第十八节第十九节第二十节微灌工程规划设计

1、1第四章 微灌工程技术第三节 微灌工程规划设计农业经济系2灌水器的结构参数和水力性能参数 一、对灌水器的基本要求 二、选择灌水器的一般原则 三、滴头的分类 四、流量与压力的关系 五、制造偏差系数3一、对灌水器的基本要求 1. 出水量小，过水流流道直径或孔径一般在0.3-2mm之间，出水流量在2-200L/h范围内。 2. 出水均匀、稳定，具备一定的调节能力，使得在水头变化时流量变化较小。 3. 抗堵塞性能好，试验表明，堵塞往往发生在毛管尾部4-5个滴头上，因为定期冲洗毛管会大大降低滴头堵塞的可能性，这一点对于条状布置的滴灌管（带）很重要。 4. 制造精度高，为了保证微灌灌水器质量，灌水器的制造

2、偏差系数值一般应控制在0.03-0.07之间。 5. 结构简单，便于制造安装。 6. 坚固耐用，价格低廉，灌水器在整个微灌系统中用量较大，费用往往占整个系统总投资25%-30%；在移动过程中保持经久耐用；4二、选择灌水器的一般原则 一般满足各项特性要求并使系统最为安全可靠的滴头，其造价也高。但滴头的特性会影响管网系统和过滤系统的投资，因而最初选用的滴头须与整个系统的最终设计适合，选择滴头一般应遵循下列原则： 1. 滴头的耐久性好、可靠性强和价格较低； 2. 滴头的加工制造偏差小、水温对滴头流量影响小等： 3. 根据作物种植形式选择滴头类型； 滴头有点供水和线供水之分，点供水滴头分为一点或多点出

3、流。 单出流点滴头一般用于湿润一个小区或者多个滴头环绕作物布置。 双出流点滴头一般用于葡萄。 多出流点滴头一般用于较大的果树； 对于条播作物，如草莓和蔬菜、棉花等，适宜在同一条毛管上布置单出流点滴头，因为可形成一个条状湿润带。 一般情况下，条播作物需要大量的毛管和滴头，较为便宜的滴头才能用于条播作物灌溉。 4. 滴头数可随作物生长而增加；5滴头的分类 滴头按照结构和出流形式（消能方式）可分为流道型、孔口型、涡流型及压力补偿型。 除此而外，按滴头流态分类为层流式和紊流式滴头； 什么是流态？ 在研究液体的沿程损失与断面平均流速的关系时，人们发现流体运动存在层流和紊流两种流态。 雷诺试验：英国物理学

4、家雷诺根据其在圆管中进行的试验研究，在1883年发表的研究报告中指出流动中存在两种流态，这两种流态的沿程损失与流速的关系存在明显差异。 层流：液体质点以平行而不混杂的方式流动； 紊流：液体质点运动轨迹极为紊乱，水质点相互混杂和碰撞；6四、流量与压力的关系 灌水器主要技术参数：结构参数和水力性能参数 结构参数：主要指流道或孔口的尺寸，对于滴管带还包括管带的直径和壁厚。 水力性能参数：主要指流态指数、制造偏差系数、工作压力、流量，对于微喷头还包括射程、喷灌强度、水量分布等。 如下表，列出各类灌水器的结构与水力性能指标，可供参考。其中，Cv值是我国行业标准SL/T 67.13-94微灌灌水器规定的。

5、7四、流量与压力的关系8流量与压力的关系微灌灌水器的流量与压力关系为 q=khx式中 q-灌水器流量，L/h k-流量系数； h-工作水头，m； x-流态指数。 流态指数x反映了灌水器的 流量对压力变化的敏感程度。 当滴头内水流为全层流时，流态指数x=1，即流量与工作水头成正比； 当滴头内水流全为紊流式，流态指数x=0.5， 全压力补偿器的流态指数x=0，即出水流量不受压力变化的影响。 其他各种形式的灌水器的流态指数在0-0.1之间变化 右图表示流态指数不同时，滴头的流量变化与压力变化之间的关系。00-10-20-30 10 20-20-1010201.00.80.5全压力补偿全压力补偿x=0

6、 x=0流量变化值（%）压力变化值（%）9五、制造偏差系数灌水器的流量与流道直径的2.5-4次幂成正比，制造上的微小偏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。在实践中，一般用制造偏差系数来衡量产品的制造精度。表示方法如下： niqqinS1211qSCvnqqnii1式中Cv-灌水器的制造偏差系数 S-流量标准偏差； qi-所测每个滴头的流量，L/h n-所测灌水器个数。10微灌系统规划设计 一、微灌工程规划设计的内容与原则 （一）规划内容 （二）规划原则 二、基本资料收集 三、水源分析与用水计算 四、微灌系统的布置 11微灌工程

7、规划设计的内容与原则-规划内容 勘测和收集基本资料，包括水源、气象、地形、土壤、作物、灌溉试验、能源与设备、社会经济状况与发展规划等； 论证工程的必要性和可行性。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； 确定工程规模，根据当地水资源状况和农业生产、乡镇企业、人畜饮水等用水的要求，确定工程的规模。平原区灌溉面积大于100hm2，山丘区灌溉面积大于50hm2的微灌工程，应分为规划、设计两个阶段进行，面积小的可合为一个阶段进行； 确定微灌类型，根据水源、气象、地形、土壤、作物种植、社会经济、生产管理水平等情况，因地制宜选用滴管化、微喷灌、涌泉灌等微灌方式，合理布置引、蓄、提水

8、源工程、微灌枢纽位置和骨干输配水管网； 提出工程概算；12 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、合理地选择微灌形式 近期发展与远景规划相结合微灌工程规划设计的内容与原则-规划原则13二、基本资料收集 地理位置与地形资料 土壤资料：土壤质地、田持、渗透系数等 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，灌水经验等 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：逐月降雨、蒸发、平均温度、湿度、风速、

9、日照、冻土深 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 14三、水源分析与用水计算 规划必须对水源的水量、水位和水质进行分析。 以水量丰富的江、河、水库、湖泊为水源时，可不做供水量计算，但必须进行年内水位变化和水质分析。 以小河、山溪、塘坝为水源时，应根据调查资料并参考周边地区水文手册或图集，分析计算设计水文年的径流量和年内分配过程线。 以井、泉为水源时，应根据已有资料分析确定可供水量。无资料时，应对水井做抽水试验，对泉水进行调查，实测出流量来确定可供水流量。 灌溉水质必须符合农田灌溉水质标准规定。 微灌用水量应根据设计水文年的降雨、蒸发、作物种类及种植面积等因素计算确定

10、。15四、微灌系统布置 微灌系统的布置：地形图（初步布置）；实地（对照、修正）； 微灌系统布置所用的地形图比例尺一般为1/200-1/1000。 大体考虑： 毛管与作物种植方向一致 支管垂直于等高线布置 毛管沿支管两侧布置 固定式（果树），移动式（大田） 首部枢纽（井、果园） 毛管和灌水田的布置16四、微灌系统布置 (一)毛管和灌水器的布置 1. 滴灌系统毛管和灌水器的布置 毛管和灌水器的布置方式取决于作物种类和所选灌水器类型。 一般布置形式 2. 微喷灌时毛管和滴水器的布置 微喷头的结构和性能不同，毛管和微喷头的布置也不同。 根据微喷头喷洒直径和作物种类，一条毛管可控制一行作物，也可控制若干

11、行作物。171. 滴灌系统毛管和灌水器的布置 单行毛管直线布置 方式：毛管顺作物行布置，一行作物布置一条毛管，滴头安装在毛管上。 适用：幼树、窄行密植作物；1-毛管；2-灌水器；3-果树；181. 滴灌系统毛管和灌水器的布置 单行毛管带环状管布置 方式：一根分毛管绕树布置，其上安装4-6个单出水口滴头，环状管与输水毛管相连接。 适用：成龄果树； 特点：这种布置形式增加了毛管总长；1-毛管；2-灌水器；3-果树；4-绕树环状管191. 滴灌系统毛管和灌水器的布置 双行毛管平行布置 方式：沿作物行两边各布置一条毛管，每株作物两边各安装2-3个滴头。 适用：高大作物；1-毛管；2-灌水器；3-果树；

12、201. 滴灌系统毛管和灌水器的布置 单行毛管带微灌布置 方式：每一行树布置一条毛管，再用一段分水管与毛管连接，在分水管上安装4-6条微管； 将微管直接插于输水毛管上。 适用：适用微管滴灌果树，滴头位置一般与树干的距 离约为竖管半径的2/3； 特点：毛管用量少，工程造价低； 1-毛管；2-灌水器；3-果树；212. 微喷灌时毛管和滴水器的布置 微喷头的布置：高度、平面； 高度上的布置：一般放在作物冠盖下面，但是不能太靠近地面，以免暴雨是将泥沙溅到微喷头上而堵塞喷嘴或影响折射臂旋转，也不能太高以免打湿枝叶。 安装高度一般在20-50cm，对于专门要湿润作物叶面的系统则可安装在作物冠盖之上。 平面

13、上的布置： 保持根系锚固力：一般来说每棵作物布置一个微喷头，要求30%-75%以上根系得到灌溉，以保持产量和足够的根系锚固力； 根系湿润范围大小：取决于土壤类型与土层深度，喷水量的大小，微喷头喷洒覆盖范围的大小与形状，灌水历时等。222. 微喷灌时毛管和滴水器的布置 微喷头的布置：高度、平面； 平面上的布置： 微喷灌为作物水分唯一来源或主要来源（非常干旱地区）：作物根系发育形状与湿润土壤的形状一致，干的地方根系不发达。此时，微喷头的布置是至关重要的。 要求：灌溉的湿润图形与作物枝干对称，应促使根系延伸到离作物枝干的距离等于作物高1/4处，以确保作物有足够的锚固力。 参考：微喷灌来说，土壤的湿润

14、范围比地面湿润面积略大一些。我们可以根据原则合理布置，灵活安排。232. 微喷灌时毛管和滴水器的布置242. 微喷灌时毛管和滴水器的布置 注意：微喷头一经安置后，不要轻易移往他处； 灌水不均匀：过去灌溉建立起来的根系吸不到水，而新湿润的土壤内没有根系吸水，作物因缺水而减产。 次生盐碱化：原来被水分冲向湿润锋四周的盐分也会因改变湿润范围而进入根区造成盐害。 微喷作为降雨的补充：作物根系平时得到良好的全面的发育，这时微喷灌灌水图形的变化是不会严重影响作物根系的发育的。25四、微灌系统布置 （二）干、支管布置 干支管布置取决于地形、水源、作物分布和毛管的布置。其布置应达到管理方便、工程费用少的要求。

15、 在山区，干管多沿山脊布置，或沿等高线布置，向两边的毛管配水。 在平地，干、支管应尽量双向控制，量测布置下级管道，以节省管材。 系统布置方案灵活多样，在具体实施时，应结合水力设计优化管网布置，尽量缩短各级管道长度； 微灌管网布置应遵循下列原则： 符合微灌工程总体要求； 使管道总长度最短，尽量少穿越其他障碍物； 满足各用水单位需要，能迅速分配水流，管理维护方便； 输配水管道沿地势较高位置布置，支管垂直于作物种植一行，毛管顺作物种植行布置； 管道的纵剖面应力求平顺；2627(二)干支管布置-不同类型滴灌系统布置28(二)干支管布置-不同类型滴灌系统布置29(二)干支管布置-不同类型滴灌系统布置30

16、(二)干支管布置-不同类型滴灌系统布置31四、微灌系统布置（三）首部枢纽布置32一、微灌工程规划设计的内容与原则（一）规划内容（二）规划原则二、基本资料收集三、水源分析与用水计算四、微灌系统的布置 五、微灌系统规划设计参数微灌系统规划设计33（一）作物需水量 农田水分消耗的途径主要有植株蒸腾、株间蒸发和深层渗漏。 植株蒸腾：作物根系从土壤中吸入体内的水分，通过叶片的气孔扩散到大气中去的现象。试验证明，植株蒸腾要消耗大量水分，作物根系吸入体内的水分有99%以上时消耗于蒸腾，只有不足1%的水量是留在植物体内，成为植物体的组成部分。 株间蒸发：植株间土壤或田面的水分蒸发。 深层渗漏：旱田中由于降雨量

17、或灌溉水量太多，使土壤水分超过了田间持水量，向根系活动层以下的土层产生渗漏的现象。 腾发：植株蒸腾和株间蒸发，两者消耗的水量合称为腾发量，即作物需水量。 作物需水量，主要取决于气象条件、作物特性、土壤特性和农业技术措施等。3435（一）作物需水量 根据大量的灌溉试验资料分析，作物需水量的大学与气象条件（温度、日照、湿度、风速）、土壤含水状况、作物种类及其生长发育阶段、农业技术措施、灌溉排水措施等有关。 各种因素对作物需水量影响是相互联系，也是错综复杂的。 目前，尚难从理论上对作物需水量进行精确的计算。 在生产实践中，一方面是通过田间试验的方法直接测定作物需水量；另一方面采用某些计算方法确定作物

18、需水量。 现有计算作物需水量的方法，大致可以归为两类： 直接计算出作物需水量 通过计算参照作物需水量来计算实际作物需水量36（一）作物需水量 一、直接计算需水量的方法 1. 以水面蒸发为参数的蓄水系数法（简称“值法”或称蒸发皿法） 2. 以产量为参数的蓄水系数法（简称“K值法”） 二、通过计算参照作物需水量来计算实际作物需水量 1. 参照作物需水量计算：1979年，联合国世界粮农组织向各国推荐作为计算参照作物需水量的通用公式，即彭曼公式。由于该公式复杂，一般都用计算机完成。 2. 实际需水量的计算：当已知参照作物需水量后，则采用“作物系数”对其修正，即得作物实际需水量。 作物需水量计算具体参考

19、农田水利学；37（二）设计耗水强度概念：在设计条件下的作物耗水强度。是确定微灌系统最大输水能力的重要依据。影响：设计耗水强度越大，系统的输水能力越高，但系统的投资也就越高。考虑：一方面考虑作物对水分的需要，其次，经济上合理可行。规定：设计耗水强度应由当地试验资料确定，无资料时，可通过计算或按表4-1选取。作物滴灌微灌果树3-54-6葡萄、瓜类 3-64-7粮、棉、油等作物4-65-8蔬菜（露地）4-75-8蔬菜（保护地）2-4-注：1.干旱地区宜取上限值； 2.对于在灌溉季节敞开棚膜的保护地，应按露地选取设计耗水强度值；38 微灌耗水强度(日耗水量)cvaEKE 85.0CvGKEa微灌的作物

20、耗水强度，mmdKv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，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，幼树期0.2-0.4，成树期0.6-0.8Ec-作物需水强度，mm/d式中（二）设计耗水强度39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；SPEIaa

21、0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：灌溉补充强度时保证作物生长必须由滴灌提供的水量，是确定滴灌工程规模和指导系统运行管理的依据。40微灌土壤湿润模式4120-30cm滴灌土壤湿润部分按湿润比计湿润比计算算，如右图示湿润土体占计划湿润层总土体的百分比，通常以地面以下20-30cm处湿润面积计算。42（三）设计土壤湿润比 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。通常以地面以下20-30cm处湿润面积占总灌溉面积的百分比表示。 影响湿润比的因素影响湿润比的因素：

22、 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 取值： 经验值：以 表4-2 微灌设计土壤湿润比 为准取值 计算值：依灌水器布置计算土壤湿润比，即，常用灌水器典型布置形式的土壤湿润比计算。43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. 02leSSDp 土壤湿润比，； 水分扩散直径或湿润带（m），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果果树树滴滴头头毛毛管管SLSeDw44湿润比校核湿润比校核：草莓取草莓取0.85leSSDP2785. 0式中P ：

23、土壤湿润比； D ：灌水器湿润直径，m； Se ： 灌水器间距，m； Sl ： 毛管间距m。P0.7850.42/0.3/0.41.050.85如，内镶滴灌带，滴头间距如，内镶滴灌带，滴头间距30 cm30 cm，额定流量1.38 L/h1.38 L/h，湿润直径为0.40 m0.40 m。 45%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，m2S1p1S2P2SrS1S果果树树毛毛管管滴滴头头S2S1SrP1、P2计算图计算图46绕果树环状多出水点布置%100785. 02rtSSDp%100

24、rteSSSnSP此式，为土壤设计湿润比的参考此式，为土壤设计湿润比的参考公式公式47 微喷灌沿毛管均匀布置时的P2360%100RASSAPle48 一株果树下布置n个微喷头时的P%100ltSSnAP49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709050（四）设计灌水均匀度 影响：灌水器工作压力的变化；灌水器的制造偏差；堵塞情况、

25、水温变化；微地形变化等。 目前，在设计微灌工程时能考虑的只有水力（压力变化）和制造偏差两种因素对均匀度的影响。 表示方法：qqCu1niiqqnq11qqqnCniiu111q灌水器平均流量Cu均匀系数qi灌水器流量N灌水器个数式中：51（五）灌水器流量和工作水头偏差率 1. 只考虑水力因素影响的设计均匀度 考虑水力因素，微灌的均匀系数Cu与灌水器的流量偏差率qv，存在着一定的近似关系，如表，Cu(%)989592qv(%)102030另外，在平地或均匀坡地条件下微灌的流量偏差率与工作水头偏差率的关系为：52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dvdvvvvhhhhqqqq

26、qxxxqhminmaxminmax)115.01 ( 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/hxmaxhminhdhmaxqminqdqmaxhminh若选定了灌水器，已知流态指数x，并确定了均匀系数Cu，则可以用上式求出允许的压力偏差率hv，从而可以确定毛管的设计工作压力变化范围。53 如，某示范区选内镶式迷宫式滴灌管，属于长流道消耗式灌水器，属于全紊流灌水器，流态指数x=0.5，出水量不受水温变化影响。 根据hv和qv关系式，得：412. 02 . 05

27、. 05 . 0115. 012 . 05 . 01)115. 01 (vvvvhqxxxqh计算结果示，当滴头流量一定时，工作水头偏差率较大，因此，计算结果示，当滴头流量一定时，工作水头偏差率较大，因此，在计算出最大毛管安装长度基础上，还可适当加长毛管长度，以在计算出最大毛管安装长度基础上，还可适当加长毛管长度，以满足工作水头偏差率。满足工作水头偏差率。54 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 一般建议：一般建议： 当只考虑水力因素时，取CU0.95-0.98，或qv=10%-2

28、0%； 当考虑水力和灌水器制造偏差两个因素时，取Cu=0.9-0.9555（六）灌水器设计工作水头灌水器设计工作水头应取所选灌水器的额定工作水头，没有额定工作水头的灌水器，应有灌水器水头与流量关系曲线确定，但不宜低于2m。（七）灌溉水利用系数只要设计合理，设备可靠，精心管理，微灌不会产生输水损 失，地面流失和深层渗漏。微灌的主要水量损失是由灌水不均匀和某些不可避免的损失造成的。表达式：经验值：微灌水利用系数一般用0.9-0.95规定值：对于滴灌，灌溉水和利用系数不应低于0.9；微喷灌、涌泉灌不应低于0.85amVV /56复习思考题 常见作物设计耗水强度（滴灌、微灌） 什么是设计土壤湿润比？常

29、见的计算设计土壤湿润比公式有哪些？及微规定的参考设计土壤湿润比有哪些？ 在平地或均匀坡条件下微灌的流量偏差率与工作水头偏差率关系为？57 一、微灌工程规划设计的内容与原则 （一）规划内容 （二）规划原则 二、基本资料收集 三、水源分析与用水计算 四、微灌系统的布置 五、微灌系统规划设计参数 六、微灌系统的设计微灌系统规划设计58（一）灌溉设计保证率（二）微灌灌溉制度的确定（三）微灌系统工作制度的确定（四）水力计算（五）机泵选型配套（六）工程结构设计（七）工程预算编制六、微灌系统设计59 滴灌布置滴灌60（一）灌溉设计保证率 灌溉保证率（probability of irrigation）是指：

30、预期灌溉用水量，在多年灌溉中能够得到充分满足的年数的出现机率。为灌溉工程设计标准的一项重要指标，以百分率（%）表示。 灌溉设计保证率（Irrigation guarantee rate ）为了要挑选一个适当年份作为设计灌溉工程供需水量的依据，采用数理统计方法，根据以往若干年份的气象、水文等观测资料，通过统计分析，选出有一定机率的水文年份，作为灌溉设计标准。 微灌工程技术规范规定，微灌工程灌溉设计保证率应根据自然条件和经济条件确定，0.85。61 微灌灌溉制度：作物全生育期（对于果树等多年生作物则为全年）每一次灌水量、灌水周期、一次灌水延续时间、灌水次数和全生育期（或全年）灌水总量。 设计灌水定

31、额：是指作为微灌系统设计的单位面积上的一次灌水量，或灌溉面积上的灌水深度。（二）微灌灌溉制度的确定62灌水定额 灌水定额如果用灌水深度表示，可用下式计算，即式中： 设计灌水定额 土壤容重，g/cm3 土壤田间（重量百分率持水量，） 凋萎含水量（重量百分率持水量，） 计划湿润层深度（m），根据各地的经验，各种作物的适宜土壤湿润层深度：一般蔬菜0.200.30m；大田作物为0.30.6m，果树为1-1.2m； 土壤湿润比，应根据自然条件、种植种类、种植方式及微灌的形式，并结合当地试验资料确定。常取70%90%，具体见p99-表4-2 微灌设计土壤湿润比；/1 . 0minmaxzmmmaxzmin

32、P63表中列出了各类土壤容重和两种水分常数，可供设计时参考。凋萎系数：凋萎系数：植物发生永久凋萎时的土壤含水率。植物发生永久凋萎时的土壤含水率。田间持水率：田间持水率：生产实践中，将灌水两天后土壤能保持的含水率。即，土壤重力水生产实践中，将灌水两天后土壤能保持的含水率。即，土壤重力水全部排出，保留毛管水和束缚水时的土壤含水率。全部排出，保留毛管水和束缚水时的土壤含水率。64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 aEmT式中： T灌水日期（d）； Ea作物需水旺盛日平均耗水量（mm/

33、d）65一次灌水延续时间 一次灌水延续时间：一次灌水延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）qSmStlemeSlSq对于成龄果树，一株树安装n个灌水器时，t值按下式计算nqSmStle66例题 某蔬菜地拟建滴灌系统，已知滴头流量为4L/h，毛管间距1m，毛管上滴头间距为0.7m，滴灌土壤湿润比为80%，土壤计划湿润层深度为0.3m，土壤有效持水率为15%（占土壤体积的百分比），需水高峰期平均耗水强度为6mm/h。

34、试求： （1）滴灌设计灌水定额。 （2）设计灌水周期。 （3）滴头一次灌水的工作时间。67 已知，q=4L/h，Sl=1m，Se=0.7m，p=80%，z=0.3m，田=15%（占土壤体积的百分比），Ea=6mm/h，=0.95 则， max -min=0.95*15-0.65*15=4.5 将以上资料代入，得mm37.1195. 0/5 . 4803 . 01 . 0/ )(1 . 0/1 . 0minmaxminmaxzPmzmdEmTa8 . 1695. 0*37.11hqSmStle99. 141*7 . 0*37.1168（三）微灌工作制度确定 微灌系统的工作制度有：续灌、轮灌 不同

35、工作制度要求系统的流量不同，工程费用不同，应根据作物种类、水源条件和经济状况等因素作出合理选择。 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; 轮灌是支管分成若干组，由干管轮流向各组支管供水，而各组支管内部同时向毛管供水。 优点：减少了系统流量，减少了工程投资，提高设备利用率，增加了灌溉面积，通常采用轮灌的工作制度。69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

36、灌溉的面积相协调； 每个轮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；70(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 N允许的轮灌组最大数目，取整数（个） 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移滴灌系统

37、控制面积内毛管移动的次数。 大田为10-20；果园为2-4次。 实践表明，轮灌组过多，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如图，设有10个相等地块， T=10d。若每个地块一次灌水需要灌1天，则10个地块灌一遍需10天，可分为10个轮灌区，N=10；若每个地块需2天，10天灌一遍，则N=10/2=5，即分为5个轮灌区。16342578910轮灌区示意图轮灌区示意图71（四）水力计算 微灌管道水力计算： 1.管道流量的确定 毛管流量 支管流量 干管流量dniinqQqQ毛毛1niQ1iQ毛支niQ1iQ支干由于支管通常是轮灌，有时是两

38、条以上支管同时运行，有时是一条支管运行，故干管流量是由干管同时供水的各条支管流量的总和。若出现运行时各轮灌区的流量不一定相同，所以要分别计算。72（四）水力计算-2. 各级管道管径的选择 1）允许水头偏差的计算 前提：对微灌小区内任意两个灌水器的水力学特性具有要求。 灌水器流量的平均值应等于灌水器设计流量； 流量或水头偏差率满足条件：qv qv；hv hv 采用补偿式灌水器，设计允许水头偏差应为该灌水器允许的工作水头范围；其他则满足h=hvhd73（四）水力计算-2. 各级管道管径的选择 2）允许水头偏差的分配 产生：支管、毛管 压力调节装置安装在支管进口，则将水头损失分配给支、毛管两级管道：

39、 h毛=0.55hvhd； h支=0.45hvhd 其他计算公式：1+2=1（4-30） 压力调节装置在毛管进口安装，则允许压力差全部由毛管承担，即，h=hvhd干管支管毛管支管一区二区74（四）水力计算-3. 毛管管径的确定 3）. 毛管管径的确定 按毛管的允许水头损失值，初步估算毛管的内径d毛，计算公式：bmhKFfQd毛毛毛Ld毛-初选毛管内径，mmK-毛管管件或灌水器产生的局 部水头损失而加大的系数，其取值范围一般在1.1-1.2之间；F-多口系数；f-摩阻系数；Q毛-毛管流量，L/hL-毛管长度，mm-流量指数；b-管径指数。75（四）水力计算-4. 支管管径的确定 4）. 支管管径

40、的确定 平坦地形，毛管进口未设调压装置，按照上述分配给支管的允许水头差，估算式： 坡地，毛管进口采用调压装置，由于此时设计允许的水头差均分配给了毛管，枝干应按经济的水力比降来初选管径。bmhKFfQd支支支45. 0LK-支管管件产生的局部水头损失而加大的系数，通常K的取值范围在1.05-1.1之间；其余系数同前。1000v36004100L支支支支支QdKFfQdbimi支-支管的经济水力比降，一般为0.01-0.0376（四）水力计算-5. 支管管径的确定 5）. 支管管径的确定 由毛管进口安装调压装置时支管管径的确定方法： 或：一般情况下，经验公式估算管道的直径：式中：D管径（mm） Q

41、管道流量（m3/h）Q13DQ5 .11D当Q120m3/h时 当Q120m3/h时 1000v36004支支Qd77微 灌 设 计 实 例 78一、设计基本资料 西北某苹果园面积194亩，株行距为3X3米，地形平坦，土层厚度1.5米，1.0米土层平均干容重1.32t/m3，田持(占土体体积)为21，多年平均降雨量250mm，多年平均蒸发量1500mm，果园南边有一水井，出水量为50m3h，动水位为20米，按田间试验，该地苹果最大耗水量为5mmd79400m324m井果园平面布置图80二、滴灌系统规划设计参数确定 滴灌设计日耗水强度I5mmd 滴灌土壤湿润比不得小于30 设计供水均匀度98 灌

42、溉水利用系数9581三、水量平衡计算 用水分析： 选取设计典型年，计算典型年的灌溉用水量和用水过程v降雨频率50一中等年v降雨频率75一中等干旱年v降雨频率8590-干早年 微灌工程一般采用降雨频率7590的水文年作为典型年82 来用水平衡计算 确定过程规模，如灌溉面积，蓄水工程规模 本 例 水 泵 开 机 时 间 取 1 5 小 时 ，A=5015/(0.6675)=224亩 可控制微灌面杉224亩194亩）小时）mm/d( I667. 0( t)h/m(QA383四、选择灌水器类型与确定毛管布置方式 选用进口滴灌管(以色列NaanTif)，该滴灌管滴头流量压力关系为 工作水头hd=10米时

43、，滴头流量为2.3升时，选择滴头间距为1米的滴灌管，每行果树布置一条滴灌管84湿润比计算 一般，当滴头为2升、时，在砂壤土中的湿润直径为0.8-1m（经验值）每棵果树的湿润面积每棵果树占地面积湿润比=1.03/(33)3385五、根据设计灌水均匀度计算毛管最大铺设长度 当没计灌水均匀度为98时，小区最大流量偏差qv=0.1，则小区最大水头偏差： )qxx112. 01 (qx1hhhHvvdminmaxv19. 0) 1 . 0524. 0524. 0112. 01 ( 1 . 0524. 01hhhHdminmaxv将有关数据代入上式得：86 根据公式dx1maxh)q62. 01 (hdx1maxh)q38. 01 (h计算得 hmax11.2m，hmin 9.3m小区内滴头最大水头差11.2-9.3=1.9米 根据支毛管水头差分配比： dvhH55. 0H毛dvHH45. 0H 毛87毛管最大允许铺设长度(采用试算法) 毛管水