多孔等流灌水管的制作方法

本發明涉及一種多孔等流灌水管，屬于農業灌溉技術領域。

背景技術：

地面明渠灌溉需占用大量耕地修建田間土渠，浪費了大量的土地資源，同時其可操作性差，灌水均勻度不高；而加壓噴灌、滴灌技術投入與運作投資成本高，能耗大，對水質要求高。依據當前國情，在現有的經濟技術水平下，我國需大力研發具有灌水均勻度高、簡便易操作、低能耗、低投入等優勢的新型灌溉設備。

現有的多孔灌溉裝置，由于其內部水流壓力逐漸降低，存在單位管長上出水流量逐漸降低的問題。

技術實現要素：

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種多孔等流灌水管，滿足單位管長上出水流量均等的要求，提高了灌水均勻度。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提供的多孔等流灌水管，是在管身上開設出流孔，管身的兩端分別設進水口和堵頭，所述出流孔的孔徑與孔距滿足

式中：ri為沿水流方向第i處孔口的斷面半徑；li為沿水流方向第i處孔口與上一孔口的間距；μ為孔口流量系數；p0為管端進水口處的動水壓強；α為動能校正系數；v0為管端進水口處的液體流速；d為多孔管內徑；f、m、b是管材水頭損失計算系數；q為管內流量；q為單位管長上的出流量q；ξ為小圓形孔口的阻力系數。

式中，所述孔口流量系數μ取0.59～0.62，所述小圓形孔口的阻力系數ξ取0.06。所述動能校正系數α取1.05～1.10，也可以近似取1.0。

使用時，可以將孔距li固定，孔徑ri沿水流方向變化。在保證出水流量合理的情況下，計算裝置管身上各出流孔孔徑沿水流方向由小到大的分布規律。也可以將孔徑ri固定，孔距沿水流方向變化。在保證出水流量合理的情況下，計算裝置管身上出流孔間孔距沿水流方向由大到小的分布規律。

在孔徑或出水孔密度方面逐漸增大，可克服由于壓力逐漸降低產生的單位管長上出水流量逐漸減小的問題，達到單位管長上出水均勻的目的。進水口處可連接水泵提供初始壓力和流量，通過管身上各出流孔孔徑的分布或者各出流孔間孔距的特定分布，達到單位管長上出水流量均等的效果。

有益效果：本發明通過采用特別設計的出流孔的孔徑和孔距，保證在管內水流沿程分流過程中，壓力、流量減小的情況下，單位管長上的出水流量一致。這種多孔等流灌水管投資成本小、對水質要求低、節約能源、易操作、實用性強，更易推廣應用。

除以上所述的本發明解決的技術問題、構成技術方案的技術特征以及由這些技術方案的技術特征所帶來的優點外，為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明所能解決的其他技術問題、技術方案中包含的其他技術特征以及這些技術特征帶來的優點做更為清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在其基礎上未經創造性勞動所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

附圖說明

圖1是本發明實施例的結構示意圖；

圖2是圖1的水力計算示意圖；

圖3是多孔管道孔徑分布設計曲線；

圖4為多孔管道壓力沿程分布設計曲線；

圖5為多孔管道出水孔孔口流量設計值。

具體實施方式

如圖1所示，本實施例的裝置由進水口1、管身2、出流孔3、堵頭4等組成。進水口1處可連接水泵提供初始壓力和流量，管身2長度可隨地塊進行調整，沿程坡降為0。裝置通過管身2上各出流孔3孔徑r沿水流方向由小到大的分布調整單位管長上的出水流量均等；裝置通過出流孔3間孔距l沿水流方向由大到小的分布調整單位管長上的出水流量均等。

如圖2所示，根據實際液體恒定總流能量方程：

(1-1)

式中：ρ為液體密度；α為動能校正系數一般取1.05～1.10，有時近似取1.0；z0為管端進水口的位置水頭；p0為管端進水口處的動水壓強；v0為管端進水口處的液體流速；zi為第i處孔口出水口處的位置水頭；pi為第i處孔口出水口處的動水壓強；vi為第i處出流孔收縮斷面的出水流速；hw為管端進水口到第i個孔口出水口處的水頭損失。

上式中水頭損失包括沿程水頭損失和局部水頭損失。其中沿程水頭損失計算采用下式計算：

(1-2)

式中：hf為管道沿程水頭損失，m；f、m、b是與管材有關的水頭損失計算系數；d為多孔管內徑，mm；l為管道長度，m；q為管內流量，m³/h。

局部水頭損失計算采用下式計算：

(1-3)

式中：hj為局部水頭損失，m；ξ為局部阻力系數；v為出流孔出水的流速，m/s；g為重力加速度，9.81m/s²。

聯立式1-1、1-2、1-3得如下關系式：

(1-4)

式中：μ為孔口流量系數，一般取0.59～0.62，r1為沿水流方向第1處孔口的斷面半徑。

式1-4為關于r1和l1的方程，可根據計算得出合理的r1和l1的關系表達式，根據已有關系式繼續遞推計算ri和li的關系式，如下：

(1-5)

式中：ri為沿水流方向第i處孔口的斷面半徑；ξ為小圓形孔口的阻力系數取為0.06。

當孔距固定的情況下，式1-5根式括號中的值隨出流孔距出流端口距離的增加而減小，出流孔孔口斷面半徑隨之增大，或者當圓孔半徑固定的情況下，出流孔孔距隨之減小。

若多孔管材質、管徑、初始壓力等設計參數確定的情況下，單位管長上的出流量q可以根據流量需求確定，在孔距一定時，孔徑沿水流方向變化的多孔等流灌水管的孔徑可由式1-4、式1-5求得，從而可得ri值，確定多孔等流管孔徑大小分布，分布曲線見圖3，最終制定孔徑r分布合理的灌水器。

在與說明所述設計參數相同的情況下，在孔徑一定時，孔距沿水流方向變化的多孔等流管的孔間距同樣可由式1-4、式1-5求得，從而可得li值，確定多孔等流管的孔距分布，最終制定孔距l分布合理的灌水器。

根據滿足流量需求的孔徑或孔距分布，確定沿程壓力分布曲線、出水孔孔口流量曲線，大體見圖4、圖5。

在本發明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“設置”、“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該發明產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

以上所述僅為本發明的優選實施方式而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化，在本發明的原理和技術思想的范圍內，對這些實施方式進行多種變化、修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。