滴灌技术及设备简介

滴 灌 技 术滴灌是迄今为止农田灌溉最节水的灌溉技术之一。但因其价格较高，一度被称作“昂贵技术”，仅用于高附加值的经济作物中。近年来，随着滴灌带的广泛应用，“昂贵技术”不再昂贵，完全可以在普通大田作物上应用。现对大棚滴灌、果树滴灌和棉花滴灌如何布置与施工的技术作一简要介绍，其他宽行作物可参照实施。名词解释滴灌是将具有一定压力的水，过滤后经管网和出水管道（滴灌带） 或滴头以水滴的形式缓慢而均匀地滴入植物根部附近土壤的一种灌水方法。滴灌与其他灌水技术相比较，具有许多不同的特点，其系统组成和其他灌水方法也不同。 两种滴灌带滴灌的优缺点1水的有效利用率高在滴灌条件下，灌溉水湿润部分土壤表面，可有效减少土壤水分的无效蒸发。同时，由于滴灌仅湿润作物根部附近土壤，其他区域土壤水分含量较低，因此，可防止杂草的生长。滴灌系统不产生地面径流，且易掌握精确的施水深度，非常省水。 2环境湿度低滴灌灌水后，土壤根系通透条件良好，通过注入水中的肥料，可以提供足够的水分和养分，使土壤水分处于能满足作物要求的稳定和较低吸力状态，灌水区域地面蒸发量也小，这样可以有效控制保护地内的湿度，使保护地中作物的病虫害的发生频率大大降低，也降低了农药的施用量。 滴灌系统组合简图-石家庄迪龙塑胶(1张)3提高作物产品品质由于滴灌能够及时适量供水、供肥，它可以在提高农作物产量的同时，提高和改善农产品的品质，使保护地的农产品商品率大大提高，经济效益高。 4滴灌对地形和土壤的适应能力较强由于滴头能够在较大的工作压力范围内工作，且滴头的出流均匀，所以滴灌适宜于地形有起伏的地块和不同种类的土壤。同时，滴灌还可减少中耕除草，也不会造成地面土壤板结。 5省水省工，增产增收。因为灌溉时，水不在空中运动，不打湿叶面，也没有有效湿 润面积以外的土壤表面蒸发，故直接损耗于蒸发的水量最少；容易控制水量，不致产生地面径流和土壤深层渗漏。故可以比喷灌节省水35%75%。对水源少和缺水的山区实现水利化开辟了新途径。 由于株间未供应充足的水分，杂草不易生长，因而作物与杂草争夺养分的干扰大为减轻，减少了除草用工。由于作物根区能够保持着最佳供水状态和供肥状态，故能增产。 6滴灌系统造价较高。由于杂质、矿物质的沉淀的影响会使毛管滴头堵塞；滴灌的均匀度也不易保证。这些都是目前大面积推广滴灌技术的障碍。目前一般用于茶叶，花卉等经济作物。 虽然滴灌有上述许多优点，但是，由于滴头的流道较小，滴头易于堵塞；且滴灌灌水量相对较小，容易造成盐分积累等问题 滴灌系统的组成滴灌系统由水源工程、首部枢纽（包括水泵、动力机、过滤器、肥液注入装置、测量 控制仪表等）、各级输配水管道和满头等四部分组成，其系统主要组成部分如下：1动力及加压设备包括水泵、电动机或柴油机及其他动力机械，除自压系统外，这些设备是微灌系统的动力和流量源。2水质净化设备或设施有沉沙（淀）池、初级拦污栅、旋流分沙分流器、筛网过滤器和介质过滤器等。可根据水源水质条件，选用一种组合。筛网过滤器的主要作用是滤除灌溉水中的悬浮物质，以保证整个系统特别是滴头不被堵塞。筛网多用尼龙或耐腐蚀的金属丝制成，网孔的规格取决于需滤出污物颗粒的大小，一般要清除直径75微米的泥沙，需用200目的筛网。砂砾料过滤器是用洗净、分选的砂砾石和砂料，按一定的顺序填进金属圆筒内制成的，对于各种有机或有机污物、悬浮的藻类都有较好的过滤效果。旋流分沙分流器是靠离心力把比重大于水的沙粒从水中分离出来，但不能清除有机物质。 3滴水器水由毛管流进滴水器，滴水器将灌溉水流在一定的工作压力下注入土壤。它是滴灌系统的核心。水通过滴水器，以一个恒定的低流量滴出或渗出后，在土壤中以非饱和流的形式在滴头下向四周扩散。目前，滴灌工程实际中应用的滴水器主要有滴头和滴灌带两大类。 4化肥及农药注入装置和容器包括压差式施肥器、文丘里注入器、隔膜式或活塞式注入泵，化肥或农药溶液储存罐等。它必须安装于过滤器前面，以防末溶解的化肥颗粒堵塞滴水器。化肥的注入方式有三种：一种是用小水泵将肥液压入干管；另一种是利用于管上的流量调节阀所造成的压差，使肥液注入干管；第三种是射流注入。 5控制、量测设备包括水表和压力表，各种手动、机械操作或电动操作的闸阀，如水力自动控制阀、流量调节器等。 6安全保护设备如减压阀、进排气阀、逆止阀、泄排水阀等。 内镶管柱式滴灌带滴水器滴水器是滴灌系统的核心，要满足以下要求： （1）有一个相对较低而稳定的流量在一定的压力范围内，每个滴水器的出水口流量应在28升/小时之间。滴头的流道细小，直径一般小于2毫米，流道制造的精度要求也很高，细小的流道差别将会对滴水器的出流能力造成较大的影响。同时水流在毛管流动中的摩擦阻力降低了水流压力，从而也就降低了末端滴头的流量，为了保证滴灌系统具有足够的灌水均匀度，经验上一般是将系统中的流量差限制在10%以内。 （2）大的过流断面为了在滴头部位产生较大的压力损失和一个较小的流量，水流通道断面最小尺寸在0310毫米之间变化。由于滴头流道较小，所以很容易造成流道堵塞。如若增大滴头流道，则需加长流道，为此，研究出了多种滴水器。 1滴水器的分类及特点由于滴水器的种类较多，其分类方法也不相同： （1）按滴水器与毛管的连接方式分 管间式滴头：把灌水器安装在两段毛管的中间，使滴水器本身成为毛管的一部分。例如，把管式滴头两端带倒刺的接头分别插入两段毛管内，使绝大部分水流通过滴头体内腔流向下一段毛管，而很少的一部分水流通过滴头体内的侧孔进入滴头流道内，经过流道消能后再流出滴头。管间式滴头与毛管的连接方式如图4-2（a）所示。 管上式滴头：直接插在毛管壁上的滴水器，如旁播式滴头、孔口式滴头等，它们与毛管的连接方式如图4-2（b）所示。 （2）按滴水器的消能方式不同分 长流道式消能搞水器：长流道式消能滴水器主要是靠水流与流道壁之间的摩擦耗能来调节滴水器出水量的大小，如微管、内螺纹及迷宫式管式滴头等，均属于长流道式消能滴水器。如图4-3（a）所示。 孔口消能式滴水器：以孔口出流造成的局部水头损失来消能的滴水器，如孔口式滴头、多孔毛管等均属于孔口式滴水器。如图4-3（b）所示。 涡流消能式滴水器：水流进入滴水器的流室的边缘，在涡流的中心产生一低压区，使中心的出水口处压力较低，因而滴水器的出流量较小。设计良好的涡流式滴水器的流量对工作压力变化的敏感程度较小。 压力补偿式滴水器：压力补偿式滴水器是借助水流压力使弹性体部件或流道改变形状，从而使过水段面面积发生变化，使滴头出流小而稳定。压力补偿式滴水器的显著优点是能自动调节出水量和自清洗，出水均匀度高，但制造较复杂，图4-4（b）为常用的压力补偿式滴水器。 滴灌管或滴灌带式滴水器：滴头与毛管制造成一整体，兼具配水和滴水功能的管（或带）称为滴灌管（或滴灌带）。按滴灌管（带）的结构可分为内镶式滴灌管（如图4-5a）和薄壁滴灌带（如图4-5b所示）两种。 使用滴灌带的注意事项 一.是滴灌的管道和滴头容易堵塞，对水质要求较高，所以必须安装过滤器； 二.是滴灌不能调节田间小气候，不适宜结冻期灌溉，在蔬菜灌溉中不能利用滴灌系统追施粪肥。 三.是滴灌投资较高，要考虑作物的经济效益； 四.滴灌带的灼伤 注意在铺设滴灌带时压紧压实地膜，使地膜尽量贴近滴灌带，地膜和滴灌带之间不要产生空间。避免阳光通过水滴形成的聚焦。播种前要平整土地，减少土地多坑多洼现象。防止土块杂石杂草托起地膜，造成水汽在地膜下积水形成透镜效应，灼伤滴灌带。铺设时可将滴灌带进行潜埋，避免叫焦点灼伤。 滴 灌 设 备中文名称：滴灌设备 英文名称：drip irrigation equipment 定义：用于滴灌系统的各种动力机械、滴头、管道及附件的统称。 应用学科：水利科技（一级学科）；灌溉与排水（二级学科）；喷灌及微灌（三级学科）什么是滴灌设备滴灌设备是滴水灌溉技术中所用的灌溉工具的组合总称滴灌设备。 滴灌设备包括：管上滴头，滴灌带，滴灌管。滴灌带有连续贴片式、边缝式、双壁式、内镶片式。滴灌管分内镶片式及内镶柱状式。滴灌灌水器还分非压力补偿及压力补偿式。滴灌设备主要应用于宽行、高经济价值的作物如果树、棉花、土豆、蔬菜、苗圃、温室作物等的灌溉上，林业种树及及园林乔、灌木、花卉等植物的灌溉上。滴灌技术可节水、节工、节肥、高产、优质。滴灌系统必须过滤，并配施肥装置。 滴灌设计滴灌设备的组成过滤装置 任何水源中，都不同程度的含有各种杂质，而微灌系统中灌水器出口的孔径很小，灌水器很容易被水源中的杂质堵塞。因此对灌溉水源进行严格的过滤处理是微灌中必不可少的首要步骤，是保障微灌系统正常运行，延长灌水器使用寿命和保障灌溉质量的关键措施。 迪龙施肥过滤系统组装图旋流式水砂分离器：此类过滤器是根据重力和离心力的工作原理，清除密度比水大的固体颗粒，需要定期的进行除砂清理，时间按照当地水质情况而定。 由于在开泵和停泵的瞬间水流不稳，会影响过滤效果。一般在地下水源中作为一级过滤器使用，和叠片过滤器或者筛网式过滤器同时使用效果更好。 砂石过滤器：此类过滤器是利用砂石作为过滤介质的一种过滤设备，主要清除水中的悬浮物（比如藻类），需要定期更换砂石，时间按照当地水质情况而定。一定要按照设计流量使用，流量过大会导致过滤精度下降，当进出口压降大于0.07MPa时，应进行反冲洗。一般在地表水源中作为一级过滤器使用，和叠片过滤器或者筛网式过滤器同时使用效果更好。 筛网式过滤器：此类过滤器的过滤介质是尼龙筛网或者不锈钢筛网，杂质在经过过滤器时，会被筛网拦截在筛网内壁，主要清除水中的各种杂质，需要定期清洗过滤器的筛网，一般建议每次灌溉后都清洗。此类过滤器在安装过程中必须按照规定的进水方向安装，不可反向使用；如果发现筛网或者密封圈损坏，必须及时更换，否则将失去对水的过滤效果。一般配合旋转式水砂分离器和砂石过滤器作为二级过滤器使用。 叠片过滤器：此类过滤器采用带沟槽的塑料圆片作为过滤介质，杂质在经过过滤器时，会被塑料圆片拦截在圆片外，主要清除水中各种杂质，需要定期清洗过滤器，时间按照当地水质情况而定。此类过滤器在安装过程中必须按照规定的进水方向安装，不可反向使用。一般旋转式水砂分离器和砂石过滤器作为二级过滤器使用。 施肥（药）装置微灌系统中向压力管道注入可溶性肥料或农药溶液的设备及装置称为施肥（药）装置。常用的施肥装置有以下几种： (1) 压差式施肥装置：此类施肥装置是在施肥阀的两个副阀形成压力差，并利用这个压力差，将肥料（农药）注入系统。此类施肥装置操作简单，使用范围大，但是肥液浓度会在施肥过程中逐渐变低，不能准确知道施肥量。在使用过程中，要注意施肥罐的盖子要拧紧。 (2)文丘里施肥装置：此类施肥装置是利用文丘里原理将肥料（农药）注入系统。此类施肥装置构造简单，使用方便，施肥比例准确，肥液浓度恒定，但需要与主管路并联来克服水头损失较大的缺点。在使用过程中，注意调整施肥的速度。 施肥泵：此类施肥泵依靠水压来驱动内部活塞，将肥料注入系统。此类施肥泵施肥的结构比较复杂，对水压要求较高，肥液比例准确，肥液浓度恒定，价格比较高。在使用过程中，要注意调整施肥的比例。为了确保微灌系统施肥时运行正常，需要注意以下几点：（1）施肥装置必须安装在水源和过滤器之间，防止堵塞灌水器；（2）施肥（药）后需用清水冲洗管道，防止设备腐蚀;；（3）水源与施肥装置之间必须安装逆止阀，防止污染水源；（4）施肥前先将肥料溶解，取上清液倒入肥料桶里面。 灌水器紊流器 稳流器（1）节能、堵塞问题小、水质净化处理简单小管灌水器的流道直径比滴灌灌水器的流道或孔口的直径大得多，而且采用大流量出流，解决了滴灌系统灌水器易于堵塞的难题。因此，一般只要在系统首部安装6080目的筛网式过滤器就足够了（滴灌系统过滤器的过滤介质则需要120200目）。如果利用水质良好的井水灌溉或水质较好水池灌溉，也可以不安装过滤器。同时，由于过滤器的网眼大、水头损失小，既减少能量消耗，又可延长冲洗周期。 （2）施肥方便果树施肥时，可将化肥液注入管道内随灌溉水进入作物根区土壤中，也可把肥料均匀地撒于渗沟内溶解，随水进入土壤。特别是施有机肥时，可将各种有机肥理入渗水沟下的土壤中，在适宜的水、热、气条件下熟化，充分发挥肥效，解决了滴灌不能施有机肥的问题。 （3）省水小管出流灌溉是一种局部灌溉技术，只湿润渗水沟两侧作物根系活动层的部分土壤，水的利用率高，而且是管网输配水，没有输渗漏损失。据北京海淀区试验，可比地面灌溉节约用水60%以上。 （4）适应性强对各种地形、土壤、各种果树等均可适用。 （5）操作简单，管理方便。 微喷头：微喷头从结构上分为折射式和旋转式两种，其中折射式微喷头主要用于降温加湿，旋转式微喷头主要用于灌溉。旋转式微喷头可以采用倒挂和地插两种方式安装，折射式微喷头主要采用倒挂安装。采取倒挂安装时，一定要安装防滴器。微喷头主要用于温室花卉、露地花卉的灌溉和降温加湿。 滴头：滴头按压力分为压力补偿式和费压力补偿式两种，其中压力补偿式滴头主要用于长距离或者存在高差的地方铺设，非压力补偿式用于短距离铺设。一般分为2、4、8L/h。滴头主要用于盆栽花卉的灌溉，通常是配合滴箭使用。 滴箭：滴箭由4的PE管和滴箭头及专用接头连接后插入毛管而成，主要用于盆栽花卉、无土栽培等。 滴灌管（带）：滴灌管是指滴头与毛管制造成一个整体，兼备配水和滴水功能的管。滴灌管有压力补偿式和非压力补偿式之分。压力补偿式主要用于长距离铺设或者是起伏地形中铺设。滴灌管在设施内和露天都可以使用，相对滴灌带而言，滴灌管的使用寿命稍长，但是价格比滴灌带高。 滴灌带：目前国内外大量使用且性能较好的滴灌带有边缝式滴灌带、中缝式滴灌带、内镶贴片式滴灌带和内镶连续贴条式滴灌带。滴灌带由于管壁较薄，一般建议在设施内使用，相对滴灌管而言，滴灌带的使用寿命稍短，但是价格比滴灌管便宜。滴灌管（带）在铺设的时候，一定要出水口朝上。 喷水带：喷水带是采用特殊的激光打孔方法生产的多孔微喷灌带，具有喷水柔和、适量、均匀，水压低、成本低，铺设、移动、收卷和保管简单方便等优点。主要使用在露天花卉的栽培中。