管的组合间距。 喷头参数：生产商提供