管道灌溉-微灌

农田水利学扬州大学水利学院蔡守华第二节微灌微灌概述微灌系统的组成微灌设备微灌系统的规划设计一、微灌概述1.何谓微灌利用专门设备，将有压水流变成细小的水流和水滴，湿润作物根部土壤的灌水方法。微灌的特点只灌作物根部土壤（局部灌溉），不是浇地，而是浇作物流量小，能较精确地控制灌水量２.微灌主要类型（1）滴灌（dripirrigation）滴灌是将输水管内的有压水流通过滴头，将灌溉水以水滴或细小水流的形式湿润作物根部土壤的灌水方法。（发源于以色列）如果将滴头埋于地下，则成为地下滴灌(subsurfacedripirrigation)。（2）微喷灌(micro-spray，microjetirrigation)将输水管内的有压水头，通过微喷头将灌溉水喷洒在作物根部土壤表面的灌水方法。（3）涌泉灌涌泉灌又称小管出流灌溉，是通过置于作物根部附近小管向上涌出的小水流或小涌泉将水灌到土壤表面。（4）渗灌渗灌就是通过埋设在地下的结构独特的渗水管，直接把水、肥、气输入作物根区土壤，在一定渗透压和土壤毛细管的作用下，人为调控适度的土壤水、肥环境，满足作物需求的一种灌溉方式。实际应用不多。3.微灌的优缺点（1）优点节水节水效果最好的灌水方法节能压力低于喷灌增产能适时适量水，增产效果好省工可施肥适应性强适用于各类地形省地（2）缺点易堵塞，造价较高二、微灌系统的组成1.水源：河流、渠道、湖泊、水库、井、泉等2.枢纽部分：水源工程、水泵与动力、闸阀、化肥罐、过滤器、水表3.管网部分：干管、支管、毛管、4.灌水器:（滴头、微喷头）等三、微灌设备1.灌水器滴灌灌水器：滴头、滴灌管(带)微喷灌灌水器：微喷头涌泉灌灌水器：小管（1）滴头通过流道或孔口将毛管中的有压水流变成水滴状或细流状的装置。滴头的常见类型普通孔口滴头发丝滴头（微管滴头）压力补偿型滴头（2）滴灌管(带)滴头与毛管制造成一个整体，兼具配水和滴水功能。两种类型内嵌式滴灌管（简称滴灌管）薄壁滴灌带（简称滴灌带）1）内嵌式滴灌管内嵌式滴灌管是在毛管制造过程中,将预先制造好的滴头镶嵌在毛管内的滴灌管。两种类型管式内镶接头片式内镶接头滴灌管图片2）薄壁滴灌带在制造薄壁管的同时，在管的一侧热合出各种形状的流道，灌溉水通过流道以滴流的形式湿润土壤。滴灌带价格较低，但使用寿命较短。滴灌带图片（3）微喷头将压力水流以细小水滴喷洒在土壤表面的灌水器。单个微喷头的喷水量一般不超过250L/h，射程一般小于7m。主要类型旋转式折射式1）旋转式微喷头旋转式微喷头有效湿润半径较大,喷水强度较低。结构较复杂,并且旋转部件容易磨损，因此使用寿命较短。旋转式微喷头图片2）折射式微喷头（雾化喷头）折射式微喷头的优点是水滴小，雾化程度高，结构简单,没有运动部件,工作可靠,价格便宜。喷洒半径较小。折射式微喷头图片水流由喷嘴垂直向上喷出，遇到折射锥即被击散成薄水膜沿四周射出，在空气阻力作用下形成细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专用PE管（半软管）干管可采用UPVC管（硬管）3.施肥装置压差式施肥罐文丘利注入式施肥器4.过滤器双罐反冲洗砂石过滤器单罐反冲洗砂石过滤器离心式过滤器筛网过滤器离心式过滤器与筛网式过滤器组合使用四、微灌系统的规划设计主要参考资料：设计步骤：1搜集基本资料2微灌系统的选型3微灌系统规划布置4计算灌溉制度5拟定工作制度6管网设计7选择水泵与动力8选配枢纽其它设备（一）搜集基本资料1.地形资料2.水文资料3.气象资料4.作物资料5.土壤资料6.设备资料等（二）微灌系统的选型1.滴灌适用于蔬菜、果树、经济价值较高的大田作物（如新疆棉花）等。2.微喷灌适用于育苗、蘑菇、花卉等。3.小管出流（应用不多）适用于果树等。4.渗灌（应用不多）适用于蔬菜、经济价值较高的大田作物等。（三）微灌系统规划布置1.选择水源（主要关注水质情况）2.确定泵站位置考虑管理方便；尽量布置中心或中间位置。3.干、支、毛管布置基本要求：施工及管理方便、受益均衡、投资少；一般支管垂直于植物行向布置，毛管顺行布置。山丘区：干管多沿山脊或等高线布置；支管垂直于等高线布置；毛管沿等高线布置。平原区：干、支尽量双向布置，两侧布置下线管道。4.滴头布置单行毛管直线布置适用于蔬菜等。1条毛管控制一行或两行作物。滴头间距20~40cm。单行毛管带环状布置适用于果树，第根环状管安装4~6个滴头。双行毛管平行布置适用于滴灌高大作物。如灌果树,每株树两边各安装2~3个滴头。单行毛管带微灌布置适用于果树。每棵果树安装4~6条微管。5.微喷头布置毛管顺行布置。毛管间距与微喷头间距根据微喷头喷洒半径确定。（四）计算灌溉制度1.设计灌水定额mm=1000Hp(maxmin)(mm)m:设计净灌水净定额(mm)；H：计划湿润层深(ｍ)；：土壤干容重(t/m3)；p：土壤湿润比，湿润面积与控制面积之比；max、min:土壤适宜含水率上、下限(重量%)。设计毛灌水定额m’m’=md/ηη:灌溉水利用系数,滴灌、微喷灌分别不低于0.9、0.85计算设计净灌水定额的另一种方法：（1）确定灌水周期、需水强度（2）计算净灌水定额m=灌水周期×需水强度（3）计算毛灌水定额m’=m/η２.灌水周期（d）T=m/e式中ｅ：作物需水强度(mm/d)。３.一次灌水延续时间1）单株单灌水器（如蔬菜滴灌）式中m’：灌水定额（mm）；Se、St：作物株、行距（m）；qd：滴头流量（L/h)。2）单株多灌水器（如果树滴灌）式中n：每棵果树的滴头数。例题已知qd=4L/h,每株作物布置一个滴头。作物株距为0.6m，行距为0.8m,湿润比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）拟定工作制度设每天工作时间为C,则轮灌组数为确定每个轮灌组的支管数与毛管数，并能定轮灌顺序TCNt轮（六）管网设计１.干管设计管材：PVC-U管、微灌专用PE管管径：根据设计流量和经济流速来确定，经济流速取1~2m/s。经验：常用75、90PVC-U管等63、80PE管等2.支管与毛管设计管材：微灌专管PE管管径：按灌水器流量允许偏差率确定。支管与毛管示意图HCHEHvHdhwDE+hwAB+(ZEZC)HVHdHV=qV[1+0.15(1-x)qV/x]xx:灌水器流态指数qv:流量偏差率(%),不大于20%Hv:工作水头偏差率(%)根据《规范》hwED+(ZEZD)0.50HVHd→d毛hwAB+(ZDZC)0.50HVHd→d支关于流态指数：流态指数（x）：反映流量对压力变化的敏感程度。q=khx式中：q：灌水器的流量；k：流量系数；h:工作压力；x:流态指数。常见灌水器的流态指数：孔口式滴头、微喷头：0.5（紊流）迷宫式滴头（滴灌管上）：0.5（紊流）微管：0.9~1（层流）微孔管：0.8（层流）（七）选择水泵与动力１.选择水泵(1)确定系统流量Q=qd同时工作的灌水器数/1000(2)确定系统扬程选择参考灌水器(最难灌水的灌水器)H=Hd+hw毛+hw支+hw干+hw枢+=参考灌水器的高程水源设计水位２.选动力机根据电源供应情况，确定动力机类型（电动机或柴油机）根据水泵的配套功率选择动力机型号。（八）选配枢纽其它设备过滤器化肥罐水表闸阀等小结微灌工程规划设计步骤1搜集基本资料2微灌系统的选型3微灌系统规划布置4计算灌溉制度5拟定工作制度6管网设计7选择水泵与动力8选配枢纽其它设备再见