管道灌溉工程規(guī)劃設計-規(guī)劃設計微灌工程

微灌系統(tǒng)布置所用的地形圖比例尺一般為：1/200～l／1000。（一）毛管和灌水器的布置毛管和灌水器的布置方式取決于作物種類和所選灌水器的類型。1.滴灌系統(tǒng)毛管和灌水器的布置(1)單行毛管直線布置（a）。(2)單行毛管帶環(huán)狀管布置（b）。(3)雙行毛管平行布置（c）。(4)單行毛管帶微管布置（d）。微灌系統(tǒng)的布置

l-毛管；2-灌水器；3-果樹；4-繞樹環(huán)狀管

微灌工程規(guī)劃設計2.微噴灌時毛管和滴水器的布置(1)單向半圓微噴(2)雙向微噴(3)窄行密株距植物全圓微噴；(4)單噴頭微噴微灌系統(tǒng)的布置1-毛管；2-微噴頭；3-土壤濕潤；4-果樹

微灌工程規(guī)劃設計（二）干支管布置干、支管的布置取決于地形、水源、作物分布和毛管的布置。管網(wǎng)布置應遵循下列原則：①符合微灌工程總體要求。②使管道總長度最短，盡量少穿越其他障礙物。③滿足各用水單位需要，能迅速分配水流，管理維護方便。④輸配水管道沿地勢較高位置布置，支管垂直于作物種植行，毛管順作物種植行布置。⑤管道的縱剖面應力求平順。微灌系統(tǒng)的布置

微灌工程規(guī)劃設計（三）首部樞紐布置首部樞紐是整個微灌系統(tǒng)操作控制的中心，其位置的選擇主要是以投資省，便于管理為原則。一般首部樞紐與水源工程相結合。微灌系統(tǒng)的布置

微灌工程規(guī)劃設計1.節(jié)點的壓力均衡驗算從同一節(jié)點取水的各條管線同時工作時，節(jié)點的水頭必須滿足各條管線對該節(jié)點的水頭要求。

由于各管線對節(jié)點水頭要求不一致，因此必須進行處理，處理辦法有：一是調(diào)整部分管段直徑，使各條管線對該節(jié)點的水頭要求一致；二是按最大水頭作為該節(jié)點的設計水頭，其余管線進口根據(jù)節(jié)點設計水頭與該管線要求的水頭之差，設置調(diào)壓裝置或安裝調(diào)壓管（又稱水阻管）加以解決，壓力調(diào)節(jié)器價格較高，國外微灌工程中經(jīng)常采用，我國則采用后一種方法即在管線進口處安裝一段比該管管徑細得多的塑料管，以造成較大水阻力，消除多余壓力。從同一節(jié)點取水的各條管線分為若干輪灌組時，各組運行時的壓力狀況均需計算，同一組內(nèi)各管線對節(jié)點水頭要求不一致時，應按上述處理方法進行平衡計算。微灌工程規(guī)劃設計微灌工程規(guī)劃設計2.毛管極限孔數(shù)的確定水平毛管的極限孔數(shù)，應按下式計算：

——毛管的極限分流孔數(shù)；——將括號內(nèi)實數(shù)舍去小數(shù)取整；——毛管的允許水頭偏差，m；——水頭損失擴大系數(shù)，1.1～1.2；——毛管上分流孔的間距，m；——毛管上單孔或灌水器的設計流量。L/h。

微灌工程規(guī)劃設計微灌工程規(guī)劃設計毛管最大鋪設長度的確定：灌水器微灌系統(tǒng)的主要設備灌水器的結構參數(shù)和水力性能參數(shù)1.灌水器的流量與壓力關系

q=khx

q——灌水器流量；h——工作水頭；k——流量系數(shù)；x——流態(tài)指數(shù)，反映了灌水器的流量對壓力變化的敏感程度，當?shù)晤^內(nèi)水流為全層流時,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(nèi)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0～1.0之間變化。微灌系統(tǒng)的主要設備2.制造偏差系數(shù)式中：Cv——灌水器的制造偏差系數(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)。微灌系統(tǒng)的主要設備一、微灌工程規(guī)劃設計的原則（1）微灌工程規(guī)劃應與其他的灌溉工程統(tǒng)一安排。（2）微灌工程規(guī)劃應考慮多目標綜合利用。（3）微灌工程規(guī)劃要重視經(jīng)濟效益。（4）因地制宜、合理地選擇微灌形式。（5）近期發(fā)展與遠景規(guī)劃相結合。

微灌工程規(guī)劃設計二、基本資料的收集（1）地形資料。（2）土壤與工程地質(zhì)資料。（3）作物與灌溉資料。（4）水文與氣象資料。（5）其他資料：社會經(jīng)濟狀況，現(xiàn)有水利設施等。

微灌工程規(guī)劃設計（1）規(guī)劃必須對水源的水量、水位和水質(zhì)進行分析。（2）以水量豐富的江、河為水源時。可不作供水量計算，但必須進行年內(nèi)水位變化和水質(zhì)分析。（3）以小河、山溪為水源時，應根據(jù)調(diào)查資料并參考邊地區(qū)性水文手冊，分析計算設計水文年的徑流量和年內(nèi)分配過程線。（4）以井、泉為水源時，應根據(jù)已有資料分析確定可供水量。無資料時，應對水井作抽水試驗，對泉水進行調(diào)查，確定可供水量。（5）灌溉水質(zhì)必須符合GB5084《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》的規(guī)定。（6）微灌用水量應根據(jù)設計水文年的降雨、蒸發(fā)、作物種類及種植面積等因素計算確定。

三、水源分析與用水計算

微灌工程規(guī)劃設計（一）水源來水量（二）灌溉用水量（三）水量平衡計算

A——可灌面積，hm2；Q——可供流量，m3/h；

Ea——設計耗水強度，mm/d；

t——水源每日供水時數(shù)，h/d；

——灌溉水利用系數(shù)。

三、水源分析與用水計算

微灌工程規(guī)劃設計

微灌工程規(guī)劃設計參數(shù)的確定（一）設計耗水強度設計耗水強度采用設計年灌溉季節(jié)月平均耗水強度峰值，并由當?shù)卦囼炠Y料確定，在無實測資料時可按下表選取。設計耗水強度（mm/d）

微灌工程規(guī)劃設計微灌工程規(guī)劃設計參數(shù)的確定（二）微灌設計土壤濕潤比設計土壤濕潤比是指在計劃濕潤層內(nèi)，被濕潤土體占總土體積的百分比。通常以地面以下20～30cm處濕潤面積占總灌溉面積的百分比來表示。其取決于作物、灌水器流量、灌水量、灌水器間距和所灌溉土壤的特性等。設計時將選定的灌水器進行布置，并計算土壤濕潤比。要求計算值稍大于設計土壤濕潤比，若小于設計值就要更換灌水器或修改布置方案。

常用灌水器典型布置型式的土壤濕潤比的計算公式如下：

微灌工程規(guī)劃設計微灌工程規(guī)劃設計參數(shù)的確定（二）設計土壤濕潤比

1．滴灌（1）單行毛管直線布置，土壤濕潤比按下式計算。

——土壤濕潤比，％；

——土壤水分水平擴散直徑或濕潤帶寬度（其大小取

決于土壤質(zhì)地、滴頭流量和灌水量大小)，m；

——灌水器或出水點間距，m；——毛管間距，m。

微灌工程規(guī)劃設計微灌工程規(guī)劃設計參數(shù)的確定（二）設計土壤濕潤比

1．滴灌（2）雙行毛管直線布置，按下式計算。式中:

——對毛管的窄間距，m；

——與相對應的土壤濕潤比，％；

——對毛管的寬間距，m；

——與相對應的土壤濕潤比，％；

——作物行距，m。

微灌工程規(guī)劃設計微灌工程規(guī)劃設計參數(shù)的確定（3）繞樹環(huán)狀多出水點布置，按下面兩式計算:式中：——株果樹下布置的灌水器數(shù)，個；

——果樹株距，m；

——果樹行距，m；

——灌水器或出水口間距，m；

——濕潤帶寬度，m；

——地表以下30cm深處的濕潤帶寬度，m。

微灌工程規(guī)劃設計微灌工程規(guī)劃設計參數(shù)的確定（二）設計土壤濕潤比2．微噴灌（1）微噴頭沿毛管均勻布置時的土壤濕潤比為：式中：—微噴頭的有效濕潤面積，m2；

—濕潤范圍平面分布夾角，當為全圓噴灑時，＝360°；

—微噴頭的有效噴灑半徑，m；其余符號意義同前。

微灌工程規(guī)劃設計微灌工程規(guī)劃設計參數(shù)的確定（2）一株樹下布置n個微噴頭時的土壤濕潤比計算公式為：式中：n———株樹下布置的微噴頭數(shù)，個；其余符號意義同前。

微灌工程規(guī)劃設計微灌工程規(guī)劃設計參數(shù)的確定（三）微灌的灌水均勻度影響均勻度的因素很多，目前，在設計微灌工程時能考慮的只有水力學和制造偏差對均勻度的影響，可以用克里斯琴森均勻系數(shù)來表示。并由下式計算：式中：——微灌均勻系數(shù)；

——灌水器流量的平均偏差，L/h；

——各灌水器流量，L/h；

——灌水器平均流量，L/h；

——所測的灌水器數(shù)目，個。

微灌工程規(guī)劃設計微灌工程規(guī)劃設計參數(shù)的確定（四）灌水器流量和工作水頭偏差率

微灌工程規(guī)劃設計微灌工程規(guī)劃設計參數(shù)的確定（四）灌水器流量和工作水頭偏差率

微灌工程規(guī)劃設計微灌工程規(guī)劃設計參數(shù)的確定

灌水器工作水頭偏差率與流量偏差率之間的關系可用下式表示：式中：x——灌水器流態(tài)指數(shù)。

微灌工程規(guī)劃設計微灌工程規(guī)劃設計參數(shù)的確定（五）灌溉水利用系數(shù)

《微灌工程技術規(guī)范》50485-2009規(guī)定，微灌灌溉水有效利用系數(shù)滴灌不低于0.90，微噴灌、涌泉灌不低于0.85。（六）灌溉設計保證率《微灌工程技術規(guī)范》50485-2009規(guī)定，微灌工程灌溉設計保證率應根據(jù)自然條件和經(jīng)濟條件確定，不應低于85%。

微灌工程規(guī)劃設計微灌系統(tǒng)的設計（一）微灌灌溉制度的確定

1.設計灌水定額

微灌工程規(guī)劃設計

微灌工程規(guī)劃設計2.設計灌水周期T：對于成齡果樹，一株樹安裝n個灌水器時：

微灌工程規(guī)劃設計3.一次灌水延續(xù)時間t

：（二）微灌系統(tǒng)工作制度的確定1．續(xù)灌

一般只有在小系統(tǒng)，如幾十畝的果園才采用續(xù)灌的工作制度。2．輪灌這種工作制度減少了系統(tǒng)的流量，可減少投資，提高了設備的利用率，通常采用的是這種工作制度。按照作物的需水要求，全系統(tǒng)輪灌組的數(shù)目N為：日輪灌次數(shù)n為：

微灌工程規(guī)劃設計

微灌工程規(guī)劃設計（三）微灌系統(tǒng)水力計算1．管道流量的確定1）毛管流量的確定毛管流量是毛管上灌水器流量的總和即：當毛管上灌水器流量相同時：——毛管流量，L／h；——毛管上同時工作的灌水器個數(shù)；——第i號灌水器設計流量，L／h；——流量相同時單個灌水器的設計流量，L／h。

微灌工程規(guī)劃設計2）支管流量計算支管流量是支管上各條毛管流量的總和：——支管流量，L／h；

——不同毛管的流量，L／h；

微灌工程規(guī)劃設計3）干管流量計算干管管流量是由干管同時供水的各條支管流量的總和：——干管流量，L／h或m3／h；——不同支管的流量，L／h或m3／h；

微灌工程規(guī)劃設計2．各級管道管徑的選擇為了計算管道的水頭損失，必須首先確定管徑。管徑必須在滿足微灌的均勻度和工作制度前提下確定。1）允許水頭偏差的計算。計算時把每條支管上同時運行的毛管所控制的面積看成是一個微灌小區(qū)，為保證該小區(qū)均勻性，對小區(qū)內(nèi)任意兩個灌水器的水力學特性有如下要求：（1）灌水小區(qū)灌水器流量的平均值應等于灌水器設計流量?！?/p>

—設計允許流量偏差率，一般取

不應大于20%；

微灌工程規(guī)劃設計

微灌工程規(guī)劃設計采用補償式灌水器時，灌水小區(qū)內(nèi)設計允許的水頭偏差應為該灌水器允許的工作水頭范圍。（1）平坦地形，毛管進口不設調(diào)壓裝置。初估時，支、毛管經(jīng)濟的水頭損失分配比例均可按0.5考慮。（2）坡地毛管進口設置調(diào)壓裝置時。此時小區(qū)設計允許的水頭偏差應全部分配給毛管，即：=—允許的毛管水頭偏差，m；

微灌工程規(guī)劃設計2）允許水頭偏差的分配。

由于灌水小區(qū)的水頭偏差分別由支管和毛管兩級管道共同產(chǎn)生的，應通過技術經(jīng)濟比較來確定其在支、毛管間的分配。5）干管管徑的確定干管管徑可按經(jīng)濟流速法確定。管道管徑都計算出后，還應根據(jù)塑料管的規(guī)格，最后確定實際各級管道的管徑。微灌系統(tǒng)使用的管材與管件，必須選擇其公稱壓力符合微灌系統(tǒng)設計要求的產(chǎn)品，地面鋪設的管道并應不透光、抗老化、施工方便、連接牢固可靠。

一般情況下，直徑63mm以上各級管道和管件可選用聚氯乙烯產(chǎn)品；直徑在63mm以下各級管道和管件應選用微灌用聚乙烯產(chǎn)品。

微灌工程規(guī)劃設計一、灌水器微灌系統(tǒng)的主要設備灌水器的作用是把末級管道中的壓力水流均勻而又穩(wěn)定地分配到田間，以滿足作物對水分的要求。其質(zhì)量直接影響灌水質(zhì)量和系統(tǒng)的可靠性。因此，對灌水器的制造或選擇均要求較高。（一）對灌水器的要求（1）出水量小。

（2）出水均勻、穩(wěn)定。

（3）抗堵塞性能好。

（4）制造精度高。

（5）結構簡單，便于制定安裝。

（6）堅固耐用，價格低廉。一、灌水器（二）灌水器的分類

1.滴頭（1）流道型滴頭（2）孔口型滴頭微管滴頭(a)纏繞式(b)散射式內(nèi)螺紋管式滴頭1-毛管；2-滴頭；3-滴頭出水；4-螺紋流道孔口型滴頭1-進口；2-出口；3-橫向出水道微灌系統(tǒng)的主要設備

（3）渦流型滴頭（4）壓力補償型滴頭渦流型滴頭1-毛管壁；2-滴頭體；3-出水口；4-渦流室2.滴灌帶（1）內(nèi)鑲式滴灌管（2）薄壁滴管帶一、灌水器微灌系統(tǒng)的主要設備一、灌水器3.微噴頭（1）射流旋轉式微噴頭（2）折射式微噴頭射流旋轉式微噴頭l-旋轉折射臂；2-支架；3-噴嘴折射式微噴頭1-噴嘴；2-折射錐；3-支架（3）離心式微噴頭（4）縫隙式微噴頭離心式微噴頭1-離心室；2-噴嘴；3-接頭件縫隙微噴頭微灌系統(tǒng)的主要設備微灌的過濾設備

微灌要求水中不含造成灌水器堵塞的污物和雜質(zhì)，所以一定要對水源水質(zhì)進行化驗分析，并根據(jù)灌水器類型，選定水質(zhì)凈化設備。

過濾設備主要有：①旋流式水砂分離器又稱離心式或渦流式過濾器微灌系統(tǒng)的主要設備微灌的過濾設備

②砂礫過濾器微灌系統(tǒng)的主要設備

③濾網(wǎng)過濾器微灌系統(tǒng)的主要設備

④疊片式過濾器微灌系統(tǒng)的主要設備微灌系統(tǒng)的組成

微灌系統(tǒng)通常由水源工程、首部樞紐、管道系統(tǒng)和灌水器四部分組成。微灌系統(tǒng)示意圖1-水泵；2-供水管；3-蓄水池；4-逆止閥；5-壓力表；6-施肥罐；7-過濾器；8-排污管；9-閥門；10-水表；11-干管；12-支管；13-毛管；14-灌水器；15-沖洗閥門微灌系統(tǒng)的組成（一）水源工程

河流、湖泊、塘堰、井泉等，只要水質(zhì)符合微灌要求，均可作為微灌水源。為了充分利用各種水源，往往需要修建引水、蓄水和提水工程，以及相應的輸配電工程。河流塘堰機井微灌系統(tǒng)的組成（二）首部樞紐

首部樞紐擔負整個系統(tǒng)的驅動、檢測和控制任務，是全系統(tǒng)的控制調(diào)度中心。水泵及動力機控制閥門水質(zhì)凈化裝置施肥裝置測量設備保護設備微灌系統(tǒng)的組成（三）輸配水管網(wǎng)（四）灌水器

灌水器安裝在毛灌上或通過連接小管與毛管連接，有滴頭、微噴頭、涌水器和滴管帶等多種形式。灌水器的水流出流形式有滴水式、漫射式、噴水式和涌泉式。

一般分為干、支、毛三級管道。通常干、支管埋入地下。微灌系統(tǒng)的組成施肥（施農(nóng)藥）裝置利用微灌系統(tǒng)施可溶性肥料或農(nóng)藥溶液可通過安裝在首部的施肥(施農(nóng)藥)裝置進行。施肥裝置有壓差式施肥罐、開敞式肥料罐、文丘里注入器、注入泵等。微灌系統(tǒng)的主要設備施肥（施藥）裝置注意事項：(1)化肥或農(nóng)藥的注入一定要放在水源與過濾器之間，使肥液先經(jīng)過過濾器之后再進入灌溉管道，以免堵塞管道及灌水器。

(2)施肥和施農(nóng)藥后，必須利用清水把殘留在系統(tǒng)內(nèi)的肥液或農(nóng)藥全部沖洗干凈，防止設備被腐蝕。

(3)在化肥或農(nóng)藥輸液管與罐水管聯(lián)接處一定要安裝逆止閥，防止肥液或農(nóng)藥流進水源。微灌系統(tǒng)的主要設備滴灌微噴灌滲灌涌泉灌微灌系統(tǒng)的類型與特點微灌的概念

微灌是按照作物生長所需的水和養(yǎng)分，利用專門設備加壓自然水頭，再通過低壓管道系統(tǒng)末級毛管上的孔口或灌水器，將有壓水流變成細小的水流或水滴，直接送到作物根區(qū)或附近，均勻、適量地施于作物根層所在部分土壤的灌水方法。微灌系統(tǒng)的類型與特點微灌系統(tǒng)的類型與特點1.滴灌

利用滴頭消殺水中具有的能量，使水一滴一滴緩慢而又均勻的滴在作物根區(qū)土壤中進行局部灌溉的灌水形式。

滴灌較噴灌具有更高的節(jié)水增產(chǎn)效果，同時還可以結合灌溉給作物施肥，提高肥效1倍以上。不足之處是孔口小、流程長易堵塞。

適用于果樹、蔬菜、經(jīng)濟作物及溫室大棚灌溉，在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。

按管道的固定程度，滴灌可分為固定式、半固定式和移動式3種類型。微灌系統(tǒng)的類型與特