节水灌溉

节水灌溉第二节滴灌棉田田间管网设计•滴灌是通过干管、支管和毛管在低压下通过滴头直接向土壤缓慢地供应已过滤的水分、肥料或其它化学药剂的一种灌溉系统。除紧靠滴头下面的土壤水分处于饱和状态外，其它部位的土壤水分均处于非饱和状态.果树滴灌蔬菜滴灌日光温室滴灌系统•一、滴灌系统的三大部分1、控制首部枢纽：其作用是抽水、施肥、过滤，以一定的压力将一定数量的水送入干管。•包括：①泵及泵站；•②过滤系统；•③施肥系统；•④压力和流量监测、保护系统；•⑤自动化控制系统(选装)2、田间管路系统：包括各级主支管道,各种口径的管道压力控制阀门,排污设备和管道排水装置。其作用是将加压水均匀地输送到滴头。•3．滴头：其作用是使水流经过微小的孔道，形成能量损失，减小其压力，使它以点滴的方式滴人土壤中。二、灌水器的分类与结构特点•定义：通过流道或孔口将毛管中的压力水流变成滴状或细流状的装置称为滴头。其流量一般不大于12L/h•按结构和出流形式可将灌水器分为：滴头滴灌带微喷头涌水器•滴灌带：滴头与毛管制造成一整体、兼具配水和滴水功能的滴灌管称为滴灌带。•滴灌带的分类：长流道滴头孔口滴头迷宫稳流滴头压力补偿滴头1-水源；2-水泵；3-流量计；4-压力表；5-化肥罐；6-阀门；7-冲洗阀；8-过滤器；9-干管；10-流量调节器；11-支管；12-滴头；13-分水毛管；14-毛管；15-果树；16-微喷头；17-条播作物；18-支管；19-滴罐管三、滴灌系统主要过滤设备与设施•1、拦污栅(筛、网)•2、沉淀池•3、过滤器(水砂分离器、砂石介质过滤器、筛网式过滤器)•⑴、水砂分离器：。•水砂分离器的优点是能连续过滤高含砂量的灌溉水，其不足是不能除去与水比重相近或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，水头损失也较大。•因此水砂分离器只能作为初级过滤器，必须使用筛网过滤器进行第二次处理，这样可减轻网式过滤器的负担，增长冲洗周期。⑵、砂过滤器•砂过滤器又称砂介质过滤器。它是利用砂石作为过滤介质，•砂过滤器主要由进、出水口、过滤罐体、砂床和排污孔等部分组成。为了使滴灌系统在反冲洗过程中也能同时向系统供水，在首部枢纽往往安装两个以上过滤罐。⑶、筛网过滤器•筛网过滤器是一种简单而有效的过滤设备。这种过滤器的造价较为便宜，在国内外微灌系统中使用最为广泛。•筛网过滤器的种类繁多，主要由筛网、壳体、顶盖等部分组成。•⑷、叠片式过滤器：叠片式过滤器是用数量众多的带沟槽的薄塑料圆片作为过滤介质。•工作时水流通过叠片，泥沙被拦截在叠片沟槽中，清水通过叠片的沟槽进入下游。四、施肥（施药）装置：向滴灌灌系统注入可溶性肥料溶液的装置。•压差式施肥罐：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。•工作原理：是使进水管口和出水管口之间产生压差，并利用这个压力差使部分灌溉水从进水管进入肥料罐，化肥罐应选用耐腐蚀、抗压能力强的材料制造。罐内容积应根据系统控制面积大小及单位面积施肥量和化肥溶液浓度等因素确定滴灌系统结构五、管网布置的原则•1、使管道总长度较短，少穿越其它障碍物。2、满足各用水单位需要，能迅速分配水流，管理维护方便。3、支管垂直于作物种植行布置，毛管顺作物种植行布置。4、管道的纵剖面应力求平顺。5、使流量、压力较均匀。•滴灌系统的管道，一般分为干管、支管和毛管三级，布置时要求这三级管道尽量相互垂直，使得管道长度最短，水头损失最小。六、滴灌系统堵塞的原因及处理方法1、堵塞的原因•⑴、物理堵塞：多是因滴灌水处理不达标，杂质随滴灌水进入支管或软管而发生滞阻，有些更小的杂物则被阻塞在出水孔处，使出水孔堵塞。•⑵、化学沉淀物堵塞：因水温度、流速、酸碱度（pH值）等的变化，引起一些不易溶于水的化合物生成水垢沉积在管道和滴头中，导致滴水不正常或无法滴水。•化学沉淀物按其化学成分来分，主要有由铁管锈蚀引起的铁化合物沉淀、碳酸钙沉淀和磷酸盐沉淀等。在施肥的过程中肥料产生化学反应造成结晶，堵塞滴头。还有就是水的钙镁离子含量高，接触空气中的二氧化碳造成的碳酸钙结晶，造成堵塞。这些堵塞都是可以通过酸清洗除去。•⑶.有机物堵塞：胶体形态的有机质、微生物的孢子和单细胞，一般不容易被过滤器排除，在适当的温度、含气量以及流速减少情况下，加之滴灌系统内有一定的养分，这些微生物在滴灌系统中繁殖，造成滴灌管内壁被藻类等覆盖而造成堵塞。•过滤器在滴灌系统中相当于人体的心脏，过滤器的好坏直接决定滴灌管的使用寿命，因此一定要选择好的过滤器。•悬浮液中的固体颗粒•化学沉积物•微生物和有机物质上述因素中，可能有两个或更多的因素同时起作用堵塞的起因•装设适宜的过滤装置来预防堵塞•酸液冲洗法•压力疏通法•维护好过滤设备•设置沉淀池，对灌溉水进行预处理；•定期测定滴头流量和灌溉水的铁、钙、镁、钠、氯的离子浓度，以及pH值和碳酸盐含量等，及早采取措施；防止藻类滋生•毛管应采用加碳黑的聚乙烯软管，使其不透阳光，或用氯气、高锰酸钾及硫酸铜处理灌溉水•采用活动式滴头，以便拆卸冲洗堵塞的预防和处理办法2、滴灌系统堵塞的处理方法：•⑴.酸液冲洗法：对于碳酸钙沉淀，可用36%的盐酸加入水中，约占水容积的0.5—2%，用1米水柱高的压力输入滴灌系统，滞留5—15分钟。当被钙质粘土堵塞时，可用硝酸稀释液冲洗；•⑵.压力疏通法：用5—10大气压力的压缩空气或压力水冲洗滴灌系统，对疏通有机物堵塞效果好。清除前，先将管道系统充满水，然后与空气压缩机连通，启动空气压缩机，当所有水被排出后半分钟，即关闭空气压缩机。应注意，因压力太高会使滴头流量超过额定值而将结构较薄弱的滴头压裂。此法，对碳酸盐堵塞无效。•在滴灌系统运行中，更重要的是加强技术管理，切实采取预防措施：①.维护好过滤设备，定期检查清洗；②.建造沉淀池，预先处理灌溉水；③.定期测定滴头流量和灌溉水的铁、钙、镁、钠、氯的离子浓度以及酸碱度（pH值）和碳酸盐含量等，及早采取措施防堵；④.防止藻类滋生，毛管应采用黑色不透光的聚乙烯软管。3防止堵塞的技术措施•⑴、滴灌水的预处理是防止物理性堵塞的最有效的方法。•①、河道取水口的处理。在河道取水口用铁丝网，拦去较大颗粒的悬浮泥沙和有机杂物；•②、取水泵口的处理。用1～2层防虫网包裹泵口，滤去大于25目的泥沙颗粒及纤维物等。•③系统内处理。在系统中安装的盘式过滤器过滤处理，使水质达到滴灌水的使用标准。五、滴灌系统棉花灌溉制度参数的确定•1、灌水定额：单位面积上的一次灌水量，习惯用灌水深度表示，可用下式计算，即式中：——设计灌水定额——允许消耗的水量占田间持水量的比例（﹪）对于需水敏感性植物；=20﹪～40﹪对于耐旱作物或控水生生育阶段=30﹪～40﹪——土壤田间持水量（体积百分率持水量，﹪）——凋萎含水量（体积百分率持水量，﹪）——计划湿润层深度（m），棉花为0.20～0.60m；——土壤湿润比，70%～90%1000PHamminmax滴滴mamaxHminPaa2、设计灌水周期•滴灌设计灌水周期：指按一定的灌水定额灌水后，在作物适宜土壤含水率的条件下，保障作物正常生长的可能延续时间T，用下式计算，即e/mT滴式中：T——灌水日期（d）；e——作物需水旺盛日平均耗水量（mm/d）3、一次灌水延续时间•一次灌水延续时间：是指把设计灌水定额水量，在不产生径流的条件下，均匀分布于棉田中所用的灌水时间，用下式计算，即•式中：t———次灌水延续时间（h）；——设计灌水定额（mm）；——滴头间距（m）；——毛管间距（m）；——滴头流量（l/h）滴滴qSSmtle滴meSlS滴q4、轮灌区数目的确定•对于固定式滴灌系统，轮灌区数目可按下式计算：t/KT24NtKn24N移式中：N——轮灌区数目（个）K——水泵每天开启时间比例，通常选0.5～0.8t——每条或每组开启的时间（h）T——灌水周期（d）对于移动式微灌系统可按下式计算：移n——滴灌系统控制面积内毛管移动的次数t——每条或每组开启的时间（h）式中：5、一条毛管的控制灌溉面积对于固定式微灌系统，毛管固定在一个位置上灌水，控制面积按下式计算：LSfeLSnf移移移S——一条毛观每次移动的距离（m）式中：对于移动式微灌系统，一条毛管控制的灌溉面积按式计算：式中：f——每条毛管控制的灌溉面积（m2）L——毛管长度（m），移动式滴灌系统中为出流毛管长度控制灌溉面积大小的计算•在灌溉水源能够得到充分保证的条件下，滴灌面积的大小取决于管道的输水能力。对于水源流量不能满足整个区域需要时，滴灌面积为毛QQN/nfNA式中：A——滴灌系统控制的灌溉面积（m2）f——每条毛管控制的灌溉面积（m2）Q——水源流量（l/h）毛Q——每条毛管的输水流量（l/h）——同时工作的毛管条数Nn——轮灌组数量二、灌溉用水量分析与计算(一)作物需水量的计算农作物生长发育过程中，从播种至收获消耗于植株叶面蒸腾和株间蒸发的水分的总和，称为作物需水量，也叫作物耗水量或腾发量，它是农田灌溉工程的一项基本参数。作物需水量常用的计算方法如下：1.修正彭曼公式法E＝KcET0式中:E－作物需水量（mm）或（m3/亩）;Kc－作物系数;ET0－潜在腾发量（mm）或（m3/亩）。计算ET0时按彭曼公式计算。(2)作物系数Kc值的选择影响Kc值的主要因素是作物种类、作物生理特性、发育阶段、播种日期、生长期长短及常遇到的气候条件等。计算作物需水量时，选用Kc值通常参考联合国粮农组织灌溉及排水从书第24卷提出的作物生育四阶段标淮划分。初期、发展期、中期、后期。根据当地或条件相似地区的生产实践及试验资科确定作物生长阶段的大致天数，见表2－4。Kc值选择．初期见图2－4，中期见表2－5。发展期的Kc值由初期与中期内插、完熟时见表2－。当最小湿度介于20％－70％时内插。按华北地区“六五”期间灌溉试验资料，主要作物Kc值见表2－6，表2－7，表2－8。表2-4部分作物生长阶段天数（d）表2—5部分作物在生长中期和完熟时的Kc值表2－6冬小麦作物系数Kc表2－7夏玉米作物系数Kc表2－8棉花作物系数Kc2．需水系数法在确定规划地区作物需水量时，可以采用近似地区灌溉试验所提供的需水量值(通常称为需水系数)．根据规划区计划产量计算作物需水量，见下式：E＝KY式中E—作物需水量(m3/亩)；K—需水系数(m3/亩)；Y—作物单位面积上的产量(kg／亩)。“六五”期间华北地区试验成果。见表2－9、表2-10。主要作物需水量与模系数见表2－11。表2－9冬小麦需水系数与产量关系表2－10夏玉米需水系数与产量关系表2－11棉花需水系数与产量关系(二)灌溉用水量在灌溉设计年内，为保证作物各生育期需水要求，除该时段的降水供给水量外、尚有部分亏缺水量，需灌溉补给，这部分亏缺水量为净灌溉用水量。考虑各级输水损失及田间损失、要求水源提供的水量为毛灌溉水量．按式(2－5)计算。Mg＝0.667(E-Pe)A/η水式中Mg—毛灌溉水量(m3/亩)E—作物需水量(mm1；A—灌溉面积(亩)；η水—水利用系数，“管灌”＝0.8-0.95；Pe—有效降水量(mm)。Pe＝σP，σ为有效降雨系数，一般根据实测资料而定。规划时可根据一次降雨量大小取值，见表2-12。表2－12P-σ棉花需水系数与产量关系