灌水方法-微灌

1、LOGO第四章第四章 （四）、微灌技術(shù)（四）、微灌技術(shù)LOGO第四節(jié)第四節(jié) 微灌技術(shù)微灌技術(shù) 1、滴灌 2、微噴灌 3、地下滲灌 4、脈沖灌溉一、微灌概述：1、定義：微灌是按照作物生長所需的水分和養(yǎng)分，利用專門的設(shè)備或自然水頭加壓，通過低壓管道系統(tǒng)末級毛管上的孔口或灌水器，將水分和養(yǎng)分直接送到作物根區(qū)附近，均勻、適量的施于作物根層的部分土壤的灌水方法。微灌是當(dāng)今世界上最省水的、灌溉質(zhì)量最好的現(xiàn)代化的灌水技術(shù)。20世紀(jì)70年代微灌技術(shù)形成一種完整的技術(shù)體系,得到廣泛的應(yīng)用,到1991年世界微灌面積達(dá)18萬hm2,1992年我國為3.4萬hm2 ,目前達(dá)20多萬hm2 。微灌技術(shù)主要應(yīng)微灌技術(shù)主要

2、應(yīng)用于用于果樹、保護(hù)果樹、保護(hù)地蔬菜、花卉和地蔬菜、花卉和其他經(jīng)濟(jì)作物其他經(jīng)濟(jì)作物的的灌溉。灌溉。我國微灌技術(shù)的發(fā)展自1974年由墨西哥墨西哥政府贈送三套滴灌設(shè)備開始引進(jìn)滴灌技術(shù)以來，已近40年的發(fā)展歷程，大體經(jīng)歷了以下三個階段：第一階段（19741980年）：引進(jìn)滴灌設(shè)備、消化吸收、設(shè)備研制和應(yīng)用試驗(yàn)與試點(diǎn)階段。1980年研制生產(chǎn)了我國第一代成套滴灌設(shè)備，從此我國有了自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)的滴灌設(shè)備產(chǎn)品。第二階段（19801986年）：設(shè)備產(chǎn)品改進(jìn)和應(yīng)用試驗(yàn)研究與擴(kuò)大試點(diǎn)推廣階段。由滴灌設(shè)備產(chǎn)品改進(jìn)配套擴(kuò)展到微噴灌設(shè)備產(chǎn)品的開發(fā)，微灌設(shè)備研制與生產(chǎn)廠由一家發(fā)展到多家，微灌試驗(yàn)研究取得了豐碩成果，從應(yīng)用

3、試點(diǎn)發(fā)展到較大面積推廣應(yīng)用。第三階段（1987年至今）：直接引進(jìn)國外的先進(jìn)工藝技術(shù)，高起點(diǎn)開發(fā)研制微灌設(shè)備產(chǎn)品。國家輕工總局在“八五”和“九五”期間都把微灌作為攻關(guān)項(xiàng)目正式立項(xiàng)，加大了開發(fā)研制投資力度，制定了微灌產(chǎn)品和微灌工程技術(shù)規(guī)范行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使微灌工程建設(shè)與運(yùn)行管理逐步走向規(guī)范，我國的微灌技術(shù)已趨于成熟。微灌微灌產(chǎn)品產(chǎn)品已系已系列化，列化，形成形成完成完成產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)支撐支撐 滴灌和微噴灌優(yōu)點(diǎn)：（1）省水：比地面灌溉省水1/3-1/2；比噴灌省水15%-25%局部濕潤土壤:以澆灌作物為主以澆灌作物為主。灌水量小、灌水周期短，屬微量精細(xì)灌溉范疇（2）節(jié)能：工作壓力為50-150kPa。工作壓力低，

4、節(jié)約能源（3）灌水均勻：可達(dá)80%-90%。灌水質(zhì)量高（4）增產(chǎn)：可達(dá)30%（5）對土壤和地形的適應(yīng)性強(qiáng)：（6）在一定的條件下可利用微咸水：在含鹽量為2-4g/L時(shí)作物仍能正常生長，并獲得好的產(chǎn)量。（7）省力省地2、特點(diǎn)：、特點(diǎn)：缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：（1）易堵塞易堵塞：物理因素、生物因素、化學(xué)：物理因素、生物因素、化學(xué)因素因素（2）會引起）會引起鹽分積累鹽分積累：（3）可能）可能限制根系發(fā)展限制根系發(fā)展：（4）造價(jià)一般較高造價(jià)一般較高3、分類微灌一般按灌水器進(jìn)行分類。常見的有以下幾種方法： 1、 滴灌 3、 脈沖灌溉 2、 微噴灌 4、 地下滲灌 多種微灌方式的組合系統(tǒng)多種微灌方式的組合系統(tǒng)二、滴灌（

5、一）、概述1、概念：滴灌是利用滴頭把水和肥料液一滴一滴均勻而緩慢滴入作物根部附近，借助重力滲入根區(qū)濕潤土壤和保持最優(yōu)的土壤含水量。2、滴灌系統(tǒng)組成水源工程首部樞紐輸配水管網(wǎng)滴頭滴灌系統(tǒng)模型滴灌系統(tǒng)模型水源：水源：要求水質(zhì)較好首部樞紐：首部樞紐：水泵、動力、控制閥門、水質(zhì)凈化裝置、施肥裝置、測量和保護(hù)裝置。首首部部控控制制器器系系統(tǒng)統(tǒng)輸配水管網(wǎng)：輸配水管網(wǎng)：一般分為干、支、毛三級管道，干、支管通常埋入地下。滴頭：滴頭：是重要的灌水設(shè)備。（1）滴頭）滴頭一般用塑料壓注而成，工作壓力為100kPa,孔徑0.3-1.0mm之間，流量0.6-1.2L/h。有微管式、管式、渦流式和孔口式幾種形式。3、主要

6、專用設(shè)備、主要專用設(shè)備專用設(shè)備主要有：專用設(shè)備主要有： 1、滴頭、滴頭 2、過濾器、過濾器 3、肥料罐、肥料罐微管滴頭發(fā)絲滴頭發(fā)絲滴頭內(nèi)螺紋管式滴頭孔口型滴頭渦流型滴頭滴頭參數(shù)標(biāo)注法滴頭參數(shù)標(biāo)注法（2）過濾設(shè)備初級處理水質(zhì)的設(shè)備有攔污柵、沉淀池和離心式泥沙分離器在此基礎(chǔ)上采用沙石過濾器、篩網(wǎng)過濾器、碟片過濾器進(jìn)行過濾。離心過濾器結(jié)構(gòu)原理圖沙石過濾器結(jié)構(gòu)原理圖篩網(wǎng)過濾器結(jié)構(gòu)原理圖碟片式碟片式過濾器過濾器組合式過濾器結(jié)構(gòu)原理圖離心與篩離心與篩網(wǎng)組合網(wǎng)組合沙石與篩沙石與篩網(wǎng)組合網(wǎng)組合（3）肥料裝置壓差式肥料壓差式肥料罐罐：利用壓差將肥料罐內(nèi)的肥料輸入管網(wǎng)中施肥。2、4為進(jìn)出調(diào)節(jié)閥為進(jìn)出調(diào)節(jié)閥工作原理

7、：工作原理：水流通過一個由水流通過一個由大漸小，然后由小漸大的文大漸小，然后由小漸大的文丘里管道丘里管道喉部喉部，水流過中間，水流過中間狹窄部分時(shí)狹窄部分時(shí)流速加大，壓力流速加大，壓力下降下降，當(dāng)管喉部管徑小到一，當(dāng)管喉部管徑小到一定程度時(shí)管內(nèi)水流便形成負(fù)定程度時(shí)管內(nèi)水流便形成負(fù)壓（壓（伯努利方程伯努利方程），在喉管），在喉管側(cè)壁上的小口可以將肥料溶側(cè)壁上的小口可以將肥料溶液從一敞口肥料管通過小管液從一敞口肥料管通過小管徑細(xì)管吸上來。徑細(xì)管吸上來。gvPZE22肥料灌肥料灌注肥器注肥器（二）、滴灌工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)如右圖所示，規(guī)劃設(shè)計(jì)就是將灌溉系統(tǒng)進(jìn)行布置和參數(shù)設(shè)定。規(guī)劃設(shè)計(jì)分工程規(guī)劃和設(shè)計(jì)兩部分

8、。1、滴灌工程規(guī)劃、滴灌工程規(guī)劃（1）規(guī)劃任務(wù)：勘探和收集資料、論證工程的可行性、確定工程規(guī)模、成果整理和工程概算（2）規(guī)劃原則：與其他灌溉工程統(tǒng)一安排、考慮多目標(biāo)綜合應(yīng)用、重視經(jīng)濟(jì)效益、因地制宜、近期發(fā)展與遠(yuǎn)期規(guī)劃結(jié)合（3）基本資料收集：地理地形、土壤地質(zhì)、農(nóng)業(yè)與灌溉、水文與氣象、其他（4）水源分析與用水計(jì)算：水量、水位、水質(zhì)（5）管網(wǎng)布置：初步布置灌溉系統(tǒng)的輸水管網(wǎng)對系統(tǒng)初步選型和布置對系統(tǒng)初步選型和布置滴灌支管布置圖滴灌支管布置圖（1）設(shè)計(jì)參數(shù)的確定涉及兩個主要參數(shù)：涉及兩個主要參數(shù)：作物需作物需水量水量和和日耗水強(qiáng)度日耗水強(qiáng)度。A、作物需水量、作物需水量 因滴灌屬局部灌溉，不考慮棵間蒸

9、發(fā)。因此，只要計(jì)算出濕潤部分的耗水量即可。即：即：ETc = ET*P式中：式中：p為濕潤比，為濕潤比，% ET為一般情況下的作物需水量為一般情況下的作物需水量從上式看，作物需水量關(guān)鍵是計(jì)算濕潤比從上式看，作物需水量關(guān)鍵是計(jì)算濕潤比p。 2、滴灌工程設(shè)計(jì)、滴灌工程設(shè)計(jì)滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括：滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括： 1、參數(shù)設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì) 2、灌溉制度確定、灌溉制度確定 3、水力計(jì)算、水力計(jì)算 4、運(yùn)行管理制度、運(yùn)行管理制度1、確定各種材料、設(shè)備需要的規(guī)格、數(shù)量；、確定各種材料、設(shè)備需要的規(guī)格、數(shù)量；2、確定系統(tǒng)建成后運(yùn)行的制度。、確定系統(tǒng)建成后運(yùn)行的制度。滴灌土壤濕潤部分按濕潤濕潤比計(jì)算比計(jì)算，如右圖示

10、濕潤土體占計(jì)劃濕潤層總土體的百分比，通常以地面以下20-30cm處濕潤面積計(jì)算。20-30cm 滴灌的土壤濕潤比是重要設(shè)計(jì)參數(shù)，對工程投資影響很大，應(yīng)慎重選取。規(guī)范要求，一般的寬行作物及果樹取20%-30%，蔬菜和密植作物取70%-90%。設(shè)計(jì)時(shí)先先將滴頭進(jìn)行布置，然后后計(jì)算濕潤比，計(jì)算值要稍大于設(shè)計(jì)土壤濕潤比濕潤比計(jì)算與滴頭布置有關(guān)濕潤比計(jì)算與滴頭布置有關(guān)(a)果果樹樹滴滴頭頭毛毛管管DwSLSe濕潤濕潤面積面積滴頭控滴頭控制面積制面積濕潤比計(jì)算與滴頭布置有關(guān)濕潤比計(jì)算與滴頭布置有關(guān)(b)果果樹樹毛毛管管滴滴頭頭S2S1SrP1、P2計(jì)算圖計(jì)算圖(c)以以常用設(shè)計(jì)土壤濕潤比（參考）常用設(shè)計(jì)土

11、壤濕潤比（參考）B、設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度：、設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度： 采用設(shè)計(jì)年灌溉季節(jié)月平均耗水強(qiáng)度峰值。由當(dāng)?shù)卦囼?yàn)資料確定，無資料時(shí)可參考下表或通過計(jì)算確定。日耗水強(qiáng)度：日耗水強(qiáng)度： e=m/TTmminmax日耗水強(qiáng)度的計(jì)算主要是為計(jì)算灌水周期。日耗水強(qiáng)度的計(jì)算主要是為計(jì)算灌水周期。作物設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度參考值作物設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度參考值（a）、選用參考值確定設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度）、選用參考值確定設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度（b）、計(jì)算法確定設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度滴灌作物耗水主要用于生理消耗,因此耗水量僅與作物對地面的遮蔭率有關(guān)，即植物冠越大耗水越多,反之越?。?Ea = Kr *Ec Kr = Gc / 0.85Ec 為非微灌的耗水強(qiáng)度為非微灌的耗

12、水強(qiáng)度 （mm/d）Ea 為設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度（為設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度（mm/d）Kr 為遮蔭率對耗水強(qiáng)度的影響系數(shù)，為遮蔭率對耗水強(qiáng)度的影響系數(shù)， 當(dāng)當(dāng)Gc/0.85大于大于1時(shí)，取時(shí)，取1；Gc 為遮蔭率，作物覆蓋面積與種植為遮蔭率，作物覆蓋面積與種植 面積的比值，大田作物和蔬菜可面積的比值，大田作物和蔬菜可 取取0.8-0.9，果樹可按樹冠和占地，果樹可按樹冠和占地 面積計(jì)算。面積計(jì)算。A、系統(tǒng)布置、系統(tǒng)布置在1/2000-1/500地形圖上進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行現(xiàn)場修正。毛管和滴頭的布置見圖示。(2)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要有兩項(xiàng)內(nèi)容：主要有兩項(xiàng)內(nèi)容： 1、系統(tǒng)部置、系統(tǒng)部置 2、灌溉制度確定、灌溉

13、制度確定 滴灌布置B、灌溉制度的確定、灌溉制度的確定ZCm;TmOEmaxmin16342578910如圖，設(shè)有如圖，設(shè)有10個相等地塊，個相等地塊， T=10d。若每個地塊一次灌水需要若每個地塊一次灌水需要灌灌1天，則天，則10個地塊灌一個地塊灌一遍需遍需10天，可分為天，可分為10個輪個輪灌區(qū)，灌區(qū)，N=10；若每個地塊需若每個地塊需2天，天，10天天灌一遍，則灌一遍，則N=10/2=5，即分為即分為5個輪灌區(qū)。個輪灌區(qū)。輪灌區(qū)示意圖輪灌區(qū)示意圖(3)、系統(tǒng)水力計(jì)算確定管徑、選擇水泵、動力VQVQD13. 14bmfDLQfhgVhj22A、管徑計(jì)算、管徑計(jì)算:(a)沿程水頭損失沿程水頭損失:(b)局部水頭損失局部水頭損失:B、水頭損失計(jì)算、水頭損失計(jì)算:式中式中:Q為流量為流量,V為設(shè)計(jì)流速為設(shè)計(jì)流速式中式中:Q為流量