机井灌溉控制器的概述

射频卡机井灌溉控制器是专为农业灌溉设计的高新技术产品，它将微电脑控制器、电能表、交流接触器及电动机保护器等安装在一个机箱内，以射频卡为媒介，用户划卡浇地，在微电脑的控制下，完成农业灌溉。该产品技术领先、功能完备、安装便捷、使用方便。

射频卡机井灌溉控制器成功解决了农村井灌区长期存在的电费、水费计量不准、拖欠及人为浪费严重的现象，提高了水资源的利用效率，实现了灌溉管理自动化，推进了水利现代化的进程。 1.计量方式有4种可供选择，①计时②计电③计水④水电双计量 先充值，后用水；多用水，多掏钱；卡内剩余费用为0，自动停泵 控制箱实现无人值守，每张卡录有每个用户的基本信息，用户只需带一张卡就可以刷卡浇地 发卡售水的部门可以对记录生成报表，方便水利局进行统一管理

灌溉系统依据

《GB/T 20203-2006 农田低压管道输水灌溉工程技术规范》 标准状态：现行

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标准简介  

本标准是将正在编制的国家标准《农田低压输水管道质量检验评定规范》与经过扩充修改后的水利行业标准《低压管道输水灌溉工程技术规范（井灌区部分）》（SL/T 153-1995）合二为一而制定的。 

本标准规定了农田低压管道输水灌溉工程的规划、设计、管材与设备的选择和安装、工程施工、验收、运行及维护等的技术要求。 

本标准界定了农田低压管道输水灌溉工程使用的术语。 

本标准适用于井灌区以及泵站扬水灌区和丘陵山区自流灌区中，每个系统控制面积不大于80hm2的农田低压管道输水灌溉工程的建设与管理。系统控制面积大于80hm2的工程可参照执行。  

英文名称：     Technical specification for irrigation projects with low pressure pipe conveyance  

中标分类：     工程建设>>水利、水电工程>>P57灌溉排水与水土保持工程  

ICS分类：     土木工程>>93.160水利建筑  

发布部门：     中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会  

发布日期：     2006-02-24  

实施日期：     2006-07-01  

首发日期：     2006-02-24  

提出单位：     水利部  

归口单位：     水利部  

主管部门：     水利部  

起草单位：     中国水利水电科学研究院、上海市水利排灌管理处、山东省水利科学研究院、福建省水利建设技术服务中心、扬州大学  

起草人：     刘群昌、丁昆仑、张国祥、刘晓涛、桑保良等  

计划单号：     20022002-T-332  

页数：     21页  

出版社：     中国标准出版社  

出版日期：     2006-07-01  

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。 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： Hf = 9.48X104 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 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 = 11 （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 = 1.13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 = ΣN喷头q水泵扬程： H = H设+ΣHf+ΣHj±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）；ΣHf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；ΣHj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，如雨鸟公司生产的与电磁阀相配套的PRS-B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），如雨鸟P33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。另外，有的喷头，如雨鸟R-50，还应将滤网进水口号设置为与喷嘴标号一致。 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。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，可安装与喷头配套的防盗配件，以防止喷头的丢失。如雨鸟PVRA喷头专用防盗接头，安装在喷头进口处，当有人试图将喷头旋转拧下时，该接头与喷头一起转动而不能拧下，只有将草坪挖开，用工具才能把此接头和喷头卸下。 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和中央计算机控制灌溉系统两大类。 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。 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。 美国雨鸟公司开发的MAXICOM2中央计算机控制灌溉系统，可通过有线、无线、光缆、电话线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。 　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长受到抑制，影响草坪质量。 灌水计划不是一承不变的，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、灌水延续时间、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。 （三）灌水效果评价 在喷灌系统投入使用后，可以直观地对草坪生长状况、绿色期的延长以及节水、节省人工的情况进行评价。也可以通过实际测试，对系统的喷洒均匀度、灌溉水的利用率等加以评估，以便及时修正灌水计划，并为提高今后喷灌系统的规划设计水平提供参考。

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