古代中国的灌溉工具的动力变化
1958年,考古工作者在陕西宝鸡一处新石器时代遗址中发现了一只小口尖底陶瓶。这是用于盛水的陶瓶,令人惊奇的是,似乎当初设计这个陶瓶时,古人已考虑到了力学上的重心问题,从而使提水操作更加便捷。大约西周时期,桔槔(jiégāo)、辘轳等具有简单机械结构的提水工具开始出现。桔槔使用杠杆原理,用于提取地表水。辘轳则利用轮轴原理,实际上是一种起重机械,用于提取井水,在现今的一些地方仍有使用。
汉时,出现了提水效率更高的翻车。又称龙骨水车,由木板制成长槽,槽中放置数十块与木槽等宽的刮水板。刮水板之间由铰关依次连接,首尾衔接成环状。木槽上下两端各有一带齿木轴。转动上轴,带动刮水板循环运转。翻车一开始多用人力驱动,后来出现了以风能或水能驱动的翻车。
唐代,出现了轮式的筒车。筒车多以水力驱动,在水流湍急处建一水轮,水轮底部没入水中,顶部超出河岸,轮上倾斜绑置若干竹筒。水流冲动水轮,竹筒临流取水并随水轮转至轮顶时,将水自动倾入木槽,然后再流入田间。元代《王祯农书》中还提到一种高转筒车,可将水提至更高的地方。由于高度增加,在水槽倾斜角度不变的情况下,水就能被输送到更远的田间。
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喷头是喷灌系统重要的部件,压力水经过它喷射大空中,散成细小水滴并均匀地喷洒在草坪种植区域。
喷头的选型和布置方式是关系到整个灌溉系统灌水质量关键因素。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。
同一工程或一个工程的同一轮灌组中,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。对于草坪灌溉不但要求起灌溉节水也主要起美化作用的草坪灌溉,所选用的喷头不喷水时应尽量少暴露或不暴露于地面之上,喷洒均匀度要比较高,且能方便地调整喷射角度和射程大小,以适应复杂多变的地形,同时喷形别致,组合后的水景壮观,能与整个景观协调一致。
目前,一般大型草坪灌溉均选用地埋藏式草坪喷头。这类喷头平时隐藏于地下,喷水时才露出地面,停水后自动缩回,不防碍修剪和人的行走,安全性好,又不影响草坪外观。庭院等小块园林草坪则可采用微喷灌以及喷水小车等形式。
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使用保养
喷灌设备机组松动部位应及时紧固。
喷灌设备各润滑部位要按时润滑,确保润滑良好和运转正常。
喷灌设备机组的动力机、水泵的保养,应按有关说明书进行。
喷灌设备机组长时间停止使用时,必须将泵体内的存水放掉,拆检水泵、喷头,擦净水渍,涂油装配,进出口包好,停放在干燥的地方保存。管道应洗净晒干软管卷成盘状,放在阴凉干燥处。切勿将上述机件放在有酸碱和高温的地方。
喷灌设备机架上的螺纹或快速接头和易锈部位,应涂油妥善存放。
省水:喷灌可以控制喷水量和均匀性,避免产生地面径流和深层渗漏损失,水的利用率提高,比地面灌溉节省水量30一50%,节省动力,降低灌水成本.
省工:便于实现机械化、自动化,节省劳动力.取消了田间的输水沟渠,有利于机械作业,而且减少了由间劳动量.结合施入化肥和农药,省去劳动量,据统计,喷灌所需的劳动量为地面灌溉的l/5.
提高土地利用率:采用喷灌时,无需田间的灌水沟渠和畦埂,能充分利用耕地,提高土地利用率,一般可增加耕种面积7一10%.
增产:便于控制土壤水分,使土壤湿度维持在适宜的范围.能冲掉植物茎叶上尘土,有利于植物呼吸和光合作用.对土壤不产生冲刷等破坏作用,保持土壤的团粒结构,使土壤疏松多孔,通气性好,有利于增产.
适应性强:对地形适应性强,不需要整平土地,在坡地和起伏不平的地面均可进行喷灌.在土层薄、透水性强的沙质土,非常适合采用喷灌.适应所有大田作物,而且对于各种经济作物、蔬菜、草场都可以获得很好的经济效果.
缺点.是投资费用大,就目前条件移动式喷灌系统低价,亩投资也需要20 -50元/亩.受风速和气候的影响大,当风速大于5.5米/秒时 (相当于4级风),就能吹散雨滴,降低喷灌均匀性,不宜进行喷灌.其次,在气候十分干燥时,蒸发损失增大,也会降低效果. 利用折射、旋转将水均匀地喷洒到作物枝叶等区域的灌水形式。
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。
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排气阀:排气阀应用于采暖系统、集中供热系统、采暖锅 炉、中央空调、地板采暖及太阳能采暖系统等管道排气。因为水中通常都溶有一定的空气,而且空气的溶解度随着温度的升高而减少,这样水在循环的过程中气体逐渐从水中分离出来,并逐渐聚在一起形成大的气泡甚至气柱,因为有水的补充,所以经常有气体产生。
当系统中有气体溢出时,气体会顺着管道向上爬,聚集在系统的比较高点,而排气阀一般都安装在系统比较高点,当气体进入排气阀阀腔聚集在排气阀的上部,随着阀内气体的增多,压力上升,当气体压力大于系统压力时,气体会使腔内水面下降,浮筒随水位一起下降,打开排气口;气体排尽后,水位上升,浮筒也随之上升,关闭排气口。同样的道理,当系统中产生负压,阀腔中水面下降,排气口打开,由于此时外界大气压力比系统压力大,所以大气会通过排气口进入系统,防止负压的危害。如拧紧排气阀阀体上的阀帽,排气阀停止排气,通常情况下,阀帽应该处于开启状态。排气阀也可以跟隔断阀配套使用,便于排气阀的检修。
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