第二节微灌工程技术(NXPowerLite)

1、第二节第二节 微灌工程技术微灌工程技术在节水农业方面，以色列应该是我们学习的榜样。在在节水农业方面，以色列应该是我们学习的榜样。在圣经圣经中以色列被描述为中以色列被描述为“流着奶和蜜流着奶和蜜”的地方的地方,实际上以色列实际上以色列2/3国国土是沙漠，全年土是沙漠，全年7个月无雨，人均水资源仅个月无雨，人均水资源仅250t，仅为世界的，仅为世界的1/33，为中国的，为中国的1/8，其干旱贫瘠的生态环境比我国大西北还要，其干旱贫瘠的生态环境比我国大西北还要恶劣。就是这样一个国家，创造了令全世界瞩目的现代农业。恶劣。就是这样一个国家，创造了令全世界瞩目的现代农业。以色列靠科学用水，仅一代人就建成了

2、现代化农业。按以色列以色列靠科学用水，仅一代人就建成了现代化农业。按以色列的节水农业效益，地球能多养活的节水农业效益，地球能多养活3倍的人口。以色列专家认为，倍的人口。以色列专家认为，中国西北大部分地区可以用滴灌技术解决缺水。中国北方如果中国西北大部分地区可以用滴灌技术解决缺水。中国北方如果普及滴灌技术，可节水普及滴灌技术，可节水800亿亿t，相当于，相当于34个南水北调工程，个南水北调工程，但投资只有其但投资只有其1/3，还可带来科技、增产、垦荒、节水、环保，还可带来科技、增产、垦荒、节水、环保等巨大效益。等巨大效益。微灌工程技术概述微灌设备与工作原理微灌工程规划设计参数的确定微灌工程规划微

3、灌系统设计微灌工程设计示例概述微灌的定义微灌的组成和分类微灌的优缺点微灌技术的发展与展望微灌的定义微灌是利用微灌设备组装成微灌系统，微灌是利用微灌设备组装成微灌系统，将有压水输送分配到田间，通过灌水器将有压水输送分配到田间，通过灌水器以微小的流量湿润作物根部附近土壤的以微小的流量湿润作物根部附近土壤的一种局部灌水技术一种局部灌水技术微灌是以少量的水湿润作物根区附近的部分土壤，比地面灌溉节水5070 %，比喷灌省水15%20 %，灌水均匀，适用于所有的地形和土壤,特别适用于干旱缺水地区微灌的分类微灌可以按不同的方法分类，按所用的设备(主要是灌水器)及出流形式不同，分为：滴灌（地表与地下滴灌）微喷

4、灌涌泉灌（小管出流灌）重力滴灌渗灌微灌技术微灌技术灌水器种类灌水器种类微微 喷喷 灌灌滴滴 灌灌重力滴灌重力滴灌小管出流小管出流渗渗 灌灌滴 灌滴灌是通过安装在毛管上的灌水器将水、通过安装在毛管上的灌水器将水、均匀而又缓慢地滴入作物根区附近土壤中均匀而又缓慢地滴入作物根区附近土壤中的灌水形式的灌水形式除紧靠滴头下面的土壤水分处于饱和状态外，其它部位的土壤水分均处于非饱和状态，土壤水分主要借助毛管张力作用入渗和扩散滴灌适合于蔬菜、果树、花卉以及垄向种植的作物，各种土壤条件都适用便于实施化学灌溉（灌溉施肥），控制灌溉，在保护地蔬菜采用滴灌技术效果最佳 孔口滴头1.1.滴头罩滴头罩2.2.出水口出水

5、口3.3.滴头体滴头体 4.4.毛管管壁毛管管壁5 5减压孔减压孔6 6进水口进水口长流道滴头长流道滴头采用长的发丝采用长的发丝管或者管或者做成窄槽水流通道，做成窄槽水流通道，主要靠水流与流道管主要靠水流与流道管壁之间的摩阻耗能来壁之间的摩阻耗能来调节出水量大小，如调节出水量大小，如微管、内螺纹及迷宫微管、内螺纹及迷宫式管式滴头等均属于式管式滴头等均属于长流道滴头长流道滴头 大田滴灌果树滴灌蔬菜滴灌大型连栋温室黄瓜滴灌大型连栋温室黄瓜滴灌大棚蔬菜滴灌大棚蔬菜滴灌日光温室滴灌系统包括滴头座、滴头体以及压力补偿膜片，包括滴头座、滴头体以及压力补偿膜片，滴头座和压力补偿膜片以插孔方式连接，滴头与滴头

6、滴头座和压力补偿膜片以插孔方式连接，滴头与滴头体之间由卡环连接，压力补偿膜片与滴头体之间通过体之间由卡环连接，压力补偿膜片与滴头体之间通过定位销的不同安装角度来实现对流量的控制定位销的不同安装角度来实现对流量的控制 滴灌的类型固定式地面滴灌 半固定式地面滴灌 膜下滴灌地下滴灌 （1）省水：不易发生地表径流和深层渗漏；水的利用率更省水：不易发生地表径流和深层渗漏；水的利用率更 高。高。（2）节能：滴灌的灌水器在低压条件下运行。）节能：滴灌的灌水器在低压条件下运行。（3）灌水均匀：均匀度一般高达）灌水均匀：均匀度一般高达8090%。（4）增产：滴灌较其他灌水方法一般可增产）增产：滴灌较其他灌水方法

7、一般可增产30%左右。左右。（5）对土壤和地形的适应性强：滴灌是压力管道输水，不一）对土壤和地形的适应性强：滴灌是压力管道输水，不一 定要求对地面整平。定要求对地面整平。（6）在一定条件下可以利用咸水资源：灌溉水中含盐量在）在一定条件下可以利用咸水资源：灌溉水中含盐量在2 4克克/升，作物仍能正常生长，并获得较高产量。升，作物仍能正常生长，并获得较高产量。（7）节省劳动力：减少了田间灌水的劳动量和劳动强度。）节省劳动力：减少了田间灌水的劳动量和劳动强度。优点优点 （1）易于引起堵塞引起堵塞的原因可以是物理因素、）易于引起堵塞引起堵塞的原因可以是物理因素、 生物因素或化学因素。如水中的泥沙、有机

8、物质或是生物因素或化学因素。如水中的泥沙、有机物质或是 微生物以及化学沉凝物等。因此，滴灌对水质要求较微生物以及化学沉凝物等。因此，滴灌对水质要求较 严，一般均应经过过滤，必要时还需经过沉淀和化学严，一般均应经过过滤，必要时还需经过沉淀和化学 处理。处理。（2）可能引起盐分积累利用咸水滴灌时，盐分会积累）可能引起盐分积累利用咸水滴灌时，盐分会积累 在湿润区的边缘，可能会被冲到作物根区而引起盐在湿润区的边缘，可能会被冲到作物根区而引起盐 害。害。（3）可能限制根系的发展由于滴灌只湿润部分土壤，）可能限制根系的发展由于滴灌只湿润部分土壤， 加之作物的根系有向水性，这样就会引起作物根系集加之作物的根

9、系有向水性，这样就会引起作物根系集 中向湿润区生长。中向湿润区生长。缺点缺点 微喷灌微喷灌微喷灌是利用直接安装在毛管上，利用直接安装在毛管上，或与毛管连接的微喷头将压力水或与毛管连接的微喷头将压力水以喷洒状湿润土壤以喷洒状湿润土壤微喷头包括固定式和旋转式微喷头的流量通常为20250L/h微喷灌微喷技术的特点它是通过有压管网有压管网将首部加压的水输送到田间，再经过特制的雾化喷头将水喷洒呈雾状进行灌溉 微喷头孔径较滴灌灌水器大，比滴灌抗堵塞，供水快微喷适合于果树、花卉、部分露地蔬菜，各种土壤条件下都适用在设施环境中灌溉花卉、育苗效果较好灌溉质量受地形影响，工程造价较高，适用于经济作物灌溉旋转式微喷

10、头折射式微喷头果树微喷灌露地蔬菜微喷灌温室雾喷系统苗圃微喷灌 涌泉灌（小管出流灌）涌泉灌涌泉灌是微灌形式的一种,属小管出流灌溉方式。采用流量调节器控制塑料三通小管替代微灌多滴头出水孔,形成一套以4小管出流为主体的微灌系统。涌泉灌涌泉灌是以细流局部湿润作物附近土壤,均匀度较高,灌水器流量为3060 L/h。对于高大果树通常在围绕树杆修一渗水小沟，以分散水流，均匀湿润果树周围土壤果树小管出流平面布置图重力滴灌系统重力滴灌系统以它极低的工作压力、均匀的供水方、高效的水分利用、广泛的适用条件以及产出效率，已为越来越多的用户所接受重力滴灌系统重力滴灌系统的组成：蓄水池(也可用废柴油桶去盖清洗改装而成)、

11、阀口控制部分(闸阀、水表和过滤器)、输水管道和滴灌管组成。 微重力滴灌系统微重力滴灌系统的特点：1、超低压的工作水头（、超低压的工作水头（1m）。）。2、节省原来的用水量的、节省原来的用水量的50%。3、微流量（只有正常滴头流量的、微流量（只有正常滴头流量的1/10），微滴头提供连续不断），微滴头提供连续不断的毛细水流，水分利用效率高。的毛细水流，水分利用效率高。4、在同等流量条件下，重力滴灌系统可比一般滴灌系统扩大十、在同等流量条件下，重力滴灌系统可比一般滴灌系统扩大十倍的灌溉面积。倍的灌溉面积。5、使土壤系统为作物生长创造了最适当的水、气比例，增加了、使土壤系统为作物生长创造了最适当的水、

12、气比例，增加了根系活性及对养分的吸收。根系活性及对养分的吸收。扬程又称水头，是指所输送的水由水泵进口至出口每单扬程又称水头，是指所输送的水由水泵进口至出口每单位重量的能量增加值，即水泵能够扬水的高度。用符号位重量的能量增加值，即水泵能够扬水的高度。用符号H表示，其单位以米计。表示，其单位以米计。该灌溉系统的灌水器为长流道，迷宫式，流量为该灌溉系统的灌水器为长流道，迷宫式，流量为0.2L/h，灌水器，灌水器紧固在紧固在“毛管毛管”（4mm）上，系统的工作水头可以降低到）上，系统的工作水头可以降低到0.5m。 靠靠50cm落差的自然大气压就可驱动整套系统运行，简单、易行。落差的自然大气压就可驱动整

13、套系统运行，简单、易行。果树重力滴灌系统温室蔬菜重力滴灌研究生产重力滴灌灌水器的国外公司主要有：以色列的EIN-TAL公司、PLASTRO公司、NATEFIM公司等。中农先飞实现了微重力滴灌系统的国产化优化选型与配套。 渗 灌渗灌与地下滴灌相似，只是用渗头代替滴头全部埋在地下渗头的水不像滴头那样一滴一滴地流出，而是慢慢的渗流出来，这样渗头不容易被土粒和根系所堵塞最近在国外引进采用废轮胎加工成的多孔渗流管，并进行小面积试点，但是微孔渗流管的堵塞是一个严重的问题，未经长时间试验检验不宜贸然推广 微灌的优点及存在的问题微灌的优点及存在的问题微灌的优点适应性强v主要表现在不要求地面平整就可主要表现在不

14、要求地面平整就可进行灌溉，能够适应各种地形条进行灌溉，能够适应各种地形条件，尤其适宜在山丘坡地进行自件，尤其适宜在山丘坡地进行自流灌溉的地方发展流灌溉的地方发展v兼有施化肥、喷农药等功能兼有施化肥、喷农药等功能微灌的优点 省水v微灌全部采用管道输水，灌水均匀，减微灌全部采用管道输水，灌水均匀，减少损失，因而可以节约灌溉用水。同地少损失，因而可以节约灌溉用水。同地面灌溉相比，一般喷灌可省水面灌溉相比，一般喷灌可省水3030一一5050。由于滴灌没有喷灌时水珠的蒸发飘移损由于滴灌没有喷灌时水珠的蒸发飘移损失，因此滴灌比喷灌还要省水。与地面失，因此滴灌比喷灌还要省水。与地面灌溉相比，滴灌一般可省水灌

15、溉相比，滴灌一般可省水5050一一7070v在透水性强、保水能力差的土地上省水在透水性强、保水能力差的土地上省水效果更为显著。在干旱缺水地区，高扬效果更为显著。在干旱缺水地区，高扬程灌区和井灌区，省水就意味着节省能程灌区和井灌区，省水就意味着节省能耗或扩大灌溉面积耗或扩大灌溉面积微灌的优点省工省地v微灌实现了灌溉机械化和自动化的操作微灌实现了灌溉机械化和自动化的操作管理，可以减轻灌水的劳动强度，节省管理，可以减轻灌水的劳动强度，节省大量劳动力。可以减少杂草生长的环境，大量劳动力。可以减少杂草生长的环境，节省田间管理的工时节省田间管理的工时v据初步统计，微灌可节省用工据初步统计，微灌可节省用工2

16、5254040。微灌的输水管道多埋设在地下，减少了微灌的输水管道多埋设在地下，减少了灌溉渠道所占的耕地。据统计，采用喷灌溉渠道所占的耕地。据统计，采用喷( (微微) )灌后，土地利用率一般可以提高灌后，土地利用率一般可以提高7 71010微灌的优点保持水土和防止次生盐碱化v微灌可以根据土壤的质地和透水性能来微灌可以根据土壤的质地和透水性能来调整灌水量和灌水强度，因此不破坏土调整灌水量和灌水强度，因此不破坏土壤团粒结构，不会产生地表冲刷和土、壤团粒结构，不会产生地表冲刷和土、肥流失现象，不会产生深层渗漏，而且肥流失现象，不会产生深层渗漏，而且可防止地下水位上升而引起的土壤次生可防止地下水位上升而

17、引起的土壤次生盐碱化盐碱化v由于微灌能使作物根部的土壤经常保持由于微灌能使作物根部的土壤经常保持在较高含水量的状态，因此还可以使用在较高含水量的状态，因此还可以使用含有一定盐分的水来灌溉作物含有一定盐分的水来灌溉作物 微灌的优点增产v微灌不会导致地面板结，使土壤始终保微灌不会导致地面板结，使土壤始终保持琉松、多孔相通气的良好状况，这种持琉松、多孔相通气的良好状况，这种状况有利于土壤养分的分解和作物很系状况有利于土壤养分的分解和作物很系的发育，因此保持和提高了土壤肥力的发育，因此保持和提高了土壤肥力v微灌还可以调节田间小气低增加近地表微灌还可以调节田间小气低增加近地表面的空气湿度，滴灌能把肥料直

18、接送到面的空气湿度，滴灌能把肥料直接送到作彻的根系周围，有利于作物对养分的作彻的根系周围，有利于作物对养分的吸收吸收v实践证明：采用喷、微灌，粮食作物一实践证明：采用喷、微灌，粮食作物一般增产般增产1010一一30%30%，经济作物，经济作物般增产般增产2020一一50%50%，蔬菜一般增产，蔬菜一般增产3030一一50%50%微灌技术中存在的问题滴灌（包括重力滴灌）与微喷灌中存在滴灌（包括重力滴灌）与微喷灌中存在的问题的问题v与其它灌溉方法相比与其它灌溉方法相比 , ,不具有防干热风不具有防干热风 , ,调节调节田间小气候的作用，对于粘质土壤，因灌水时田间小气候的作用，对于粘质土壤，因灌水时

19、间较长，根系区土壤水分长期保持高含水量状间较长，根系区土壤水分长期保持高含水量状态，作物根部易生病害态，作物根部易生病害v滴头堵塞问题一直没有得到彻底的解决。应搞滴头堵塞问题一直没有得到彻底的解决。应搞好设备设施的配套研制，提高滴头使用寿命。好设备设施的配套研制，提高滴头使用寿命。并进行滴灌水源水质分析与处理装置设施及方并进行滴灌水源水质分析与处理装置设施及方法的研究；进行滴灌系统施用化肥药液装置使法的研究；进行滴灌系统施用化肥药液装置使用方法的研究以及安全装置和调压装置的研究用方法的研究以及安全装置和调压装置的研究微灌技术中存在的问题渗灌中存在的问题v易于堵塞易于堵塞 , ,不易检查和维修不

20、易检查和维修v应加强专用渗管及配件设备研制和渗管主应加强专用渗管及配件设备研制和渗管主要技术参数及工艺攻关问题。具体说包括要技术参数及工艺攻关问题。具体说包括用塑料管打孔的孔径及工艺工具、孔距及用塑料管打孔的孔径及工艺工具、孔距及孔径的合理组合、孔径的合理组合、1 1流量确定、渗灌管进流量确定、渗灌管进口工作压力的确定、渗灌管管径及变径管口工作压力的确定、渗灌管管径及变径管组合、渗灌管间距的确定、渗灌管的适宜组合、渗灌管间距的确定、渗灌管的适宜埋深及防止渗漏措施，渗灌管堵塞机理与埋深及防止渗漏措施，渗灌管堵塞机理与防治及延长使用寿命的研究防治及延长使用寿命的研究 微灌在我国的发展阶段我自197

21、4年由墨西哥政府赠送我国三套滴灌设备开始引进滴灌技术以来，已有20多年的发展历程，大体经历了以下三个阶段：v第一阶段第一阶段 (1974(197419801980年年) )：引进滴灌设：引进滴灌设备、消化吸收、设备研制和应用试验与试备、消化吸收、设备研制和应用试验与试点阶段点阶段v第二阶段第二阶段 (1981(198119861986年年) )：设备产品改：设备产品改进和应用试验研究与扩大试点推广阶段进和应用试验研究与扩大试点推广阶段v第三阶段第三阶段 (1987(1987年至今年至今) )：直接引进国外：直接引进国外的先进工艺技术，高起点开发研制微灌设的先进工艺技术，高起点开发研制微灌设备产

22、品备产品微灌设备与工作原理微灌设备与工作原理 微灌系统简介一个完整的微灌工程，从灌溉受水点到水源，一个完整的微灌工程，从灌溉受水点到水源，一般由灌水器、各级输水管道和管件，各种控一般由灌水器、各级输水管道和管件，各种控制和量测设备，过滤器、施肥（施药）装置和制和量测设备，过滤器、施肥（施药）装置和水泵电机安装组成水泵电机安装组成上述所属的微灌设备如灌水器、施肥装置、过上述所属的微灌设备如灌水器、施肥装置、过滤器等，本章将做较详细的介绍。对与灌溉工滤器等，本章将做较详细的介绍。对与灌溉工程常见的闸阀、水泵、电机这里则不进行介绍程常见的闸阀、水泵、电机这里则不进行介绍微灌系统主要由水源、灌区首部、

23、输配水管网、灌水器四微灌系统主要由水源、灌区首部、输配水管网、灌水器四部分组成。部分组成。 微灌工程的首部通常由水泵及配套微灌工程的首部通常由水泵及配套动力机、控制阀门、过滤装置、施动力机、控制阀门、过滤装置、施肥装置、测量和保护设备等组成。肥装置、测量和保护设备等组成。水泵将经过过滤的灌溉水从水源点水泵将经过过滤的灌溉水从水源点吸提、增压、输送到管道系统。良吸提、增压、输送到管道系统。良好的过滤装置是保证灌溉系统正常好的过滤装置是保证灌溉系统正常运行的重要条件。运行的重要条件。 滴灌滴灌：最省水的灌溉方法，但滴头容易出现堵塞问题，且：最省水的灌溉方法，但滴头容易出现堵塞问题，且流量较小、运行

24、时间长。流量较小、运行时间长。 微喷灌微喷灌：兼有喷灌不易堵塞和滴灌耗水少的优点。流量为：兼有喷灌不易堵塞和滴灌耗水少的优点。流量为20250升升/小时。但微喷灌会增加空气湿度；在空气干燥，小时。但微喷灌会增加空气湿度；在空气干燥，风力大的地区使用微喷灌因蒸发漂移损失较大。风力大的地区使用微喷灌因蒸发漂移损失较大。小管出流灌溉小管出流灌溉是通过安装在管道上的直径为是通过安装在管道上的直径为4毫米左右小管毫米左右小管作为灌水器直接灌水的一种微灌方式。这种微灌由于出流作为灌水器直接灌水的一种微灌方式。这种微灌由于出流孔径较滴灌出流孔大得多，基本避免了堵塞问题，工作压孔径较滴灌出流孔大得多，基本避免

25、了堵塞问题，工作压力很低只有力很低只有410米水柱，流量为米水柱，流量为80250升升/小时。一般要小时。一般要修建田间渗水沟配合使用。修建田间渗水沟配合使用。 渗灌实际上是将滴头和安装滴头的末极管道埋在地表下渗灌实际上是将滴头和安装滴头的末极管道埋在地表下2030厘米的土壤中进行灌溉的一种方法。灌水时地面水厘米的土壤中进行灌溉的一种方法。灌水时地面水分蒸发损失小、节水效果好，设备埋在地下不易损坏、使分蒸发损失小、节水效果好，设备埋在地下不易损坏、使用寿命长。用寿命长。毛管、支管与干管毛管是滴灌系统最末一级管路，滴头毛管、支管与干管毛管是滴灌系统最末一级管路，滴头就装在其上面。材料采用高压聚氯

26、乙烯，常用毛管内径就装在其上面。材料采用高压聚氯乙烯，常用毛管内径是是l0mm。毛管一般铺设在地面上，布置间距取决于作物。毛管一般铺设在地面上，布置间距取决于作物的行距。的行距。干、支管用于输水，它将灌溉水由首部枢纽输送到各条干、支管用于输水，它将灌溉水由首部枢纽输送到各条毛管，材料采用较多的是硬聚氯乙烯管，一般埋于冻层毛管，材料采用较多的是硬聚氯乙烯管，一般埋于冻层以下，避免防止老化和碰接破损。在干、支管的进水端，以下，避免防止老化和碰接破损。在干、支管的进水端，一般都安装流量调节器，以保证稳定地按设计流量供水。一般都安装流量调节器，以保证稳定地按设计流量供水。灌 水 器对灌水器的基本要求对

27、灌水器的基本要求灌水器的分类灌水器的分类灌水器的结构参数和水力学特征灌水器的结构参数和水力学特征灌水器的制造偏差灌水器的制造偏差对灌水器的基本要求制造偏差越小越好制造偏差越小越好出水量小而稳定，受水头变化的影响较小出水量小而稳定，受水头变化的影响较小 流道大，抗堵塞性能强流道大，抗堵塞性能强 结构简单，便于制造、安装、清洗结构简单，便于制造、安装、清洗 坚固耐用，价格低廉坚固耐用，价格低廉灌水器的分类与结构特点按结构和出流形式可将灌水器分为：按结构和出流形式可将灌水器分为：v滴头滴头v滴灌带滴灌带v微喷头微喷头v涌水器涌水器滴头定义及分类定义v通过流道或孔口将毛管中的压力水流变成滴状或细流状的

28、通过流道或孔口将毛管中的压力水流变成滴状或细流状的装置称为滴头。其流量一般不大于装置称为滴头。其流量一般不大于12 L/h滴头的分类(按滴水器的消能方式不同分 )： v长流道型滴头长流道型滴头v孔口型滴头孔口型滴头v迷宫紊流滴头迷宫紊流滴头v压力补偿型滴头压力补偿型滴头滴头是使有压水减压形成水滴并断续滴出的灌水装置滴头是使有压水减压形成水滴并断续滴出的灌水装置. 长流道滴头长流道滴头靠一个螺纹形式直的狭长细小的流道来形成水头损失。另外靠一个螺纹形式直的狭长细小的流道来形成水头损失。另外还采用其它方法来增加阻力损失，如增加流道的粗糙度等，还采用其它方法来增加阻力损失，如增加流道的粗糙度等，使出水

29、口处压力近于零使出水口处压力近于零,水在自重作用下成滴状滴出。水在自重作用下成滴状滴出。利用长流道的沿程摩阻损失以减压的滴头利用长流道的沿程摩阻损失以减压的滴头 孔口滴头孔口滴头用一个小管嘴或孔口使水流压力消散，有时，还将一个细而长用一个小管嘴或孔口使水流压力消散，有时，还将一个细而长的管子接在出水口上，作为一种涡流式孔口滴头。的管子接在出水口上，作为一种涡流式孔口滴头。孔口滴头孔口滴头1.滴头罩滴头罩 2.出水口出水口 3.滴头体滴头体4.毛管管壁毛管管壁 5减压孔减压孔 6进水口进水口迷 宫 稳 流 滴 头在塑料片基上滚压印制出高精度的迷宫流道，这种迷宫滴灌管在塑料片基上滚压印制出高精度的

30、迷宫流道，这种迷宫滴灌管(带带)的特征是滴灌管的特征是滴灌管(带带)的管壁沿轴向设置向内凸起的迷宫供水单元，的管壁沿轴向设置向内凸起的迷宫供水单元，每一单元设置迷宫流道和对应的进出水孔。迷宫供水单元是双层每一单元设置迷宫流道和对应的进出水孔。迷宫供水单元是双层塑料片基复合构成。塑料片基复合构成。 滴 灌 带定义定义滴头与毛管制造成一整体，兼具配水和滴水功能的滴滴头与毛管制造成一整体，兼具配水和滴水功能的滴灌管称为滴灌带灌管称为滴灌带滴灌带的分类：滴灌带的分类：v内镶式滴灌带：内镶式滴灌带：每隔一定距离在塑料管内镶上每隔一定距离在塑料管内镶上一有弯弯小流道帖片，水由流道口流出一有弯弯小流道帖片，

31、水由流道口流出v薄壁滴灌带薄壁滴灌带微喷头定义定义微喷头是将压力水流以细小水滴喷洒在土壤表面的灌微喷头是将压力水流以细小水滴喷洒在土壤表面的灌水器。水器。单个微喷头的喷水量一般不超过250L/h，射程，射程一般小于一般小于7m微喷头的分类微喷头的分类：v射流式射流式v离心式离心式v折射式折射式v缝隙式缝隙式射流式微喷头工作原理 水流从喷水嘴喷出后，集中成一束向上喷射到水流从喷水嘴喷出后，集中成一束向上喷射到一个可以旋转的单向折射臂上，折射臂上的流道一个可以旋转的单向折射臂上，折射臂上的流道形状不仅可以使水流按一定喷射仰角喷出，而且形状不仅可以使水流按一定喷射仰角喷出，而且还可以使喷射出的水舌反

32、作用力对旋转轴形成一还可以使喷射出的水舌反作用力对旋转轴形成一个力矩，从而使喷射出来的水舌随着折射臂作快个力矩，从而使喷射出来的水舌随着折射臂作快速旋转。故它又移为旋转式微喷头速旋转。故它又移为旋转式微喷头特点v有效湿润半径较大v喷水强度较低v水滴细小v寿命较短组成v折射臂v支架v喷嘴射流旋转式微喷头折射式微喷头工作原理 水流由喷嘴垂直向上喷出，遇到折射锥即被击散成水流由喷嘴垂直向上喷出，遇到折射锥即被击散成薄水膜沿四周射出，在空气阻力作用下形成细微水薄水膜沿四周射出，在空气阻力作用下形成细微水滴散落在四周地面上。折射式微喷头又称为雾化微滴散落在四周地面上。折射式微喷头又称为雾化微喷头喷头组成

33、v喷嘴喷嘴v折射锥折射锥v支架支架特点v结构简单结构简单v没有运动部件没有运动部件,工作可靠工作可靠v价格便宜价格便宜缺点：水滴太微细水滴太微细,在空气十分干燥、温度高、风大的地在空气十分干燥、温度高、风大的地区区,蒸发漂移损失大蒸发漂移损失大折 射 式 微 喷 头离心式微喷头工作原理： 水流从切线方向进入离心室，绕垂直轴旋转，通过水流从切线方向进入离心室，绕垂直轴旋转，通过处于离心式中心的喷嘴射出的水膜同时具有离心速处于离心式中心的喷嘴射出的水膜同时具有离心速度和圆周速度，在空气阻力的作用下水膜被粉碎成度和圆周速度，在空气阻力的作用下水膜被粉碎成水滴散落在微喷头四周。水滴散落在微喷头四周。特

34、点：工作压力低工作压力低雾化程度高雾化程度高孔口较大孔口较大缝隙式微喷头工作原理： 水流经过缝隙喷出水舌，在空气阻力作用下，水流经过缝隙喷出水舌，在空气阻力作用下，裂散成水滴的微喷头，一般由两部分组成，裂散成水滴的微喷头，一般由两部分组成，下部是底座，上部是带有缝隙的盖下部是底座，上部是带有缝隙的盖小管灌水器组成：它是由4塑料小管和接头连接插入毛管壁而成特点：工作水头低工作水头低孔口大、不易被堵塞孔口大、不易被堵塞灌水器的流量与压力关系微灌灌水器的流量与压力关系用下式表示 q=khx式中： q灌水器流量灌水器流量 h工作水头工作水头 k流量指数流量指数 x流态指数流态指数流态指数x反映了灌水器

35、的流量对压力变化的敏感程度v当滴头内水流为全层流时，流态指数x等于1，即流量与工作水头成正比v当滴头内水流为全紊流时，流态指数x等于0.5v全压力补偿器的流态指数x等于0，即出水流量不受压力变化的影响。流态指数在01.0之间变化液体质点作有条不紊的运动液体质点作有条不紊的运动,彼此不相混掺的形态称为层流。液体彼此不相混掺的形态称为层流。液体质点作不规则运动、互相混掺、轨迹曲折混乱的形态叫做紊流。质点作不规则运动、互相混掺、轨迹曲折混乱的形态叫做紊流。它们传递动量、热量和质量的方式不同它们传递动量、热量和质量的方式不同:层流通过分子间相互作用层流通过分子间相互作用,紊流主要通过质点间的混掺。紊流

36、主要通过质点间的混掺。 制造偏差系数意义： 灌水器的流量与流道直径的2.54次幂成正比，制造上的微小编差将会引起较大的流量偏差。在灌水器制造中，由于制造工艺和材料收缩变形等的影响，不可避免地会产生制造偏差。实践中，一般用制造偏差系数来衡量产品的制造精度表示方法qSCv qqniin1Snqqiin1121()式中： Cv灌水器的流量偏差系数； S流量标准偏差； qi所测每个滴头的流量L/h； n所测灌水器的个数。净化设备与设施 微灌系统中灌水器出口孔径一般都很小，灌水器极易被水源中的污物和杂质堵塞对灌溉水源进行严格的净化处理是微灌中必不可少的步骤，是保证微灌系统正常运行、延长灌水器使用寿命和保

37、证灌水质量的关键措施选择净化设备和设施时，要考虑灌溉水源的水质、水中污物种类、杂质含量，同时还要考虑系统所选用灌水器种类规格、抗堵塞性能等微灌系统主要过滤设备与设施拦污栅拦污栅( (筛、网筛、网) )沉淀池沉淀池过滤器过滤器( (水砂分离器、砂石介质过滤器、筛网水砂分离器、砂石介质过滤器、筛网式过滤器式过滤器) )这里只介绍微灌常用过滤器的结构、工作原理这里只介绍微灌常用过滤器的结构、工作原理水砂分离器优点 v水砂分离器能连续过滤高含砂量的灌溉水水砂分离器能连续过滤高含砂量的灌溉水缺点v不能除去与水比重相近或比水轻的有机质等杂物，特不能除去与水比重相近或比水轻的有机质等杂物，特别是水泵起动和停

38、机时过滤效果下降，会有较多的砂别是水泵起动和停机时过滤效果下降，会有较多的砂粒进入系统，另外，水头损失也较大粒进入系统，另外，水头损失也较大v水砂分离器只能作为初级过滤器，然后使用筛网过滤水砂分离器只能作为初级过滤器，然后使用筛网过滤器进行第二次处理，这样可减轻网式过滤器的负担，器进行第二次处理，这样可减轻网式过滤器的负担，增长冲洗周期增长冲洗周期水砂分离器砂过滤器砂过滤器又称砂介质过滤器。它是利用砂石作砂过滤器又称砂介质过滤器。它是利用砂石作为过滤介质的为过滤介质的砂过滤器主要由进、出水口、过滤罐体、砂床砂过滤器主要由进、出水口、过滤罐体、砂床和排污孔等部分组成。为了使微灌系统在反冲和排污孔

39、等部分组成。为了使微灌系统在反冲洗过程中也能同时向系统供水，在首部枢纽往洗过程中也能同时向系统供水，在首部枢纽往往安装两个以上过滤罐往安装两个以上过滤罐反冲洗过滤器筛网过滤器筛网过滤器是一种简单而有效的过滤设备。筛网过滤器是一种简单而有效的过滤设备。这种过滤器的造价较为便宜，在国内外微灌系这种过滤器的造价较为便宜，在国内外微灌系统中使用最为广泛统中使用最为广泛筛网过滤器的种类繁多，按安装方式分类，有筛网过滤器的种类繁多，按安装方式分类，有立式与卧式两种；按制造材料分类，有塑料和立式与卧式两种；按制造材料分类，有塑料和金属两种；按清洗方式分类又有人工清洗和自金属两种；按清洗方式分类又有人工清洗和

40、自动清洗两种类型；按封闭与否分类则有封闭式动清洗两种类型；按封闭与否分类则有封闭式和开敞式（又称自流式）两种和开敞式（又称自流式）两种筛网过滤器由筛网、壳体、顶盖等部分组成筛网过滤器由筛网、壳体、顶盖等部分组成施肥（施药）装置向微灌灌系统注入可溶性肥料溶液的装向微灌灌系统注入可溶性肥料溶液的装置称为施肥装置置称为施肥装置自压（压差）式施肥罐自压（压差）式施肥罐文丘里注入器文丘里注入器注射泵注射泵活塞式施肥器活塞式施肥器自动灌溉施肥器自动灌溉施肥器自压式施肥罐自压式施肥罐自压式施肥罐应用于自压灌溉系统中，使用储液箱（池）可以很方便地对作物进行施肥施药压差式施肥罐压差式施肥罐一般由储液罐、进水管、

41、供肥液管、调压阀等组成工作原理是使进水管口和出水管口之间产生压差，并利用这个压力差使部分灌溉水从进水管进入肥料罐化肥罐应选用耐腐蚀、抗压能力强的材料制造。罐内容积应根据系统控制面积大小及单位面积施肥量和化肥溶液浓度等因素确定压 差 式 施 肥 罐文丘里注入器文丘里注入器与储液箱配套组成一套施肥装置，利用文丘里管或射流器产生的文丘里管或射流器产生的局部负压，将肥料原液或局部负压，将肥料原液或pHpH值调节液吸值调节液吸入灌溉水管中入灌溉水管中构造简单，造价低廉，使用方便主要适用于小型灌溉系统向管道中注入肥料或农药文 丘 里 注 肥 器注射泵注射泵同文丘里注入器相同是将开敞式肥料罐的肥料溶液注入灌

42、溉系统中v优点：是肥液浓度稳定不变，施肥质量好，效率高。可以实现灌溉液EC、P值实时自动控制的施肥灌溉，即可严格控制混合比。v缺点：其吸入量不易调节且调节范围有限，另外还存在工作稳定性较差、系统压力损失较大注 射 泵活塞式施肥活塞式施肥器器活塞式施肥器是目前国际上较先进的一种施肥器v优点：注入比例由外部调整并很精确，有多种规格选用，混合液直接经出水口注出，内设滤网自行过滤，工作压力低，运转噪声小v缺点：压损大、价格高自动灌溉施肥器 工作原理工作原理：当水流过施肥泵时，驱动主活塞，当水流过施肥泵时，驱动主活塞，与之相联的注入器活塞跟随上下运动，吸入待注与之相联的注入器活塞跟随上下运动，吸入待注的

43、肥料液并注入混合室，混合液直接进入出口端的肥料液并注入混合室，混合液直接进入出口端管路中，实现精确的肥料液比例控制管路中，实现精确的肥料液比例控制自动灌溉施肥可编程控制器实现对灌溉施肥过程自动灌溉施肥可编程控制器实现对灌溉施肥过程的全程控制，保证作物及时、精确的水份和营养的全程控制，保证作物及时、精确的水份和营养供应供应系统组成：灌溉首部、自动控制装置、施肥系统系统组成：灌溉首部、自动控制装置、施肥系统自动灌溉施肥器资料收集形地资料形地资料土壤资料土壤资料：土壤质地、田持、渗透系数等作物分区作物分区：果树应搜集树种，树龄、密度、走向等。产量与农业措施：灌溉方法，施肥方法。灌溉情况：现有灌水方法

44、，灌水经验等水文资料水文资料：取水点来水系列及年内月分配资料，泥沙含量，水井位置，供电保证率，水井出水量，PH值 气象资料气象资料：逐月降雨、蒸发、平均温度、湿度、风速、日照、冻土深 其它社会经济情况其它社会经济情况：行政单位人口，土地面积，耕地面积，管理体制等 微灌系统规划设计参数作物需水量的计算利用参考作物需水量的计算 ETC=KC*E0根据蒸发皿蒸发量估算 PpCCEkkE 根据灌溉试验经验确定 具体计算已经在第二章中给予介绍微灌耗水强度微灌耗水强度(日耗水量)eraEkE 85.0CrGkEa微灌的作物耗水强度，mmdkr作物遮荫率对耗水量的修正系数，大于1时，取k=1Gc作物遮荫率，

45、又称作物覆盖率，随作物种类和生育阶段而变化，对于大田和蔬菜作物，设计时可取0.80.9，对于果树作物，可根据树冠半径和果树所占面积计算确定式中灌溉补充强度v 在干旱地区降雨量很少，地下水很深，作物生长所消耗的水量全部由微灌提供。此种情况灌溉补充强度至少要等于作物的耗水强度，即 v 当有其它来源补充作物耗水量时，微灌只是补充作物耗水不足部分，此时微灌补充强度为 aaEI 式中 Ia微灌的灌溉补充强度，mmd；SPEIaa0式中 Po有效降雨量；mmd； S根层土壤或地下水补给的水量，mmd 微灌的灌溉补充强度取决于作物耗水量、降雨量和土壤含水量条件，通常有以下两种情况：微灌土壤湿润模式微灌土壤湿

46、润比定义：定义： 微灌时被土壤湿润的土体占计划湿润层深度土体的百分比影响湿润比的因素影响湿润比的因素： 毛管的布置方式，灌水器的类型和布置方式，灌水器的流量和大小，土壤的种类和结构计算土壤湿润比的方法 根据毛管和灌水器布置方式，计算公式如下：v单行直线毛管布置%100785. 0210leSSDp 土壤湿润比，； 水分扩散直径或湿润带（m），的大小取决于土 壤质地、滴头流量和灌水量的大小 灌水器或出水点间距，m 毛管间距，mpwDeSLS%1002211rSSPSPpv双行直线毛管布置 对毛管的窄间距，m； 对毛管宽间距，m； 与 对应土壤湿润比， 与 对应土壤湿润比， 作物行距，m2S1p1

47、S2P2SrS1S设计土壤湿润比的确定 在实际工程中不仅要考虑到作物对水分的需求，还要考虑到工程投资的合理性。湿润比过小，投资和运行费用小，不能满足作物水量需求；湿润比过大，易满足作物需求但投资和运行费用高一般，对于果树，北方干旱和半干旱地区，设计土壤湿润比可取2030，南方，可取2535。对于蔬菜和大田密植作物可取7090设计灌水均匀度灌水均匀度的表示灌水均匀度的表示CqqNqviN11q灌水器平均流量Cv均匀系数qi灌水器流量N灌水器个数式中：设计灌水均匀度的确定设计灌水均匀度的确定 灌水均匀度高，灌水质量好，水利用率高，但投资和运行费高，应根据作物、经济价值、水源、地形、和气候等综合确定

48、一般建议：一般建议：取 Cv0.900.98 或qv=10%-30%v均匀度与流量偏差的关系均匀度与流量偏差的关系Cv () 98 95 92qv (%) 10 20 30流量偏差与工作水头偏差的关系流量偏差与工作水头偏差的关系Hxxxqqqqqvvva110121(.)maxmin 灌水器的流态指数灌水器的最大工作水头，m灌水器的最小工作水头，m灌水器的平均工作水头，m相应与 的灌水器的流量，L/h相应与 的灌水器的流量，L/h灌水器的平均流量， L/h式中：xmaxhminhahmaxqminqaqmaxhminh水头偏差的分配水头偏差分配方法式中： 毛管允许的水头差 支管允许的水头差 允

49、许的水头偏差（根据设计均匀度确定） 灌水器工作水头干管支管毛管支管一区二区HH hHH hvdvd毛支055045.H毛dHHH支灌溉水利用效率的确定常用下式表示微灌有效利用率，即 nVVm 由于微 灌的水量损失很小，建议微灌的灌水有效利用系数 取0.90.95式中 微灌时存在作物根层的水量 微灌的灌溉供水量灌水有效利用系数mVVn灌水器设计工作水头的确定灌水器设计工作水头的确定 灌水器的工作水头越高，灌水均匀度越高，但系统的运行费用越大灌水器的设计工作水头应根据地形和所选用的灌水器的水力性能决定v滴灌时通常为10m水头v涌泉灌时，工作水头可为57mv微喷时工作水头一般以1015m为宜微灌系统

50、规划规划任务规划原则基本资料收集水利计算 微灌工程总体布置规划的任务勘测和收集基本资料根据当地的自然条件，社会和经济状况等，论证工程的必要性和可行性 确定工程的规模和微灌系统的控制范围根据水源位置、地形和作物种植情况，合理布置引、蓄、提水源工程、微灌枢纽位置和骨干输配水管网提出工程概算规划原则 微灌工程的规划，应与其它的灌溉工程统一安排微灌工程规划应考虑多目标综合利用微灌工程规划要重视经济效益因地制宜地合理地选择微灌形式近期发展与远景规划相结合水利计算v灌溉用水量 灌灌毛供水强度为 Ig=Ia/水 灌溉供水量为 W=0.667 IgA用水分析式中 Ig微灌毛用水强度，mmd Ia微灌补充强度，

51、mmd ; 水灌溉水利用系数，水=0.90.95 W每日灌溉供水量，m3d A灌溉面积，亩v人畜生活及村乡工副业用水量 供水分析的任务是研究水源在不同设计保证率年份的供水量、水位和水质，为工程规划设计提供依据，微灌工程水源通常有以下几种类型供水分析v井、泉类水源 v河渠类水源 v塘、坝类水源微灌水量平衡计算已知来水量确定灌溉面积）小时）mm/d( I667. 0( t)h/m(QA3式中： A井水可灌面积，亩； Q 微灌有水井可供水量，m3/d I微灌作物耗水强度,mm/d微灌工程总体规划 灌区范围的确定 水源工程的布置 系统首部枢纽和输水干管的布置 微 灌 系 统 设 计微灌系统布置v毛管与

52、作物种植方向一致v支管垂直于等高线布置v毛管沿支管两侧布置v固定式（果树），移动式（大田）v首部枢纽（井、果园）v毛管和灌水田的布置灌 水 器 布 置（滴灌）滴灌时毛管与灌水器的布置（a）单行毛管直线布置（b）单行毛管带环状布置（c）双行毛管平衡布置1灌水器；2绕树环状管；3双行毛管平行布置微喷灌时毛管与灌水器的布置（a）单向微喷局部喷洒（b）双向微喷头局部喷洒（c）全圆微喷头全面喷洒（d）全圆微喷头局部喷洒1毛管；2灌水器(微喷头）；3喷洒湿润区；4果树灌溉制度的确定灌水定额 灌水定额：是指作为微灌系统设计的单位面积上的一次灌水量，如果用灌水深度表示，可用下式计算，即式中： 设计灌水定额 允

53、许消耗的水量占田间持水量的比例（） 对于需水敏感性植 物； =2040 对于耐旱作物或控水生生育阶段 =3040 土壤田间（体积百分率持水量，） 凋萎含水量（体积百分率持水量，） 计划湿润层深度（m），一般蔬菜0.200.30m；果树0.31.0m 土壤湿润比，70%90%1000PHamminmax滴滴mamaxHminPaa设计灌水周期设计灌水周期：滴灌设计灌水周期是指按一定的灌水定额灌水后，在作物适宜土壤含水率的条件下，保障作物正常生长的可能延续时间T，用下式计算，即 e/mT滴式中： T灌水日期（d）； e作物需水旺盛日平均耗水量（mm/d）一次灌水延续时间一次灌水延续时间：一次灌水延

54、续时间是指把设计灌水定额水量，在不产生径流的条件下，均匀分布于保护地田间所用的灌水时间，用下式计算，即 式中：t t 次灌水延续时间（h）； 设计灌水定额（mm）； 滴头间距（m）； 毛管间距（m）； 滴头流量（l/h）滴滴qSSmtle滴meSlS滴q轮灌区数目的确定轮灌区数目的确定：对于固定式滴灌系统，轮灌区数目可按下式计算： t /KT24N tKn24N移式中：N N轮灌区数目（个） K K水泵每天开启时间比例，通常选0.50.8 t t每条或每组开启的时间（h） T T灌水周期（d）对于移动式微灌系统可按下式计算：移n滴灌系统控制面积内毛管移动的次数 t每条或每组开启的时间（h）式中

55、：一条毛管的控制灌溉面积v对于固定式微灌系统，毛管固定在一个位置上灌水，控制面积按下式计算： LSfeLSnf移移移S一条毛观每次移动的距离（m）式中：v对于移动式微灌系统，一条毛管控制的灌溉面积按 式计算： 式中：f f每条毛管控制的灌溉面积（m2） L L毛管长度（m），移动式滴灌系统中为出流毛管长度控制灌溉面积大小的计算微灌系统控制灌溉面积大小的计算 在灌溉水源能够得到充分保证的条件下，滴灌面积的大小取决于管道的输水能力。对于水源流量不能满足整个区域需要时，滴灌面积为毛QQN/nfNA 式中：A滴灌系统控制的灌溉面积（m2）f 每条毛管控制的灌溉面积（m2）Q 水源流量（l/h）毛Q 每

56、条毛管的输水流量（l/h） 同时工作的毛管条数Nn 轮灌组数量微灌工作制度确定 续灌 轮灌续 灌续灌是对系统内全部管道同时供水，灌溉面积内所有作物同时灌水的一种工作制度优点：每株作物都能得到适时灌水；灌溉供水时间短，有利于其他农事活动的安排缺点：干管流量大，增加工程的投资和运行费用；设备的利用率低；在水源流量小的地区，可能缩小灌溉面积轮 灌较大的微灌系统为了减少工程投资，提高设备利用率，增加灌溉面积，通常采用轮灌的工作制度一般是将支管分成若干组，由干管轮流向各组支管供水，而支管内部则同时向毛管供水(一)划分轮灌组的原则轮灌组的数目应满足作物需水要求，同时使水源的水量与计划灌溉的面积相协调每个轮

57、灌组控制的面积应尽可能接近相等，以便水泵工作稳定，提高动力机和水泵的效率，减少能耗轮灌组的划分应照顾农业生产责任制和田间管理的要求为了便于运行操作和管理，通常一个轮灌组管辖的范围宜集中连片，轮灌顺序可通过协商自上面下或自下而上进行。有时，为了减少输水干管的流量，也可采用插花操作的方法划分轮灌组(二)轮灌组数目的确定按作物需水要求，全系统轮灌组的数目划分如下v对于固定式系统 NCT/tv对于移动式系统 NCt/n移t式中 N允许的轮灌组最大数目，取整数 c一天运行的小时数，一般为1220h T灌水时间间隔(周期)，d t一次灌水延续时间，h n移一条毛管在所管辖的面积内移动的次数实践表明，轮灌组

58、过多，会造成务农户的用水矛盾。按上式计算的N值为允许的最多轮灌组数，设计时应根据具体情况确定合理的轮灌组管网水力计算微灌系统各级管道布置好以后，即可从最末端或最不利毛管位置开始，逐级推算各级管道的水头损失（沿程水头损失和局部水头损失）同一条支管上的第一条毛管最前端出水孔处水头与最末一条毛管最末端出水孔处水头之间的差值，不超过滴头设计工作压力的20，流量差值不超过10沿程水头损失沿程水头损失4.771.775f/DLQ100.948h式中：fh沿程阻力损失（m）Q管道流量（m3/h）D管道内径（mm）L管道长度（m） 当管道有多个出水口时，管道的沿程阻力应考虑多口出流对沿程阻力的折减问题，多口出

59、流折减系数k如表7-3所示，对应计算公式为4.771.775f/DkLQ100.948h微灌管道水头损失常用的计算公式勃拉休斯公式勃拉休斯公式：hQDLf 8 41 041 7 51 7 5.haQ LmDaDfmD1753251006100 018501234 855.lg.)（式中： hf沿程水头损，m Q流量，m3/h D管道内径，mm L管道长度， m山西水科所公式山西水科所公式式中： D管道内径，cm表7-3多孔出流折减系数表出水口出水口数目数目折减系折减系数数k k出水口出水口数目数目折减系折减系数数k k出水口出水口数目数目折减系折减系数数k k11.00080.415200.3

60、7620.639100.402250.37130.535120.394300.36840.486140.387400.36450.457160.382500.36160.435180.3791000.356局部阻力损失)g2(vh12ij式中： 管网局部阻力（m） 管网某处局部阻力系数 管道内水流流速（m/s） 重力加速度工程设计中为了计算方便，局部阻力损失也常按沿程阻力损失的10估算jhivg管道系统设计管道系统设计管道系统设计包括各级管道的管材与管径的选择、各级固定管道的纵剖面设计管道系统的结构设计管材的选择应该根据滴灌区的具体情况结合各种管材的特性及适用条件进行选择一般情况下，对于地理固