节水灌溉技术总结.PPT

1、1 概述概述2 节水灌溉技术和灌溉机械节水灌溉技术和灌溉机械 第五章第五章 节水灌溉技术节水灌溉技术一、我国水资源现状与用水结构一、我国水资源现状与用水结构 1 概述概述 按按1997年人口统计，我国人均水资源量为年人口统计，我国人均水资源量为2200m，在世界，在世界153个国家的人均水资源排位个国家的人均水资源排位中居中居121位，预测到位，预测到2030年我国人口达到年我国人口达到16亿亿时，人均水资源量将降低到时，人均水资源量将降低到1760m。按国际上。按国际上一般承认的标准，一般承认的标准，人均水资源量少于人均水资源量少于1700m1700m的的为用水紧张国家为用水紧张国家。（。（

2、少于少于1000m1000m为缺水国家，为缺水国家，少于少于500m500m为严重缺水国家为严重缺水国家）。）。1 1、我国水资源基本现状、我国水资源基本现状 我国水资源空间分布很不均匀，北方水资源我国水资源空间分布很不均匀，北方水资源贫乏，南方水资源相对丰富，南北相差悬殊。贫乏，南方水资源相对丰富，南北相差悬殊。 长江及其以南地区长江及其以南地区流域面积占全国总面积流域面积占全国总面积36.5%，却拥有占全国，却拥有占全国80.9%的水资源总量；的水资源总量； 长江以北地区长江以北地区流域面积占全国总面积的流域面积占全国总面积的63.5%，拥有的水资源量仅占全国的，拥有的水资源量仅占全国的1

3、9.1%， 即使在北方地区，水资源的空间分布和土即使在北方地区，水资源的空间分布和土地资源也极不相配。地资源也极不相配。 黄河、海河、淮河三流域黄河、海河、淮河三流域的土地面积占全的土地面积占全国的国的13.4%，耕地占，耕地占39%，人口占，人口占35%，国民，国民生产总值（生产总值（GDP）占）占32%，而水资源量仅占，而水资源量仅占7.7%，人均水资源量约为，人均水资源量约为500 m 耕地每公顷耕地每公顷水资源少于水资源少于6000 m是我国水资源最为紧张的是我国水资源最为紧张的地区。地区。 西北内陆河流域西北内陆河流域的土地面积占全国的的土地面积占全国的35%， 耕地占耕地占5.6%

4、，人口占，人口占2.1%，GDP占占1.8%， 水资源量占水资源量占4.8%，该地区属干旱区，但因人，该地区属干旱区，但因人 口稀少，人均水资源量约口稀少，人均水资源量约5200m，耕地每公顷，耕地每公顷水资源量约水资源量约2400m。 据统计，据统计，1997年我国水资源开发利用率平年我国水资源开发利用率平均为均为19.9%，而黄河流域超过，而黄河流域超过50%，海河流，海河流域接近域接近80%，已经超过，已经超过40%的水危机标准。的水危机标准。 因此，因此，我国部分地区已经进入严重的水危我国部分地区已经进入严重的水危机状态机状态。水的问题到了不得不引起人们高度。水的问题到了不得不引起人们

5、高度重视的地步。重视的地步。 我国不但水资源紧张，而且用水效率又极我国不但水资源紧张，而且用水效率又极其低下，用水浪费现象更是普遍存在。我国目其低下，用水浪费现象更是普遍存在。我国目前的用水量和美国相等，但前的用水量和美国相等，但GDP仅为美国的仅为美国的1/8，我国农田灌溉水利用系数仅为我国农田灌溉水利用系数仅为0.4左右，而先进左右，而先进国家为国家为0.70.8。（1）近期我国年供水量将基本维持在）近期我国年供水量将基本维持在5600亿亿m， 不会有过大的增长。不会有过大的增长。 纵观我国水概况，用水结构以及发展趋势，纵观我国水概况，用水结构以及发展趋势，概括起来，概括起来，大致有以下大

6、致有以下3个特点个特点。 2. 2.、我国用水结构与发展态势、我国用水结构与发展态势（2）我国农业年用水量将基本控制在）我国农业年用水量将基本控制在4000亿亿m 左右，但必须满足左右，但必须满足16亿人口的食物安全问题。亿人口的食物安全问题。 目前农业用水占总用水的比重较高。但其发目前农业用水占总用水的比重较高。但其发展趋势是不断降低，从展趋势是不断降低，从1949年的年的97.1%逐步降逐步降低到目前的低到目前的70%左右。尽管总用水量有所增加，左右。尽管总用水量有所增加，而农业用水量近而农业用水量近20年来基本稳定在年来基本稳定在4000亿亿m左左右，但粮食总产却逐步增加。右，但粮食总产

7、却逐步增加。 农田灌溉用水是农业的主要用水和耗水对象，农田灌溉用水是农业的主要用水和耗水对象，农田灌溉用水占农业用水量的比例始终保持在农田灌溉用水占农业用水量的比例始终保持在90%以上。以上。（3）农业、工业、生活用水比重在近期内将基）农业、工业、生活用水比重在近期内将基 本维持在本维持在7：2：1的水平。的水平。其发展态势为农业用水的比重逐渐降低，而工其发展态势为农业用水的比重逐渐降低，而工业、生活用水比重逐渐增加，业、生活用水比重逐渐增加，2030年农业用水年农业用水比重有可能降低到比重有可能降低到60%。 （发达国家农业用水比重一般在发达国家农业用水比重一般在50%左右，左右， 美国美国

8、1989年时农业用水比重在年时农业用水比重在48%）。）。近期我国用水构成表近期我国用水构成表二、我国节水灌溉技术的发展现状二、我国节水灌溉技术的发展现状 节水农业就是以节约用水、提高农业用水效节水农业就是以节约用水、提高农业用水效率为核心的农业，是现代化农业的重要内涵。率为核心的农业，是现代化农业的重要内涵。 其核心是在有限的水资源条件下，通过采用先其核心是在有限的水资源条件下，通过采用先进的工程技术，适宜的农业技术和用水管理等进的工程技术，适宜的农业技术和用水管理等综合技术措施，充分提高农业用水利用率和水综合技术措施，充分提高农业用水利用率和水的生产效率及效益，保证农业持续稳定发展。的生产

9、效率及效益，保证农业持续稳定发展。 在某种意义上讲，节水农业是节水、高产、在某种意义上讲，节水农业是节水、高产、高效、优质的农业。高效、优质的农业。节水灌溉技术是节水农业的核心技术。节水灌溉技术是节水农业的核心技术。 节水灌溉是根据作物需水量规律及当地供水节水灌溉是根据作物需水量规律及当地供水条件，为了有效地利用降水和灌溉水，获取农条件，为了有效地利用降水和灌溉水，获取农业的最佳经济效益、社会效益、生态环境效益业的最佳经济效益、社会效益、生态环境效益而采取的多种措施的总称。而采取的多种措施的总称。 结合我国农业发展的特点，适宜于推广应用结合我国农业发展的特点，适宜于推广应用的节水农业技术主要有

10、：的节水农业技术主要有：3 3、地面灌水技术、地面灌水技术1 1、渠道防渗技术、渠道防渗技术2 2、低压管道输水技术、低压管道输水技术4 4、喷灌技术、喷灌技术9 9、农业节水管理技术、农业节水管理技术6 6、雨水利用技术、雨水利用技术7 7、农业节水配套技术、农业节水配套技术8 8、劣质水利用技术、劣质水利用技术5 5、微灌技术、微灌技术节水灌溉体系节水灌溉体系1、水源开发与优化利用技术、水源开发与优化利用技术2、节水灌溉工程技术、节水灌溉工程技术3、农业耕作栽培节水技术、农业耕作栽培节水技术4、节水管理技术、节水管理技术1.水源开水源开 发与优化发与优化利用技术利用技术 雨水集流技术雨水集

11、流技术水窖水窖蓄水池蓄水池塘坝塘坝 劣质水利用技术劣质水利用技术 灌溉回归水利用技术灌溉回归水利用技术 井渠结合井渠结合地表水、地下水地表水、地下水 互补技术互补技术 储水灌溉技术储水灌溉技术2.节水灌节水灌 溉工程溉工程 技术技术 喷灌技术喷灌技术 微灌技术微灌技术 渠道防渗技术渠道防渗技术 低压管道输水技术低压管道输水技术 膜上灌水技术膜上灌水技术 抗旱点浇技术抗旱点浇技术 沟畦灌水技术沟畦灌水技术 土壤墒情监测与灌水预报技术土壤墒情监测与灌水预报技术 灌区输配水系统水的测量与自灌区输配水系统水的测量与自 动监控技术动监控技术3.农业耕作农业耕作 栽培节水栽培节水 技术技术 耕作保墒技术耕

12、作保墒技术 覆盖保墒技术覆盖保墒技术 施用化学制剂节水施用化学制剂节水 优选抗旱品种优选抗旱品种, ,调整种植结构调整种植结构4.节水管节水管 理技术理技术 改进和完善灌溉制度改进和完善灌溉制度, ,用节水用节水 型的灌溉制度指导灌水型的灌溉制度指导灌水 制定适合不同地区自然和社会制定适合不同地区自然和社会 经济条件的农业节水技术政策经济条件的农业节水技术政策 制定和完善有利于节水的政策、法规制定和完善有利于节水的政策、法规 建立健全节水管理组织和节水技术推建立健全节水管理组织和节水技术推 广服务体系，完善节水管理规章制度，广服务体系，完善节水管理规章制度，把节水管理责任落实到每项工程，每个把

13、节水管理责任落实到每项工程，每个干部职工，每个农民。干部职工，每个农民。三、我国节水灌溉存在的问题与研究的重点三、我国节水灌溉存在的问题与研究的重点节水灌溉存在的问题有节水灌溉存在的问题有 ：4、政策法规不健全，投资体系不妥善，节水、政策法规不健全，投资体系不妥善，节水 实施不力。实施不力。1、节水虽得到高度重视，但行业之间协调不、节水虽得到高度重视，但行业之间协调不 利，缺乏根本思路。利，缺乏根本思路。2、节水虽有一定科学积累，但未形成整体优势。、节水虽有一定科学积累，但未形成整体优势。 3、管理水平落后，缺乏用水标准、管理水平落后，缺乏用水标准 。近期我国科技节水重点应放在：近期我国科技节

14、水重点应放在： 1、加强国家节水战略研究，理清节水思路，、加强国家节水战略研究，理清节水思路， 制定我国节水科技发展规划。制定我国节水科技发展规划。2、加强节水工作中的科学问题的研究。、加强节水工作中的科学问题的研究。 3、节水技术研究。、节水技术研究。 2 节水灌溉技术节水灌溉技术 节水灌溉技术是指灌溉水（包括降水）进入节水灌溉技术是指灌溉水（包括降水）进入农田后，通过采用良好的灌溉方法，最大限度农田后，通过采用良好的灌溉方法，最大限度地提高灌溉水利用率和利用效率的灌溉技术。地提高灌溉水利用率和利用效率的灌溉技术。 好的灌水技术不仅灌水均匀，而且节水、好的灌水技术不仅灌水均匀，而且节水、节能

15、、省工，使土壤保持良好的物理化学性状，节能、省工，使土壤保持良好的物理化学性状，提高土壤肥力，从而获得最佳效益。提高土壤肥力，从而获得最佳效益。 节水灌溉技术主要包括节水灌溉技术主要包括地面节水灌溉技术、地面节水灌溉技术、喷灌和微灌等新的灌溉技术。喷灌和微灌等新的灌溉技术。 一、一、 喷喷 灌灌 喷灌是利用管道将压力水输送，分配到田间喷灌是利用管道将压力水输送，分配到田间，再由喷头喷射到空中，形成细小的雨滴，均，再由喷头喷射到空中，形成细小的雨滴，均匀地撒在灌溉面积上，以满足作物生长地需要匀地撒在灌溉面积上，以满足作物生长地需要。压力水地形成，可以用水泵从水源取水加压或压力水地形成，可以用水泵

16、从水源取水加压或利用地形落差，形成自压水头。利用地形落差，形成自压水头。 我国自我国自50年代开始研究喷灌技术，近十多年代开始研究喷灌技术，近十多年进行了大量地试验研究和应用推广，证明喷年进行了大量地试验研究和应用推广，证明喷灌具有一系列的优点。灌具有一系列的优点。 喷灌可以使灌溉水比较均匀地撒在地面喷灌可以使灌溉水比较均匀地撒在地面，渗入到作物根系活动层，不产生深层渗，渗入到作物根系活动层，不产生深层渗漏和地面流失，因此，水的利用率大大提漏和地面流失，因此，水的利用率大大提高。灌水均匀度可达高。灌水均匀度可达8090，水的利用，水的利用率达到率达到6085，与地面灌溉相比，一般与地面灌溉相比

17、，一般可以节省可以节省2030；1 1、 灌水均匀，用水节省；灌水均匀，用水节省； 由于喷灌能适时适量进行灌溉，有效地调节由于喷灌能适时适量进行灌溉，有效地调节土壤水分状况。灌溉后土壤中水，热，通气，营土壤水分状况。灌溉后土壤中水，热，通气，营养状况良好，并能调节田间气候，有利于作物地养状况良好，并能调节田间气候，有利于作物地生长，生长，一般可增产一般可增产1020。 2 2、 作物产量高作物产量高； 喷灌地适应性强，喷灌对土地的平整要求不高，喷灌地适应性强，喷灌对土地的平整要求不高，对于地形复杂的岗地，缓坡地也可采用喷灌。有些土对于地形复杂的岗地，缓坡地也可采用喷灌。有些土壤，例如沙土采用地

18、面喷灌有困难，但可采用喷灌。壤，例如沙土采用地面喷灌有困难，但可采用喷灌。 3 3、喷灌地适应性强；、喷灌地适应性强； 4 4、喷灌可以用于防止或减少灾害性天气、喷灌可以用于防止或减少灾害性天气 对作物的影响对作物的影响； 用喷灌可节省田间渠系占地，提高土地利用用喷灌可节省田间渠系占地，提高土地利用率率710。喷灌比地面灌节省约一半的劳动力。喷灌比地面灌节省约一半的劳动力。 5 5、喷灌省时省工；、喷灌省时省工； 例如可以用喷灌防止春天霜冻，在干热风时期例如可以用喷灌防止春天霜冻，在干热风时期喷灌可提高空气湿度，降低气温。喷灌可提高空气湿度，降低气温。 喷灌也有它的缺点，主要是：喷灌也有它的缺

19、点，主要是： 在多风的情况下，由于风的影响，使喷灌均在多风的情况下，由于风的影响，使喷灌均匀度大大降低，水的飘移损失大，使水的利用系匀度大大降低，水的飘移损失大，使水的利用系数大大降低。数大大降低。一般一般3级风（级风（3.44.5m/s）对喷灌）对喷灌均匀度就会有影响均匀度就会有影响。 2 2、喷灌需要一定的动力设备和管材，需要、喷灌需要一定的动力设备和管材，需要 较大的投资较大的投资。 1 1、喷灌受风的影响大。、喷灌受风的影响大。 3 3、移动式或半移动式喷灌虽可减少设备投资，、移动式或半移动式喷灌虽可减少设备投资， 但在田间操作需要搬动管道或移动机组，比但在田间操作需要搬动管道或移动机

20、组，比 较麻烦，又易塌伤作物，破坏土壤。较麻烦，又易塌伤作物，破坏土壤。 4 4、喷灌需要较高的压力，耗能大，在能量紧张、喷灌需要较高的压力，耗能大，在能量紧张 的情况下，受到限制，从节省能源的角度考的情况下，受到限制，从节省能源的角度考 虑，国外趋于发展中近射程喷灌。虑，国外趋于发展中近射程喷灌。 （一）喷灌系统的组成和类型（一）喷灌系统的组成和类型 喷灌系统一般由水源，动力，水泵，管喷灌系统一般由水源，动力，水泵，管道，喷头及田间工程系统等部分组成，道，喷头及田间工程系统等部分组成， 如图所示；如图所示； 1.喷灌系统的组成喷灌系统的组成 一般的河流，渠道，塘库，井泉等都可作为一般的河流，

21、渠道，塘库，井泉等都可作为喷灌水源。水源提供的水量，流量，水质必须喷灌水源。水源提供的水量，流量，水质必须满足喷灌系统的要求。满足喷灌系统的要求。 大多数情况下，水源的高程不足以提供喷灌大多数情况下，水源的高程不足以提供喷灌必要的水头，必须利用水泵将灌溉水汲取提加压。必要的水头，必须利用水泵将灌溉水汲取提加压。喷灌常用的水泵有离心泵，自吸离心泵，长轴井喷灌常用的水泵有离心泵，自吸离心泵，长轴井泵，深井潜水泵等。泵，深井潜水泵等。 （1 1）水源）水源 （2）水泵水泵 在用电方便的地区，在用电方便的地区，一般用电动机带动水泵一般用电动机带动水泵。也有使用柴油机，汽油机带动。还可用于手扶拖拉也有使

22、用柴油机，汽油机带动。还可用于手扶拖拉机或拖拉机上的动力机带动水泵。动力机的功率与机或拖拉机上的动力机带动水泵。动力机的功率与水泵配套相适应。水泵配套相适应。 （3）动力动力 管道系统的作用是将有压的灌溉水输送，分配到管道系统的作用是将有压的灌溉水输送，分配到田间。田间。喷灌管道系统一般包括干管和支管及其相应喷灌管道系统一般包括干管和支管及其相应的连接，控制部件，如弯头，接头，三通，闸阀等。的连接，控制部件，如弯头，接头，三通，闸阀等。 （4）管道系统管道系统 喷头的作用是将灌溉水喷射到空中，形成细喷头的作用是将灌溉水喷射到空中，形成细小的水滴。喷头是喷灌系统的专业部件，一般用小的水滴。喷头是

23、喷灌系统的专业部件，一般用竖管与支管连接。竖管与支管连接。 有些喷灌系统，需要利用渠道将灌溉水从水源有些喷灌系统，需要利用渠道将灌溉水从水源引到田间，以节省管道长度，就必须修建田间渠道引到田间，以节省管道长度，就必须修建田间渠道及相应的建造物。及相应的建造物。 （5）喷头喷头（6）田间工程系统田间工程系统2.2.喷灌系统的分类喷灌系统的分类 喷灌系统有不同的分类方法喷灌系统有不同的分类方法 按系统获得压力的方式分为按系统获得压力的方式分为机压喷灌系统机压喷灌系统 自压式喷灌系统自压式喷灌系统 按系统设备组成可分为按系统设备组成可分为 管道式喷灌系统管道式喷灌系统机组式喷灌系统机组式喷灌系统 按

24、喷灌特征可分按喷灌特征可分 定喷式喷灌系统定喷式喷灌系统 行喷式喷灌系统行喷式喷灌系统 按系统总主要组成部分是按系统总主要组成部分是否移动和移动的程度分为否移动和移动的程度分为固定式固定式移动式移动式半固定式半固定式 根据我国应用的实际，以下分别对固定式喷灌系根据我国应用的实际，以下分别对固定式喷灌系统、移动式喷灌系统和半固定式喷灌系统做简要介绍。统、移动式喷灌系统和半固定式喷灌系统做简要介绍。 喷灌系统的各组成部分除喷头外，在整个灌溉喷灌系统的各组成部分除喷头外，在整个灌溉季节，甚至常年都是固定不动的。水泵和动力机组季节，甚至常年都是固定不动的。水泵和动力机组成固定的泵站，干管和支管埋入地下

25、，进行轮灌，成固定的泵站，干管和支管埋入地下，进行轮灌，或在非灌溉季节卸下进行保养。这种喷灌系统称为或在非灌溉季节卸下进行保养。这种喷灌系统称为固定式喷灌系统固定式喷灌系统。 （1 1）固定式喷灌系统）固定式喷灌系统 固定式喷灌系统的固定式喷灌系统的优点优点式使用操作方便，易于式使用操作方便，易于管理和养护，生产效率高，运行费用低，管理和养护，生产效率高，运行费用低，工程占工程占地少。地少。 缺点缺点是工程投资大，设备利用率低，同时固是工程投资大，设备利用率低，同时固定在田间的竖管，对机耕有一定的妨碍。定在田间的竖管，对机耕有一定的妨碍。 因此，一般只在灌水频繁，经济价值高的蔬因此，一般只在灌

26、水频繁，经济价值高的蔬菜及经济作物采用固定式喷灌系统。菜及经济作物采用固定式喷灌系统。 在田间仅有固定的水源（塘，井或渠道），在田间仅有固定的水源（塘，井或渠道），而动力、管道及喷头都是移动的。而动力、管道及喷头都是移动的。 这样在一个灌溉季节里，一套设备可以在不这样在一个灌溉季节里，一套设备可以在不同地块上轮流使用，提高设备的利用率，降低了同地块上轮流使用，提高设备的利用率，降低了单位面积设备的投资。单位面积设备的投资。将移动部分安装在一起，将移动部分安装在一起，甚至省去干管，支管，构成一个整体称为喷灌机。甚至省去干管，支管，构成一个整体称为喷灌机。 （2 2）移动式喷灌系统。）移动式喷灌系

27、统。 如图如图；这种形式的喷灌系统使用灵活，；这种形式的喷灌系统使用灵活， 但管理劳动强度大，路渠占地多。但管理劳动强度大，路渠占地多。 半固定式喷灌系统的动力、水泵和干管是固定的，半固定式喷灌系统的动力、水泵和干管是固定的，在干管上装有许多给水栓，在干管上装有许多给水栓，支管和喷头是移动的支管和喷头是移动的。 支管在一个位置上与给水栓连接进行喷洒，喷洒支管在一个位置上与给水栓连接进行喷洒，喷洒完毕，可移动至下一个位置与下一个给水栓连接。完毕，可移动至下一个位置与下一个给水栓连接。这样的喷灌系统比固定式喷灌系统设备利用率高，这样的喷灌系统比固定式喷灌系统设备利用率高，投资也较省，操作起来比移动

28、式喷灌系统劳动强度投资也较省，操作起来比移动式喷灌系统劳动强度低些，生产率也高些。因此，低些，生产率也高些。因此，很多国家的喷灌系统很多国家的喷灌系统多为半固定式喷灌系统。多为半固定式喷灌系统。 （3 3）半固定式喷灌系统）半固定式喷灌系统 人工移动支管操作比较可靠，但工作条件差，人工移动支管操作比较可靠，但工作条件差，劳动强度大，国外大多采用机械移动支管。劳动强度大，国外大多采用机械移动支管。 根据支管移动的方式可分为根据支管移动的方式可分为人工移动支管人工移动支管和和机械移动支管机械移动支管。机械移动支管的形式很多，主要有以下机械移动支管的形式很多，主要有以下五种五种： 滚动式喷灌系统，其

29、支管在直径为滚动式喷灌系统，其支管在直径为12m的许的许多大轮子上，以支管本身为轮轴，轮距一般为多大轮子上，以支管本身为轮轴，轮距一般为612m，如图如图48。在一个位置喷完后，由人工。在一个位置喷完后，由人工利用专门的杠杆或小发动机，使支管滚移至下一个利用专门的杠杆或小发动机，使支管滚移至下一个位置继续喷灌。位置继续喷灌。a.a.滚动式喷灌系统滚动式喷灌系统它适用于矮杆作物及较平的地块。它适用于矮杆作物及较平的地块。 端拖式喷灌系统，端拖式喷灌系统， 其支管布置在田块中间，其支管布置在田块中间，支管上装有小轮或滑撬，在一个位置喷好后，由支管上装有小轮或滑撬，在一个位置喷好后，由拖拉机或绞车纵

30、向牵引越过干管到一个新的位置，拖拉机或绞车纵向牵引越过干管到一个新的位置， 如图所示。如图所示。b.b.端拖式喷灌系统端拖式喷灌系统 支管可以式软管，也可以是有柔性接头的刚支管可以式软管，也可以是有柔性接头的刚性管道，一般支管的长度不超过性管道，一般支管的长度不超过50m。 绞盘式喷灌系统，由田间固定干管的给水栓绞盘式喷灌系统，由田间固定干管的给水栓供水，支管是软管缠绕在绞盘上，绞盘架设在供水，支管是软管缠绕在绞盘上，绞盘架设在绞盘车上，与喷洒车连接组成绞盘式喷灌机。绞盘车上，与喷洒车连接组成绞盘式喷灌机。喷灌时绞盘车转动，边喷，边收管，收卷完毕，喷灌时绞盘车转动，边喷，边收管，收卷完毕，喷头

31、停喷，然后转入下一地段作业。喷头停喷，然后转入下一地段作业。 c.c.绞盘式喷灌系统绞盘式喷灌系统 时针式喷灌系统又称时针式喷灌系统又称中心支轴式喷灌系统中心支轴式喷灌系统。其结构如其结构如图图4 41010和和4 41111所示。在喷灌田块的中心所示。在喷灌田块的中心有供水系统（给水栓或水井与泵站），其支管支承有供水系统（给水栓或水井与泵站），其支管支承在可以自动行走的小车及塔架上，工作时支管象时在可以自动行走的小车及塔架上，工作时支管象时针一样绕中心点旋转。针一样绕中心点旋转。时针式喷灌系统时针式喷灌系统 常用的支管长度为常用的支管长度为400500m，根据轮灌的，根据轮灌的需要，转一周要

32、需要，转一周要210天天，可控制，可控制8001000亩亩，支管离地面支管离地面23m。 这种系统的这种系统的优点优点是机械化自动化程度高，可是机械化自动化程度高，可以不要人操作，连续工作，生产效率高；并且支以不要人操作，连续工作，生产效率高；并且支管上可以装有很多喷头，喷洒范围相互重叠提高管上可以装有很多喷头，喷洒范围相互重叠提高了灌水均匀度，受风的影响小，也可适用于起伏了灌水均匀度，受风的影响小，也可适用于起伏地形。但其地形。但其最大缺点最大缺点是灌溉面积是圆形的，不能是灌溉面积是圆形的，不能充分利用耕地面积。为此，也有在支管末端再安充分利用耕地面积。为此，也有在支管末端再安装自动喷角装置

33、，喷洒地角面积。装自动喷角装置，喷洒地角面积。 平移式喷灌系统的支管和时针式系统一样，也平移式喷灌系统的支管和时针式系统一样，也是支承在可以自动行走的小车上，但它是平行作物是支承在可以自动行走的小车上，但它是平行作物行移动，由垂直于支管的干管上的给水栓通过软管行移动，由垂直于支管的干管上的给水栓通过软管供水，或由主机上的供水加压设备从渠道吸水。当供水，或由主机上的供水加压设备从渠道吸水。当行走一定距离（等于给水栓间距）后就要改由下一行走一定距离（等于给水栓间距）后就要改由下一个给水栓供水，这样喷灌面积是矩形的，便于与耕个给水栓供水，这样喷灌面积是矩形的，便于与耕作相配合，并可充分利用耕地面积，

34、如作相配合，并可充分利用耕地面积，如图图所示。所示。 d.d.平移式喷灌系统。平移式喷灌系统。( (二二) )喷灌设备喷灌设备 喷灌设备包括喷头，管道及其附件，动力设喷灌设备包括喷头，管道及其附件，动力设备，水泵，组装的喷灌机等，本节对喷头和管道备，水泵，组装的喷灌机等，本节对喷头和管道作简要介绍。作简要介绍。 1.1.喷头喷头 喷头是喷灌系统的主要组成部分。它的作用是把喷头是喷灌系统的主要组成部分。它的作用是把有压水流喷射到空中，散成细小的水滴并均匀地散落有压水流喷射到空中，散成细小的水滴并均匀地散落在所控制地灌溉面积上。因此，喷头结构形式及其制在所控制地灌溉面积上。因此，喷头结构形式及其制

35、造质量地好坏，直接影响到喷灌质量。造质量地好坏，直接影响到喷灌质量。 (1) (1)喷头的种类及其工作原理喷头的种类及其工作原理 喷头的种类很多，按其工作压力及控制范围的大喷头的种类很多，按其工作压力及控制范围的大小，可分为小，可分为低压喷头低压喷头（或称近射程喷头）、（或称近射程喷头）、中压喷头中压喷头（或称中射程喷头）和（或称中射程喷头）和高压喷头高压喷头（或称远射程喷（或称远射程喷头）。头）。各类喷头工作压力和射程范围大致如表各类喷头工作压力和射程范围大致如表45。 按喷头结构形式与水流形状可以分为按喷头结构形式与水流形状可以分为旋转式旋转式、固定式固定式和和孔管式孔管式三种三种。 旋转

36、式喷头一般由喷嘴、喷管、粉碎机构、旋转式喷头一般由喷嘴、喷管、粉碎机构、转动机构、扇形机构、弯头、空心轴和套轴等转动机构、扇形机构、弯头、空心轴和套轴等部分组成部分组成。a.a.旋转式喷头旋转式喷头 压力水流通过喷管及喷嘴形成一股集中的水舌压力水流通过喷管及喷嘴形成一股集中的水舌射出，水舌内存在涡流，在空气及粉碎机构（粉碎射出，水舌内存在涡流，在空气及粉碎机构（粉碎螺钉，粉碎针或叶轮）的作用下，使水舌粉碎成细螺钉，粉碎针或叶轮）的作用下，使水舌粉碎成细小的水滴，由转动机构驱动喷灌和喷嘴绕竖轴缓慢小的水滴，由转动机构驱动喷灌和喷嘴绕竖轴缓慢旋转，使水滴均匀喷洒在喷头的四周，形成一个半旋转，使水滴

37、均匀喷洒在喷头的四周，形成一个半径等于喷头射程的圆形或扇形湿润面积。径等于喷头射程的圆形或扇形湿润面积。 旋转式喷头由于水流集中，所以射程远（可达旋转式喷头由于水流集中，所以射程远（可达30m以上），中、远射程喷头基本上都是这种形式。以上），中、远射程喷头基本上都是这种形式。 按转动机构的特点，按转动机构的特点，旋转式喷头旋转式喷头又有又有摇臂式摇臂式、叶轮式、反作用式叶轮式、反作用式等几种。等几种。 摇臂式喷头摇臂式喷头 图图413是摇臂式喷头的一种形式。喷头的转动是摇臂式喷头的一种形式。喷头的转动机构是一个装有弹簧的摇臂。机构是一个装有弹簧的摇臂。 在摇臂前端有一个偏流板和一个勺形导水片，

38、在摇臂前端有一个偏流板和一个勺形导水片，喷水前偏流板和导水片置于喷嘴的正前方。喷水前偏流板和导水片置于喷嘴的正前方。 当开始喷水时水舌通过偏流板冲到导水片上，并从当开始喷水时水舌通过偏流板冲到导水片上，并从侧面喷出，冲击力使摇臂转侧面喷出，冲击力使摇臂转60o120o ，并把摇臂弹，并把摇臂弹簧扭紧，然后在弹簧力作用下摇臂又回位使偏流板和簧扭紧，然后在弹簧力作用下摇臂又回位使偏流板和导水片进入水舌，在摇臂惯性力和水舌对偏流板的切导水片进入水舌，在摇臂惯性力和水舌对偏流板的切向附加力作用下，摇臂敲击喷体（即由喷嘴，弯头等向附加力作用下，摇臂敲击喷体（即由喷嘴，弯头等组成的一个可以转动的整体），使

39、喷头转动组成的一个可以转动的整体），使喷头转动3o5o，于是又进入第二个循环（于是又进入第二个循环（每个循环周期每个循环周期0.22min）,如此周而复始，使喷头不断地旋转。如此周而复始，使喷头不断地旋转。 摇臂式喷头的摇臂式喷头的缺点缺点是：在有风或安装不平的情是：在有风或安装不平的情况下旋转速度不均匀。此外，这种喷头如直接装在况下旋转速度不均匀。此外，这种喷头如直接装在手扶拖拉机上，受振动影响后，转动不正常，甚至手扶拖拉机上，受振动影响后，转动不正常，甚至不转，但它的结构简单，便于推广。不转，但它的结构简单，便于推广。 为了控制喷洒面积成扇形，在这类喷头上装为了控制喷洒面积成扇形，在这类喷

40、头上装有扇形机构（或称换向机构），使喷头不断往有扇形机构（或称换向机构），使喷头不断往返成扇形旋转。返成扇形旋转。 叶轮式喷头叶轮式喷头 叶轮式喷头又称涡轮蜗杆式喷头，是靠水冲击叶轮式喷头又称涡轮蜗杆式喷头，是靠水冲击叶轮，由叶轮带动传动机构使喷头旋转。叶轮，由叶轮带动传动机构使喷头旋转。 由于水舌流速高，叶轮的速度可达由于水舌流速高，叶轮的速度可达10002000r/min以上，而喷头要求每转以上，而喷头要求每转35min的转速。的转速。 因此，必须通过涡轮蜗杆变速。这种喷头结因此，必须通过涡轮蜗杆变速。这种喷头结构复杂，使用较少。构复杂，使用较少。 反作用式喷头反作用式喷头 反作用式喷头是

41、利用水舌离开喷嘴时对喷头的反反作用式喷头是利用水舌离开喷嘴时对喷头的反作用力推动喷管旋转。其方式很多，可以将喷管弯成作用力推动喷管旋转。其方式很多，可以将喷管弯成一定的角度，使得主喷嘴水舌的反作用力不通过喷头一定的角度，使得主喷嘴水舌的反作用力不通过喷头的垂直轴，而形成一转动力矩带动喷嘴管旋转，也可的垂直轴，而形成一转动力矩带动喷嘴管旋转，也可以在喷嘴的左侧或右侧开小孔，小水舌朝与主喷嘴垂以在喷嘴的左侧或右侧开小孔，小水舌朝与主喷嘴垂直方向喷出，带动喷管旋转。也有的是在喷嘴前装有直方向喷出，带动喷管旋转。也有的是在喷嘴前装有一挡片使水舌转弯，利用水舌偏转后的力矩比较大，一挡片使水舌转弯，利用水

42、舌偏转后的力矩比较大，转动太快，射程大大降低。转动太快，射程大大降低。 如果反作用力矩比较接近于喷头转动的阻力力如果反作用力矩比较接近于喷头转动的阻力力矩，工作就很不可靠，尤其是在刚开始喷灌时更难矩，工作就很不可靠，尤其是在刚开始喷灌时更难以起动。因此，为了使转速不要太快，就要装置专以起动。因此，为了使转速不要太快，就要装置专门的限速器，但是限速器比较复杂，推广受限制。门的限速器，但是限速器比较复杂，推广受限制。 反作用式喷头结构一般比较简单，但其反作用式喷头结构一般比较简单，但其共同的共同的缺点缺点是，如果作用力矩比较大，转动太快，射程是，如果作用力矩比较大，转动太快，射程大大降低。大大降低

43、。b.固定式喷头固定式喷头 固定式喷头又叫慢射喷头。固定式喷头又叫慢射喷头。 它的特点是：它的特点是： 在整个喷灌过程中，喷头的所有部件都是固定在整个喷灌过程中，喷头的所有部件都是固定不动的，喷洒时水流以全圆或扇形同时向外散开。不动的，喷洒时水流以全圆或扇形同时向外散开。 它的优点是：它的优点是：结构简单，工作可靠；结构简单，工作可靠；缺点是：缺点是：射程小（射程小（510m），）， 喷灌强度大（喷灌强度大（1520mm/h以上以上），）， 水量分布不均，喷孔易被堵塞。水量分布不均，喷孔易被堵塞。 因此，使用受到限制，多用于因此，使用受到限制，多用于公园、苗圃公园、苗圃、菜地、温室菜地、温室等

44、。等。 折射式喷头折射式喷头 缝隙式喷头缝隙式喷头 离心式喷头离心式喷头 固定式喷头固定式喷头按结构形式可分为按结构形式可分为三类三类。 折射式喷头折射式喷头 折射式喷头折射式喷头一般由喷嘴，散水锥和支架等一般由喷嘴，散水锥和支架等部分组成。水流由喷嘴垂直喷出，遇散水锥阻挡，部分组成。水流由喷嘴垂直喷出，遇散水锥阻挡，形成薄水层向外射出，在空气阻力作用下分散成形成薄水层向外射出，在空气阻力作用下分散成为细小雨滴在地面上；为细小雨滴在地面上； 图图414是全圆喷洒的折射喷头，喷嘴直径是全圆喷洒的折射喷头，喷嘴直径一般为一般为515mm的圆孔，散水锥高的圆孔，散水锥高613mm，锥角为锥角为120

45、o的圆锥体。的圆锥体。 缝隙式喷头缝隙式喷头 缝隙式喷头缝隙式喷头是在封闭的管端开出一定形状的是在封闭的管端开出一定形状的缝隙（缝隙（一般为一般为36mm），水流由缝隙射出分散为），水流由缝隙射出分散为细小水滴落在地面，缝隙与水平面多成细小水滴落在地面，缝隙与水平面多成30o夹角，夹角， 如图如图415所示。所示。 离心式喷头离心式喷头 离心式喷头离心式喷头由由喷管，锥形轴喷管，锥形轴和和蜗形外壳蜗形外壳组组成。水流沿蜗壳内壁的切线方向进入蜗壳，并成。水流沿蜗壳内壁的切线方向进入蜗壳，并绕垂直轴旋转，这样，经喷嘴射出的水膜同时绕垂直轴旋转，这样，经喷嘴射出的水膜同时具有离心速度和圆周速度，在空

46、气阻力的作用具有离心速度和圆周速度，在空气阻力的作用下，水膜分散成细小水滴，落在喷头四周地面上。下，水膜分散成细小水滴，落在喷头四周地面上。这种喷头用的较少。这种喷头用的较少。 c. 孔管式喷头孔管式喷头 孔管式喷头孔管式喷头由一根或几根直径较小的管子由一根或几根直径较小的管子组成，在管子的顶部分布有一些小的喷水孔，喷组成，在管子的顶部分布有一些小的喷水孔，喷水孔直径一般为水孔直径一般为12mm。喷水孔的分布形式有。喷水孔的分布形式有单列单列的和的和多列多列的。的。如图如图416所示。所示。它适用于菜地，苗圃和低秆作物的喷灌。它适用于菜地，苗圃和低秆作物的喷灌。 (2)(2)喷头的主要水力参数

47、喷头的主要水力参数 喷头的主要水力参数喷头的主要水力参数主要有：主要有：工作压工作压力，喷水量，射程力，喷水量，射程等，它是选择喷头的主等，它是选择喷头的主要依据。要依据。喷头的工作压力喷头的工作压力是指喷头进水口前的内水压力，是指喷头进水口前的内水压力，一般用一般用P表示表示，单位为表示表示，单位为kPa或或mH2O。喷嘴压力（喷嘴压力（P嘴嘴）： 喷头工作压力喷头工作压力减去减去喷头内的水头损失等喷头内的水头损失等于于喷嘴出口处的压力喷嘴出口处的压力，简称，简称喷嘴压力喷嘴压力，以，以P嘴嘴表示。表示。 喷水量喷水量:单位时间内喷头喷出的水体积称为单位时间内喷头喷出的水体积称为喷喷水量水量

48、， 以以q表示，单位是表示，单位是 m3/h、 (m3/s) 或或 L/s 。 按水力学孔口出流公式：按水力学孔口出流公式：嘴gPAq2式中：式中： q为喷头喷水流量；为喷头喷水流量；m3/s ， 为流量系数，可取为流量系数，可取0.850.95；A为喷头过水断面面积（为喷头过水断面面积（ m2）, 42dAd为喷嘴直径（为喷嘴直径（m）;为重力加速度，为重力加速度， g2/81. 9smg 嘴P为喷嘴压力（为喷嘴压力（m）。）。将以上各值代入得：将以上各值代入得：212)31. 393. 2(嘴嘴Pdq 由上式可以看出，对于一定的喷嘴形式来由上式可以看出，对于一定的喷嘴形式来说，说，当喷嘴直

49、径一定时，喷水流量与喷嘴压力当喷嘴直径一定时，喷水流量与喷嘴压力的平方根成正比的平方根成正比，而在，而在喷嘴压力一定时，喷水喷嘴压力一定时，喷水流量与喷嘴直径的平方成正比流量与喷嘴直径的平方成正比。喷嘴直径越大。喷嘴直径越大，喷水量也越大，所以喷嘴直径的大小，也反，喷水量也越大，所以喷嘴直径的大小，也反映了流量大小。映了流量大小。 由于喷嘴压力不易测定，故可近似用喷头工由于喷嘴压力不易测定，故可近似用喷头工作压力来估算喷头流量。作压力来估算喷头流量。 射程射程是指在无风条件下，喷射水流所能达到的最是指在无风条件下，喷射水流所能达到的最大距离，也即喷洒湿润半径。一般以大距离，也即喷洒湿润半径。一

50、般以R（m）表示。表示。 喷头射程喷头射程主要取决于喷嘴压力和喷水流量主要取决于喷嘴压力和喷水流量（或喷嘴直径）、喷射仰角、喷嘴形状、喷管结（或喷嘴直径）、喷射仰角、喷嘴形状、喷管结构；整流器、旋转速度等也不同程度的影响射程。构；整流器、旋转速度等也不同程度的影响射程。 在设计喷头时，对这些因素应作正确的选择，在设计喷头时，对这些因素应作正确的选择，才能设计出高质量的喷头。才能设计出高质量的喷头。 2. 管道管道 喷灌用的管道按其使用条件分为固定管道和喷灌用的管道按其使用条件分为固定管道和移动管道两类；即移动管道两类；即 喷灌用的管道按其使用条件分为喷灌用的管道按其使用条件分为固定管道固定管道

51、 移动管道移动管道 管道是喷灌系统的基本组成部分。管道是喷灌系统的基本组成部分。对喷灌用管道的要求是：对喷灌用管道的要求是： 能承受设计要求的工作压力，能通过能承受设计要求的工作压力，能通过设计要求的流量，而不造成过大的水头损设计要求的流量，而不造成过大的水头损失，经济耐用，耐腐蚀，便于运输和施工失，经济耐用，耐腐蚀，便于运输和施工安装。安装。 对于移动式管道还要求轻便耐撞击，对于移动式管道还要求轻便耐撞击，耐磨和经受风吹日晒。耐磨和经受风吹日晒。 以下对各类管道作简单的介绍。以下对各类管道作简单的介绍。 (1)固定管道固定管道 常用的固定管道有：常用的固定管道有：铸铁管、钢管、预铸铁管、钢管

52、、预应力和自应力钢筋混凝土管、塑料管、石应力和自应力钢筋混凝土管、塑料管、石棉水泥管道棉水泥管道等，管径一般为等，管径一般为50300mm左右。左右。 (2)移动式管道移动式管道 移动式管道多用于半固定式喷灌式系统移动式管道多用于半固定式喷灌式系统，人工，人工移动管道有移动管道有软管、半软管软管、半软管和和硬管硬管三种三种。 软管用完后可以卷起来移动后收藏，体积小，软管用完后可以卷起来移动后收藏，体积小， 运输方便，一般每节长运输方便，一般每节长1050m，各节之间用快，各节之间用快 速接头连接；速接头连接； 半软管在水放空后，断面基本能保持圆形，也可半软管在水放空后，断面基本能保持圆形，也可

53、 以卷成盘状，但盘的直径较大（以卷成盘状，但盘的直径较大（14m），多用），多用 于绞盘式喷灌机。于绞盘式喷灌机。 硬管每节长硬管每节长69m，需要较多的快速接头连接。，需要较多的快速接头连接。3.快速接头快速接头 为了节省时间、加速喷灌进程、减轻劳动强为了节省时间、加速喷灌进程、减轻劳动强度，在半固定式和移动式喷灌系统中的各节移动度，在半固定式和移动式喷灌系统中的各节移动管道之间常用快速接头连接，有的固定式喷灌系管道之间常用快速接头连接，有的固定式喷灌系统中在喷头和竖管之间也用快速接头连接，统中在喷头和竖管之间也用快速接头连接，对这对这样的快速接头的要求有如下几点：样的快速接头的要求有如下几

54、点：a.工作可靠，工作可靠，在工作压力作用下能承受一定的在工作压力作用下能承受一定的 轴向推力不会脱开而且密封好，对于支管在工轴向推力不会脱开而且密封好，对于支管在工 作结束后要能迅速排除管中积水；作结束后要能迅速排除管中积水；b.结构简单，加工容易，造价低廉；结构简单，加工容易，造价低廉；c.装卸简单迅速，最好能自动锁紧和自动脱扣；装卸简单迅速，最好能自动锁紧和自动脱扣；d.有一定的挠性，有一定的挠性，即两管在接头处可转一定的锥即两管在接头处可转一定的锥 角，以适应地形的变化的要求；角，以适应地形的变化的要求； e.应具有足够的刚度，应具有足够的刚度，接头可以承受一节以上接头可以承受一节以上

55、 的管重而不需另加支撑，也便于的管重而不需另加支撑，也便于23根管子同时根管子同时 移动。移动。f.接头内壁过渡要圆滑，接头内壁过渡要圆滑，使水流流线光滑以减使水流流线光滑以减 少局部水头损失。少局部水头损失。 快速接头的材料有镀锌扁钢、铝合金、工程塑快速接头的材料有镀锌扁钢、铝合金、工程塑料料等，为了减少制造、运输、使用麻烦，常在工厂等，为了减少制造、运输、使用麻烦，常在工厂中就把快速接头的承口和插口固定在移动管道的两中就把快速接头的承口和插口固定在移动管道的两端构成快速接头管，快速接头可用于软管也可用于端构成快速接头管，快速接头可用于软管也可用于硬管，但是现在多用于硬管。硬管，但是现在多用

56、于硬管。 快速接头一般有：快速接头一般有： 这种接头类似消防软管上用的接头，广泛用这种接头类似消防软管上用的接头，广泛用于软管的连接，这是我国当前在喷灌中使用最多于软管的连接，这是我国当前在喷灌中使用最多的一中快速接头。的一中快速接头。(1)旋扣式接头旋扣式接头 (6 )偏心扣式快速接头偏心扣式快速接头（上述快速接头的详细结构参考（上述快速接头的详细结构参考喷灌工程学喷灌工程学） (2)杠杆紧扣式快速接头杠杆紧扣式快速接头(3)搭扣式快速接头搭扣式快速接头(4)弹簧锁紧式快速接头弹簧锁紧式快速接头(5)暗销式快速接头暗销式快速接头4.管道附件管道附件 在喷灌管道系统中除开直管和接头外还要有一在

57、喷灌管道系统中除开直管和接头外还要有一些特殊的部件，这些部件可以分为些特殊的部件，这些部件可以分为两大类两大类： 控制件控制件的作用是根据喷灌的需要来控制管道系的作用是根据喷灌的需要来控制管道系统中水流的统中水流的流量流量和和压力压力，如阀门、水锤消除器、，如阀门、水锤消除器、流量调节器、压力调节器等。流量调节器、压力调节器等。 一是控制件，二是连接件一是控制件，二是连接件。 这些附件大部分可以利用现有标准件，但有这些附件大部分可以利用现有标准件，但有时也设计一些喷灌专用的附件，如轻便阀、弯头时也设计一些喷灌专用的附件，如轻便阀、弯头阀、专用堵头等，使之更符合喷灌系统的需要。阀、专用堵头等，使

58、之更符合喷灌系统的需要。 连接件连接件的作用是根据需要将管道连接成一定形状的作用是根据需要将管道连接成一定形状的管网，也称为管件，如弯头、三通、四通、异径的管网，也称为管件，如弯头、三通、四通、异径管、堵头等。管、堵头等。5.喷灌的动力设备喷灌的动力设备 在机压式喷灌系统中，需要由水泵给灌溉水增压，在机压式喷灌系统中，需要由水泵给灌溉水增压，使喷灌系统获得足够的工作压力，以保证喷洒质量。使喷灌系统获得足够的工作压力，以保证喷洒质量。水泵是工作机，需要有动力带动。水泵是工作机，需要有动力带动。 行喷式喷灌机是边行走边喷洒的，驱动行走机构也行喷式喷灌机是边行走边喷洒的，驱动行走机构也需要动力。此外

59、，如自控的喷灌系统，各类自动阀门需要动力。此外，如自控的喷灌系统，各类自动阀门也都需要动力，而这些动力都是由不同类型的动力设也都需要动力，而这些动力都是由不同类型的动力设备提供的。备提供的。 因此，因此，动力设备动力设备在喷灌中占有很重要的地位。在喷灌中占有很重要的地位。 可用于喷灌的动力设备很多，如柴油机、电动可用于喷灌的动力设备很多，如柴油机、电动机、汽油机、煤气机、水轮机、水压缸及其它液机、汽油机、煤气机、水轮机、水压缸及其它液力机等。力机等。其中最常用的是高速柴油机和交流电动机。其中最常用的是高速柴油机和交流电动机。6.喷灌用泵喷灌用泵 水泵是机压式喷灌系统中的重要设备。其作用水泵是机

60、压式喷灌系统中的重要设备。其作用是给灌溉水增压，使系统获得工作压力。是给灌溉水增压，使系统获得工作压力。 目前生产上使用的水泵，大体上可分为目前生产上使用的水泵，大体上可分为三类三类，即即叶片泵叶片泵、容积泵容积泵和和其它类型泵其它类型泵。在农田排灌中。在农田排灌中使用最广泛、数量最多的是叶片泵使用最广泛、数量最多的是叶片泵。 叶片泵叶片泵，是通过泵内叶轮的旋转运动，把外来，是通过泵内叶轮的旋转运动，把外来的能量传给被抽的水，使水的能量增加，以达到提的能量传给被抽的水，使水的能量增加，以达到提升和输送目的的一种水力机械。升和输送目的的一种水力机械。 离心式、轴流式离心式、轴流式和和混流式混流式