现代农业园区喷灌规划设计(滴灌微喷灌等设计与施工事例)

现代农业园区喷灌规划设计（滴灌、微喷灌等设计与施

工事例）

现代农业园区喷灌规划设计

com喷灌的定义及优缺点

一喷灌的定义

喷灌sprinklerirrigation是利用水泵加压或自然落

差将水通过压力管道送到田间经喷头喷射到空

中形成细小的水滴近似天然降水洒落在农田来灌溉土地或作物

的一种先进的灌水方法

喷灌技术sprinklerirrigationtechnique是喷灌实践中

积累起来的技能装备方法及经验的总称

二喷灌的优缺点

与传统的地面灌水方法相比喷灌具有明显的特点

1.喷灌的优点

1灌水均匀用水量省灌水均匀度irrigation

uniformityefficiencyofdistribution可达80〜

90水的利用率waterefficiencyofirrigation达到60〜85

与地面灌溉相比一般可以省水20〜

40

2作物增产幅度大喷灌能适时适量进行灌溉有效地调节土

壤水分使土壤中水热气

营养状况良好并能调节田间小气候microclimate有利于作物的

生长一般可增产10-20

3喷灌的适应性强喷灌对土地的平整性要求不高在地形复

杂的岗地缓坡地及强透水性土

壤中均可采用

4喷灌可以用于防止或减小灾害性天气对作物的影响例如

可以用喷灌防止霜冻frostbite

在干热风时期喷灌可提高空气湿度降低气温

5喷灌省地省工喷灌可节省田间渠系占地一般可提高土地

利用率7〜10喷灌的机械化

程度高大大减轻灌水的劳动强度和提高作业效率免去年年修筑

田填和田间沟渠的重复劳动

2.喷灌的缺点

1喷灌受风的影响大一般风力大于3级34〜54ms时不宜

进行喷洒作业灌溉季节多风的

地区应在设备选型的规划设计上充分考虑风的不利影响如难以

解决则应考虑采用其他灌溉方法

2设备投资高喷灌系统工作压力较高对设备的耐压要求也

高因而设备投资一般较高这

也是当前制约喷灌发展的主要因素

3能耗大喷灌需要较高的压力耗能大在能源紧张的情况下

其发展受到限制目前喷

灌正逐步向低压化方向发展

灌水均匀度灌溉范围内田间土壤湿润的均匀程度

水的利用率灌入田间可被作物利用的水量与渠首引进的总水量

的比值

小气候不同物理特性的下垫面自然地理环境和天气气候条件相

互作用所形成的近地表局部气

候也包括近地表和植物根系层以及与农田作物之间的微气候

自压喷灌-利用自然水头获得喷头工作压力的喷灌

com微灌系统的组成及分类

一微灌系统的组成

微灌系统通常由水源工程首部枢纽输配水管网和灌水器四

部分组成其形式见图131

图131微灌系统组成示意图

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1水源河流湖泊塘堰沟渠井泉等只要水质符合微灌要求均可

作为微灌的水源否则

将使水质净化设备过于复杂甚至引起微灌系统的堵塞为了充分

利用各种水源进行灌溉往往需要

修建引水蓄水和提水工程以及相应的输配电工程这些通称为水

源工程

2.首部枢纽首部枢纽包括水泵动力机肥料和化学药品注入

设备过滤设备控制阀进排

气阀压力及流量量测仪表等其作用是从水源取水增压并将其处

理成符合微灌要求的水流送到系统

中去

微灌常用的水泵有潜水泵深井泵离心泵等动力机可以是柴

油机电动机等在有足够自然

水头的地方可以不安装水泵

对于供水量需要调蓄或含沙量很大的水源常要修建蓄水池

和沉淀池沉淀池用于去除灌溉水源

中的大固体颗粒为了避免在沉淀池中产生藻类植物应尽可能将

沉淀池或蓄水池加盖

过滤设备的作用是将灌溉水中的固体颗粒滤去避免污物进

入系统造成系统堵塞过滤设备应

安装在输配水管道之前

肥料和化学药品注入设备用于将肥料除草剂杀虫剂等直接

施入微灌系统注入设备应设在过

滤设备之前

流量及压力量测仪表用于测量管线中的流量或压力包括水

表压力表等水表用于测量管线中

流过的总水量根据需要可以安装于首部也可以安装于任何一条

干支管上如安装在首部须设

于施肥装置之前以防肥料腐蚀压力表用于测量管线中的内水压

力在过滤器和密封式施肥装置的

前后各安设一个压力表可观测其压力差通过压力差的大小能够

判定施肥量的大小和过滤器是否需

要清洗

控制器用于对系统进行自动控制一般控制器具有定时或编

程功能根据用户给定的指令操作电

磁阀或水动阀进而对系统进行控制

阀门是直接用来控制和调节微灌系统压力流量的操纵部件

布置在需要控制的部位上一般有闸

阀逆止阀空气阀水动阀电磁阀等

3.输配水管网输配水管网的作用是将首部枢纽处理过的

水按照要求输送分配到每个灌水单元

和灌水器输配水管网包括干支管和毛管三级管道毛管是微灌系

统的最末一级管道其上安装或

连接灌水器微灌系统中直径小于或等于63mm的管道常用聚乙

烯管材大于63mm的管道常用聚

氯乙烯管材

4.灌水器灌水器是微灌设备中最关键的部件是直接向作

物施水的设备其作用是消减压力

将水流变为水滴或细流或喷洒状施入土壤包括微喷头滴头涌水

器和滴灌带等多种形式微灌的

灌水器安装在毛管上或通过连接小管与毛管连接或置于地表或

埋入地下灌水器大多数是用塑料

注塑成型的

灌水器的结构不同水流的出流形式也不同有滴水式漫射式

喷水式和涌泉式等

com微灌系统的组成及分类

二微灌系统的分类

由于组成微灌系统的灌水器不同其相应的微灌系统也分为

滴灌系统微喷灌系统渗灌系统

涌灌系统以及雾灌系统等

根据配水管道在灌水季节中是否移动每一类微灌系统可分

为固定式半固定式和移动式

固定式微灌系统的各个组成部分在整个灌水季节都是固定

不动的干管支管一般埋在地下根

据条件毛管有的埋在地下有的放在地表或悬挂在离地面几十厘

米高的支架上固定式微灌系统常

用于经济价值较高的经济作物

半固定式微灌系统的首部枢纽及干支管是固定的毛管连同

其上的灌水器是可以移动的根据

设计要求一条毛管可在多个位置工作移动式微灌系统各组成部

分都可移动在灌溉周期内按计划

移动安装在灌区内不同的位置灌溉半固定式和移动式微灌系统

提高了微灌设备的利用率降低了单

位面积微灌的投资常用于大田作物但操作管理比较麻烦适合在

干旱缺水经济条件较差的地区

使用

1滴灌

滴灌即滴水灌溉是利用塑料管道和直径约10mm毛管上的

孔口非常小的滴水器滴头或滴灌带

等消减水中具有的能量使水一滴一滴缓慢而又均匀地滴在作物

根区土壤中进行局部灌溉的灌水形

式

由于滴头流量很小只湿润滴头所在位置的土壤水主要借助

土壤毛管张力入渗和扩散它是目

前干旱缺水地区最有效的一种节水灌溉方式在管理良好的条件

下其水的利用率可达95因此较

喷灌具有更高的节水增产效果同时还可以结合灌溉给作物施肥

提高肥效一倍以上适用于果树

蔬菜经济作物及温室大棚灌溉在干旱缺水的地方也可用于大田

作物灌溉其不足之处是滴头出流

孔口小流程长流速又非常缓慢易结垢和堵塞因此应对水源进行

严格的过滤处理目前国产

设备的质量已基本过关有条件的地区应积极发展

按管道的固定程度滴灌可分固定式半固定式和移动式三种

类型

①固定式滴灌其各级管道和滴头的位置在灌溉是季节固定的

其优点是操作简便省工省时

滴水效率高效果好国产设备投资约为1000元果树〜2000元大

棚蔬菜进口设备亩投资为

2500~3500元

②半固定式滴灌其干支管固定毛管由人工移动亩投资为

700―1000元

③移动式滴灌其干支毛管均由人工移动设备简单但用工较多

亩投资为500〜700元

结合我国劳动力多资金缺乏的具体情况而研究开发的半固

定式移动式滴灌系统大大降低了

工程造价为滴灌在大田作物和经济欠发达地区的推广应用创造

了条件

2.微喷灌

微喷灌又称微型喷洒灌溉是利用塑料管道输水通过很小的

喷头微喷头将水喷洒在土壤或

作物表面进行局部灌溉它是新发展起来的一种喷灌形式与一般

的喷灌相比微喷头的工作压力明

显下降有利于节约能源节省设备投资同时具有调节田间小气候

的优点又可结合灌溉为作物施

肥提高肥效可使作物增产30微喷灌与滴灌相比微喷头的工作

压力与滴头相近不同的是微

喷头可以充分利用水中能量将水喷到空中在空气中消杀能量且

微喷头不仅比滴头湿润面积大

流量和出流孔口都较大水流速度也明显加快大大减小了堵塞的

可能性可以说微喷灌是扬喷灌和

滴灌之所长避其所短的一种理想灌水形式微喷灌主要用于果树

经济作物花卉草坪温室大

棚等灌溉

3.渗灌

渗灌又称土表下灌溉或土表下滴灌是通过埋在地下作物根

系活动层约20〜50cm的滴灌带上

的滴头或渗灌孔将水灌入土中的灌水方式它具有蒸发损失少省

水省电省肥省工和增产效益

显着等优点且不会妨碍耕作果树棉花粮食作物等均可采用其缺

点为一是堵塞不易发现

也不便于维护二是当管道间距较大时灌水不够均匀在土壤渗透

性很大或地面坡度较陡的地方不宜

使用亩投资为400-1000元其效益为节水50〜60省电40〜50

省工95增产30

左右

4涌灌

涌灌又称为涌泉灌溉小管灌溉是通过从开口小管涌出的小

水流将水灌入土壤的灌水方式由

于灌水流量较大但一般不大于220Lh有时需筑沟填在地表来控

制灌水此灌水方式的工作压力很

低不易堵塞但田间工程量较大适合地形较平坦地区果树等灌溉

为克服滴灌堵塞将滴灌系统的滴头取下称作小管出流灌溉的灌

水方法也隶属于涌灌

5雾灌

雾灌又称弥雾灌溉与微灌很相似只是工作压力较高可达到

200〜400kPa喷出的水滴极细

灌水时形成水雾以调节田间空气湿度如全日照喷雾育苗就要采

用雾灌

com微灌的优缺点及水质标准

一优点

1省水微灌系统全部由管道输水很少有沿程渗漏和蒸发损失

属局部灌溉灌水时一般只湿

润作物根部附近的部分土壤灌水流量小不易发生地表径流和深

层渗漏另外微灌能适时适量地

按作物生长需要供水较其他灌水方法水的利用率高因此一般比

地面灌溉省水13-12比喷灌

省水15〜25

2节能微灌的灌水器在低压条件下运行一般工作压力为

50〜150kPa比喷灌低又因微灌比

地面灌溉省水灌水利用率高对提水灌溉来说就意味着减少了能

耗

3灌水均匀微灌系统能够做到有效地控制每个灌水器的出水

量灌水均匀度高一般可达80〜

90

4增产微灌能适时适量地向作物根区供水供肥有的还可调

节棵间的温度和湿度不会造成土

壤板结为作物生长提供了良好的条件因而有利于实现高产稳产

提高产品质量许多地方的实践

证明微灌较其他灌水方法一般可增产30左右

5对土壤和地形适应性强微灌系统的灌水速度可快可慢对于

入渗率很低的粘性土壤灌水速

度可以放慢使其不产生地面径流对于入渗率很高的沙质土灌水

速度可以提高灌水时间可以缩

短或进行间歇灌水这样做既能使作物根系层经常保持适宜的土

壤水分又不至于产生深层渗漏由

于微灌是压力管道输水适应性强不一定要求地形平坦

6在一定条件下可以利用咸水资源微灌可以使作物根系层土

壤经常保持较高含水状态因而局

部的土壤溶液浓度较低渗透压比较低作物根系可以正常吸收水

分和养分而不受盐碱危害实践证

明使用咸水滴灌灌溉水中含盐量在2〜4gL时作物仍能正常生长

并能获得较高产量但是利用咸

水滴灌会使滴水湿润区外围形成盐斑长期使用会使土质恶化因

此在干旱和半干旱地区在灌溉

季节末期应用淡水进行洗盐

7.节省劳动力和耕地微灌系统不需平整土地筑渠和开沟打

畦还可实行自动控制大大减少

了田间灌水的劳动量和劳动强度

灌水均匀度irrigationuniformityefficiencyofwater

distribution灌溉范围内田间土壤湿润的均匀程

度

二缺点

1.易于堵塞灌水器的堵塞是当前微灌应用中最主要的问题

严重时会使整个系统无法正常工作

甚至报废引起堵塞的原因有物理因素生物因素或化学因素如水

中的泥沙有机物质或是微生物

以及化学沉淀物等因此微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处

理

2会引起盐分积累当在含盐量高的土壤上进行微灌或是利

用咸水微灌时盐分会积累在湿润区

的边缘若遇到小雨这些盐分可能会被冲到作物根区而引起盐害

这时应继续进行微灌在没有充

分冲洗条件的地方或是秋季无充足降雨的地方不要在高含盐量

的土壤上进行微灌或利用咸水微灌

3可能限制根系的发展由于微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

物根系集中向湿润区生长另外在没有灌溉就没有农业的地区如

我国西北干旱地区应用微灌时

应正确地布置灌水器在平面上要布置均匀在深度上最好采用深

埋方式

4造价一般较高微灌需要大量设备管材灌水器所以造价较

高

总之微灌的适应性较强使用范围较广各地应根据当地自然条件

作物种类等因地制宜地选用

com微灌的优缺点及水质标准

三微灌的水质标准

一水质标准分类

目前尽管国内外均未见到正规颁布的微灌系统专用水质标

准但一些学者做了大量研究工作

其中Bucks和Nakayama于1980年提出的表明微灌系统中水

质与堵塞状况的分类方法被普遍参考采用

见表131

表131在微灌系统中表明堵塞程度的水质指标表

堵塞程度

堵塞原因

轻

中严重

物理因素

悬浮固形物50

50〜100100

化学因素

pH值70

70〜8080

溶解物mgL500

500—20002000

车孟mgL01

01-1515

全部铁mgL02

02〜1515

硫化氢mgL02

02〜2020

生物因素

细菌含量个mL10000

10000-5000050000

国外还提出了另一种表示水质状况的方法称为分级法即将

水的物理化学生物特性化分成

10个不同等级如表132所示0-0-0级表示水质非常好

10-10-10级表示水质非常差水质分级的例子

见表133

表132滴灌水质分级表

化学物

质含量

无机悬浮固形物

细菌含量

水质级别

溶解物

铁和或镒

含量mgL

个mL

mgL

mgL

2

0-0-010100

0110

23

1-1-110—20100—200

01〜0210〜10

33

2-2-220〜30200~300

02〜0310-2X10

33

3-3-330〜40300--400

03〜042X10〜3X10

33

4-4-440〜50400--500

04〜053X10〜4X10

33

5-5-550〜60500--600

05〜064X10-5X10

34

6-6-660〜80600,〜800

06,~-075X10〜10

44

7-7-780〜100800〜1000

07〜0810-2X10

44

8-8-8100—1201000-1200

08~092X10〜3X10

44

9-9-9120〜1401200-1400

09〜103X10〜4X10

4

10-10-101401400

104X10

注1对于化学物质而言这种分类是指溶解固形物铁锦等的最大

浓度

2若水中的pH值超过75化学作用加剧分级应被加倍

3如水中包含大量田螺引起繁殖及排泄的增加分级应被四倍

化另外由于水质经常变化应经

常测定

表133自然水质分类示例表

最大悬浮固形物最大溶解固形物

最大细菌个数

水源

水质等级

mgLmgL个mL

饮用水1500

100-4-0

地表径流30050

1000010-0-6

河流70900

40006-7-4

井水11650

400000-10-9

二对碳酸盐沉积的评价

碳酸盐沉积量与下述因素有关

1钙和镁的浓度浓度超过50mgL时肯定会出现沉积

2水的pH值当pH值高于80时即便当钙和镁的浓度只有

20〜30mgL时也将发生沉积

3水温度冷水中比热水中含有更多的二氧化碳高的二氧化

碳溶解水平对碳酸盐沉积有利

4水的饱和指标饱和指标可反映发生碳酸盐沉积的趋势因

此对评价碳酸盐沉积很有意义

水样饱和指标的计算需要测量碳酸度钙含量悬浮固形物的总浓

度和测量与计算的pH值之差等试验

结果

饱和指标的正值表明将发生碳酸钙盐沉积采取降低水的pH

值的措施饱和指标可转化成负值

这样可防止沉积的形成

132微灌设备

微灌设备大致由首部加压机泵过滤器施肥装置以及控制量

测保护装置输配水管道和管

件灌水器等组成微灌用管道和管件虽与喷灌用管道和管件基本

相同但对防堵塞的要求较高同

时工作压力也较低所以多采用黑色塑料材质的管道和管件通常

干支管多用聚氯乙烯硬管末级

毛管多用聚乙烯半软管

国产的微灌设备系列如图132所示

图132国产微灌设备种类

com微灌灌水器

一微灌灌水器的性能要求

灌水器又称配水器其作用是消减或分散有压管道输送来的

集中水流中的能量均匀而稳定地向

作物的根区土壤配水以满足作物生长的需要

灌水器的质量好坏直接影响到微灌系统是否工作可靠及灌

水质量对其要求如下

1出水量小

灌水器出水量的大小取决于工作水头高低过水流道断面大

小和出流受阻的情况微灌用的灌水

器的工作水头一般为5〜15m过水流道直径或孔径一般在03〜

20mm之间出水流量在2〜200Lh

范围内

2.出水均匀稳定

一般情况下灌水器的出流量随工作水头大小而变化因此要

求灌水器本身具有一定的调节能力

使得在水头变化时流量的变化较小

3抗堵塞性能好

灌溉水中总会含有一定的污物和杂质由于灌水器流道和孔

口较小在设计和制造灌水器时要尽

量采取措施提高它的抗堵塞性能

4制造精度高

灌水器的流量大小除受工作水头影响外还受设备制造精度

的影响如果制造偏差过大每个灌

水器的过水断面大小差别就会很大无论采取哪种补救措施都很

难提高灌水器的出水均匀度

因此为了保证微灌灌水质量要求灌水器的制造偏差系数Cv

值一般应控制在003〜007之间

5结构简单便于制造安装

6坚固耐用价格低廉

实际上绝大多数灌水器不能同时满足上述所有要求因此在

选用灌水器时应根据具体使用

条件只满足某些主要要求即可例如使用水质不好的地面水源时

要求灌水器的抗堵塞性能较高

而在使用相对较干净的井水时对灌水器的抗堵塞性能的要求就

可以低一些

国内生产制造灌水器的主要单位是中国农科院灌溉研究所

山东莱芜塑料制品集团总厂北

京绿源塑料联合公司华润喷灌喷泉有限公司和北京燕山滴灌技

术研究所等

目前在国内有代理业务的国外灌溉公司有以色列的普拉斯

多Plasto公司雷欧Lego公司

耐特菲姆Netafim公司美国雨鸟RaimBird公司和澳大利亚哈

迪Hardie公司等

二微灌灌水器的分类

微灌灌水器种类很多按结构和出流形式可分为滴头滴灌带

微喷头渗头涌水器等五类

1.滴头

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

12Lh

滴头的作用是消杀经毛管输送来的有压水流中的能量使其

以稳定的速度一滴一滴地滴入土壤

滴头常用塑料压注而成工作压力约为lOOkPa流道最小孔径

在03〜10mm之间流量在06〜

12Lh范围内

基本形式有微管式管式涡流式和孔口式前三种是通过立面

或平面呈螺旋状的长流道来消能

以管式滴头应用最普遍按其在毛管上的安装方式又分管间式和

管上式滴头孔口式滴头流量稍大

水流呈紊流它是通过令水流折射来消能的为了减少滴头堵塞管

上式滴头和孔口式滴头还可做成

具有自动清洗功能的补偿式滴头

滴头名称代号表示方法如下

为了方便安装提高安装质量各类管上式和孔口式滴头均有

和毛管组成一体出厂的产品另外

还有带脉冲装置间隔一定时间呈喷射状出水的脉冲式滴头按结

构来分滴头有以下几种

1长流道型滴头靠水流与流道壁之间的摩阻消能来调节出水

量的大小如微管滴头图133

内螺纹管式滴头等

图133微管滴头放大浏览图134孔口型滴头放大

浏览

2孔口型滴头靠孔口出流造成的局部水头损失来消能和调

节出水量的大小如图134所示

3涡流型滴头靠水流进入灌水器的涡室内形成涡流来消能

和调节出水量的大小水流进入涡

室内由于水流旋转产生的离心力迫使水汉趋向涡室的边缘在涡

流中心产生一低压区使中心的出

水口处压力较低因而调节出流量如图135所示

图135涡流型滴头放大浏览

4压力补偿型滴头利用水流压力压迫滴头内的弹性体片使

流道或孔口形状改或过水

断面面积发生变化从而使出流量自动保持稳定同时还具有自清

洗功能

2.滴灌带

滴灌带有压力补偿式与非压力补偿式其名称代号表示方法

如下

滴头与毛管制造成一整体兼具配水和滴水功能的管称为滴

灌管带按结构可分为

1内镶式滴灌带

在毛管制造过程中将预先制造好的滴头镶嵌在毛管内的滴

灌管称为内镶式滴灌管

内镶滴头有两种一种是片式如图136a另一种是管式如图

136b所示

图136内镶式滴灌管带

放大浏览图137薄壁滴灌带放大浏览

2薄壁滴灌带

目前国内使用的薄壁滴灌带有两种一种是在02〜10mm厚

的薄壁软管上按一定间距打孔灌溉

水由孔口喷出湿润土壤另一种是在薄壁管的一侧热合出各种形

状的流道灌溉水通过流道以滴流的

形式湿润土壤图137

3.微喷头

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

单个微喷头的喷水量一般不超过

250Lh射程一般小于7m

微喷头也即微型喷头作用与喷灌的喷头基本相同只是微喷

头一般工作压力较低湿润范围较

小对单喷头射程范围的水量分布要求不如喷灌高其外形尺寸大

致在05〜10cm之间喷嘴直径小

于25mm单喷头流量不大于300Lh工作压力小于300kPa多数

用塑料压注而成有的也有部分金

属部件其种类繁多据统计达数千种之多

微喷头名称代号表示方法如下

按喷射水流湿润范围的形状有全圆和扇形之分按结构形式

有固定式和移动式之分固定式微喷

头与固定式喷头相近有射流旋转式折射式离心式和缝隙式等其

构造都比较简单射流旋转式

微喷头则是由不同形状的旋臂来驱动的

1射流旋转式微喷头

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速旋转故它又称为旋转

式微喷头旋转式微喷头一般由旋转

折射臂支架喷嘴构成见图138

其特点是有效湿润半径较大喷水强度较低水滴细小其缺点

是旋转部件易磨损使用寿命较

短

图138射流旋转式微喷头放大浏览图139折射式雾化微

喷头放大浏览

2折射式雾化微喷头

其主要部件有喷嘴折射锥和支架如图139所示水流由喷嘴

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滴散落

在四周地面上折射式微喷头又称为

雾化微喷头

折射式微喷头的优点是结构简单没有运动部件工作可靠价

格便宜其缺点是由于水滴太微

细在空气干燥温度高风力大的地区蒸发漂移损失大

3离心式微喷头

结构外形如图1310所示它的主体是一个离心室水流从切

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这种微喷头的特点是工作压力低雾

化程度高一般形成全圆的湿润面

积由于在离心室内能消散大量能量所以在同样流量的条件下孔

口较大从而大大减少了堵塞的

可能性

图1310离心式微喷头放大浏览图1311缝隙式微喷

头放大浏览

4缝隙式微喷头

如图1311所示水流经过缝隙喷出在空气阻力作用下裂散

成水滴的微喷头一般由两部分组

成下部是底座上部是带有缝隙的盖

4.渗头

作为地表下渗灌的灌水器其作用是使水直接渗入作物根区

土壤有多孔瓦管罐海绵渗头等

5.涌水器

压力水流经消能后以连续水流的形式缓缓涌出灌入根区灌

水沟坑内其工作压力比其它灌

水器都低按结构形式有微管式和孔口式两种

三灌水器的结构参数和水力性能参数

结构参数和水力性能参数是微灌灌水器的两项主要技术参

数

结构参数主要指流道或孔口的尺寸对于滴灌带还包括管带

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

表134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SLT671-

3-94的规定

表134微灌灌水器技术参数

结构参数水力性能参数

流道滴头

灌水

或孔流道或孔带管带管工作

出流量

器种

射程灌水强度

口直长度口间直径壁厚压力

LhakXCv

类

mmmh

径cm距mmmmkPa[LhXm]

mmcm

05〜3050

05〜

滴头15-12

007

125010010

滴灌05〜30〜30〜10〜0250

05〜

1530

007

带0950100161010010

微喷0670

20〜25005

007

头20200

涌水20〜40

05〜05〜

80250

007

04

器4010007

渗灌

10〜09〜40

管2〜405

007

2013100

-4-H-

市

压力

补偿0〜

05015

型

注渗灌管带的出流量以LhXm计其余流量以Lh计各种灌

水器都有压力补偿型其参数

均适用

通常X03为全补偿其余为部分补偿

一流量与压力关系

微灌灌水器的流量与压力关系式为

qkhx131

式中q为灌水器流量h为工作水头k为流量指数x为流态

指数

式131中流态指数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等于1即流量与工作

水头成正比当滴头内水流为全紊流

时流态指数x等于05全压力补偿器的流态指数x等于。即出

水流量不受压力变化的影响

其它各种形式的灌水器的流态指数在0〜10之间变化图4

表示流态指数的不同时滴头的流量

变化与压力变化之间的关系

图1312灌水器流量与压力关系曲线放大浏览

二制造偏差系数

灌水器的流量与流道直径的25〜4次幕成正比制造上的

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它的表示方法如公式132

132

133

134

式中Cv为灌水器的制造偏差系数S为流量标准偏差qi为

所测每个滴头的流量Lhn为所

测灌水器的个数

通常滴头质量等级是按其制造偏差来划分的参见表135滴

头制造质量等级表

表135滴头制造质量等级表

com微灌用管道及主要设备

一管道与连接件

管道是微灌系统的主要组成部分各种管道与连接件按设计

要求组合安装成一个微灌输配水管网

按作物需水要求向田间和作物输水和配水管道与连接件在微灌

工程中用量大规格多所占投资比

重大其型号规格和质量的好坏不仅直接关系到微灌工程费用大

小而且也关系到微灌能否正常运

行和管道寿命的长短

微灌用的管道与管件基本上与喷灌用的管道与管件相同基

本上可参看第十二章的内容只是微

灌对防堵塞要求较高要求水流通过管道时不会有碎屑脱落不会

生锈加之工作压力较低因此一

般不宜采用钢管和铸铁管而较多采用塑料管且为黑色管以避免

藻类和微生物在管内生长干管和支

管多用硬管而末级管道一毛管则多用半软塑料管其接头多采用

倒钩承插联接

下面着重介绍各种微灌用管道和连接件的种类技术性能及

规格

一对微灌用管与连接件的基本要求

1能承受一定的内水压力

2耐腐蚀抗老化性能强

3规格尺寸与公差必须符合技术标准

4价格低廉

安装施工容易

二微灌管道的种类

微灌工程应采用塑料管塑料管具有抗腐蚀柔韧性较好能适

应较小的局部沉陷内壁光滑

输水摩阻小比重小重量轻和运输安装方便等优点是理想的微灌

用管塑料管的主要缺点是受阳

光照射易老化但埋入地下时塑料管的老化问题将会得到较大程

度的缓解使用寿命可达20年以上

对于大型微灌工程的骨干输水管道如上下山干管输水总干管等

当塑料管不能满足设计要求时

也可采用其它材质的管道但要防止因锈蚀而堵塞灌水器

微灌系统常用的塑料管主要有两种聚乙烯管PE和聚氯乙烯

管PVC663mm以下的管采

用聚乙烯管663mm以上的管采用聚氯乙烯管

三微灌管道连接件的种类

连接件是连接管道的部件亦称管件管道种类及连接方式不

同连接件也不同

鉴于微灌工程中大多用聚乙烯管因此这里仅介绍聚乙烯管

连接件目前国内微灌用聚乙烯塑

料管的连接方式和连接件有两大类一是以北京绿源公司为代表

的外接管件6201nm以下的管也采用

内接式管件二是以山东莱芜塑料制品总厂为代表的内接式管件

两者的规格尺寸相异用户在选用

时一定要了解所连接管道的规格尺寸选用与其相匹配的管件

1接头接头的作用是连接管道根据两个被连接管道的管径

大小分为同径和异径连接接头

根据连接方式不同聚乙烯接头分为螺纹式接头内插式接头和外

接式接头三种

2三通三通是用于管道分叉时的连接件与接头一样三通有

同径和异径两种每种型号又有

内插式和螺纹式两种

3弯头在管道转变和地形坡度变化较大之处就需要使用弯

头连接其结构也有内插式和螺纹式

两种

4堵头堵头是用来封闭管道末端的管件有内插式螺纹式

5旁通用于支管与毛管间的连接

6插杆用于支撑微喷头使微喷头置于规定高度有不同的形

式和高度

7密封紧固件用于内接式管件与管连接时的紧固

二微灌用主要设备

一水泵与动力设备

微灌用水泵与动力设备与喷灌所用的没有什么区别可参看

第十二章有关内容

二过滤设备

微灌要求灌溉水中不含有造成灌水器堵塞的污物和杂质而

任何水源包括水质良好的井水都

不同程度地含有污物和杂质这些污物和杂质可区分为物理化学

和生物类诸如尘土砂粒微生

物及生物体的残渣等有机物质碳酸钙易产生沉淀的化学物质以

及菌类藻类等水生动植物在进

行微灌工程规划设计前一定要对水源水质进行化验分析并根据

选用的灌水器类型和抗堵塞性能

可参照表136进行设计选定水质净化设备

微灌系统的初级水质净化设备有拦污栅沉淀池和离心式泥

沙分离器又称离心过滤器等常

用的微灌用过滤器还有砂石过滤器和筛网过滤器

表136过滤设备选择参考表

含杂质量化指标

过滤器类型

杂质

的程度mgL离心砂

石网式迭片式

低5012

3-

泥土颗粒

高5012

3-

悬浮固体物低50—

122

但J501

32

低——2

21

藻类

高——1

32

低05—2

11

氧化铁和镁

高05一1

22

1.离心过滤器

图1313离心过滤器放大浏览

1用途主要用于含沙水流的初级过滤

2过滤原理水由进水管切向进入离心体内由旋转产生的离

心力推动泥沙及其它密度较高的

固体颗粒向管壁移动形成旋流促使泥沙进入集沙罐清水则顺流

进入出水口即完成水沙分离

被分离的大量泥沙停留在集沙罐中集沙罐设有排沙口和清洗口

可不间断排沙和停止工作后进行彻

底清洗

3除沙效果泥沙颗粒在60〜150目时清除效果为98〜92

4技术要求

①在开泵与停泵瞬间由于水流失稳过滤效果欠佳因此与网

式过滤器同时使用效果更好

②在进水口前应安装一段与进水口同径的直管长度是进水

口直径的10-15倍以保证进水水流

平稳

5型号含义型号含义表示如下

2.砂石过滤器

图1314砂石过滤器放大浏览

砂石过滤器又称介质过滤器是利用经过筛分并分层填装在

容器内的砂石为介质来进行过滤这

种过滤器有利于清除水中的细沙和有机质常将它与筛网过滤组

合安装在微灌系统的首部组成过滤

站

1用途主要用于水库塘坝沟渠河流及其它敞开水面水源中含

有机物及泥沙的水质过滤

2过滤原理水从壳体上部的进水管流入通过在介质层孔隙

中的运动向下渗漏杂质被隔离

在介质层上部过滤后的净水经过过滤器里的过滤原件进入出水

管即完成水的过滤过程

3技术要求

①介质是分级的颗粒层

②过滤器的清洗通过反冲洗的方式来进行常采用两个砂石

过滤器并联运行当进出水口压力

差超过07kgem2时就应进行反冲洗

③对悬浮在表面的污染层应用干净颗粒代替视水质通常一

年更换1〜4次

4型号含义型号含义表示如下

3.筛网过滤器

图1315筛网过滤器放大浏览

1用途主要用于灌溉水质较好或当水质较差时与其它类型的

过滤器单级或组合使用做为

末级水过滤设备其形式有多种按安装方式有立式和卧式按材质

有塑料和金属按清洗方式有人

工清洗和自动清洗按滤网形状有网式和迭片式之分应根据需要

和设备供应情况合理选用

2过滤原理水由进水口进入罐内通过不锈钢网芯外表面将

大于网芯孔径的悬浮物截留在

外表面过滤后的净水进入网芯流入出水口即完成了水的过滤过

程

3技术要求

①当过滤网上积聚了一定污物后过滤器进出水口之间就会

产生压力降当进出水口压力降超

过07kgem2时需进行反冲洗

②过滤器规定进水方向必须由网芯外表面进入网芯内表面

切不可反向使用

③如发现网芯密封圈损坏必须及时更换否则将失去对水的

过滤作用

4型号含义型号含义表示如下

4.组合式过滤器

1类型根据水质处理的需要对常用的过滤器离心过滤器砂石

过滤器网式或迭片式过滤

器按表13-2进行组合使用

2型号选择当过滤器用于低杂质含量的水过滤时其设计流

量可以采用样本标明的流量当

用于杂质含量较高的水过滤时其设计流量应为样本标准流量的

80〜60

3型号含义型号含义表示如下

三压差式施肥装置

图1316压差式施肥装置放大浏览

1.用途主要用于田间果园及蔬菜大棚的施肥灌溉

2.施肥原理本装置是由施肥专用阀和施肥罐及联接管组成

是根据压力差的工作原理进行施肥

的首先将稀释过的无机肥料装入施肥罐内然后开启施肥专用阀

上的两个调节阀使之形成一定的

压力差将罐体内的肥料压入输水管网中进行施肥

3.技术要求

①使用时应缓慢启闭施肥专用阀两侧的调节阀

②lOLh的施肥装置正常工作时浮球定在有机玻璃管中间位

置

③每次施完肥后应将两个调节阀关闭并将罐体冲洗干净不

得将肥料留在罐内以免对罐体造

成腐蚀影响使用寿命

④在施肥装置后面应再加一级网式或迭片过滤器以避免将

未完全溶解的肥料带入管道系统造

成灌水器的堵塞

4.型号含义型号含义表示如下

四控制量测与保护装置

为了控制微灌系统或确保系统正常运行系统中必须安装必

要的控制量测与保护装置如阀门

流量和压力调节器流量表或水表压力表安全阀进排气阀等

1进排气阀

进排气阀能够自动排气和进气压力水来时又能自动关闭在

微灌系统中主要安装在管网中最高

位置和局部高地

微灌系统中经常使用的进排气阀有塑料和铝合金材料两种

国内山东莱芜塑料制品总厂山东

省水科所等单位研制了一种适合微灌系统使用的简易进排气阀

图1317所示的是一种浮球式空气阀

在不同状态时的工作情况其中该图a为管网开始供水时进排气

阀排除管内空气图b为

排完空气后浮球在水的顶托作用下自动封闭排气孔图c为管网

停止供水后浮球下落管网

与大气再次连通防止管道产生负压

图1317放大浏览

根据规定管网中安装的进排气阀的口径应不小于被排气管道

口径的14且阀体必须竖直安装

常用的进排气阀型号详见表137

表137进排气阀规格型号

表137进排气阀规格型号

型号规格适用管径mm允许使用压力

生产厂

KQ42XKQ42X-8100

湖北云梦县

KQ42X-13200

KQ42X-20300

喷灌机厂

KQ42X-28400

RB-2AV220001〜103MPa美国雨

鸟灌溉公司

2流量与压力调节装置

流量与压力调节装置是用于自动调节管道中的压力和流量

的设备

1流量调节器

流量调节器是通过自动改变过水断面的大小来调节流量的

见图1318限制水流通过使流量保

持稳定不变从而保证了微灌系统各级管道流量的稳定

图1318放大浏览

2压力调节器

压力调节器是用来调节微灌管道中的水压力使之保持稳定

的装置安全阀实际上是一种特殊的

压力调节器用于微灌支管或毛管进口处的压力调节其工作原理

是利用弹簧受力变形改变过水断

面而调节管内压力使压力调节器出口处的压力保持稳定实际上

也是一种流量调节器如图1319

所示

图1319放大浏览

由于压力调节器价格较高在我国微灌工程中很少使用而国

外各微灌设备公司几乎都有产品

表138列出的即为美国和以色列的部分压力调节器规格性能供

使用时参考

表138国外微灌用压力调节器性能参数

表138国外微灌用压力调节器性能参数

型号规格输出压力

流量范围生产厂

0140

1180

3

PR50mh

以色列LEGO灌溉公司

2240

3300

4070100140170210

3

M05〜50mh

PSI240280共8种

美国雨鸟灌溉公司

3

L4070100140共4种002〜11mh

3408〜50

11216〜100

6085110

2X432-200

以色列NETAFIM灌溉

PR

2X648〜300

设备公司

140180200250300

3X680〜500

350400450

3调压管

调压管又称为水阻管消能管通常是在毛管进口处安装一段

直径为4mm的塑料管调节毛管进口

压力其工作原理是利用一定长度细管的沿程摩阻来消除毛管进

口处的多余压力使进入毛管的水流

保持在设计允许的压力状态利用调压管调节流量和压力要比用

专门的流量或压力调节器节省投资

当采用64mm聚乙烯塑料管作为调压管时所需长度的计算公式

为

135

式中L—直径为4mm的聚乙烯塑料管长度m

△h一毛管进口处支管水头和毛管要求的工作水头之

差m

Q毛一毛管进口流量Lh

需要指出的是当通过消能管的流量较大时用上式算得的长

度可能为负值这时应选用较大直

径的塑料管如66mm68mm塑料管作为消能管或使用其它形式的

压力调节装置

4量测装置

①压力表是微灌系统中必不可少的量测仪器它可以反映系

统是否按设计压力正常运行特别

是过滤前后的压力表它们实际上是反映过滤器堵塞程度及何时

需要清洗过滤器的指示器管的一端

固定在插座上并与外接头相通另一端封闭并与连杆和扇形齿轮

连接可以自由移动当被测液体进

入弹簧管内在压力作用下弹簧管的自由端产生位移这个位移使

指针偏转其在度盘上的指示读数

就是被测液体的压力值

②水表微灌系统中利用水表来计量一段时间内通过管道的

水流总量或灌溉用水量水表一般安

装在首部枢纽中过滤器之后的干管上也可根据管理体制将水表

安装在各用水单位相应的支管上

com微灌工程的规划

微灌工程规划与设计除应符合《微灌工程技术规范》

SL103-95的技术规范外还应符合现行的有

关标准和规范

一规划任务

1.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

2.论证工程的可行性规划要符合当地农业区划和农田水利

规划的要求并与农村发展规划相协

调

3.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

4.根据水源气象地形土壤作物种植社会经济生产管理水平

等条件因地制宜选用滴

灌微喷灌涌泉灌等微灌方式

5.微灌工程规划包括水源工程首部枢纽和管网布置规划布

置成果应绘制在不小于15000的地

形图上并提出工程概算

二规划原则

1.微灌工程的规划应与其它的灌溉工程统一安排如喷灌和

管道输水灌溉都是节水节能灌

水新技术各有其特点和适用条件在规划时应结合各种灌水技术

的特点因地制宜地统筹安排使

各种灌水技术都能发挥各自的优势

2.微灌工程规划应考虑多目标综合利用目前微灌大多用于

干旱缺水的地区规划微灌工程时应

与当地人畜饮水与乡镇工业用水统一考虑以求达到一水多用这

样不仅可以解决微灌工程投资问题

而且还可以促进乡镇工业的发展

3.微灌工程规划要重视经济效益尽管微灌具有节水节能增

产等优点但一次性亩投资较高

兴建微灌工程应力求获得最大的经济效益为此在进行微灌工程

规划时要先考虑在经济收入高的

经济作物区水果产区和城郊蔬菜区发展微灌

4.因地制宜合理地选择微灌形式我国地域辽阔各地自然条

件差异很大山区丘陵平原

高原南方北方气候土壤作物等都各不相同加之微灌形式多样又

各有其适用条件因此

在规划和选择微灌形式时应贯彻因地制宜的原则切忌不顾条件

盲目照搬外地经验

5.近期发展与远景规划相结合微灌系统规划要将近期安排

与远景发展结合起来既要着眼长远

发展规划又要根据现实情况讲求实效量力而行根据人力物力和

财力作出分期开发计划

在初次发展微灌的地方应先搞试点待取得经验并为群众接受后

再大面积推广使微灌工程建成

一处用好一处尽快发挥工程效益

6.微灌工程设计保证率应根据自然条件和经济条件确定灌

溉水的利用系数滴灌不低于090

微喷灌不低于085

三基本资料的收集

1.地理位置与地形资料

2.土壤与工程地质资料

3.农业与灌溉资料

4.水文与气象资料

5.其它资料社会经济状况现有水利设施等

四水源分析与用水计算

1.规划必须对水源的水量水位和水质进行分析利用现有水

源工程供水的微灌系统应根据工

程原设计和运用情况确定设计水文年的供水状况新建水源工程

供水状况应根据来水条件通过计

算确定

2.以水量丰富的江河水库湖泊为水源时可不作供水量计算

但必须进行年内水位变化和

水质分析

3.以小河山溪塘坝为水源时应根据调查资料并能考地区性

水文手册或图集分析计