第三章 微灌工程技術2012.ppt

1、三、微灌工程技術,概述 微灌設備與工作原理 微灌工程設計參數(shù)的確定 微灌工程規(guī)劃 微灌系統(tǒng)設計 微灌工程設計示例,第一節(jié) 概述,微灌的定義 微灌的組成和分類 微灌的優(yōu)缺點 微灌技術的發(fā)展與展望,一、微灌的定義,微灌是利用微灌設備組裝成微灌系統(tǒng)，將有壓水輸送分配到田間，通過灌水器以微小的流量濕潤作物根部附近土壤的一種局部灌水技術 微灌是以少量的水濕潤作物根區(qū)附近的部分土壤，比地面灌溉節(jié)水5070 %，比噴灌省水15%20 %，灌水均勻，均勻度達 0.8 0.9,適用于所有的地形和土壤 ,特別適用于干旱缺水地區(qū),固定式微灌系統(tǒng),地面固定式,地下固定式,移動式微灌系統(tǒng),按管道可移動程度分,按灌水器出

2、流方式分,滴灌,微噴灌,滲灌,涌泉灌溉,小管出流,二、微灌的類型,涌泉灌（小管出流灌）,在我國使用的小管出流灌溉是利用4的小塑料管與毛管連接作為灌水器，以細流 (射流) 狀局部濕潤作物附近土壤，小管灌水器的流量為80250L/h 對于高大果樹通常在圍繞樹桿修一滲水小溝，以分散水流，均勻濕潤果樹周圍土壤,重力滴灌系統(tǒng),重力滴灌系統(tǒng)是李嵐清副總理1997年訪問以色列同以達成的技術引進和開發(fā)由中國農業(yè)大學同以色列恩塔公司在中國共同開發(fā)、推廣的一種新型節(jié)水灌溉技術 重力滴灌系統(tǒng)以它極低的工作壓力、均勻的供水、高效的水分利用、廣泛的適用條件以及明顯珠產出效率，已為越來越多的用戶所接受,滲 灌,滲灌與地下

3、滴灌相似，只是用滲頭代替滴頭全部埋在地下 滲頭的水不像滴頭那樣一滴一滴地流出，而是慢慢的滲流出來，這樣滲頭不容易被土粒和根系所堵塞 最近在國外引進采用廢輪胎加工成的多孔滲流管，并進行小面積試點，但是微孔滲流管的堵塞是一個嚴重的問題，未經長時間試驗檢驗不宜貿然推廣,三、微灌的優(yōu)點（及存在問題）,1、適應性強 主要表現(xiàn)在不要求地面平整就可進行灌溉，能夠適應各種地形條件，尤其適宜在山丘坡地進行自流灌溉的地方發(fā)展 兼有施化肥、噴農藥等功能,微灌的優(yōu)點,2、省水 微灌全部采用管道輸水，灌水均勻，減少損失，因而可以節(jié)約灌溉用水。同地面灌溉相比，一般噴灌可省水30一50。由于滴灌沒有噴灌時水珠的蒸發(fā)飄移損失

4、，因此滴灌比噴灌還要省水。與地面灌溉相比，滴灌一般可省水50一70 在透水性強、保水能力差的土地上省水效果更為顯著。在干旱缺水地區(qū)，高揚程灌區(qū)和井灌區(qū)，省水就意味著節(jié)省能耗或擴大灌溉面積,微灌的優(yōu)點,3、省工省地 微灌實現(xiàn)了灌溉機械化和自動化的操作管理，可以減輕灌水的勞動強度，節(jié)省大量勞動力?？梢詼p少雜草生長的環(huán)境，節(jié)省田間管理的工時 據(jù)初步統(tǒng)計，微灌可節(jié)省用工2540。微灌的輸水管道多埋設在地下，減少了灌溉渠道所占的耕地。據(jù)統(tǒng)計，采用噴(微)灌后，土地利用率一般可以提高710,微灌的優(yōu)點,4、增產 微灌不會導致地面板結，使土壤始終保持琉松、多孔相通氣的良好狀況，這種狀況有利于土壤養(yǎng)分的分解和

5、作物很系的發(fā)育，因此保持和提高了土壤肥力 微灌還可以調節(jié)田間小氣低增加近地表面的空氣濕度，滴灌能把肥料直接送到作徹的根系周圍，有利于作物對養(yǎng)分的吸收 實踐證明：采用噴、微灌，糧食作物一般增產10一30%，經濟作物般增產20一50%，蔬菜一般增產30一50%,5、工作壓力低、節(jié)能 6、灌水均勻 7、可用微咸水灌溉,微灌的優(yōu)點,微灌技術中存在的問題,滴灌（包括重力滴灌）與微噴灌中存在的問題 不具有防干熱風、調節(jié)田間小氣候的作用 對于粘質土壤，因灌水時間較長，根系區(qū)土壤水分長期保持高含水量狀態(tài)，作物根部易生病害；另一方面土壤長期定點灌水會使土壤濕潤區(qū)與干燥區(qū)的交界處鹽分聚積，有可能產生土壤次生鹽漬化

6、，對作物生長不利 滴頭堵塞問題 一直沒有得到徹底的解決。應搞好設備設施的配套研制，提高滴頭使用壽命。并進行滴灌水源水質分析與處理裝置設施及方法的研究；進行滴灌系統(tǒng)施用化肥藥液裝置使用方法的研究以及安全裝置和調壓裝置的研究,微灌技術中存在的問題,滲灌中存在的問題 易于堵塞 ,不易檢查和維修 應加強專用滲管及配件設備研制和滲管主要技術參數(shù)及工藝攻關問題。具體說包括用塑料管打孔的孔徑及工藝工具、孔距及孔徑的合理組合、1流量確定、滲灌管進口工作壓力的確定、滲灌管管徑及變徑管組合、滲灌管間距的確定、滲灌管的適宜埋深及防止?jié)B漏措施，滲灌管堵塞機理與防治及延長使用壽命的研究,限制根系的發(fā)展 成本高 鹽分積累

7、,微灌技術中存在的問題,四、微灌在我國的發(fā)展階段,自1976年由墨西哥政府贈送我國三套滴灌設備開始引進滴灌技術以來，已有20多年的發(fā)展歷程，大體經歷了以下三個階段：,第一階段 (19741980年)：引進滴灌設備、消化吸收、設備研制和應用試驗與試點階段 第二階段 (19811986年)：設備產品改進和應用試驗研究與擴大試點推廣階段 第三階段 (1987年至今)：直接引進國外的先進工藝技術，高起點開發(fā)研制微灌設備產品,第二節(jié) 微灌系統(tǒng)組成,（一）灌水器 （二）管道 （三）首部樞紐（過濾器、施肥裝置） （四）水源及壓力裝置,一、灌 水 器,1、對灌水器的基本要求 2、灌水器的分類 3、灌水器的結構

8、參數(shù)和水力學特征 4、灌水器的制造偏差,1、對灌水器的基本要求,制造偏差越小越好 出水量小而穩(wěn)定，受水頭變化的影響較小 流道大，抗堵塞性能強 結構簡單，便于制造、安裝、清洗 堅固耐用，價格低廉,2、灌水器的分類 （1）滴頭,定義 通過流道或孔口將毛管中的壓力水流變成滴狀或細流狀的裝置稱為滴頭。其流量一般不大于12 L/h 滴頭的分類： 長流道型滴頭 孔口型滴頭 迷宮紊流滴頭 壓力補償型滴頭,（2）滴 灌 帶,定義 滴頭與毛管制造成一整體，兼具配水和滴水功能的滴灌管稱為滴灌帶 滴灌帶的分類：（按滴灌帶（管）的結構） 內鑲式滴灌帶 薄壁滴灌帶 滴灌帶有壓力補償式與非壓力補償式兩種,（1）內鑲式滴灌

9、帶（管） 內鑲式滴灌帶（管）是在毛管制造過程中，將預先制造好的滴頭鑲嵌在毛管內的滴灌帶（管）。內鑲滴頭有兩種，一種是片式，另一種是管式。 （2）薄壁滴灌帶 薄壁滴灌帶為在制造薄壁管的同時，在管的一側熱合出各種形狀的流道，灌溉水通過流道以滴流的形式濕潤土壤。 滴灌帶也有壓力補償式與非壓力補償式兩種。,土壤不同，濕潤寬不同,黏,壤,沙,滴頭間距：黏土大，沙土小，壤土居中,（3）微噴頭,定義 微噴頭是將壓力水流以細小水滴噴灑在土壤表面的灌水器。單個微噴頭的噴水量一般不超過250L/h，射程一般小于7m 微噴頭的分類： 射流式 離心式 折射式 縫隙式,A、射流式微噴頭,工作原理 水流從噴水嘴噴出后，集

10、中成一束向上噴射到一個可以旋轉的單向折射臂上，折射臂上的流道形狀不僅可以使水流按一定噴射仰角噴出，而且還可以使噴射出的水舌反作用力對旋轉軸形成一個力矩，從而使噴射出來的水舌隨著折射臂作快速旋轉。故它又移為旋轉式微噴頭,特點 有效濕潤半徑較大 噴水強度較低 水滴細小 壽命較短,組成 折射臂 支架 噴嘴,B、折射式微噴頭,工作原理 水流由噴嘴垂直向上噴出，遇到折射錐即被擊散成薄水膜沿四周射出，在空氣阻力作用下形成細微水滴散落在四周地面上。折射式微噴頭又稱為霧化微噴頭,組成 噴嘴 折射錐 支架,特點 結構簡單 沒有運動部件,工作可靠 價格便宜,缺點： 水滴太微細,在空氣十分干燥、溫度高、風大的地區(qū),

11、蒸發(fā)漂移損失大,C、離心式微噴頭,工作原理： 水流從切線方向進入離心室，繞垂直軸旋轉，通過處于離心式中心的噴嘴射出的水膜同時具有離心速度和圓周速度，在空氣阻力的作用下水膜被粉碎成水滴散落在微噴頭四周。 特點： 工作壓力低 霧化程度高 孔口較大,D、縫隙式微噴頭,工作原理： 水流經過縫隙噴出水舌，在空氣阻力作用下，裂散成水滴的微噴頭，一般由兩部分組成，下部是底座，上部是帶有縫隙的蓋 ,（4）小管灌水器,組成： 它是由4塑料小管和接頭連接插入毛管壁而成 特點： 工作水頭低 孔口大、不易被堵塞,（5）滲 灌,滲灌技術是繼噴灌、滴灌之后的又一節(jié)水灌溉技術。滲灌是一種地下微灌形式，在低壓條件下，通過埋于

12、作物根系活動層的灌水器（微孔滲灌管），根據(jù)作物的生長需水量定時定量地向土壤中滲水供給作物。 無論國內還是國外，滲灌發(fā)展的技術關鍵是研制滲灌管。近年來，隨著工業(yè)技術的發(fā)展，國外的滲灌技術有了很大的進展，但我國剛剛起步與發(fā)達國家的差距很大。,滲灌的定義,滲灌系統(tǒng),滲灌系統(tǒng)全部采用管道輸水，灌溉水是通過滲灌管直接供給作物根部，地表及作物葉面均保持干燥，作物棵間蒸發(fā)減至最小，計劃濕潤層土壤含水率均低于飽和含水率，因此，滲灌技術水的利用率是目前所有灌溉技術中最高的。 滲灌系統(tǒng)首部的設計和安裝方法與滴灌系統(tǒng)基本相同，所不同的是：尾部地埋滲灌管滲水量的主要制約因素是土壤質地和滲灌管的入口壓力，所以滲灌系統(tǒng)運

13、行時的主要控制條件是流量，而滴灌系統(tǒng)完全是通過調節(jié)壓力而控制流量的。,滲灌管,滲灌管是滲灌系統(tǒng)的關鍵部件，在管壁上無規(guī)則地分布著毛細微孔，如圖。目前應用的滲灌管品種很少，只是管徑和流量等規(guī)格的不同。 滲灌與滴灌的區(qū)別在于出水點分散，無規(guī)律，孔管大小不一。工作壓力低，一般為1050千帕（15米水頭），出流量每米管長為25升/小時，對水質要求高，抗堵塞能力差。,圖 滲灌管,3、灌水器的性能（1）灌水器的流量與壓力關系,微灌灌水器的流量與壓力關系用下式表示 q=khx 式中： q灌水器流量 h工作水頭 k流量指數(shù) x流態(tài)指數(shù) ,流態(tài)指數(shù)x反映了灌水器的流量對壓力變化的敏感程度,當?shù)晤^內水流為全層流時

14、，流態(tài)指數(shù)x等于1，即流量與工作水頭成正比,當?shù)晤^內水流為全紊流時，流態(tài)指數(shù)x等于0.5,全壓力補償器的流態(tài)指數(shù)x等于0，即出水流量不受壓力變化的影響其它各種形式的灌水器的流態(tài)指數(shù)在01.0之間變化,（2）制造偏差系數(shù),意義： 灌水器的流量與流道直徑的2.54次冪成正比，制造上的微小編差將會引起較大的流量偏差。在灌水器制造中，由于制造工藝和材料收縮變形等的影響，不可避免地會產生制造偏差。實踐中，一般用制造偏差系數(shù)來衡量產品的制造精度 表示方法,式中： Cv灌水器的流量偏差系數(shù)； S流量標準偏差； qi所測每個滴頭的流量L/h； n所測灌水器的個數(shù)。,ASAE 標準 EP405.1 灌水器制造偏

15、差系數(shù)分類(Classification of emiter coefficient of manufacturing variation),質量分類 滴頭或微噴頭 滴灌帶 好 Cv0.05 Cv0.1 一般 0.05Cv0.07 0.1Cv0.2 較差 0.07Cv0.11 差 0.11Cv0.15 0.2Cv0.3 不能接受 0.15Cv 0.3Cv,（3）灌水器的抗堵性能,（4）微噴頭的射程 0.1-6m （5）灌水器的結構特征,基本要求 能承受一定內水壓力 耐腐蝕抗老化 規(guī)格尺寸和公差符合技術標準 價格低廉 安裝施工容易,(二）管材及管件,管件,系統(tǒng)輸配水管網由各種管道和連接件按設計要

16、求組合安裝成，是系統(tǒng)的重要組成部分，起著向田間和作物輸水和配水的作用。管道和連接件在系統(tǒng)中用量大、規(guī)格多，所占投資比例較大，所用的管道和連接件規(guī)格是否合適，質量好壞等，直接關系到工程費用的大小以及工程質量和使用壽命。因此，設計和使用人員必須了解各種管道和連接件的作用、種類、型號、規(guī)格及性能，才能正確合理地設計和管理好滴灌工程。,(二）管材及管件,管道的種類,微灌系統(tǒng)中一般采用塑料管，對于大型工程中的骨干輸水管道，當塑料管及連接件不能滿足設計要求時，可采用其它材料的管道和連接件，如鑄鐵管、鋼管、鋼筋混凝土管、石棉水泥管等，但要防止銹蝕堵塞灌水器和系統(tǒng)。對于過濾器以后的管道最好全部采用塑料管。 聚

17、乙烯管（PE）管 聚氯乙烯（PVC）管 鑄鐵管 鋼管 鋼筋混凝土管 石棉水泥管,聚乙烯管（PE）管,聚乙烯管分為高壓低密度聚乙烯管和低壓高密度聚乙烯管兩種。高壓低密度聚乙烯管為半軟管，管壁較厚，對地形的適應性強。低壓高密度聚乙烯管為硬管，管壁較薄，對地形適應性不如高壓聚乙烯管好。 高壓聚乙烯管材是由高壓低密度聚乙烯樹脂加穩(wěn)定劑、潤滑劑和一定比例的碳黑等制成的，它具有很高的抗沖擊能力，重量輕，韌性好，耐低溫性能強等特點，抗老化性能比聚氯乙烯管好，但不耐磨，耐高溫性能差，抗張強度低。 為了防止光線透過管壁進入管內，引起藻類等微生物在管道內繁殖，以及為了吸收紫外線，減緩老化的進程，增強抗老化性能，要

18、求聚乙烯管為黑色。,聚氯乙烯（PVC）管,聚氯乙稀管是以聚氯乙稀樹脂為主要原料，與穩(wěn)定劑、潤滑劑等配合后經擠壓成型的。它具有良好的抗沖擊和承壓能力，剛性好。但耐高溫性能差，在50oC以上時即會發(fā)生軟化變形。聚氯乙烯管屬硬質管，韌性強，對地形的適應性不如半軟性高壓聚乙烯管道。 滴灌中常用的聚氯乙稀管一般為灰色。（為保證質量，管道內外壁均應符合技術標準）對直徑為40200毫米的管道繞曲度不得超過1%，管道同一截面的壁厚偏差不得超過14%，聚氯乙烯管使用壓力分為輕型和重型兩類。滴灌系統(tǒng)中多數(shù)使用輕型管，即在常溫下承受的內水壓力不超過600千帕。每節(jié)管的長度一般為46米。,鑄鐵管,鑄鐵管一般可承受98

19、01000千帕的工作壓力。 優(yōu)點是工作可靠，使用壽命長。 缺點是輸水阻力大，壓力損失嚴重，質脆，單位長度重量較大，每根管長度較短，接頭多，施工量大。在長期輸水后發(fā)生銹蝕，管壁生成鐵瘤，不僅輸水阻力更大，而且含在水中的鐵絮物會堵塞尤為嚴重。 因此，在滴灌工程中，鑄鐵管只能用在主過濾器以前作為骨干引水管用，嚴禁用于田間輸配水管網系統(tǒng)。,鋼管,鋼管的承壓能力最高，一般可達14001600千帕，與鑄鐵管相比它具有管壁薄，用材省和施工方便等優(yōu)點。缺點是容易產生銹蝕，這不僅縮短了它的使用壽命，而且也能產生鐵絮物引起系統(tǒng)堵塞，因此在系統(tǒng)中一般很少使用鋼管，僅限于在主過濾器之前作高壓引水管道用。,鋼筋混凝土管

20、,鋼筋混凝土管主要有承插式自應力鋼筋混凝土管和預應力鋼筋混凝土管兩種。鋼筋混凝土管能承受400700千帕的工作壓力。優(yōu)點是可以節(jié)約大量鋼材和生鐵，輸水時不會產生銹蝕現(xiàn)象，使用壽命長，可達40年左右。 缺點是質脆，管壁厚，單位長度重，運輸困難。主要用在過濾器以前作引水管道。,石棉水泥管,石棉水泥管是用7585%的水泥與1512%的石棉纖維（重量比）混合后用制管機卷制而成。石棉水泥管具有耐腐蝕、重量較輕、管道內壁光滑、施工安裝容易等優(yōu)點。 缺點是抗沖擊力差，一般可承受600千帕以下的壓力，主要用于過濾器之前作引水管道用。,（三）首部樞紐,施肥（施藥）裝置,向微灌灌系統(tǒng)注入可溶性肥料溶液的裝置稱為施

21、肥裝置,自壓（壓差）式施肥罐 文丘里注入器 注射泵,自壓式施肥罐,自壓式施肥罐應用于自壓灌溉系統(tǒng)中，使用儲液箱（池）可以很方便地對作物進行施肥施藥,壓差式施肥罐,壓差式施肥罐一般由儲液罐、進水管、供肥液管、調壓閥等組成 工作原理是使進水管口和出水管口之間產生壓差，并利用這個壓力差使部分灌溉水從進水管進入肥料罐 化肥罐應選用耐腐蝕、抗壓能力強的材料制造。罐內容積應根據(jù)系統(tǒng)控制面積大小及單位面積施肥量和化肥溶液濃度等因素確定,文丘里注入器,文丘里注入器與儲液箱配套組成一套施肥裝置，利用文丘里管或射流器產生的局部負壓，將肥料原液或pH值調節(jié)液吸入灌溉水管中 構造簡單，造價低廉，使用方便 主要適用于小

22、型灌溉系統(tǒng)向管道中注入肥料或農藥,注射泵,注射泵同文丘里注入器相同是將開敞式肥料罐的肥料溶液注入灌溉系統(tǒng)中 優(yōu)點：是肥液濃度穩(wěn)定不變，施肥質量好，效率高。可以實現(xiàn)灌溉液EC、P值實時自動控制的施肥灌溉，即可嚴格控制混合比。 缺點：其吸入量不易調節(jié)且調節(jié)范圍有限，另外還存在工作穩(wěn)定性較差、系統(tǒng)壓力損失較大,化學,物理：,生物,堵塞原因,氯化處理和加酸處理,過濾器,過濾器類型,濾網過濾器等,砂礫過濾器,離心式過濾器,第三節(jié)微灌系統(tǒng)技術參數(shù)微灌土壤濕潤模式,微灌土壤濕潤比,定義： 微灌時被土壤濕潤的土體占計劃濕潤層深度土體的百分比 影響濕潤比的因素： 毛管的布置方式，灌水器的類型和布置方式，灌水器的

23、流量和大小，土壤的種類和結構,設計灌水均勻度,灌水均勻度的表示,式中：,設計灌水均勻度的確定 灌水均勻度高，灌水質量好，水利用率高，但投資和運行費高，應根據(jù)作物、經濟價值、水源、地形、和氣候等綜合確定 一般建議： 取 Cu0.900.98 或qv=10%-30%,均勻度與流量偏差的關系 Cu() 98 95 92 qv (%) 10 20 30,流量偏差與工作水頭偏差的關系,水頭偏差的分配,水頭偏差分配方法 式中： 毛管允許的水頭差 支管允許的水頭差 允許的水頭偏差（根據(jù)設計均勻度確定） 灌水器工作水頭,干管,支管,毛管,支管,一區(qū),二區(qū),美國灌溉標準,灌水器設計工作水頭的確定,灌水器的工作水

24、頭越高，灌水均勻度越高，但系統(tǒng)的運行費用越大 灌水器的設計工作水頭應根據(jù)地形和所選用的灌水器的水力性能決定,滴灌時通常為10m水頭 涌泉灌時，工作水頭可為57m 微噴時工作水頭一般以1015m為宜,平地,順坡,逆坡,滴頭工作壓力（m）,第四節(jié) 微灌系統(tǒng)設計,一、資料收集,地形資料 土壤資料：土壤質地、田持、滲透系數(shù)等 作物分區(qū)：果樹應搜集樹種，樹齡、密度、走向等。產量與農業(yè)措施：灌溉方法，施肥方法。灌溉情況：現(xiàn)有灌水方法，灌水經驗等 水文資料：取水點來水系列及年內月分配資料，泥沙含量，水井位置，供電保證率，水井出水量，PH值 氣象資料：逐月降雨、蒸發(fā)、平均溫度、濕度、風速、日照、凍土深 其它社

25、會經濟情況：行政單位人口，土地面積，耕地面積，管理體制等,二、微灌水量平衡計算,已知來水量確定灌溉面積,式中： A井水可灌面積，hm2； Q 微灌有水井可供水量，m3/d t 水源每日供水時數(shù)，h/d I微灌作物耗水強度,mm/d I=Ea-P,三、微灌系統(tǒng)布置,毛管與作物種植方向一致 支管垂直于等高線布置 毛管沿支管兩側布置 固定式（果樹），移動式（大田） 首部樞紐（井、水源） 毛管和灌水田的布置,灌 水 器 布 置（滴灌）,微噴灌時毛管與灌水器的布置,（a）單向微噴局部噴灑（b）雙向微噴頭局部噴灑 （c）全圓微噴頭全面噴灑（d）全圓微噴頭局部噴灑 1毛管；2灌水器(微噴頭）；3噴灑濕潤區(qū)；

26、4果樹,田間管網布置,四、灌溉制度的確定,1、灌水定額,灌水定額：是指作為微灌系統(tǒng)設計的單位面積上的一次灌水量，如果用灌水深度表示，可用下式計算，即 式中： 設計灌水定額 土壤田間（體積百分率持水量，） 凋萎含水量（體積百分率持水量，） 計劃濕潤層深度（m），一般蔬菜0.200.30m；果樹0.31.0m 土壤濕潤比，70%90%,2、設計灌水周期,設計灌水周期：滴灌設計灌水周期是指按一定的灌水定額灌水后，在作物適宜土壤含水率的條件下，保障作物正常生長的可能延續(xù)時間T，用下式計算，即,式中： T灌水日期（d）； e作物需水旺盛日平均耗水量（mm/d）,3、一次灌水延續(xù)時間,一次灌水延續(xù)時間：一

27、次灌水延續(xù)時間是指把設計灌水定額水量，在不產生徑流的條件下，均勻分布于保護地田間所用的灌水時間，用下式計算，即 式中：t 次灌水延續(xù)時間（h）； 設計灌水定額（mm）； 滴頭間距（m）； 毛管間距（m）； 滴頭流量（l/h） n安裝滴頭數(shù),4、微灌工作制度確定,續(xù)灌 輪灌,續(xù) 灌,續(xù)灌是對系統(tǒng)內全部管道同時供水，灌溉面積內所有作物同時灌水的一種工作制度 優(yōu)點：每株作物都能得到適時灌水；灌溉供水時間短，有利于其他農事活動的安排 缺點：干管流量大，增加工程的投資和運行費用；設備的利用率低；在水源流量小的地區(qū)，可能縮小灌溉面積,輪 灌,較大的微灌系統(tǒng)為了減少工程投資，提高設備利用率，增加灌溉面積，通

28、常采用輪灌的工作制度 一般是將支管分成若干組，由干管輪流向各組支管供水，而支管內部則同時向毛管供水,(1)劃分輪灌組的原則,輪灌組的數(shù)目應滿足作物需水要求，同時使水源的水量與計劃灌溉的面積相協(xié)調 每個輪灌組控制的面積應盡可能接近相等，以便水泵工作穩(wěn)定，提高動力機和水泵的效率，減少能耗 輪灌組的劃分應照顧農業(yè)生產責任制和田間管理的要求 為了便于運行操作和管理，通常一個輪灌組管轄的范圍宜集中連片，輪灌順序可通過協(xié)商自上面下或自下而上進行。有時，為了減少輸水干管的流量，也可采用插花操作的方法劃分輪灌組,(2)輪灌組數(shù)目的確定,按作物需水要求，全系統(tǒng)輪灌組的數(shù)目劃分如下 對于固定式系統(tǒng) NCT/t,式

29、中 N允許的輪灌組最大數(shù)目，取整數(shù) c一天運行的小時數(shù)，一般為1220h T灌水時間間隔(周期)，d t一次灌水延續(xù)時間，h,實踐表明，輪灌組過多，會造成務農戶的用水矛盾。按上式計算的N值為允許的最多輪灌組數(shù)，設計時應根據(jù)具體情況確定合理的輪灌組,五、管網水力計算,微灌系統(tǒng)各級管道布置好以后，即可從最末端或最不利毛管位置開始，逐級推算各級管道的水頭損失（沿程水頭損失和局部水頭損失） 同一條支管上的第一條毛管最前端出水孔處水頭與最末一條毛管最末端出水孔處水頭之間的差值，不超過滴頭設計工作壓力的20，流量差值不超過10,管徑選擇,毛管 支管 干管 根據(jù)管道規(guī)格確定,沿程水頭損失,沿程水頭損失,當管

30、道有多個出水口時，管道的沿程阻力應考慮多口出流對沿程阻力的折減問題，多口出流折減系數(shù)k計算公式為,微灌管道水頭損失常用的計算公式,勃拉休斯公式：,式中： hf沿程水頭損，m Q流量，m3/h D管道內徑，mm L管道長度， m,山西水科所公式,式中： D管道內徑，cm,表 多孔出流折減系數(shù)表,局部阻力損失,式中： 管網局部阻力（m） 管網某處局部阻力系數(shù) 管道內水流流速（m/s） 重力加速度 工程設計中為了計算方便，局部阻力損失也常按沿程阻力損失的10估算,六、管道系統(tǒng)設計,管道系統(tǒng)設計包括各級管道的管材與管徑的選擇、各級固定管道的縱剖面設計管道系統(tǒng)的結構設計,1、管材的選擇,應該根據(jù)滴灌區(qū)的

31、具體情況結合各種管材的特性及適用條件進行選擇 一般情況下，對于地理固定管道，可選用鋼筋混凝土管、鋼絲網水泥管、石棉水泥管、鑄鐵管和硬塑料管。塑料管易老化，應盡量避免經常暴露在陽光下使用，縮短使用壽命,2、管徑的選擇,通常選用同一級管道在各輪灌組中可能通過的最大流量，作為本級管道的設計流量，依據(jù)這個設計流量來確定管道的管徑 若某一級管道，其最大流量通過的時間占管道總過水時間的比例甚小，也可選取一個出現(xiàn)次數(shù)較多的次大流量，作為管道的設計流量來確定管徑,各級管道管徑的確定,干管：經驗公式估算管道的直徑：,當Q120m3/h時,毛管：已知管徑（或管長），求管長（或管徑 支管：,3、管道縱剖面設計,管道

32、縱剖面設計應在系統(tǒng)平面布置圖繪制后進行 設計的主要內容是確定各級固定管道在平面上的位置及各種管道附件的位置 管道的縱剖面應力求平順，減少折點，有起伏時應避免產生負壓,4、埋深及坡度,埋深指管頂距地面的垂直距離，理深應根據(jù)當?shù)氐臍夂驐l件、地面荷載和機耕要求確定 在公路下埋深應為0.71.2m 在農村機耕道下埋深為0.50.9m 寒冷地區(qū)，埋深應在最大凍土層深以下 一般在地形條件許可的情況下，管徑小、基礎穩(wěn)定性好的管道坡度可陡一點；反之應緩些。總的來說，管道坡度不得超過1:1，通?？刂圃?:1.51:3以下,七、微 灌 設 計 實 例,（一）設計基本資料,西北某蘋果園面積194畝，株行距為3X3米

33、，地形平坦，土層厚度1.5米，1.0米土層平均干容重1.32t/m3，田持(占土體體積)為21，多年平均降雨量250mm，多年平均蒸發(fā)量1500mm，果園南邊有一水井，出水量為50m3h，動水位為20米，按田間試驗，該地蘋果最大耗水量為5mmd,果園平面布置圖,（二）滴灌系統(tǒng)規(guī)劃設計參數(shù)確定,滴灌設計日耗水強度I5mmd 滴灌土壤濕潤比不得小于30 設計供水均勻度98 灌溉水利用系數(shù)95,（三）水量平衡計算,用水分析： 選取設計典型年，計算典型年的灌溉用水量和用水過程 降雨頻率50一中等年 降雨頻率75一中等干旱年 降雨頻率8590-干早年 微灌工程一般采用降雨頻率7590的水文年作為典型年,

34、來用水平衡計算 確定過程規(guī)模，如灌溉面積，蓄水工程規(guī)模 本例水泵開機時間取15小時，A=5015/(0.6675)=224畝 可控制微灌面積：224畝194畝,（四）選擇灌水器類型與確定毛管布置方式,選用進口滴灌管(以色列NaanTif)，該滴灌管滴頭流量壓力關系為 工作水頭hd=10米時，滴頭流量為2.3升時，選擇滴頭間距為1米的滴灌管，每行果樹布置一條滴灌管,濕潤比計算,一般，當?shù)晤^為2升/時，在砂壤土中的濕潤直徑為0.8-1m（經驗值）,（五）根據(jù)設計灌水均勻度計算毛管最大鋪設長度,當沒計灌水均勻度為98時，小區(qū)最大流量偏差qv=0.1，則小區(qū)最大水頭偏差：,將有關數(shù)據(jù)代入上式得：,根據(jù)

35、公式,計算得 hmax11.2m，hmin 9.3m 小區(qū)內滴頭最大水頭差11.2-9.3=1.9米 根據(jù)支毛管水頭差分配比：,毛管最大允許鋪設長度(采用試算法),毛管水頭損失,當L=150米時，hf =1.51m 當L=140米時，hf =1.25m 當L=130米時，hf =1.02m 當L=100米時，hf =0.5 m,根據(jù)地形情況，取毛管長度L=100m，此時，毛管水頭損失為 hf0.5m,（六）布置管網系統(tǒng),水井出水量50m3/h 單條毛管長度100米，每米一個滴頭，每個滴頭流量2.3升時，則每條毛管流量 Q毛1002.3230升時0.23m3h 每個輪灌組毛管條數(shù)n=500.23=217條 取為偶數(shù)條，即216條 整個灌區(qū)毛管總條數(shù)(3米一條毛)為： 324m34432條 輪灌組數(shù)為4322162,（七）輪灌組劃分,根據(jù)輪灌組劃分的原則，此題中，比較好的輪灌組劃分為 第和第灌水小區(qū)為一個輪灌組 第和第灌水小區(qū)為一個輪灌組 為說明管網水力學計算過程，我們將第1和n灌水小區(qū)劃分為第一輪灌組 第和第灌水小區(qū)劃分為第二輪灌組,1、支管水力計算,由于當毛管為100m時，毛管水頭損失為0.