管道灌溉-微灌

農(nóng)田水利學(xué)揚(yáng)州大學(xué)水利學(xué)院蔡守華1第二節(jié)微灌微灌概述微灌系統(tǒng)的組成微灌設(shè)備微灌系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)一、微灌概述1.何謂微灌利用專門設(shè)備，將有壓水流變成細(xì)小的水流和水滴，濕潤(rùn)作物根部土壤的灌水方法。微灌的特點(diǎn)只灌作物根部土壤（局部灌溉），不是澆地，而是澆作物流量小，能較精確地控制灌水量２.微灌主要類型（1）滴灌（dripirrigation）滴灌是將輸水管內(nèi)的有壓水流通過滴頭，將灌溉水以水滴或細(xì)小水流的形式濕潤(rùn)作物根部土壤的灌水方法。（發(fā)源于以色列）如果將滴頭埋于地下，則成為地下滴灌(subsurfacedripirrigation)。

（2）微噴灌(micro-spray，microjetirrigation)將輸水管內(nèi)的有壓水頭，通過微噴頭將灌溉水噴灑在作物根部土壤表面的灌水方法。

（3）涌泉灌涌泉灌又稱小管出流灌溉，是通過置于作物根部附近小管向上涌出的小水流或小涌泉將水灌到土壤表面。（4）滲灌滲灌就是通過埋設(shè)在地下的結(jié)構(gòu)獨(dú)特的滲水管，直接把水、肥、氣輸入作物根區(qū)土壤，在一定滲透壓和土壤毛細(xì)管的作用下，人為調(diào)控適度的土壤水、肥環(huán)境，滿足作物需求的一種灌溉方式。實(shí)際應(yīng)用不多。3.微灌的優(yōu)缺點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)節(jié)水節(jié)水效果最好的灌水方法節(jié)能壓力低于噴灌增產(chǎn)能適時(shí)適量水，增產(chǎn)效果好省工可施肥適應(yīng)性強(qiáng)適用于各類地形省地（2）缺點(diǎn)易堵塞，造價(jià)較高二、微灌系統(tǒng)的組成1.水源：河流、渠道、湖泊、水庫(kù)、井、泉等2.樞紐部分：水源工程、水泵與動(dòng)力、閘閥、化肥罐、過濾器、水表3.管網(wǎng)部分：干管、支管、毛管、4.灌水器:（滴頭、微噴頭）等三、微灌設(shè)備1.灌水器

滴灌灌水器：滴頭、滴灌管(帶)

微噴灌灌水器：微噴頭涌泉灌灌水器：小管（1）滴頭通過流道或孔口將毛管中的有壓水流變成水滴狀或細(xì)流狀的裝置。滴頭的常見類型普通孔口滴頭發(fā)絲滴頭（微管滴頭）壓力補(bǔ)償型滴頭（2）滴灌管(帶)滴頭與毛管制造成一個(gè)整體，兼具配水和滴水功能。兩種類型內(nèi)嵌式滴灌管（簡(jiǎn)稱滴灌管）薄壁滴灌帶（簡(jiǎn)稱滴灌帶）1）內(nèi)嵌式滴灌管內(nèi)嵌式滴灌管是在毛管制造過程中,將預(yù)先制造好的滴頭鑲嵌在毛管內(nèi)的滴灌管。兩種類型管式內(nèi)鑲接頭片式內(nèi)鑲接頭滴灌管圖片2）薄壁滴灌帶在制造薄壁管的同時(shí)，在管的一側(cè)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(rùn)土壤。滴灌帶價(jià)格較低，但使用壽命較短。滴灌帶圖片（3）微噴頭將壓力水流以細(xì)小水滴噴灑在土壤表面的灌水器。單個(gè)微噴頭的噴水量一般不超過250L/h，射程一般小于7m。主要類型旋轉(zhuǎn)式折射式1）旋轉(zhuǎn)式微噴頭旋轉(zhuǎn)式微噴頭有效濕潤(rùn)半徑較大,噴水強(qiáng)度較低。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,并且旋轉(zhuǎn)部件容易磨損，因此使用壽命較短。旋轉(zhuǎn)式微噴頭圖片2）折射式微噴頭（霧化噴頭）折射式微噴頭的優(yōu)點(diǎn)是水滴小，霧化程度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,沒有運(yùn)動(dòng)部件,工作可靠,價(jià)格便宜。噴灑半徑較小。折射式微噴頭圖片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(xì)微水滴散落在四周地面上。（4）小管出流灌水器2.管材及管件毛管和支管宜采用微灌專用PE管（半軟管）干管可采用UPVC管（硬管）3.施肥裝置壓差式施肥罐文丘利注入式施肥器4.過濾器雙罐反沖洗砂石過濾器單罐反沖洗砂石過濾器離心式過濾器篩網(wǎng)過濾器離心式過濾器與篩網(wǎng)式過濾器組合使用四、微灌系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)主要參考資料：設(shè)計(jì)步驟：1搜集基本資料2微灌系統(tǒng)的選型3微灌系統(tǒng)規(guī)劃布置4計(jì)算灌溉制度5擬定工作制度6管網(wǎng)設(shè)計(jì)7選擇水泵與動(dòng)力8選配樞紐其它設(shè)備（一）搜集基本資料1.地形資料2.水文資料3.氣象資料4.作物資料5.土壤資料6.設(shè)備資料等（二）微灌系統(tǒng)的選型1.滴灌適用于蔬菜、果樹、經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的大田作物（如新疆棉花）等。2.微噴灌適用于育苗、蘑菇、花卉等。3.小管出流（應(yīng)用不多）適用于果樹等。4.滲灌（應(yīng)用不多）適用于蔬菜、經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的大田作物等。（三）微灌系統(tǒng)規(guī)劃布置1.選擇水源（主要關(guān)注水質(zhì)情況）2.確定泵站位置考慮管理方便；盡量布置中心或中間位置。3.干、支、毛管布置基本要求：施工及管理方便、受益均衡、投資少；一般支管垂直于植物行向布置，毛管順行布置。山丘區(qū)：干管多沿山脊或等高線布置；支管垂直于等高線布置；毛管沿等高線布置。平原區(qū)：干、支盡量雙向布置，兩側(cè)布置下線管道。4.滴頭布置單行毛管直線布置適用于蔬菜等。1條毛管控制一行或兩行作物。滴頭間距20~40cm。單行毛管帶環(huán)狀布置適用于果樹，第根環(huán)狀管安裝4~6個(gè)滴頭。雙行毛管平行布置適用于滴灌高大作物。如灌果樹,每株樹兩邊各安裝2~3個(gè)滴頭。單行毛管帶微灌布置適用于果樹。每棵果樹安裝4~6條微管。5.微噴頭布置毛管順行布置。毛管間距與微噴頭間距根據(jù)微噴頭噴灑半徑確定。（四）計(jì)算灌溉制度1.設(shè)計(jì)灌水定額mm=1000H

p(

max

min)(mm)m:設(shè)計(jì)凈灌水凈定額(mm)；H：計(jì)劃濕潤(rùn)層深(ｍ)；

：土壤干容重(t/m3)；p：土壤濕潤(rùn)比，濕潤(rùn)面積與控制面積之比；

max、

min:土壤適宜含水率上、下限(重量%)。設(shè)計(jì)毛灌水定額m’m’=md/η

η:灌溉水利用系數(shù),滴灌、微噴灌分別不低于0.9、0.85計(jì)算設(shè)計(jì)凈灌水定額的另一種方法：（1）確定灌水周期、需水強(qiáng)度（2）計(jì)算凈灌水定額

m=灌水周期×需水強(qiáng)度（3）計(jì)算毛灌水定額

m’=m/η２.灌水周期（d）

T=m/e

式中ｅ：作物需水強(qiáng)度(mm/d)。３.一次灌水延續(xù)時(shí)間1）單株單灌水器（如蔬菜滴灌）

式中m’：灌水定額（mm）；

Se、St：作物株、行距（m）；

qd：滴頭流量（L/h)。2）單株多灌水器（如果樹滴灌）

式中n：每棵果樹的滴頭數(shù)。例題

已知qd=4L/h,每株作物布置一個(gè)滴頭。作物株距為0.6m，行距為0.8m,濕潤(rùn)比p=75%,H=0.4m,

=1.45t/m3,

田=25%(重量百分比),

max=90%

田,

min=70%

田,e=6mm/d,

=0.9。求:(1)m；(2)T；(3)t。（五）擬定工作制度設(shè)每天工作時(shí)間為C,則輪灌組數(shù)為確定每個(gè)輪灌組的支管數(shù)與毛管數(shù)，并能定輪灌順序（六）管網(wǎng)設(shè)計(jì)１.干管設(shè)計(jì)管材：PVC-U管、微灌專用PE管管徑：根據(jù)設(shè)計(jì)流量和經(jīng)濟(jì)流速來(lái)確定，經(jīng)濟(jì)流速取1~2m/s。經(jīng)驗(yàn)：常用

75、

90PVC-U管等

63、

80PE管等2.支管與毛管設(shè)計(jì)管材：微灌專管PE管管徑：按灌水器流量允許偏差率確定。支管與毛管示意圖

HC

HE

HvHd

hwDE+hwAB+(ZE

ZC)

HVHd

HV=qV[1+0.15(1-x)qV/x]xx:灌水器流態(tài)指數(shù)

qv:流量偏差率(%),不大于20%

Hv:工作水頭偏差率(%)

根據(jù)《規(guī)范》

hwED+(ZE

ZD)

0.50HVHd→d毛

hwAB+(ZD

ZC)

0.50HVHd→

d支關(guān)于流態(tài)指數(shù)：流態(tài)指數(shù)（x）：反映流量對(duì)壓力變化的敏感程度。

q=khx式中：q：灌水器的流量；k：流量系數(shù)；h:工作壓力；x:流態(tài)指數(shù)。常見灌水器的流態(tài)指數(shù)：孔口式滴頭、微噴頭：0.5（紊流）迷宮式滴頭（滴灌管上）：0.5（紊流）微管：0.9~1（層流）微孔管：0.8（層流）（七）選擇水泵與動(dòng)力１.選擇水泵

(1)確定系統(tǒng)流量

Q=qd

同時(shí)工作的灌水器數(shù)/1000(2)確定系統(tǒng)揚(yáng)程選擇參考灌水器(最難灌水的灌水器)H=Hd+hw毛

+hw支

+hw干

+hw樞

+