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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,微灌工程技术,1,微灌工程技术,概述,微灌设备与工作原理,微灌工程规划设计参数的确定,微灌工程规划,微灌系统设计,微灌工程设计示例,2,概述,微灌的定义,微灌的组成和分类,微灌的优缺点,微灌技术的发展与展望,3,微灌的定义,微灌是利用微灌设备组装成微灌系统，将有压水输送分配到田间，通过灌水器以微小的流量湿润作物根部附近土壤的一种局部灌水技术,微灌是以少量的水湿润作物根区附近的部分土壤，比地面灌溉节水,50,70 %,，比喷灌省水,15%,20 %,，灌水均匀，均匀度达,0.8,0.9,适用于所有的地形和土壤,特别适用于干旱缺水地区,4,微灌的分类,微灌可以按不同的方法分类，按所用的设备,(,主要是灌水器,),及出流形式不同，分为：,滴灌（地表与地下滴灌）,微喷灌,涌泉灌（小管出流灌）,重力滴灌,渗灌,5,微灌技术,灌水器种类,微 喷 灌,滴 灌,重力滴灌,小管出流,渗 灌,6,滴 灌,滴灌是通过安装在毛管上的灌水器将水、均匀而又缓慢地滴入作物根区附近土壤中的灌水形式,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，土壤水分主要借助毛管张力作用入渗和扩散,滴灌适合于蔬菜、果树、花卉以及垄向种植的作物，各种土壤条件都适用,便于实施化学灌溉（灌溉施肥），控制灌溉，在保护地蔬菜采用滴灌技术效果最佳,7,8,大田滴灌,9,果树滴灌,10,蔬菜滴灌,11,大型连栋温室黄瓜滴灌,12,大棚蔬菜滴灌,13,日光温室滴灌系统,14,滴灌的类型,固定式地面滴灌,半固定式地面滴灌,膜下滴灌,地下滴灌,15,微喷灌,微喷灌是利用直接安装在毛管上，或与毛管连接的微喷头将压力水以喷洒状湿润土壤,微喷头包括固定或和旋转式,微喷头的流量通常为,20,250L/h,16,微喷灌,微喷技术的特点它是通过有压管网将首部加压的水输送到田间，再经过特制的雾化喷头将水喷洒呈雾状进行灌溉,微喷头孔径较滴灌灌水器大，比滴灌抗堵塞，供水快,微喷适合于果树、花卉、部分露地蔬菜，各种土壤条件下都适用,在设施环境中灌溉花卉、育苗效果较好,容易产生堵塞问题，灌溉质量受地形影响，工程造价较高，适用于经济作物灌溉,17,旋转式微喷头,18,折射式微喷头,19,果树微喷灌,20,露地蔬菜微喷灌,21,温室雾喷系统,22,苗圃微喷灌,23,涌泉灌（小管出流灌）,在我国使用的小管出流灌溉是利用,4,的小塑料管与毛管连接作为灌水器，以细流,(,射流,),状局部湿润作物附近土壤，小管灌水器的流量为,80250L/h,对于高大果树通常在围绕树杆修一渗水小沟，以分散水流，均匀湿润果树周围土壤,24,果树小管出流平面布置图,25,重力滴灌系统,重力滴灌系统是李岚清副总理,1997,年访问以色列同以达成的技术引进和开发由中国农业大学同以色列恩塔公司在中国共同开发、推广的一种新型节水灌溉技术,重力滴灌系统以它极低的工作压力、均匀的供水方、高效的水分利用、广泛的适用条件以及明显珠产出效率，已为越来越多的用户所接受,26,27,28,果树重力滴灌系统,29,温室蔬菜重力滴灌,30,渗 灌,渗灌与地下滴灌相似，只是用渗头代替滴头全部埋在地下,渗头的水不像滴头那样一滴一滴地流出，而是慢慢的渗流出来，这样渗头不容易被土粒和根系所堵塞,最近在国外引进采用废轮胎加工成的多孔渗流管，并进行小面积试点，但是微孔渗流管的堵塞是一个严重的问题，未经长时间试验检验不宜贸然推广,31,微灌的优点及存在的问题,32,微灌的优点,适应性强,主要表现在不要求地面平整就可进行灌溉，能够适应各种地形条件，尤其适宜在山丘坡地进行自流灌溉的地方发展,兼有施化肥、喷农药等功能,33,微灌的优点,省水,微灌全部采用管道输水，灌水均匀，减少损失，因而可以节约灌溉用水。同地面灌溉相比，一般喷灌可省水,30,一,50,。由于滴灌没有喷灌时水珠的蒸发飘移损失，因此滴灌比喷灌还要省水。与地面灌溉相比，滴灌一般可省水,50,一,70,在透水性强、保水能力差的土地上省水效果更为显著。在干旱缺水地区，高扬程灌区和井灌区，省水就意味着节省能耗或扩大灌溉面积,34,微灌的优点,省工省地,微灌实现了灌溉机械化和自动化的操作管理，可以减轻灌水的劳动强度，节省大量劳动力。可以减少杂草生长的环境，节省田间管理的工时,据初步统计，微灌可节省用工,25,40,。微灌的输水管道多埋设在地下，减少了灌溉渠道所占的耕地。据统计，采用喷,(,微,),灌后，土地利用率一般可以提高,7,10,35,微灌的优点,保持水土和防止次生盐碱化,微灌可以根据土壤的质地和透水性能来调整灌水量和灌水强度，因此不破坏土壤团粒结构，不会产生地表冲刷和土、肥流失现象，不会产生深层渗漏，而且可防止地下水位上升而引起的土壤次生盐碱化,由于微灌能使作物根部的土壤经常保持在较高含水量的状态，因此还可以使用含有一定盐分的水来灌溉作物,36,微灌的优点,增产,微灌不会导致地面板结，使土壤始终保持琉松、多孔相通气的良好状况，这种状况有利于土壤养分的分解和作物很系的发育，因此保持和提高了土壤肥力,微灌还可以调节田间小气低增加近地表面的空气湿度，滴灌能把肥料直接送到作彻的根系周围，有利于作物对养分的吸收,实践证明：采用喷、微灌，粮食作物一般增产,10,一,30%,，经济作物,般增产,20,一,50%,，蔬菜一般增产,30,一,50%,37,微灌技术中存在的问题,滴灌（包括重力滴灌）与微喷灌中存在的问题,与其它灌溉方法相比,不具有防干热风,调节田间小气候的作用，对于粘质土壤，因灌水时间较长，根系区土壤水分长期保持高含水量状态，作物根部易生病害；另一方面土壤长期定点灌水会使土壤湿润区与干燥区的交界处盐分聚积，有可能产生土壤次生盐渍化，对作物生长不利,滴头堵塞问题一直没有得到彻底的解决。应搞好设备设施的配套研制，提高滴头使用寿命。并进行滴灌水源水质分析与处理装置设施及方法的研究；进行滴灌系统施用化肥药液装置使用方法的研究以及安全装置和调压装置的研究,38,微灌技术中存在的问题,渗灌中存在的问题,易于堵塞,不易检查和维修,应加强专用渗管及配件设备研制和渗管主要技术参数及工艺攻关问题。具体说包括用塑料管打孔的孔径及工艺工具、孔距及孔径的合理组合、,1,流量确定、渗灌管进口工作压力的确定、渗灌管管径及变径管组合、渗灌管间距的确定、渗灌管的适宜埋深及防止渗漏措施，渗灌管堵塞机理与防治及延长使用寿命的研究,39,微灌在我国的发展阶段,我自,1974,年由墨西哥政府赠送我国三套滴灌设备开始引进滴灌技术以来，已有,20,多年的发展历程，大体经历了以下三个阶段：,第一阶段,(1974,1980,年,),：引进滴灌设备、消化吸收、设备研制和应用试验与试点阶段,第二阶段,(1981,1986,年,),：设备产品改进和应用试验研究与扩大试点推广阶段,第三阶段,(1987,年至今,),：直接引进国外的先进工艺技术，高起点开发研制微灌设备产品,40,微灌技术的发展前景,根据国务院颁发的,九十年代中国发展纲要,的要求，,2000,年后要把全国农业用水的有效利用率提高,10,个百分点，每年将节水,400,亿立方米，粮食将增产,800,亿斤。这么宏伟的计划没有一系列的高效节水措施是不可能实现的，只有微灌技术才有可能有效地落实这个目标,我国发展微灌技术，社会条件、技术条件和农民的承受能力都已具备，微溉事业一定会蒸蒸日上飞速发展,41,微灌设备与工作原理,42,微灌系统简介,一个完整的微灌工程，从灌溉受水点到水源，一般由灌水器、各级输水管道和管件，各种控制和量测设备，过滤器、施肥（施药）装置和水泵电机安装组成,上述所属的微灌设备如灌水器、施肥装置、过滤器等，本章将做较详细的介绍。对与灌溉工程常见的闸阀、水泵、电机这里则不进行介绍,43,44,45,灌 水 器,对灌水器的基本要求,灌水器的分类,灌水器的结构参数和水力学特征,灌水器的制造偏差,46,对灌水器的基本要求,制造偏差越小越好,出水量小而稳定，受水头变化的影响较小,流道大，抗堵塞性能强,结构简单，便于制造、安装、清洗,坚固耐用，价格低廉,47,灌水器的分类与结构特点,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,48,滴头定义及分类,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,12 L/h,滴头的分类：,长流道型滴头,孔口型滴头,迷宫紊流滴头,压力补偿型滴头,49,长流道滴头,孔口滴头,50,迷 宫 稳 流 滴 头,51,压 力 补 偿 滴 头,52,滴 灌 带,定义,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：,内镶式滴灌带,薄壁滴灌带,滴灌带有压力补偿式与非压力补偿式两种,53,微喷头,定义,微喷头是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,微喷头的分类,：,射流式,离心式,折射式,缝隙式,54,射流式微喷头,工作原理,水流从喷水嘴喷出后，集中成一束向上喷射到一个可以旋转的单向折射臂上，折射臂上的流道形状不仅可以使水流按一定喷射仰角喷出，而且还可以使喷射出的水舌反作用力对旋转轴形成一个力矩，从而使喷射出来的水舌随着折射臂作快速旋转。故它又移为旋转式微喷头,特点,有效湿润半径较大,喷水强度较低,水滴细小,寿命较短,组成,折射臂,支架,喷嘴,55,射流旋转式微喷头,56,折射式微喷头,工作原理,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。折射式微喷头又称为雾化微喷头,组成,喷嘴,折射锥,支架,特点,结构简单,没有运动部件,工作可靠,价格便宜,缺点：,水滴太微细,在空气十分干燥、温度高、风大的地区,蒸发漂移损失大,57,折 射 式 微 喷 头,58,离心式微喷头,工作原理：,水流从切线方向进入离心室，绕垂直轴旋转，通过处于离心式中心的喷嘴射出的水膜同时具有离心速度和圆周速度，在空气阻力的作用下水膜被粉碎成水滴散落在微喷头四周。,特点：,工作压力低,雾化程度高,孔口较大,59,缝隙式微喷头,工作原理：,水流经过缝隙喷出水舌，在空气阻力作用下，裂散成水滴的微喷头，一般由两部分组成，下部是底座，上部是带有缝隙的盖,60,61,小管灌水器,组成：,它是由,4,塑料小管和接头连接插入毛管壁而成,特点：,工作水头低,孔口大、不易被堵塞,62,灌水器的流量与压力关系,微灌灌水器的流量与压力关系用下式表示,q=kh,x,式中：,q,灌水器流量,h,工作水头,k,流量系数,x,流态指数,63,流态指数,x,反映了灌水器的流量对压力变化的敏感程度,当滴头内水流为全层流时，流态指数,x,等于,1,，即流量与工作水头成正比,当滴头内水流为全紊流时，流态指数,x,等于,0.5,全压力补偿器的流态指数,x,等于,0,，即出水流量不受压力变化的影响其它各种形式的灌水器的流态指数在,01.0,之间变化,64,制造偏差系数,意义：,灌水器的流量与流道直径的,2.54,次幂成正比，制造上的微小编差将会引起较大的流量偏差。在灌水器制造中，由于制造工艺和材料收缩变形等的影响，不可避免地会产生制造偏差。实践中，一般用制造偏差系数来衡量产品的制造精度,表示方法,式中：,C,v,灌水器的流量偏差系数；,S,流量标准偏差；,q,i,所测每个滴头的流量,L/h,；,n,所测灌水器的个数。,65,ASAE,标准,EP405.1,灌水器制造偏差系数分类,(,Classification of emiter coefficient of manufacturing variation),质量分类,滴头或微喷头,滴灌带,好,C,v,0.05 C,v,0.1,一般,0.05C,v,0.07 0.1C,v,0.2,较差,0.07C,v,0.11,差,0.11C,v,0.15 0.2C,v,0.3,不能接受,0.15C,v,0.3194,亩,151,四、选择灌水器类型与确定毛管布置方式,选用进口滴灌管,(,以色列,NaanTif),，该滴灌管滴头流量压力关系为,工作水头,h,d,=10,米时，滴头流量为,2.3,升时，选择滴头间距为,1,米的滴灌管，每行果树布置一条滴灌管,152,湿润比计算,一般，当滴头为,2,升、时，在砂壤土中的湿润直径为,0.8-1m,（经验值）,每棵果树的湿润面积,每棵果树占地面积,湿润比,=1.03/(33),33,153,五、根据设计灌水均匀度计算毛管最大铺设长度,当没计灌水均匀度为,98,时，小区最大流量偏差,qv=0.1,，则小区最大水头偏差：,将有关数据代入上式得：,154,根据公式,计算得,h,max,11.2m,，,h,min,9.3m,小区内滴头最大水头差,11.2-9.3=1.9,米,根据支毛管水头差分配比,：,155,毛管最大允许铺设长度,(,采用试算法,),毛管水头损失,当,L=150,米时，,h,d,=,1.51m,当,L=140,米时，,h,d,=,1.25m,当,L=130,米时，,h,d,=,1.02m,当,L=100,米时，,h,d,=,0.5 m,根据地形情况，取毛管长度,L=100m,，此时，毛管水头损失为,h,f,0.5m,156,六、布置管网系统,水井出水量,50m,3,/h,单条毛管长度,100,米，每米一个滴头，每个滴头流量,2.3,升时，则每条毛管流量,Q,毛,1002.3,230,升时,0.23m,3,h,每个轮灌组毛管条数,n=50,0.23=217,条,取为偶数条，即,216,条,整个灌区毛管总条数,(3,米一条毛,),为：,324m,3,4,432,条,轮灌组数为,432,216,2,157,七、轮灌组划分,根据轮灌组划分的原则，此题中，比较好的轮灌组划分为,第,和第,灌水小区为一个轮灌组,第,和第,灌水小区为一个轮灌组,为说明管网水力学计算过程，我们将第,1,和,n,灌水小区划分为第一轮灌组,第,和第,灌水小区划分为第二轮灌组,158,400m,324m,井,支管,1-1,支管,1-2,分干管,1,分干管,2,支管,1-3,支管,1-4,干管,1,干管,2,100m,27,条,159,(,一,),支管水力计算,由于当毛管为,100m,时，毛管水头损失为,0.5m,，而小区内滴头最大水头差为,1.9m,，则支管最大允许水头差或水头损失为,1.9-0.5,1.4m,管选用,D63PE,管,(,内径,53mm),管上毛管条数,272,条，即,27,个出水口,管进口总流量,Q,0.23227,2.42m,3,h,支管长度,L,273,81m,支管水头损失,h,f,1.43m1.4,米,(,支管允许水头损失,),160,(,二,),分干管水力计算,分干管选用,PVC,管，分干管流量,Q=27220.23=24.84m,3,/h,利用经济管径计算公式：,初选管径,D=75mm,（内径,70mm,）,干管水头损失,h,f,4.42m,161,(,四,),首部枢纽水头损失计算,首部枢纽水头损失包括：闸阀、过滤器、施肥器、管件和泵管等,查阅设备样本，确定各部件的水头损失,总水头损失考虑,h,f,首部,15m,162,(,五,),水泵扬程确定与水泵选型,水泵扬程滴头允许最小工作水头,+,毛管水头损失,+,支管水头损失十分干管水头损失,+,干管水头损失,+,首部水头损失,+,动水位,f,9.3+0.5+1.4+4.42+6.27+15+20,56.89m,水泵流量,Q,49.68m,3,h,选定水泵型号,163,(,六,),计算其他轮灌分干管直径,第二轮灌组中分干管,-2,管径计算,利用水泵性能曲线确定系统流量时的实际扬程，假定与汁算的扬程没有变化，可由水泵扬程推算出第,2,分干管入口压力,h,2,分干管,水泵扬程一动水位一首部水头损失分干管进口至第,2,分干管入口处的水头损失,56.89-20-15-2.4,19.49m,由前面计算可知，分干管进口水头为,10.9m,，两者相差,8.59m,分干管,2,需要将,8.59m,水头消去，选择变径组合，即选,D63PVC,管,55,米加上,D75PVC,管,45,米，其总水头损失约为,8.59m,164,(,三,),干管水力计算,一般，一最不利轮灌组计算确定干管直径，在确定了水泵扬程后，到推确定其他轮灌组分干管或支管的直径,此题中最北面的第,1,和,H,灌水小区构成的轮灌组为最不利轮灌组,干管总流量：,Q,24.842,49.68m,3,h,干管长度,263m,利用经济流速初选干管管径,选,D=110PVC,管,(,内径,103mm),作为干管,干管水头损失,=6.27m,165,九、首部枢纽设计,十、绘制系统布置图,十一、材料单与预算,十二、经济分析,十三、施工注意事项,十四、运行管理注意事项,166,End,167,
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