水利工程與節(jié)水灌溉技術(shù)課件

噴灌工程技術(shù)煙草固定式噴灌草坪噴灌頭噴噴灌的主要技術(shù)參數(shù)射流式噴頭的水力學(xué)原理噴灌系統(tǒng)概述與噴灌技術(shù)要求

噴灌的主要內(nèi)容搖臂式噴頭的結(jié)構(gòu)噴灌系統(tǒng)的類型噴灌系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計噴灌技術(shù)的主要內(nèi)容

噴灌系統(tǒng)的分類與組成

概述

噴頭性能

噴頭的種類和工作原理

噴灌系統(tǒng)自動化國外噴灌技術(shù)發(fā)展概況與前景

噴灌最初產(chǎn)生於19世紀(jì)末，在1920年以前主要用於噴灌草坪和公園以及少量的蔬菜、苗圃、果樹。本世紀(jì)40年代以後，噴灌真正的用於大田灌溉，隨之出現(xiàn)了射程遠而結(jié)構(gòu)簡單的搖臂式噴頭和薄壁鋁管和合金管從50年代以後開始陸續(xù)研製了許多移動管道的機械系統(tǒng)，縱拖式（1948年）、滾移式（1935年）、時針式（1955年）絞盤式（1965年）平移式（1978年）相繼研製成功1983年世界噴灌面積達到4億畝以色列、羅馬尼亞、聯(lián)邦德國、捷克斯洛伐克等國的噴灌面積占其灌溉面積的100％美國、蘇聯(lián)的噴灌面積占其灌溉面積的40％，但其分別占總灌溉面積的1/3主要灌溉作物為蔬菜、果樹、葡萄、經(jīng)濟作物、牧草、玉米和小麥?zhǔn)澜鐕姽喟l(fā)展的三大趨勢不斷提供機械化與自動化水準(zhǔn)，噴灌面積持續(xù)增長注意節(jié)能、著手開發(fā)與利用新能源日益廣泛地應(yīng)用新技術(shù)、重視提高噴灌品質(zhì)我國噴灌技術(shù)發(fā)展概況我國的噴灌發(fā)展起步較晚，1949年以後才開始研究噴灌和運用噴灌方法灌溉蔬菜噴灌在我國的發(fā)展大致分為兩個階段：第一階段（1949—1973）引進、試驗階段

當(dāng)時主要學(xué)習(xí)蘇聯(lián)的技術(shù)，於50年代在上海、南京、重慶、武漢等大城市建立一批噴灌站第二階段（1973—至今）研究試點、推廣應(yīng)用階段

從1973年我國掀起了一個研究與推廣噴灌的熱潮，到80年代噴灌面積達到1千萬畝噴灌噴灌是把由水泵加壓或自然落差形成的有壓水通過壓力管道送到田間，再經(jīng)噴頭噴射到空中，形成細小水滴，均勻地灑落在農(nóng)田，達到灌溉的目的一種灌溉方式噴灌幾乎適用於除水稻外的所有大田作物，以及蔬菜、果樹等經(jīng)過20多年的努力，現(xiàn)在我國已有噴灌面積80多萬hm2噴灌技術(shù)的優(yōu)點省水、增產(chǎn)省勞力提高土地利用率防止土壤沖刷和鹽鹼化省水、增產(chǎn)利用噴灌技術(shù)與一般的地面灌溉可以節(jié)約用水20－30%噴灌對地形的適應(yīng)性強噴灌可以調(diào)節(jié)出間小氣候，增加近地表層空氣濕度，在炎熱季節(jié)降低氣溫，有利於作物的生長，還能沖刷掉莖葉上的灰塵，以利於作物的呼吸和光合作用。玉米、小麥、棉花、大豆等採用噴灌一般比溝灌、畦灌可增產(chǎn)10－30%，蔬菜噴灌則可增產(chǎn)l－2倍。水稻在高溫季節(jié)保持水層並進行噴灌，增加了田間空氣濕度，降低了溫度，增加了日夜溫差，空殼率減少，取得了每畝增產(chǎn)一成的效果。省勞力

由於噴灌的機械化程度高，可以大量減輕勞動強度，節(jié)約勞動力。一般移動機組可以成倍提高工效。如果大面積採用固定式噴灌系統(tǒng)工效還會更高。此外，採用噴灌還可以減少修築毛渠、畦、溝、埂的投工。提高土地利用率

採用噴灌可以大大減少溝渠占地，不僅節(jié)省土石方工程，而且能騰出5－15%的溝渠、地埂占地，擴大作物種植面積。

噴灌可以根據(jù)土壤質(zhì)地的輕重和透水性大小合理確定水滴大小和噴灌強度，以保護土壤的糰粒結(jié)構(gòu)，避免造成土壤沖刷。在土壤鹽鹼化的地區(qū)，採用噴灌控制濕潤深度，消除深層滲漏，可以防止由於地下水位上升而引起的次生鹽鹼化。防止土壤沖刷和鹽鹼化噴灌技術(shù)的缺點受風(fēng)的影響大

一般在3－4級風(fēng)以上，部分水滴在空中被吹走，灌溉均勻度大大降低，就不宜進行噴灌在空氣中的損失大

空氣相對濕度過低時，水滴未落到地面之前在空中的蒸發(fā)損失可以達到10%對土壤表層濕潤比較理想，而深層濕潤不足。採用低強度噴灌(即慢噴灌)，使噴頭的平均噴灌強度遠低於土壤的入滲速度，這樣使水分能充分地滲入土壤下層，而又不會產(chǎn)生積水和地表徑流需要一定的機械設(shè)備，在水源比較豐富的平原地區(qū)一般投資較高棉花固定式噴灌向日葵固定式噴灌半固定式噴灌系統(tǒng)移動式噴灌系統(tǒng)時針式噴灌機時針式噴灌機田間佈置鳥瞰圖卷管式噴灌機大田棉花用卷管式噴灌機滾移式噴灌機噴灌的主要技術(shù)參數(shù)

噴灌強度

噴灌均勻度水滴打擊強度

1、噴灌強度定義：單位時間內(nèi)噴灑在單位面積土地上的水量，mm/h技術(shù)要求：

與土壤的透水特性相適應(yīng)，即噴灌強度不應(yīng)超過土壤的滲吸速度，不致在地表形成積水和徑流噴灌強度有點噴灌強度

i和平均噴灌強度(面積和時間都平均)兩個概念。點噴灌強度

i是指在一定時間(t)內(nèi)，噴灑到某一點土壤表面的水深h，即：平均噴灌強度是指在一定面積上(一個噴頭，或許多噴頭，或噴頭設(shè)置點控制的面積)，各點在單位時間內(nèi)的噴灌水深的平均值，用平均噴灌水深h0與相應(yīng)噴灌持續(xù)時間t的比值表示。單噴頭的噴灌強度定義：單位時間內(nèi)噴灑在單位面積土地上的水量，或單位時間內(nèi)噴灑在灌溉土地上的水深,單位：mm/h上式中：q=噴頭的流量A＝1個噴頭的濕潤面積噴頭的水量分佈單個旋轉(zhuǎn)式噴頭的典型水量分佈圖灌水深度影響水量分佈的因素：壓力風(fēng)速，風(fēng)向噴頭轉(zhuǎn)速（均勻與否）噴頭佈置形式和間距單噴頭水量分佈圖壓力對水量分佈的影響壓力適中壓力過高壓力過低灌水深度2、噴管均勻度

就是噴灌面積上水量分佈的均勻程度。噴灌均勻度的影響因素：噴頭結(jié)構(gòu)、工作壓力、噴頭佈置形式、噴頭間距、噴頭轉(zhuǎn)速的均勻性、豎管的傾斜度、地面的坡度和風(fēng)速、風(fēng)向等因素都有密切關(guān)係。噴灌均勻度一般以噴灑均勻係數(shù)（克裏斯琴森係數(shù)）Cu表示，其計算方法如下：

上式中：——整個噴灌面積上的平均噴灌強度

n——觀測計算噴灌強度點的總數(shù)

P——各點的噴灌強度

——不計正、負的絕對值噴頭組合示意圖

噴灌均勻度和噴灌強度的田間測定3、水滴打擊強度

定義：就是單位噴灑面積的水滴對作物和土壤的打擊動能。表示方法：霧化指標(biāo)H/d——噴頭的工作壓力與主噴嘴直徑之比?水滴的直徑?霧化指標(biāo)H/d

不同種類的霧化指標(biāo)水滴打擊強度的影響因素

噴頭孔嘴大小工作壓力

噴嘴結(jié)構(gòu)水滴直徑的確定及其對土壤的影響

水滴直徑根據(jù)作物、用途、風(fēng)速和土壤等因素確定。

水滴太大，容易破壞土壤表層的糰粒結(jié)構(gòu)，造成土壤板結(jié)，甚至打傷作物的幼苗或造成某些作物倒伏，還會把土濺到作物葉面上影響作物的生長。水滴太小，在空中蒸發(fā)損失大，受風(fēng)的影響也大。因此，要根據(jù)灌溉作物和土壤性質(zhì)選擇恰當(dāng)?shù)乃沃睆?。一般要求最遠處水滴平均直徑為:1～3mm。噴頭的組合方式噴頭及支管間距計算R設(shè)＝KR式中：R設(shè)＝噴頭的設(shè)計射程K＝與噴灌系統(tǒng)的形式、風(fēng)速、等有關(guān)的係數(shù)，一般等於0.7-0.9;對於固定式噴灌系統(tǒng)由於豎管裝好後就無法移動，如有空白就無法補救，故可以採用0.8，多風(fēng)地區(qū)採用0.7。R＝噴頭的射程(產(chǎn)品性能表上查的數(shù)值)組合平均噴灌強度式中：q=噴頭流量

Sm＝支管間距

Sl＝噴頭間距允許的噴灌強度土壤的入滲速率過程注：允許的噴灌強度應(yīng)小於土壤的入滲速率噴頭性能噴頭噴頭的種類和工作原理射流式噴頭的水力學(xué)原理搖臂式噴頭的結(jié)構(gòu)噴水量工作壓力射程二、噴頭噴頭是噴灌機與噴灌系統(tǒng)的重要組成部分。它的作用是把有壓水流噴射到空中，散成細小的水滴，並均勻噴灑在灌溉土地上。因此噴頭的性能、結(jié)構(gòu)形式及製造品質(zhì)的好壞將直接影響噴灌的品質(zhì)。1、噴水量

噴水量(或稱噴頭流量)是指噴頭在單位時間內(nèi)，噴射出來的水體積。

表示符號：q常用單位：

m3/h

有時也用L/s表示

轉(zhuǎn)換關(guān)係：1L/s＝3.6

m3/h

測定方法：常採用體積法，迴圈水池三角堰或水錶測定。

上式中:

q——噴嘴流量（L/h)Cd——流量係數(shù)（＝0.9～0.96）

d——噴嘴直徑（mm）

H——噴嘴進口壓力（m）

A——單位換算係數(shù)（上述單位時A＝12.5）計算噴頭流量的半經(jīng)驗方程：

噴嘴直徑5mm,工作壓力300kPa,假定Cd=0.94,計算其流量。Example:(實例）噴頭要求在一定的水壓力下才能正常工作。水壓力由水泵供給或利用天然水頭。故：工作壓力：噴頭正常工作時，所要求的噴頭進口處的水壓力表示符號：H

2、工作壓力常用單位：米水柱高或公斤／平方釐米轉(zhuǎn)換關(guān)係：1公斤／平方釐米＝10米水柱高=98.07kPa

測定方法：一般用壓力錶測定工作壓力的計算公式上式中：

Hd——工作壓力（m）

d——噴嘴直徑（mm）

Kd——水滴粉碎係數(shù)一般：Kd=10——17

好：Kd=11——143、射程射程：指在無風(fēng)條件下噴頭噴灑的水流所能達到的最遠距離。表示符號：R常用單位：m測定方法：規(guī)定噴灌強度等於各點噴灌強度平均值5％的那一點，至噴頭的距離作為噴頭的射程。影響因素：射程的大小，主要決定於工作壓力和噴水量，但也受噴頭結(jié)構(gòu)、自轉(zhuǎn)速度等因素的影響。噴頭的種類和工作原理按其工作壓力和射程的大小可以分為低壓噴頭(或稱近射程噴頭)、中壓噴(或稱中射程噴頭)和高壓噴頭(或稱高射程噴頭)其劃分界線大致可以按表1所列的範(fàn)圍分類。目前用得最多的是中、近射程噴頭，因為它消耗的能量較小，而且比較容易得到較好的噴灌品質(zhì)。按照噴頭的結(jié)構(gòu)型式與水流性狀可以分為旋轉(zhuǎn)式、固定式和孔管式三種上式中：L－射程（m）d-噴嘴直徑（mm）h-壓力水頭（m）B-單位換算係數(shù)，當(dāng)B=1.4

當(dāng)射程分別減少2％和4%射程的計算

計算下列條件下噴頭的射程，噴嘴直徑1.2英寸，壓力水頭h=600kPa，Example:利用公式：

噴頭類別性能低壓噴頭中壓噴頭高壓噴頭

工作壓力

（kg/cm2)1～33～5>5噴水量（m3/h

）<1010～40>40射程（m）<2020～40>40噴頭按其工作壓力和射程的大小分類噴頭按其結(jié)構(gòu)分類旋轉(zhuǎn)式噴頭管孔式噴頭固定式噴頭單列孔管多列孔管反作用式葉輪式搖臂式離心式縫隙式折射式固定式噴頭折射式噴頭離心式噴頭特點：噴灌過程中，所有部件固定不動，水流以全圓或扇形同時向四周散開水流分散，射程小（5～10m）噴灌強度大水滴細小，工作壓力低結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，壽命長用途：

公園、苗圃、溫室等旋轉(zhuǎn)式噴頭根據(jù)轉(zhuǎn)動機構(gòu)的特點，將旋轉(zhuǎn)式噴頭分為搖臂式、葉輪式、和反作用式齒輪式四種。齒輪式、搖臂式噴頭分別是農(nóng)業(yè)和草坪灌溉中最廣泛的兩種噴頭射流式噴頭的水力學(xué)原理工作壓力、噴水量和射程之間的關(guān)係自由出流噴嘴的流量可按下式計算：式中：

——噴嘴的流量係數(shù)，一般等於0.9——0.95

——噴嘴的過水?dāng)嗝娣e（以平方米為單位）

——噴嘴的出口壓力（以米為單位，等於噴頭的工作壓力減去噴頭內(nèi)的水頭損失）。由這個公式可以看出：在噴嘴大小相同時，流量與水頭的平方根成正比。影響射程的其他因素噴射仰角噴頭自轉(zhuǎn)速度噴管結(jié)構(gòu)流量

噴射仰角：固體在真空中拋射，射程以仰角45°最遠。但水舌在空氣中噴射仰角與射程的關(guān)係，根據(jù)實驗的結(jié)果分析得知，當(dāng)其他因素相同時，噴射仰角為28°——32°時射程最遠。噴射仰角噴頭自轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)速：當(dāng)噴頭以1—3分／轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)時，比噴頭在靜止?fàn)顟B(tài)的射程減少10－15％，射程越大減少的百分?jǐn)?shù)越大，轉(zhuǎn)速越大減少的百分?jǐn)?shù)也越大。噴管與整流器

為了爭取更大的射程，就必須力求從噴嘴射出的水舌密實透明(即摻氣少)，表面光滑，水舌內(nèi)的水流紊動小。為達到達些要求，除了噴嘴加工應(yīng)儘量光滑之外，更重要的是進入噴嘴的水流應(yīng)經(jīng)過整直，使水流平穩(wěn)達到大部分流線都平行於水舌軸線。搖臂式噴頭的結(jié)構(gòu)

噴嘴噴管整流器彎管搖臂彎管擺臂彈簧搖臂軸扇形機構(gòu)空心軸軸套防沙彈簧墊圈三、管道及附件管道固定式管道移動式管道薄壁鋁合金管鍍鋅薄壁管塑膠軟管膠管塑料管鑄鐵管鋼管聚氯乙烯管（PVC管）聚乙烯管（PE管）1、固定管道——塑膠管塑膠管的規(guī)格——以外徑標(biāo)稱塑膠管的承壓能力差塑膠管優(yōu)缺點內(nèi)壁光滑，水頭損失小施工容易能適應(yīng)一定的不均勻沉陷放置在地表時，易老化塑膠管的連接絲口連接、法蘭連接、粘結(jié)、焊接、承插連接Pvc管Pvc管PE管2、固定管道—鑄鐵管鑄鐵管承壓：一般可承受1MPa的壓力使用壽命：大於30年管段短、接頭多、施工量大易銹蝕性脆，承受動載荷能力差管壁厚，重量大4、固定管道—鋼管鋼管承壓：1.5—6.0Mpa使用壽命：15年左右管壁薄、重量輕管段長、介面少、鋪設(shè)簡便韌性強、能承受動載荷易銹蝕移動管道（一）鋁鋁合金管強度高重量輕耐腐蝕壽命15—20年硬度差、易變形、價格較高管段長一般為5m、6m移動管道（二）鍍鋅薄壁鋼管強度高重量僅為普通鋼管的五分之一，但比鋁管重耐腐蝕壽命長鋼管移動管道（三）塑膠軟管有錦塑軟管和膠管兩種，用錦綸絲或維綸絲織成網(wǎng)狀管坯，然後在內(nèi)外壁塗一層塑膠製成?？沙袎?00—800kPa膠管用橡膠作為原材料，當(dāng)中夾布製成，價格較高快速接頭便於管道快速移動，移動管道各段間採用快速接頭連接，常用的快速接頭的結(jié)構(gòu)形式有以下幾種：11、杠桿緊扣式（或稱球形連接）組成：由接合碗、杠桿扣緊環(huán)和帶橡膠密封圈的承碗特點：密封性好，最大偏角可達30度但不能自動瑣緊和脫扣，在插入後要用手將搭鉤瑣緊杠桿緊扣式2、搭扣式V形橡膠密封圈止水，插入時搭扣自動滑入掛鉤槽內(nèi)3、彈簧鎖緊式4、暗銷式5、偏心扣式等等還有：管道附件給水栓管網(wǎng)系統(tǒng)的給水裝置或出水口,用於半固定式系統(tǒng)或移動式系統(tǒng)中支管和主管的快速連接和拆卸給水栓自閉閥用於支管與安有噴頭的豎管的快速連接特點：只有在豎管插進時水流才能通過，豎管一拆下，閥門自動關(guān)閉。自閉閥閥門其他附件和管件：閥門、逆止閥、篩檢程式安全閥、空氣閥三通、彎頭堵頭、流量調(diào)節(jié)器、壓力調(diào)節(jié)器等篩檢程式三通四、噴灌動力設(shè)備1、柴油機2、電動機小型噴灌機組柴油機機組動力機的選配動力機的選配功率用下式計算：柴油機：電動機：(hp)(kw)注：五噴灌機單噴頭噴灌機雙懸臂式縱拖式滾移式時針式平移式人工移動管道式絞盤式單噴頭噴灌機

按行走系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與移動方式可以分為手抬式、手推車式、牽引拖車式和拖拉機懸掛式四種與手扶拖拉機配套的噴灌機手抬式柴油輕型噴灌機手推式小型噴灌機拖拉機懸掛式大型噴灌機單噴頭噴灌機田間工程的佈置特點

控制面積有限，為了進行大面積的噴灌，就要在田間佈置供水系統(tǒng)和噴灌機的移動道路單噴頭噴灌機一般從明渠中取水供水管道的間距也就是噴頭的組合間距如果供水管道中水深較淺而不能完全淹沒吸水管的濾網(wǎng)或淹沒深度不夠，需挖集水坑噴頭可以是全圓噴灑，也可以是順風(fēng)向作240～300°

扇形噴灑滾移式噴灌機移動式噴灌機田間作業(yè)示意圖滾移式田間工程的佈置滾移式噴灌機一般是由有壓管道供水噴灌管道與給水栓之間用軟管連接，供水管道間距為最大噴灌管道長度的兩倍給水栓間距一般等於垂直支管方向的噴頭組合間距但是如果配有較長的軟管可由一個給水栓給兩個噴頭供水，那麼間距就可以加大一兩倍，也可取減少裝卸軟管的時間縱拖式噴灌機

縱拖式噴灌機田間工程佈置特點縱拖式噴灌機一般由壓力管網(wǎng)供水,供水幹管一般布置在田塊中間縱拖的噴灌管道交替在幹管兩側(cè)工作供水幹管一般應(yīng)埋在地下，以免影響噴灌管道的拖移幹管上每隔一個組合間距就要裝一個給水栓，先後給兩側(cè)的噴灌管道供水絞盤式噴灌機絞盤式噴灌機田間工程佈置特點絞盤式噴灌機多是從高壓管網(wǎng)取水在給水栓處還要有垂直於供水管道的田間小道高壓管道的間距大致為噴灌機軟管長度的兩倍沿高壓管道地面應(yīng)有道路，以便拖移噴灌機給水栓間距約為噴頭射程R的2倍雙懸臂式噴灌機雙懸臂式噴灌機的基本特點是將噴灌管道及噴頭都裝在向兩邊伸出的懸臂式桁架上，這樣可以用較低的壓力而又能同時灌溉較大的範(fàn)圍．按照懸臂運動的方向不同，這種噴灌機可以分成兩大類:平移雙懸臂式噴灌機旋轉(zhuǎn)雙懸臂式噴灌機平移式噴灌機田間工程是一系列平行的機行道穗其緊鄰的供水管道機行道的間距為兩個懸臂長度之和路渠兩側(cè)不能有樹木和電線桿等障礙物供水管道應(yīng)有足夠的過水?dāng)嗝嬉员ＷC供水，給一臺噴灌機供水時一般要求通過流量0.1—0.13m3/h還要求渠中保持一定的水深，一般水深至少60cm

雙懸臂式噴灌機田間工程佈置特點1.平移雙懸臂式噴灌機2.旋轉(zhuǎn)雙懸臂式噴灌機田間工程則是一個壓力供水管網(wǎng)有的噴灌機上附有一根略比懸臂長一點的軟管，這樣可以將給水栓佈置在兩個噴點的中間，兩個噴點共用一個給水栓濕潤面積略有重複，而且整個噴灌面積都能為各噴點工作的噴灌機的濕潤面積所覆蓋在給水栓處的水壓力應(yīng)等於噴灌機的工作壓力，一般為400～650kPa各噴點之間要佈置道路，以便拖移時針式噴灌機電力驅(qū)動式水力驅(qū)動式油壓驅(qū)動式壓氣驅(qū)動式機械或纜索傳動式小麥用時針式噴灌機主管、支管水源湖泊井泉管道河流噴灌系統(tǒng)的組成噴頭管件豎管閥門動力機動力離心泵潛水泵噴灌專用泵管道系統(tǒng)施肥過濾系統(tǒng)水源－河流、管道、塘庫、井泉、湖泊水泵－離心泵、潛水泵、噴灌專用泵動力機－電動機、柴油機、汽油機、拖拉機管道系統(tǒng)－主管、支管、豎管、管件、閥門噴頭噴灌系統(tǒng)的組成灌溉系統(tǒng)配套六、噴灌系統(tǒng)主要內(nèi)容1、噴灌系統(tǒng)的組成2、噴灌系統(tǒng)的分類3、噴灌系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計噴灌系統(tǒng)管道噴灌系統(tǒng)機組噴灌系統(tǒng)固定式噴灌系統(tǒng)半固定式噴灌系統(tǒng)移動式噴灌系統(tǒng)小型機組噴灌系統(tǒng)平移式噴灌系統(tǒng)中心支軸式噴灌系統(tǒng)卷管式噴灌系統(tǒng)固定式噴灌系統(tǒng)(solid-setsystem)移動式噴灌系統(tǒng)(Portablesystem)半固定式噴灌系統(tǒng)(Semi-portablesystem)絞盤式噴灌機平移式噴灌系統(tǒng)(Linear-movesystem)時針式噴灌系統(tǒng)(Center-pivotsystem)噴灌系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計收集規(guī)劃所需資料水量平衡計算選擇噴灌系統(tǒng)的形式選擇噴頭及確定噴頭的組合形式布置幹、支管擬定噴灌工作制度管網(wǎng)水力學(xué)計算圖紙繪制材料統(tǒng)計工程預(yù)算效益分析施工1、基本資料的收集(1)灌區(qū)地勢、地形資料：一般應(yīng)有1/500——1/1000比例的地形圖，以此瞭解水源情況，確定灌區(qū)部位、範(fàn)圍、水泵位置及高程；設(shè)計管路或管道網(wǎng)以及道路的佈局和尺寸，按合理的耕作方向，擬定噴灌系統(tǒng)的作業(yè)方式等。(2)水源調(diào)查：要測定流量和水位高程及變幅，可供水量和保證率，研究水源工程問題。如果是井水，考慮群並匯流的可能條件。(3)種植制度及群眾高產(chǎn)灌溉經(jīng)驗：瞭解當(dāng)?shù)胤N植結(jié)構(gòu)、輪作制度、機械化水準(zhǔn)，以及與開展噴灌有關(guān)的農(nóng)業(yè)種植、耕作的現(xiàn)狀與存在問題，確定主要噴灌作物和噴灌任務(wù)，在總結(jié)當(dāng)?shù)厝罕娚a(chǎn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，擬定噴灌制度(包括噴灌時間、次數(shù)、每次噴水量和總用水量)。(4)農(nóng)業(yè)氣象：收集降水、氣溫、地溫、風(fēng)向、風(fēng)力等與噴灌有密切關(guān)係的農(nóng)業(yè)氣象資料，據(jù)以分析確定噴灌任務(wù)、噴灌制度、噴灌的作業(yè)方法、田間噴灌網(wǎng)的合理佈局(5)土壤：土壤透水性是確定噴灌強度和灌水量的重要指標(biāo)組合噴灌強度應(yīng)該小於土壤入滲強度。(6)作物耗水量：不同作物在不同生育期的耗水量隨各生育階段中耗水和氣候條件不同而有差別，需根據(jù)試驗取得資料，設(shè)計時採用噴灌作物耗水最旺時期平均日耗水量為準(zhǔn)(以毫米／日計)。用表示。在設(shè)計灌水深m(以毫米計)為已知的情況下，可得：(7)其他：調(diào)查有關(guān)噴頭、水泵、動力設(shè)備、管材產(chǎn)品和工程材料及價格等。社會經(jīng)濟狀況,瞭解當(dāng)?shù)厝罕姷哪昶骄杖搿?、水量平衡分析目的：確定灌溉面積，蓄水工程規(guī)模步驟：2.供水分析1.用水分析：①選擇設(shè)計典型年②計算典型年的作物需水量和典型年灌溉用水量③其他用水3.用水平衡計算②當(dāng)來水總量滿足要求，但在時間分配上不能滿足，修建蓄水池調(diào)節(jié)①來水總量及其在時間上的分配都能滿足用水要求時，不建蓄水池③當(dāng)來水總量不能滿足要求，確定適宜的灌溉面積。3、選擇噴灌系統(tǒng)的形式固定式噴灌系統(tǒng)——用於噴灌次數(shù)多，經(jīng)濟價值高的作物半固定式噴灌系統(tǒng)——用於小麥等小型機組式——山區(qū)或經(jīng)濟價值較低的作物絞盤式噴灌機——小麥等大田作物大型平移或時針式噴灌機——大型農(nóng)場選擇噴頭及確定噴頭的組合形式噴頭的選擇噴頭的組合方式計算噴頭和支管的間距計算組合平均噴灌強度44.1、噴頭的選擇考慮灌溉作物：蔬菜——水滴小和噴灌強度較小的中低壓噴頭玉米、高粱等——水滴較大和噴灌強度較大的高壓噴頭考慮土壤：砂壤土——噴灌強度較大的噴頭粘壤土——噴灌強度較小噴頭考慮風(fēng)速：風(fēng)速大的地方宜選用噴灌強度較大、水滴直徑較大的中高壓噴頭例如：灌溉作物為蔬菜，砂壤土，宜選用噴灌強度較大而水滴直徑較小的噴頭。如選用ZY－2噴頭，噴嘴直徑7.0mm，工作壓力350kPa，噴頭流量q=3.2m3/h，射程R＝18m4.2、噴頭的組合方式原則：在保證噴灑均勻、不留空白的情況下，使噴頭和支管的距離應(yīng)儘量大組合方式有：正方形、矩形、正三角形、三角形和扇形等4.3、計算噴頭和支管的間距設(shè)計射程：R設(shè)＝K×R(K=0.7—0.9,K反映了風(fēng)的影響)不同的佈置方式及噴頭、支管間距4.4、計算組合平均噴灌強度按如下公式計算：5、管網(wǎng)佈置佈置原則：1、管道總長短，造價低2、有利於管理（輪灌或分）3、平原區(qū)，支管與作物種植方向一，在山區(qū)，支管沿等高線佈置4、管線縱剖面應(yīng)力求平順，減少折點（避免負壓）5、支管上各噴頭的工作壓力力求一致，或在允許的範(fàn)圍內(nèi)，水利設(shè)計準(zhǔn)則。6、支管上各噴頭的工作壓力力求一致，或在允許的範(fàn)圍內(nèi)，遵循水利設(shè)計準(zhǔn)則。陡坡上（下坡）──縮小管徑（上坡）──管道不宜太長7、水源應(yīng)在地塊中央，經(jīng)濟。6、擬定噴灌工作制度1.灌水定額：2.一次灌水時間：3.允許一次同時工作的噴頭數(shù)7、管道水力計算H1H2H3水頭損失：水流經(jīng)過管道過程中機械能的損失分為局部水頭損失和沿程水頭損失沿程水頭損失：發(fā)生在管道均勻流的直線段，由於水流內(nèi)部磨擦而消耗的機械能局部水頭損失：發(fā)生在水流邊界突然發(fā)生變化的流段，由於水流運動狀態(tài)紊亂從而引起水流內(nèi)部磨擦而消耗的機械能。如在變徑、管件等處7.1水頭損失計算總水頭損失：沿沿程水頭損失：（達西公式）

——管道沿程阻力係數(shù)v—管道平均流速（m/s)g——重力加速度，g=9.8m/s2局部水頭損失計算：可根據(jù)水力學(xué)有關(guān)公式計算噴噴灌中常採用以下經(jīng)驗公式計算沿程水頭損失：

式中：

f—與沿程阻力係數(shù)有關(guān)的摩阻係數(shù)

m—流量指數(shù)

b—管徑指數(shù)上述f,m,b值可從有關(guān)表中查得7.2多口管水力學(xué)計算

一般計算方法:簡易計算方法：

噴灌支管的特點：每隔固定間距，就有一個噴頭分流，每個噴頭分流量或噴頭出水量近似相等這種等間距、等流量分流的管稱為多口出流管，有一種簡便計算沿程總水頭損失的方法7.3多口管沿程水頭損失的計算其方法為：

首先根據(jù)管首流量計算沿程流量不變時（不考慮分流）的水頭損失hf,然後再乘以一個小於1的折減係數(shù)（多口係數(shù)）F

即得多口管的沿程水頭損失：

多口係數(shù)F與出流孔數(shù)目，孔口位置及流量指數(shù)等有關(guān)，其計算公式為：式中：m－流量指數(shù)（與材質(zhì)有關(guān)）

N－管上出水口總數(shù)（或噴頭總數(shù)）

x－第一個出水口到管道進口距離與出水口間距的比值即：

F1－x=1時的多口係數(shù)多口係數(shù)已製成表，不必計算，可直接查取平均壓力或平均流量所處的位置在：距離支管進口0.4L處，此處的水頭損失為3/4Hf要求此處的壓力等於噴頭的工作壓力支管進口水頭H0＝H噴頭設(shè)計壓力＋H豎管高度＋3/4Hf±1/2Z（下坡－，上坡＋）L0.4L3/4HfHfZ1/2ZH020%原則支管設(shè)計主要的設(shè)計任務(wù)是限制噴頭間的流量偏差，獲得滿意的均勻度和灌水效率。一般原則為：控制同一支管上任意兩個噴頭的噴水量之差在10％以內(nèi)。此原則也等同於：控制支管上任意兩個噴頭的工作壓力水頭之差不超過噴頭設(shè)計工作壓力水頭的20%此即為20%規(guī)則

Example:已知：噴頭流量q=3.2m3/h,噴頭個數(shù)＝8，噴頭間距＝18m，豎管高度＝1m，噴頭工作壓力＝350kPa，平地，支管採用PVC管試分別計算：幹管支管豎管H0HfHf02.當(dāng)支管管徑採用D1＝63mm和D2=50mm時的支管水頭損失和支管進口水頭1.支管允許的最大壓力差1.支管允許的最大水頭偏差：350kPa×20%=70kPa=7m2.水頭損失和支管進口水頭計算當(dāng)D＝50mm時（內(nèi)徑46mm）無旁孔出流時的水頭損失：Hf0=1.1×fLQm/db=1.1×0.948×105×(7×18+9)×(3.2×8)1.77/464.77=51.3m解：多孔出流時的水頭損失：Hf＝Hf0×F=51.3×0.387=19.8m支管進口水頭：H0＝H噴頭設(shè)計壓力＋H豎管高度＋3/4Hf±1/2Z

＝35m+1m+3/4×19.8m+0=50.85m當(dāng)D＝63mm時（內(nèi)徑58mm）無旁孔出流時的水頭損失：Hf0=1.1×fLQm/db=1.1×0.948×105×(7×18+9)×(3.2×8)1.77/584.77=16.9m多孔出流時的水頭損失：

Hf＝Hf0×F=16.9×0.387=6.55m

支管進口水頭：

H0＝H噴頭設(shè)計壓力＋H豎管高度＋3/4Hf±1/2Z

＝35m+1m+3/4×6.55m+0=40.91m

七、噴灌設(shè)備的多種用途省力噴灑環(huán)境保護噴灑防災(zāi)噴灑省力噴灑噴灑農(nóng)藥沖洗及充填灑水噴灑其他化學(xué)藥品噴灑肥料環(huán)境保護噴灑美化環(huán)境防塵淨(jìng)化環(huán)境廢水（料）處理降溫魚塘充氣增氧供水供電防災(zāi)噴灑防凍霜防風(fēng)蝕防海潮風(fēng)害灑水除雪八、固定式噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計實例假設(shè)，灌區(qū)120畝（270m×290m），作物為蔬菜，地形為平地，土壤為壤土，水井供水量60m3/h,動水位20m，每天開機14h，作物最大日耗水強度e=6mm/d,作物耗水高峰期日均降雨P(guān)=0mm/d，設(shè)計灌水週期7d。（一）、收集規(guī)劃收集所需的資料地形、氣象水文地質(zhì)、土壤（質(zhì)地、土層厚度、凍土深度、土壤入滲率等）作物品種和種植結(jié)構(gòu)動力、水源（出水量、動水位等）社會經(jīng)濟狀況已知水源供水量，確定灌溉面積已知灌溉面積，確定引水量和調(diào)蓄容積方法：如果已知水源為水井，要求確定灌溉面積假設(shè)灌水週期為T天，日耗水e毫米T天水井可供水量：T（天）×C日開機小時數(shù)×Q井

(m3/h)T天用水量：T（天）×(e-p)/1000×A×667（二）、水量平衡計算目的：來用水平衡：來水量＝用水量，即：

T（天）×C日開機小時數(shù)×Q井（m3/h）＝T（天）

×(e-p)/1000×A×667

得：可灌溉的面積

本例中

A＝14×60/(0.667×e)=209畝根據(jù)前面講述：固定式噴灌系統(tǒng)－用於噴灌次數(shù)多，經(jīng)濟價值高的作物半固定式噴灌系統(tǒng)－用於小麥等小型機組式－山區(qū)或經(jīng)濟價值較低的作物絞盤式噴灌機－小麥等大田作物大型平移或時針式噴灌機－大型農(nóng)場本例中灌溉作物為經(jīng)濟價值較高的蔬菜，選擇固定式噴灌系統(tǒng)（三）、選擇噴灌系統(tǒng)的形式根據(jù)前面講述：1.噴頭的選擇 考慮灌溉作物：蔬菜－水滴小和噴灌強度較小的中低壓噴頭玉米高粱等－水滴較大和噴灌強度較大的高壓噴頭考慮土壤：砂壤土－噴灌強度較大的噴頭粘壤土－噴灌強度較小噴頭考慮風(fēng)速：風(fēng)速大的地方宜選用噴灌強度較大水滴直徑較大的中高壓噴頭（四）、選擇噴頭及確定噴頭組合形式

灌溉作物為蔬菜，砂壤土，宜選用噴灌強度較大而水滴直徑較小的噴頭。如選用ZY－2噴頭，噴嘴直徑7.0mm，工作壓力350kPa，噴頭流量q=3.2m3/h，射程R＝18m本例中:原則：在保證噴灑均勻、不留空白的情況下，使噴頭和支管的距

離應(yīng)儘量大組合方式有：正方形、矩形、正三角形、三角形和扇形等本例採用正方形佈置2.噴頭的組合方式3.計算噴頭和支管的間距設(shè)計射程R設(shè)＝K×R(K=0.7——0.9,K反映了風(fēng)的影響)本例中：R設(shè)＝0.7×18＝12.6m如採用正方形佈置，噴頭和支管間距為：L=b=1.42×R設(shè)＝=1.42×12.6＝17.8m≈18m4.計算組合平均噴灌強度滿足要求支管的埋設(shè)豎管的固定豎管的固定豎管的固定（五）、擬定噴灌工作制度1.灌水定額：2.一次灌水時間：3.允許一次同時工作的噴頭數(shù)本例中：（六）、管網(wǎng)水力學(xué)計算目的：確定幹管、支管直徑，系統(tǒng)總揚程和流量，配置水泵1、確定支管直徑和計算支管進口水頭計算支管上允許的最大壓力差（20％規(guī)則）△h允許=H噴工×20％＝350kPa×20％＝70kPa=7m計算支管水頭損失若選用D＝63mm的PVC管，如前例，當(dāng)D＝63mm時，△h支=6.55m<7m計算支管進口水頭H支管進口＝H噴頭設(shè)計壓力＋H豎管高度＋3/4△h支

±1/2Z

＝35m+1m+3/4×6.55m+0=40.91m2.計算幹管水頭損失、確定幹管管徑選取最不利輪灌組，以最不利輪灌組確定幹管管徑。本例中，第一輪灌組（頂端）為最不利輪灌組幹管流量Q幹＝8×3.2×2＝51.2m3/h，幹管長L＝270m若選用幹管為D＝110mm（內(nèi)徑100mm）的PVC管△h幹＝1.1×f×L×Qm/db=8.61m3.計算幹管進口水頭H＝H幹管進口＋△h首＋動水位＝49.52+2+20=73.52mQ=51.2m3/h4.計算水泵揚程和流量5.反算其他支管270m290m幹管18m（七）、佈置幹、支管支管水井（八）、圖紙繪製（九）、材料統(tǒng)計（十）、工程預(yù)算（十一）、經(jīng)濟評價及效益分析（十二）、施工九、噴灌系統(tǒng)自動化主要目的：提供勞動生產(chǎn)率和設(shè)備利用率、節(jié)約勞力和進一步減輕繁重的灌水勞動。為了提高灌水質(zhì)量，保證準(zhǔn)確地根據(jù)作物的需要適時適量的進行灌溉，充分發(fā)揮噴灌效益，提高產(chǎn)品的品質(zhì)，節(jié)約用水。為了保證設(shè)備的安全可靠的運行。自動化噴灌系統(tǒng)包含三個方面自動檢測自動操縱自動調(diào)節(jié)自動化噴灌系統(tǒng)的分類全自動化噴灌系統(tǒng)半自動化噴灌系統(tǒng)遠動化噴灌系統(tǒng)自動化噴灌系統(tǒng)工作原理方框圖手動開關(guān)動力源控制機構(gòu)顯示機構(gòu)噴頭控制對象檢查機構(gòu)感測器執(zhí)行機構(gòu)噴灌系統(tǒng)自動化的操縱方式電力有線操縱電力無線操縱水力操縱電—水操縱

微灌工程技術(shù)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(shù)的發(fā)展與展望微灌的定義微灌是利用微灌設(shè)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(shù)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50％～70%，比噴灌省水15%～20%，灌水均勻，均勻度達0.8～0.9,適用於所有的地形和土壤,特別適用於乾旱缺水地區(qū)微灌的分類微灌可以按不同的方法分類，按所用的設(shè)備(主要是灌水器)及出流形式不同，分為：滴灌（地表與地下滴灌）微噴灌湧泉灌（小管出流灌）重力滴灌滲灌微灌技術(shù)灌水器種類微噴灌滴灌重力滴灌小管出流滲灌滴灌滴灌是通過安裝在毛管上的灌水器將水、均勻而又緩慢地滴入作物根區(qū)附近土壤中的灌水形式除緊靠滴頭下麵的土壤水分處於飽和狀態(tài)外，其他部位的土壤水分均處於非飽和狀態(tài)，土壤水分主要借助毛管張力作用入滲和擴散滴灌適合於蔬菜、果樹、花卉以及壟向種植的作物，各種土壤條件都適用便於實施化學(xué)灌溉（灌溉施肥），控制灌溉，在保護地蔬菜採用滴灌技術(shù)效果最佳大田滴灌果樹滴灌蔬菜滴灌大型連棟溫室黃瓜滴灌大棚蔬菜滴灌日光溫室滴灌系統(tǒng)滴灌的類型固定式地面滴灌半固定式地面滴灌膜下滴灌地下滴灌微噴灌微噴灌是利用直接安裝在毛管上，或與毛管連接的微噴頭將壓力水以噴灑狀濕潤土壤微噴頭包括固定或和旋轉(zhuǎn)式微噴頭的流量通常為20—250L/h

微噴灌微噴技術(shù)的特點它是通過有壓管網(wǎng)將首部加壓的水輸送到田間，再經(jīng)過特製的霧化噴頭將水噴灑呈霧狀進行灌溉微噴頭孔徑較滴灌灌水器大，比滴灌抗堵塞，供水快微噴適合於果樹、花卉、部分露地蔬菜，各種土壤條件下都適用在設(shè)施環(huán)境中灌溉花卉、育苗效果較好容易產(chǎn)生堵塞問題，灌溉品質(zhì)受地形影響，工程造價較高，適用於經(jīng)濟作物灌溉旋轉(zhuǎn)式微噴頭折射式微噴頭果樹微噴灌露地蔬菜微噴灌溫室霧噴系統(tǒng)苗圃微噴灌湧泉灌（小管出流灌）在我國使用的小管出流灌溉是利用Φ4的小塑膠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80~250L/h對於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果樹小管出流平面佈置圖重力滴灌系統(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(shù)引進和開發(fā)由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)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(shù)重力滴灌系統(tǒng)以它極低的工作壓力、均勻的供水方、高效的水分利用、廣泛的適用條件以及明顯珠產(chǎn)出效率，已為越來越多的用戶所接受果樹重力滴灌系統(tǒng)溫室蔬菜重力滴灌滲灌滲灌與地下滴灌相似，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採用廢輪胎加工成的多孔滲流管，並進行小面積試點，但是微孔滲流管的堵塞是一個嚴(yán)重的問題，未經(jīng)長時間試驗檢驗不宜貿(mào)然推廣微灌的優(yōu)點及存在的問題微灌的優(yōu)點適應(yīng)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(yīng)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(nóng)藥等功能微灌的優(yōu)點

省水微灌全部採用管道輸水，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％。由於滴灌沒有噴灌時水珠的蒸發(fā)飄移損失，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。在乾旱缺水地區(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25—40％。微灌的輸水管道多埋設(shè)在地下，減少了灌溉渠道所占的耕地。據(jù)統(tǒng)計，採用噴(微)灌後，土地利用率一般可以提高7—10％微灌的優(yōu)點保持水土和防止次生鹽鹼化微灌可以根據(jù)土壤的質(zhì)地和透水性能來調(diào)整灌水量和灌水強度，因此不破壞土壤糰粒結(jié)構(gòu)，不會產(chǎn)生地表沖刷和土、肥流失現(xiàn)象，不會產(chǎn)生深層滲漏，而且可防止地下水位上升而引起的土壤次生鹽鹼化由於微灌能使作物根部的土壤經(jīng)常保持在較高含水量的狀態(tài)，因此還可以使用含有一定鹽分的水來灌溉作物微灌的優(yōu)點增產(chǎn)微灌不會導(dǎo)致地面板結(jié)，使土壤始終保持琉松、多孔相通氣的良好狀況，這種狀況有利於土壤養(yǎng)分的分解和作物很系的發(fā)育，因此保持和提高了土壤肥力微灌還可以調(diào)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，有利於作物對養(yǎng)分的吸收實踐證明：採用噴、微灌，糧食作物一般增產(chǎn)10一30%，經(jīng)濟作物—般增產(chǎn)20一50%，蔬菜一般增產(chǎn)30一50%微灌技術(shù)中存在的問題滴灌（包括重力滴灌）與微噴灌中存在的問題與其它灌溉方法相比,不具有防幹熱風(fēng),調(diào)節(jié)田間小氣候的作用，對於粘質(zhì)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)與乾燥區(qū)的交界處鹽分聚積，有可能產(chǎn)生土壤次生鹽漬化，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(yīng)搞好設(shè)備設(shè)施的配套研製，提高滴頭使用壽命。並進行滴灌水源水質(zhì)分析與處理裝置設(shè)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(diào)壓裝置的研究微灌技術(shù)中存在的問題滲灌中存在的問題易於堵塞,不易檢查和維修應(yīng)加強專用滲管及配件設(shè)備研製和滲管主要技術(shù)參數(shù)及工藝攻關(guān)問題。具體說包括用塑膠管打孔的孔徑及工藝工具、孔距及孔徑的合理組合、1ｍ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微灌在我國的發(fā)展階段我自1974年由墨西哥政府贈送我國三套滴灌設(shè)備開始引進滴灌技術(shù)以來，已有20多年的發(fā)展歷程，大體經(jīng)歷了以下三個階段：第一階段(1974～1980年)：引進滴灌設(shè)備、消化吸收、設(shè)備研製和應(yīng)用試驗與試點階段第二階段(1981～1986年)：設(shè)備產(chǎn)品改進和應(yīng)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(shù)，高起點開發(fā)研製微灌設(shè)備產(chǎn)品微灌技術(shù)的發(fā)展前景根據(jù)國務(wù)院頒發(fā)的《九十年代中國發(fā)展綱要》的要求，2000年後要把全國農(nóng)業(yè)用水的有效利用率提高10個百分點，每年將節(jié)水400億立方米，糧食將增產(chǎn)800億斤。這麼宏偉的計畫沒有一系列的高效節(jié)水措施是不可能實現(xiàn)的，只有微灌技術(shù)才有可能有效地落實這個目標(biāo)我國發(fā)展微灌技術(shù)，社會條件、技術(shù)條件和農(nóng)民的承受能力都已具備，微溉事業(yè)一定會蒸蒸日上飛速發(fā)展微灌設(shè)備與工作原理

微灌系統(tǒng)簡介一個完整的微灌工程，從灌溉受水點到水源，一般由灌水器、各級輸水管道和管件，各種控制和量測設(shè)備，篩檢程式、施肥（施藥）裝置和水泵電機安裝組成上述所屬的微灌設(shè)備如灌水器、施肥裝置、篩檢程式等，本章將做較詳細的介紹。對與灌溉工程常見的閘閥、水泵、電機這裏則不進行介紹灌水器對灌水器的基本要求灌水器的分類灌水器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和水力學(xué)特徵灌水器的製造偏差對灌水器的基本要求製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(jié)構(gòu)簡單，便於製造、安裝、清洗堅固耐用，價格低廉灌水器的分類與結(jié)構(gòu)特點按結(jié)構(gòu)和出流形式可將灌水器分為：滴頭滴灌帶微噴頭湧水器

滴頭定義及分類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。其流量一般不大於12L/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長流道滴頭孔口滴頭迷宮穩(wěn)流滴頭壓力補償?shù)晤^

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：

內(nèi)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，射程一般小於7m

微噴頭的分類：射流式離心式折射式縫隙式射流式微噴頭工作原理

水流從噴水嘴噴出後，集中成一束向上噴射到一個可以旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)。故它又移為旋轉(zhuǎn)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射流旋轉(zhuǎn)式微噴頭折射式微噴頭

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(jié)構(gòu)簡單沒有運動部件,工作可靠價格便宜缺點：水滴太微細,在空氣十分乾燥、溫度高、風(fēng)大的地區(qū),蒸發(fā)漂移損失大折射式微噴頭離心式微噴頭

工作原理：水流從切線方向進入離心室，繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，通過處於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縫隙式微噴頭工作原理：

水流經(jīng)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

小管灌水器組成：它是由Φ4塑膠小管和接頭連接插入毛管壁而成特點：工作水頭低孔口大、不易被堵塞灌水器的流量與壓力關(guān)係

微灌灌水器的流量與壓力關(guān)係用下式表示

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(dāng)?shù)晤^內(nèi)水流為全層流時，流態(tài)指數(shù)x等於1，即流量與工作水頭成正比當(dāng)?shù)晤^內(nèi)水流為全紊流時，流態(tài)指數(shù)x等於0.5全壓力補償器的流態(tài)指數(shù)x等於0，即出水流量不受壓力變化的影響其他各種形式的灌水器的流態(tài)指數(shù)在0~1.0之間變化製造偏差係數(shù)

意義：灌水器的流量與流道直徑的2.5~4次冪成正比，製造上的微小編差將會引起較大的流量偏差。在灌水器製造中，由於製造工藝和材料收縮變形等的影響，不可避免地會產(chǎn)生製造偏差。實踐中，一般用製造偏差係數(shù)來衡量產(chǎn)品的製造精度表示方法式中：

Cv——灌水器的流量偏差係數(shù)；

S——流量標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)

EP405.1灌水器製造偏差係數(shù)分類(Classificationofemitercoefficient

ofmanufacturingvariation)

品質(zhì)分類

滴頭或微噴頭滴灌帶好Cv<0.05Cv<0.1 一般

0.05<Cv<0.07 0.1<Cv<0.2 較差0.07<Cv<0.11 差

0.11<Cv<0.15 0.2<Cv<0.3 不能接受

0.15<Cv0.3<Cv

淨(jìng)化設(shè)備與設(shè)施

微灌系統(tǒng)中灌水器出口孔徑一般都很小，灌水器極易被水源中的汙物和雜質(zhì)堵塞對灌溉水源進行嚴(yán)格的淨(jìng)化處理是微灌中必不可少的步驟，是保證微灌系統(tǒng)正常運行、延長灌水器使用壽命和保證灌水質(zhì)量的關(guān)鍵措施選擇淨(jìng)化設(shè)備和設(shè)施時，要考慮灌溉水源的水質(zhì)、水中汙物種類、雜質(zhì)含量，同時還要考慮系統(tǒng)所選用灌水器種類規(guī)格、抗堵塞性能等微灌系統(tǒng)主要過濾設(shè)備與設(shè)施攔汙柵(篩、網(wǎng))沉澱池篩檢程式(水砂分離器、砂石介質(zhì)篩檢程式、篩網(wǎng)式篩檢程式)這裏只介紹微灌常用篩檢程式的結(jié)構(gòu)、工作原理水砂分離器優(yōu)點水砂分離器能連續(xù)過濾高含砂量的灌溉水缺點不能除去與水比重相近或比水輕的有機質(zhì)等雜物，特別是水泵起動和停機時過濾效果下降，會有較多的砂粒進入系統(tǒng)，另外，水頭損失也較大水砂分離器只能作為初級篩檢程式，然後使用篩網(wǎng)篩檢程式進行第二次處理，這樣可減輕網(wǎng)式篩檢程式的負擔(dān)，增長沖洗週期

水砂分離器砂篩檢程式砂篩檢程式又稱砂介質(zhì)篩檢程式。它是利用砂石作為過濾介質(zhì)的砂篩檢程式主要由進、出水口、過濾罐體、砂床和排汙孔等部分組成。為了使微灌系統(tǒng)在反沖洗過程中也能同時向系統(tǒng)供水，在首部樞紐往往安裝兩個以上過濾罐反沖洗篩檢程式篩網(wǎng)篩檢程式篩網(wǎng)篩檢程式是一種簡單而有效的過濾設(shè)備。。這種篩檢程式的造價較為便宜，在國內(nèi)外微灌系統(tǒng)中使用最為廣泛篩網(wǎng)篩檢程式的種類繁多，按安裝方式分類，有立式與臥式兩種；按製造材料分類，有塑膠和金屬兩種；按清洗方式分類又有人工清洗和自動清洗兩種類型；按封閉與否分類則有封閉式和開敞式（又稱自流式）兩種篩網(wǎng)篩檢程式由篩網(wǎng)、殼體、頂蓋等部分組成疊片式篩檢程式疊片式篩檢程式是用數(shù)量眾多的帶溝槽的薄塑膠圓片作為過濾介質(zhì)工作時水流通過疊片，泥沙被攔截在疊片溝槽中，清水通過疊片的溝槽進入下游施肥（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肥裝置自壓（壓差）式施肥罐文丘裏注入器注射泵活塞式施肥器自動灌溉施肥器自壓式施肥罐自壓式施肥罐應(yīng)用於自壓灌溉系統(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(diào)壓閥等組成工作原理是使進水管口和出水管口之間產(chǎn)生壓差，並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(yīng)選用耐腐蝕、抗壓能力強的材料製造。罐內(nèi)容積應(yīng)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壓差式施肥罐文丘裏注入器文丘裏注入器與儲液箱配套組成一套施肥裝置，利用文丘裏管或射流器產(chǎn)生的局部負壓，將肥料原液或pH值調(diào)節(jié)液吸入灌溉水管中構(gòu)造簡單，造價低廉，使用方便主要適用於小型灌溉系統(tǒng)向管道中注入肥料或農(nóng)藥文丘裏注肥器注射泵注射泵同文丘裏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，施肥品質(zhì)好，效率高?？梢詫崿F(xiàn)灌溉液EC、PＨ值即時自動控制的施肥灌溉，即可嚴(yán)格控制混合比。缺點：其吸入量不易調(diào)節(jié)且調(diào)節(jié)範(fàn)圍有限，另外還存在工作穩(wěn)定性較差、系統(tǒng)壓力損失較大注射泵活塞式施肥器

活塞式施肥器是目前國際上較先進的一種施肥器優(yōu)點：注入比例由外部調(diào)整並很精確，有多種規(guī)格選用，混合液直接經(jīng)出水口注出，內(nèi)設(shè)濾網(wǎng)自行過濾，工作壓力低，運轉(zhuǎn)雜訊小缺點：壓損大、價格高自動灌溉施肥器

工作原理：當(dāng)水流過施肥泵時，驅(qū)動主活塞，與之相聯(lián)的注入器活塞跟隨上下運動，吸入待注的肥料液並注入混合室，混合液直接進入出口端管路中，實現(xiàn)精確的肥料液比例控制自動灌溉施肥可編程控制器實現(xiàn)對灌溉施肥過程的全程控制，保證作物及時、精確的水份和營養(yǎng)供應(yīng)系統(tǒng)組成：灌溉首部、自動控制裝置、施肥系統(tǒng)自動灌溉施肥器微灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計參數(shù)作物需水量的計算利用參考作物需水量的計算

ETC=KC*E0根據(jù)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量估算

根據(jù)灌溉試驗經(jīng)驗確定具體計算已經(jīng)在第二章中給予介紹微灌耗水強度微灌耗水強度(日耗水量)Ea——微灌的作物耗水強度，mm／dkr——作物遮蔭率對耗水量的修正係數(shù)，大於1時，取k=1Gc——作物遮蔭率，又稱作物覆蓋率，隨作物種類和生育階段而變化，對於大田和蔬菜作物，設(shè)計時可取0.8～0.9，對於果樹作物，可根據(jù)樹冠半徑和果樹所占面積計算確定式中灌溉補充強度

在乾旱地區(qū)降雨量很少，地下水很深，作物生長所消耗的水量全部由微灌提供。此種情況灌溉補充強度至少要等於作物的耗水強度，即

當(dāng)有其他來源補充作物耗水量時，微灌只是補充作物耗水不足部分，此時微灌補充強度為式中

Ia——微灌的灌溉補充強度，mm／d；式中

Po——有效降雨量；mm／d；

S——根層土壤或地下水補給的水量，mm／d

微灌的灌溉補充強度取決於作物耗水量、降雨量和土壤含水量條件，通常有以下兩種情況：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畫濕潤層深度土體的百分比影響濕潤比的因素：毛管的佈置方式，灌水器的類型和佈置方式，灌水器的流量和大小，土壤的種類和結(jié)構(gòu)計算土壤濕潤比的方法根據(jù)毛管和灌水器佈置方式，計算公式如下：單行直線毛管佈置

——土壤濕潤比，％；

——水分?jǐn)U散直徑或濕潤帶（m），的大小取決於土壤質(zhì)地、滴頭流量和灌水量的大小

——灌水器或出水點間距，m

——毛管間距，m雙行直線毛管佈置

—對毛管的窄間距，m；

—對毛管寬間距，m；

—與對應(yīng)土壤濕潤比，％

—與對應(yīng)土壤濕潤比，％

—作物行距，m設(shè)計土壤濕潤比的確定在實際工程中不僅要考慮到作物對水分的需求，還要考慮到工程投資的合理性。濕潤比過小，投資和運行費用小，不能滿足作物水量需求；濕潤比過大，易滿足作物需求但投資和運行費用高一般，對於果樹，北方乾旱和半乾旱地區(qū)，設(shè)計土壤濕潤比可取20％－30％，南方，可取25％－35％。對於蔬菜和大田密植作物可取70％－90％設(shè)計灌水均勻度灌水均勻度的表示－灌水器平均流量Cv－均勻係數(shù)qi－灌水器流量N－灌水器個數(shù)式中：設(shè)計灌水均勻度的確定

灌水均勻度高，灌水質(zhì)量好，水利用率高，但投資和運行費高，應(yīng)根據(jù)作物、經(jīng)濟價值、水源、地形、和氣候等綜合確定一般建議：取

Cv＝0.90－0.98

或qv=10%-30%均勻度與流量偏差的關(guān)係Cv(％)989592qv(%)102030流量偏差與工作水頭偏差的關(guān)係——灌水器的流態(tài)指數(shù)——灌水器的最大工作水頭，m——灌水器的最小工作水頭，m——灌水器的平均工作水頭，m——相應(yīng)與的灌水器的流量，L/h——相應(yīng)與的灌水器的流量，L/h——灌水器的平均流量，L/h式中：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(shè)計均勻度確定）－灌水器工作水頭幹管支管毛管支管一區(qū)二區(qū)灌溉水利用效率的確定常用下式表示微灌有效利用率，即

由於微灌的水量損失很小，建議微灌的灌水有效利用係數(shù)取0.9～0.95式中——微灌時存在作物根層的水量

——微灌的灌溉供水量——灌水有效利用係數(shù)灌水器設(shè)計工作水頭的確定

灌水器的工作水頭越高，灌水均勻度越高，但系統(tǒng)的運行費用越大灌水器的設(shè)計工作水頭應(yīng)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水頭湧泉灌時，工作水頭可為5～7m微噴時工作水頭一般以10～15m為宜微灌系統(tǒng)規(guī)劃規(guī)劃任務(wù)規(guī)劃原則基本資料收集水利計算

微灌工程總體佈置規(guī)劃的任務(wù)勘測和收集基本資料根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，社會和經(jīng)濟狀況等，論證工程的必要性和可行性確定工程的規(guī)模和微灌系統(tǒng)的控制範(fàn)圍根據(jù)水源位置、地形和作物種植情況，合理佈置引、蓄、提水源工程、微灌樞紐位置和骨幹輸配水管網(wǎng)提出工程概算規(guī)劃原則

微灌工程的規(guī)劃，應(yīng)與其它的灌溉工程統(tǒng)一安排微灌工程規(guī)劃應(yīng)考慮多目標(biāo)綜合利用微灌工程規(guī)劃要重視經(jīng)濟效益因地制宜地合理地選擇微灌形式近期發(fā)展與遠景規(guī)劃相結(jié)合資料收集形地資料土壤資料：土壤質(zhì)地、田持、滲透係數(shù)等作物分區(qū)：果樹應(yīng)搜集樹種，樹齡、密度、走向等。產(chǎn)量與農(nóng)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(jīng)驗等水文資料：取水點來水系列及年內(nèi)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(fēng)速、日照、凍土深其他社會經(jīng)濟情況：行政單位人口，土地面積，耕地面積，管理體制等水利計算灌溉用水量灌灌毛供水強度為

Ig=Ia/η水灌溉供水量為

W=0.667Ig·A用水分析式中

Ig——微灌毛用水強度，mm／dIa——微灌補充強度，mm／d;η水——灌溉水利用係數(shù)，η水=0.9～0.95W——每日灌溉供水量，m3／dA——灌溉面積，畝人畜生活及村鄉(xiāng)工副業(yè)用水量供水分析

供水分析的任務(wù)是研究水源在不同設(shè)計保證率年份的供水量、水位和水質(zhì)，為工程規(guī)劃設(shè)計提供依據(jù)，微灌工程水源通常有以下幾種類型井、泉類水源河渠類水源塘、壩類水源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，畝；

Q——微灌有水井可供水量，m3/dI——微灌作物耗水強度,mm/d微灌工程總體規(guī)劃

灌區(qū)範(fàn)圍的確定水源工程的佈置系統(tǒng)首部樞紐和輸水幹管的佈置微灌系統(tǒng)設(shè)計微灌系統(tǒng)佈置毛管與作物種植方向一致支管垂直於等高線佈置毛管沿支管兩側(cè)佈置固定式（果樹），移動式（大田）首部樞紐（井、果園）毛管和灌水田的佈置灌水器布置（滴灌）滴灌時毛管與灌水器的佈置（a）單行毛管直線佈置（b）單行毛管帶環(huán)狀佈置（c）雙行毛管平衡佈置1—灌水器；2—繞樹環(huán)狀管；3—雙行毛管平行佈置微噴灌時毛管與灌水器的佈置（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)；4—果樹灌溉制度的確定灌水定額

灌水定額：是指作為微灌系統(tǒng)設(shè)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(shè)計灌水定額

——允許消耗的水量占田間持水量的比例（﹪）對於需水敏感性植物；=20﹪～40﹪對於耐旱作物或控水生生育階段=30﹪～40﹪

——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，﹪）

——計畫濕潤層深度（m），一般蔬菜0.20～0.30m；果樹0.3～1.0m——土壤濕潤比，70%～90%設(shè)計灌水週期設(shè)計灌水週期：滴灌設(shè)計灌水週期是指按一定的灌水定額灌水後，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）一次灌水延續(xù)時間一次灌水延續(xù)時間：一次灌水延續(xù)時間是指把設(shè)計灌水定額水量，在不產(chǎn)生徑流的條件下，均勻分佈於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(shè)計灌水定額（mm）；

——滴頭間距（m）；

——毛管間距（m）；

——滴頭流量（l/h）輪灌區(qū)數(shù)目的確定輪灌區(qū)數(shù)目的確定：對於固定式滴灌系統(tǒng)，輪灌區(qū)數(shù)目可按下式計算：

式中：N——輪灌區(qū)數(shù)目（個）

K——水泵每天開啟時間比例，通常選0.5～0.8

t——每條或每組開啟的時間（h）

T——灌水週期（d）對於移動式微灌系統(tǒng)可按下式計算：——滴灌系統(tǒng)控制面積內(nèi)毛管移動的次數(shù)

t——每條或每組開啟的時間（h）式中：一條毛管的控制灌溉面積對於固定式微灌系統(tǒng)，毛管固定在一個位置上灌水，控制面積按下式計算：

——一條毛觀每次移動的距離（m）式中：對於移動式微灌系統(tǒng)，一條毛管控制的灌溉面積按式計算：

式中：f——每條毛管控制的灌溉面積（m2）

L——毛管長度（m），移動式滴灌系統(tǒng)中為出流毛管長度控制灌溉面積大小的計算微灌系統(tǒng)控制灌溉面積大小的計算在灌溉水源能夠得到充分保證的條件下，滴灌面積的大小取決於管道的輸水能力。對於水源流量不能滿足整個區(qū)域需要時，滴灌面積為式中：——滴灌系統(tǒng)控制的灌溉面積（m2）

——每條毛管控制的灌溉面積（m2）

——水源流量（l/h）

——每條毛管的輸水流量（l/h）

——同時工作的毛管條數(shù)

——輪灌組數(shù)量微灌工作制度確定

續(xù)灌輪灌續(xù)灌續(xù)灌是對系統(tǒng)內(nèi)全部管道同時供水，灌溉面積內(nèi)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，有利於其他農(nóng)事活動的安排缺點：幹管流量大，增加工程的投資和運行費用；設(shè)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(shè)備利用率，增加灌溉面積，通常採用輪灌的工作制度一般是將支管分成若干組，由幹管輪流向各組支管供水，而支管內(nèi)部則同時向毛管供水(一)劃分輪灌組的原則輪灌組的數(shù)目應(yīng)滿足作物需水要求，同時使水源的水量與計畫灌溉的面積相協(xié)調(diào)每個輪灌組控制的面積應(yīng)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(yīng)照顧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)責(zé)任制和田間管理的要求為了便於運行操作和管理，通常一個輪灌組管轄的範(fàn)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，為了減少輸水幹管的流量，也可採用插花操作的方法劃分輪灌組(二)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)目劃分如下對於固定式系統(tǒng)N≤CT/t對於移動式系統(tǒng)N≤Ct/n移t式中

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12～20hT