灌溉系统依据

核心提示在完成喷头选型、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

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。 11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 = 948X104 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)。 12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(981m/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03-06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 31 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 = 113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。 32 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。

电缆施工的场所、一般处于高压电力管沟中,高压电力管沟虽然采取了严密的防范措施,但是依然存在一定的危险性。很难保证在这类场所作业人员安全的百分之百,对于施工单位而言,针对在电力管道光缆施工的工作人员,必须加强安全生产的教育,树立作业的安全意识。严格按有关规定规范操作。7.多色护套光缆制造过程中.在外套上同时挤制三色色线,光缆同沟/同管道敷设时易于辨别。在电力管沟敷设的光缆必须选用非金属光缆、非金属光缆的主要特点是其中心加强构件和护套都是非金属材料制成。这样光缆沿高压电缆布放时。就不会有长导体产生的累积感应电压。这样在施工过程中就可以避免感应电压对作业人员的危害,同时,也可避免感应电压对两端设备的危害、现在各主要光缆厂商都可提供全非金属的管道光缆产品。中心加强构件一般采用FRP增强型玻璃纤维塑料,护套材料一般是聚乙烯或高密度聚乙烯,其价格仅比金属加强芯的普通光缆高5%~10%。非金属管道光缆产品虽然价格比金属加强芯略高,但其安全性能强出普通光缆很多,为安全计,光缆材料的选择显得特别重要。 一. ADSS光缆的设计和选择除光单元设计外,ADSS光缆的设计主要考虑机械强度和外护套的电蚀问题。

ADSS光缆为全自承式,要求有很好的机械特性,主要通过添加芳纶纱来保证。在设计时,须考虑电力线路的档距和光缆的安装弧垂,再根据安装地区的气候条件如风荷、冰荷计算出光缆的机械强度要求,进而推算出芳纶的使用量,由于ADSS光缆设计寿命超过20年,因此在光缆设计时还要考虑在长期使用过程中光缆上会附上一些污物增加负荷。机械强度主要可以通过拉伸窗口指标显示,即光缆受力延伸多大时光纤开始发生应变,大跨距的使用要求ADSS光缆比普通光缆有更大的拉伸窗口,但此指标过大会导致光纤的微弯损耗,实践表明控制在08%上下比较合适。

处于高压导线周围的ADSS光缆与相线、地间的电容耦合所产生的电位在潮湿的光缆表面会产生泄漏电流;当光缆表面干燥时,会在干燥区发生电弧,引起的热量会侵蚀外护套导致裂口,严重情况下会发生光缆断裂导致通信事故,目前断缆的事件在国内已有多起,特别是在110kV线路光缆未采用AT护套料的光缆和一些非全介质光缆。目前采用AT料的ADSS光缆可在不大于25kV感应电势环境中运行,同时要求生产厂家控制好挤制工艺,外护套应光滑、圆整。

关于ADSS光缆的选择,很多用户碰到的一个问题就是选择中心管式的还是层绞式的光缆(见下图)。中心管式光缆具有外径小、重量轻的优点,但较层绞式光缆难获得较大的拉伸窗口,同时光缆的弯曲性能稍差,因此作为ADSS光缆采用层绞式比较好。

现在有些用户在选择光缆时多注重产品的价格、材料用量而忽视了企业的工艺控制能力和光缆与电力线路的配合。如很多用户会要求厂家使用某一品牌的芳纶纱甚至要求使用多少根,但不同厂家采用相同数量的芳纶纱实现的机械强度是不同的,这主要是由于厂家的施放工艺控制能力高低造成。芳纶纱施放工艺必须保证芳纶在光缆中处于直且无预拉伸的状态,同时所有芳纶在光缆中受力均匀,这样才能达到设计抗拉强度。

对于机械强度指标,在线路设计时必须推算回杆塔受力情况,电力线路杆塔在设计时并未考虑加挂ADSS光缆,因此应充分注意光缆的杆塔的影响,保证线路安全。此外,对于电压等级应用须强调一点,110kV线路应该采用AT护套光缆,220kV以上的电力线路不宜采用ADSS光缆。二. ADSS光缆的施工及维护ADSS光缆的施工和维护质量好坏对光缆的运行有极大影响,现在的实际情况中有些不规范的现象,以下几点值得注意。

1.施工准备

1)光缆外观检查 用户收到光缆后应及时检查缆盘及外层光缆,确定所收光缆未受损伤;检查缆盘中心孔有无各种可能损害光缆外护套或妨碍光缆收卷和展开的障碍物。

2)数量检查 检查光缆总数量、每盘长度是否与合同要求一致。

3)质量检查 用光时域反射仪(OTDR)检查光缆在运输中是否受到损害。检查所得数据可用来与安装后验收检测数据进行比较,并可作为数据记录的一部分,有助于日后紧急修复工作。

4)安装金具检查 对安装所需金具型号、数量进行清点,若与合同要求不符应立即与供货厂家联系,在实际施工前妥善解决。

2.安装注意事项

1) 对于光缆,安装时应确保其最小弯曲半径(动态时为光缆外径的20倍,静态时为光缆外径的10倍);同时,在整个安装过程中光缆不能被扭曲或受压;光缆所受张力不应超过厂家提供的弧垂和张力表所规定的范围。

2) 光缆悬挂点

ADSS光缆悬挂点须考虑以下因素:场强分布、最小离地距离、最小距导线距离,同时,实际安装工作中应严格按照所选点位操作以保护光缆的安全。

3) 牵引、张力、临时定位杆、熔接等地点的选择必须考虑设计、后勤和设备等各方面因素。在固定缆盘施工中,光缆须分成几段放线,每段的长度取决于熔接点的位置、车辆是否能通过、设备安装的可行性、障碍物和光缆盘长等因素。同时,也要考虑光缆的最大安装张力、杆塔的最大负荷张力等因素。

4)设备安放位置 选择牵引机和张力机相对于杆塔的位置时,不能使杆塔负荷过载,也不能使光缆受的张力过大。牵引机到杆塔的距离应为杆塔高度的4�8�35倍,这样可使光缆、滑轮和杆塔负荷较小。根据ANSI/IEEE 524规定,设置临时吊索以防止杆塔过载。张力机和缆盘支架必须和最近两个杆塔成一条直线,以防止光缆扭曲和滑轮两侧对光缆的磨损。

5)临时定位杆和金具

临时定位杆和金具的应用决定于光缆预期负荷张力的大小,选择金具时应考虑风振的影响。在调节光缆弧垂时,应安装临时的向下的吊索,以防止结构失衡,这时临时定位杆距杆塔距离应不小于2倍杆塔高度。在安装光缆之前,所有临时性的吊索都要拉紧。

6)交叉地形

安装路线穿越道路、公路、铁路和输电线路时,为保证光缆的安全,应增加一些支撑设施。在交叉地形施工时,现场人员应与牵引机和张力机操作员保持联系。

7)施工地形

要分析每一个牵引段的地形,以保证施工的安全进行。施工中如遇到障碍物,不能拖拽光缆或使光缆直接碰到障碍物,以免光缆外护套受到损伤。

8)光缆牵引

为了施工的安全和有效,建议以3公里/小时左右的速度放缆。放缆应保持均衡的速度,牵引过程中,张力机操作员应注意牵引张力不能超过要求的最大张力,建议牵引力不超过在初始弧垂时张力的一半。由于光缆长度、滑轮使用数量、路线变化和杆塔海拔高度变化等原因,在施放较大跨距光缆时可能会需要较大的张力,这时应特别小心,因为此时牵引端的张力比张力计上的显示值要大得多。为防止缆盘转速过快,在缆盘转轴上应施加一小而平稳的反向力。当缆将放完时,应及时减小反向力,因为此时缆上张力将增大。

9)光缆熔接

在光缆熔接处,要留有足够的光缆和光纤长度以利于熔接,光缆长度应可从杆塔上引下到熔接点。光缆熔接宜在地面完成而不要在空中作业。熔接后的光缆应存在接线盒中安放在塔上或埋在地下,光缆端部应用胶带加以封闭以阻水。

3.施工记录与文件保存

完整的记录是通信工作正常进行的必要保证。由于光缆通信涉及到设计、施工、运行和维护等多个部门,在施工完成后,各部门应相互协作,将所有记录妥善保存,以利于今后的工作。

记录文件中应包括以下内容:

1)线路地形索引图 该图记录线路和所过道路情况。这样,在以后的工作中可以很快找到需要到达的地点。对于接头点、道路或河流交叉点,均应在图中标明。

2)线路组成图 该图中包括线路中各接头点、道路或河流交叉点等处所用光缆的盘号、盘长、光纤型号和芯数等。

3)安装图 该图记录了每一个杆塔处的设备情况和杆塔情况,及杆距、接地等情况。

4)光纤回路图 该图标明了实际光纤回路、使用芯数、 备用芯数、光纤色标及以后发生的对光纤的处理情况。

5)验收数据记录 应记录下验收时测得的输入光功率、接收光功率、衰减等数据,此外,还包括用光时域反射仪(OTDR)对每条光纤(1310nm和1550nm)测得的曲线图、熔接损耗、连接器插入损耗及光纤和尾纤的照片。

6)厂家提供的文件 厂家提供的每盘光缆及其中光纤的数据,应用户要求计算得出的不同塔型的电位图及弧垂和张力表。

7)原始记录应复印多份,施工和维护单位均需保存,在系统的端点也应备有一份。在线路改造和紧急维修等情况发生后,记录应被及时修改。与普通光缆不同的是,ADSS光缆需要用户和厂家密切协作,从设计、生产、施工和维护等各个方面严格控制,满足了以上条件,ADSS光缆才能稳定运行,从而保证电力通信事业的长期利益。

 
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