膜下滴灌技术-本科

膜下滴灌系统及配套技术主要内容膜下滴灌简介膜下滴灌系统组成膜下滴灌系统主要配套设备膜下滴灌管网系统主要产品膜下滴灌系统规划膜下滴灌工程设计系统优化膜下滴灌系统的运行管理滴灌自动控制技术简介一、膜下滴灌简介滴灌从诞生至今已发展了近一个世纪，作为一种新型灌溉技术，尤其在缺水比较严重的国家和地区，显示出前所未有的节水能力现代滴灌技术于20世纪50年代末产生于以色列，但它作为成熟技术在农业较大范围应用是20世纪70年代的事。至2000年，全世界微灌面积达到376.7万公顷（5650万亩）。其中美国105万公顷（1575万亩），居世界首位。以色列居七位（16.1万公顷），以色列滴灌面积占全部灌溉面积的2/3。我国于1974年开始发展滴灌技术，至2000年全国微灌面积已发展至26.7万公顷（400.5万亩），兵团至2004年累计推广应用膜下滴灌408万亩膜下滴灌是将覆膜种植技术与滴灌技术相结合的一种高效节水灌溉技术，滴灌利用管道系统供水，使灌溉水成滴状、缓慢、均匀、定时、定量地浸润作物根系发育区域，使作物主要根系区的土壤始终保持在最优含水状态，地膜覆盖则进一步减少了作物棵间水分的蒸发。一、膜下滴灌简介一、膜下滴灌简介湿润锋积盐区扩散湿润球体滴灌条件下，滴头布置有较大的间距，单个滴头条件下作物水分在粘性土壤和沙性土壤中的分布情况不同，所形成的湿润球体的形状异不同，分析这一情况下作物水的运动规律关系到滴灌系统设计的优劣。一、膜下滴灌简介二、膜下滴灌系统组成下滴灌系统一般由水源工程、首部枢纽、输配水管网、滴头及控制、量测和保护装置等组成。1、水源工程滴灌系统的水源可以是机井、泉水、水库、渠道、江河、湖泊、池塘等，但水质必须符合灌溉水质的要求。滴灌系统的水源工程一般是指：为从水源取水进行滴灌而修建的拦水、引水、蓄水、提水和沉淀工程，以及相应的输配电工程。2、首部枢纽滴灌系统的首部枢纽包括动力机、水泵、施肥（药）装置、过滤设施和安全保护及量测控制设备。其作用是从水源取水加压并注入肥料（农药）经过滤后按时按量输送进管网，担负着整个系统的驱动、量测和调控任务，是全系统的控制调配中心。滴灌常用的水泵有潜水泵、离心泵、深井泵、管道泵等，水泵的作用是将水流加压至系统所需压力并将其输送到输水管网。动力机可以是电动机、柴油机等。如果水源的自然水头（水塔、高位水池、压力给水管）满足滴灌系统压力要求，则可省去水泵和动力。二、膜下滴灌系统组成过滤设备是将水流过滤，防止各种污物进入滴灌系统堵塞滴头或在系统中形成沉淀。过滤设备有拦污栅、离心过滤器、砂石过滤器、筛网过滤器、叠片过滤器等。当水源为河流和水库等水质较差的水源时，需建沉淀池。施肥装置的作用是使易溶于水并适于根施的肥料、农药、除草剂、化控药品等在施肥罐内充分溶解，然后再通过滴灌系统输送到作物根部。流量、压力测量仪表用于管道中的流量及压力测量，一般有压力表、水表等。安全保护装置用来保证系统在规定压力范围内工作，消除管路中的气阻和真空等，一般有控制器、传感器、电磁阀、水动阀、空气阀等。调节控制装置一般包括各种阀门，如闸阀、球阀、蝶阀等，其作用是控制和调节滴灌系统的流量和压力。二、膜下滴灌系统组成3、输配水管网输配水管网的作用是将首部枢纽处理过的水流按照要求输送分配到每个灌水单元和滴头，包括干管、支管、毛管及所需的连接管件和控制、调节设备。由于滴灌系统的大小及管网布置不同，管网的等级划分也有所不同。4、滴头滴头是滴灌系统中最关键的部件，是直接向作物施水肥的设备。其作用是利用滴头的微小流道或孔眼消能减压，使水流变为水滴均匀地施入作物根区土壤中。二、膜下滴灌系统组成三、膜下滴灌系统主要配套设备（膜下滴灌系统配套设备主要有施肥（药）装置、过滤设施、水泵和安全保护及量测控制设备）1、过滤设施微灌系统中灌水器的水流孔径一般都很小，要求灌溉水中不含有造成灌水器堵塞的污物和杂质，而实际上任何水源如湖泊、库塘、河溪及井水中，都不同程度地含有各种污物和杂质。因此对灌溉水源进行严格的净化处理是必不可少的，是保证系统正常运行、延长灌水器使用寿命和保证灌水质量的关键措施。过滤设备主要有沉淀池、拦污栅、离心过滤器、砂石过滤器、筛网过滤器、叠片过滤器等。各种过滤设备可以在首部枢纽单独使用，也可根据水源水质情况组合使用。离心过滤器（旋流水砂分离器）:常见的结构形式有圆柱形和圆锥形两种。它由进口、出口、旋涡室、分离室、储污室和排污口等部分组成。将压力水流沿切线方向流入圆形或圆锥形过滤罐，作旋转运动，水流产生离心力（力学原理），在离心力作用下，比水重的杂质移向四周，逐渐下沉，清水上升，水砂分离。可以连续过滤高含沙量的滴灌水，处理比重较大的砂大颗(0.075mm以上)，但是与水比重相近或较轻的杂质及有机物，过滤作用不明显.离心式过滤器能连续过滤高含沙量的灌溉水，缺点是不能除去与水比重相近和比水轻的有机质等杂物，特别是水泵起动和停机时过滤效果下降，会有较多的砂粒进入系统，另外，水头损失较大。因此只能作为初级过滤器，还需要其它类型的过滤器对水质进行再处理三、膜下滴灌系统主要配套设备由进口、出口、旋涡室、分离室、储污室和排污口等部分组成。圆柱形圆锥形三、膜下滴灌系统主要配套设备网式过滤器筛网过滤器是一种简单而有效的过滤设备，造价也较便宜，在国内外灌溉系统中使用最为广泛。筛网式过滤器外壳由耐压耐腐蚀的金属或塑料制造，它的过滤介质是尼龙筛网或不锈钢筛网，利用网孔过滤。筛网目数的选定根据灌水器的类型及流道断面大小而定，一般要求所选用滤网的孔径大小应为所使用的灌水器孔径大小的1/7~1/10。该过滤器适用于过滤无机物质，主要用于过滤灌溉水中的粉粒、沙和水垢等无机污物，对于有机物质和生物杂质易堵塞。当有机物含量稍高时过滤效果很差，尤其是当压力较大时，大量的有机污物会挤过筛网而进入管道，造成系统与灌水器的堵塞。筛网过滤器种类繁多。按安装方式可分为立式和卧式；按材料可分为塑料和金属；按清洗方式可分为人工清洗和自动清洗。三、膜下滴灌系统主要配套设备筛网过滤器由筛网、壳体、顶盖等主要部分组成。过滤器各部分要用耐压耐腐蚀的金属或塑料制造。系统主过滤器的筛网一般用不锈钢丝制成，用于支管和毛管上的过滤器，所受压力较小，其筛网也可用尼龙或铜丝成。三、膜下滴灌系统主要配套设备叠片过滤器叠片式过滤器用大量薄塑料圆盘作为过滤介质，圆盘的两面均有沟槽，将带槽的许多层圆片叠加压紧而成，两叠片间的槽形成缝隙，灌溉水流过叠片，泥沙和有机物等留在叠片沟槽中，清水通过叠片的沟槽流出过滤器。可松开叠片除去清洗杂质。该过滤器适用于有机质和混合杂质过滤。其它结构和形式与筛网过滤器基本相同。三、膜下滴灌系统主要配套设备砂石过滤器:它是利用砂石作为过滤介质的，在过滤罐中放1.5～4４毫米厚的砂砾石，污水通过进水口进入滤罐经过砂石之间的孔隙截流和浮获而达到过滤的目的，表面积大、附着力强、对细小颗粒及有机质等比重较小颗粒效果好（0.05mm以上），比重较大颗粒不易反冲洗。该过滤器主要适用于有机物杂质的过滤。砂石过滤器过滤可靠、清洁度高；缺点是价格高、体积大、重量重。沉淀池:降低流速、减少扰动、增加停留时间、沉淀、絮凝，处理绝大多数粗砂颗粒（0.25-1.0mm）、大部分细纱颗粒（0.05-0.25）及一部分泥土(粘性)颗粒(0.005-0.05)。（注:砂石和网式（叠片）过滤器只能作为保险装置，不能处理大量泥砂三、膜下滴灌系统主要配套设备三、膜下滴灌系统主要配套设备砂石过滤器三、膜下滴灌系统主要配套设备离心网式过滤器组合三、膜下滴灌系统主要配套设备2、施肥施药装置向系统的压力管道内注入可溶性肥料或农药溶液的设备称为施肥、施药装置。为了确保灌溉系统在施肥施药时运行正常并防止水源污染，必须注意以下几点：第一，化肥或农药的注入一定要放在水源与过滤器之间，肥（药）液先经过过滤器之后再进入灌溉管道，使未溶解的化肥和其它杂质被清除掉，以免堵塞管道及灌水器。第二，施肥和施药后必须利用清水把残留在系统内肥（药）液全部冲洗干净，防止设备被腐蚀。第三，在化肥或农药输液管出口处与水源之间一定要安装逆止阀，防止肥（药）液流进水源，更严禁直接把化肥和农药加进水源而造成环境污染。常用的肥罐有自压式、文丘里注入式、压差式、开敞式和注射泵等４种形式。肥料罐一般安装在过滤器之前，以防造成堵塞。三、膜下滴灌系统主要配套设备文丘里注入器主要适用于小型微灌系统（如温室微灌）向管道注入肥料或农药。优点：构造简单、造价低廉、使用方便缺点：直接装在骨干管道上注入肥料，则水头损失较大；可将文丘里注入器于管道并联安装来克服。自压式施肥装置：在自压灌溉系统中，使用储液箱（池）可以很方便地对作物进行施肥施药。把储液箱（池）置于自压水源的正常水位下部适当的位置上，将储液箱供水管（及阀门）与水源相连接，将输液管及阀门与主管道连接，打开储液箱供水阀，水进入储液箱将药剂溶解。关闭供水管阀门，打开储液罐输液阀，储液箱中的药剂溶液就自动地随水流输送到灌溉管道和灌水器中，对作物施肥施药。三、膜下滴灌系统主要配套设备压差式施肥罐一般由储液罐、进水管、供肥液管、调压阀等组成。其工作原理是在输水管上的两点形成压力差，并利用这个压力差将化学药剂注入系统管道。储液罐为承压容器，承受与管道相同的压力。储液罐采用耐腐蚀、抗压能力强的塑料或金属材料制造，罐内容积应根据系统控制面积（或轮灌区面积大小）及单位面积施肥量和化肥溶液浓度等因素确定。优点：加工制造简单、造价低、不需外加动力设备缺点：溶液浓度变化大、无法控制、罐体容积有限，添加化肥次数频繁且较麻烦，输水管道设有调压阀造成一定水头损失三、膜下滴灌系统主要配套设备四、膜下滴灌管网系统主要产品滴灌管网系统主要由灌水器（滴头）、干、支、毛管及管道附件组成1、滴头滴管系统的水流经各级管道进入毛管，经过滴头流道的消能减压及其调节作用，均匀、稳定地分配到田间，满足作物生长对水份的需要。滴头是滴灌系统中最重要的设备，其性能、质量的好坏将直接影响到滴灌系统工作的可靠性及灌水质量的优劣。滴灌系统常用的滴头有三种，单翼迷宫式、内镶式和压力补偿式滴头。其中单翼迷宫式为一次性薄壁塑料滴灌带，内镶式可为滴灌带或滴灌管，压力补偿式滴头一般安装在滴灌管上，可根据需要在流水线上安装，也可在施工现场安装。下面简要介绍滴头的基本要求和使用特点。①出流量小、均匀、稳定，对压力变化的敏感性小。滴灌是一种局部灌溉，要求地表不产生径流，因此滴头流量要小。一般情况下滴头流量随系统压力变化而改变，为保证滴头流量均匀稳定，要求滴头具有一定的调节能力，在滴头压力变化时引起的流量变化较小。②抗堵塞性能好。抗堵塞性能好的滴头，不但能够保证系统运行的可靠性，而且可以简化过滤装置结构，降低水质处理所需的高昂费用。③结构简单，便于制造、铺设和安装。④价格低廉。滴灌带占滴灌系统总投资的30-40%左右。滴灌产品的用户是农民，中国农村经济相对落后，农业产值较低，农民的经济承受能力较弱，因此只有开发价格低廉，农民用的起的产品才有推广前景。⑤制造精度高。滴头灌水均匀度除受系统压力影响外，还受制造精度的影响。如果制造偏差大，无论采用那种措施，都很难保证滴头出水的均匀性。四、膜下滴灌管网系统主要产品常用滴头简介内镶式滴头滴头一次注塑成型，流量偏差小；滴头自带过滤窗特殊的流量设计，水流呈全紊流；扁平滴头与管在线一体化挤压成型，使用方便，价格低，属经济型滴灌管；在田间易于布置和收取；滴头间距可根据用户要求调整。适用于大田作物，温室蔬菜及花卉林木等的种植四、膜下滴灌管网系统主要产品单翼迷宫式滴灌带适用于大田作物，温室蔬菜及花卉果木等的种植四、膜下滴灌管网系统主要产品大流量压力补偿式滴头适用于果园、葡萄园、树木绿化及高差显著的山地或需要长距离铺设滴灌管的工程四、膜下滴灌管网系统主要产品2、输配水管道滴灌系统的输配水管道一般有干管、支管、毛管组成，其作用是为各级管道输送所需流量。目前滴灌所用管道大都为塑料管，基本要求如下。①能承受一定的水压力。滴管各级管网均为压力管网，必须能承受一定的压力才能保证安全