寧夏引黃灌區(qū)常用灌水技術(shù).doc

寧夏引黃灌區(qū)常用灌水技術(shù)灌水技術(shù)是指把渠道（管道）的水分散到田間的措施，亦稱灌溉方法。習(xí)慣上把灌水技術(shù)分為：地面灌溉，如畦灌、溝灌、格田淹灌；噴灌、滴灌和霧灌；地下灌溉三類。但不論何種灌水技術(shù)都要求達(dá)到節(jié)水、省工、增產(chǎn)等取得最大經(jīng)濟(jì)效益的總目標(biāo)。其共同的灌水技術(shù)要求是：適時適量按作物需水要求供水，防止過量灌水，引起土壤鹽堿化與沼澤化；滲入田間各點的灌溉水量均勻或基本相等；水量損失??；以最少的人力、物力消耗，灌溉一定的土地面積，實現(xiàn)高效低耗。第一節(jié) 地面灌溉地面灌溉是指灌溉水在田面流動過程中，借重力和毛管力作用濕潤土壤，或在田面建立一定深度的水層，借重力作用逐漸滲入土壤的一種灌溉方法。這種方法目前應(yīng)用最廣，具有技術(shù)簡單，水頭要求低，能源消耗少等優(yōu)點。但容易破壞土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，表層易板結(jié)，水的利用率低，平整土地工作量大等缺點。地面灌溉又分為畦灌、溝灌、淹灌。一、畦灌定義：畦灌是用土埂將灌溉田塊分成許多小畦（俗稱畦田），灌水時，將水放入畦田，在畦田表面形成很薄的水層，沿畦田坡度方向流動，水在流動的過程中以重力作用滲入土壤的灌溉方法。適用作物及坡度：適用于窄行距密播作物如小麥、谷子和某些蔬菜。適宜的地面坡度一般為0.0010.003,最大不宜超過0.02。技術(shù)要求：使畦田首尾、左右的土壤濕潤均勻，不沖刷田面土壤。畦灌時要合理選用灌水時間、入畦流量和畦田規(guī)格。 灌水時間：為了使畦田各點土壤濕潤均勻，應(yīng)使畦田水層在畦田上各點的停留時間相同。為達(dá)到上述要求，在實踐中常采用及時封口的方法，即水流到離畦尾還有一定距離時，就封閉入水口，使畦田內(nèi)剩余的水流繼續(xù)向前流動，至畦尾全部滲入土壤。按目前試驗資料，可以采用七成、八成、九成或滿流封口。在一般土壤條件下，畦長50米左右的采用八成改水；畦長3040米，九成改水；畦長30米以下的十成改水。入畦單寬流量：入畦流量以保證灌水均勻，不沖刷土壤為原則。通常入畦單寬流量控制在36L/（sm）左右。對弱透水性土壤，地面坡度大的單寬流量應(yīng)小一些。畦田規(guī)格：是指畦田的長度和寬度。應(yīng)按當(dāng)?shù)剞r(nóng)機(jī)具的整倍數(shù)確定，一般為24米，土地平整姨的，橫向坡度小的可寬上些。畦埂高常用0.20.25米。二、溝灌定義：是在作物行間開挖灌水溝，水在作物行間的灌水溝中流動，靠重力和毛管力作用濕潤土壤的一種灌水方法。有封閉溝灌和細(xì)流溝灌兩種：所謂封閉溝灌是指水流入灌水溝后，在流動過程中部分水量滲入土壤，放水停止后，溝中存蓄水量，慢慢滲入土壤，達(dá)到計劃灌水定額。適用于土壤透水性弱，坡度小于0.002的田地，且一般溝長采用3080米；流通溝灌是指入溝水流在流動過程中將全部水量滲入土壤，溝中不形成積水，溝長可采用60120米。優(yōu)點：不破壞作物根部的土壤結(jié)構(gòu)，不導(dǎo)致田面板結(jié)，土壤蒸發(fā)損失減少。適用作物：寬行距作物。灌水技術(shù)要素：灌水溝間距：一般輕質(zhì)土壤內(nèi)灌水溝間距比較窄，而重質(zhì)土壤溝距比較寬，在確定是應(yīng)結(jié)合作物的行距一起考慮。不同土質(zhì)條件下的灌水溝間距參下表 不同土質(zhì)條件下的灌水溝間距（單位：cm）土質(zhì)輕質(zhì)土壤 中質(zhì)土壤重質(zhì)土壤間距50-6065-757580 灌水溝的坡度：一般要求為0.005-0.02。為了提高灌水均勻度，國外在溝、畦灌技術(shù)方面，采用小涌流灌溉，即間歇性地交替向灌水溝、畦放水，濕潤土壤，這種灌水是第一次將水灌到溝、畦長的1/31/2后暫停放水，然后第二次再灌剩余的2/31/2的長度，這種灌水提高了灌水均勻度，使水的利用率高達(dá)8090%。三、淹灌淹灌是用田埂將灌溉土地劃分成許多格田，灌溉水在格田中形成比較均勻的水層，以重力作用滲入土壤的一種灌水方法。這種灌溉方法，需水量大，只適用于水稻灌溉、沖洗改良鹽堿地和其他適于淹灌的經(jīng)濟(jì)作物。淹灌要求格田地面坡度小于0.0002，而且田面平整；格田的形狀一種為長方形或方形；另一種為不規(guī)則形狀，田埂沿等高線修建。在平原區(qū)，溝、渠相間布置時，格田長度一般為100150米；溝、渠相鄰布置時，格田長度一般為200300米；格田寬度一般為2030米。在山丘區(qū)，格田長邊沿等高線布置，其長度根據(jù)機(jī)耕要求而定，寬度隨地面坡度而定，坡度愈大，格田愈窄。格田應(yīng)有獨立的進(jìn)水口和排水口，避免串灌串排。沖洗改良鹽堿地，多采用長50100米，寬1020米，面積為13畝的格田，其田埂高度，粘土應(yīng)大于30 cm，沙質(zhì)土應(yīng)大于40cm。第二節(jié) 噴灌一、噴灌的定義及優(yōu)缺點 1、噴灌的定義：噴灌即噴灑灌溉，用壓力管道輸水，再由噴頭將水噴灑到空中，形成細(xì)小雨滴，均勻地灑落在地面，濕潤土壤并滿足作物需水要求的一種灌水方式，噴灌所需壓力一般由水泵加壓或是利用地形自然落差獲得。2、噴灌的優(yōu)點：1）節(jié)水完全可以避免地表徑流和深層滲漏損失；在輸水過程中,幾乎沒有漏水和滲水損失現(xiàn)象，所以水利用系數(shù)高；可以依據(jù)價物的需水規(guī)律來供水,需多少供多少,減少了作物無效蒸騰蒸發(fā)。實踐表明:噴灌較地面灌溉一般可省水是3050%。2）省工 可以節(jié)省大量的勞動力；減少田間工程勞動量；減少了施肥各噴灑農(nóng)藥的勞動量。初步統(tǒng)計結(jié)果，在相同的生產(chǎn)條件下，噴灌所需的勞動量僅為地面灌溉的50%。3）省地噴灌時用管道輸水,無需田地間渠和畦埂,一般土地利用率高,一般可增加耕地7-10%。 4）保土土壤質(zhì)地的輕重和透水的強(qiáng)弱、山坡地, 調(diào)整雨滴的大小和噴灌強(qiáng)度,不致于破壞土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，不產(chǎn)生地面徑流，避免造成土壤表土流失。 5）適應(yīng)性強(qiáng) 適應(yīng)各種作物(小麥、玉米)，經(jīng)濟(jì)作物(棉花、花生、煙草)瓜果、蔬菜。 適應(yīng)于各種場所 大田作物、溫室、大型牧場、大型農(nóng)場、城市園林、運(yùn)動場、水景工程。 適應(yīng)于各種土壤和地形， 沙土、壤土、粘土均可以采用噴灌，不管是平原地區(qū)，還是山丘地地區(qū)均可采用噴灌技術(shù)。 6）機(jī)械化程度高 噴灌產(chǎn)品的定型和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，還能促進(jìn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)的發(fā)展。7）增產(chǎn) 一般較地面灌溉提高產(chǎn)量1020%。3、噴灌的缺點：1）投資高(1) 機(jī)械設(shè)備，(2) 管道， (3) 土建畝投資千元左右。 2）受風(fēng)的影響大，主要是降落水滴隨風(fēng)的水平飄移損失。3）能耗大。二、噴灌系統(tǒng)的組成和分類1、噴灌系統(tǒng)的定義 噴灌系統(tǒng)是把水源，噴灌設(shè)備和田間工程有機(jī)地結(jié)合起來，使他成為為一個相對獨立的整體，以達(dá)到將灌溉用水均勻地噴灌到農(nóng)田，來滿足農(nóng)作物生長對水分的要求，這樣一種水利設(shè)施稱之為噴灌系統(tǒng)。2、噴灌系統(tǒng)的組成噴灌系統(tǒng)通常由水源(包括水泵與動力)，輸水系統(tǒng)(管道渠系和田間工程)，噴灌裝置(噴頭)三大部分。3、噴灌系統(tǒng)的分類三、關(guān)于噴頭1、噴頭的種類 1）按壓力分類 類 別工作壓力（kp）噴水量(m3/h)射程(m)低壓噴頭1002000.31.21014中壓噴頭2005000.83113.541.5高壓噴頭5008003111442.5682）按噴灑特征分為散水式(又稱漫射式噴頭或固定噴頭）。射流式噴頭（又稱旋轉(zhuǎn)式噴頭，根據(jù)驅(qū)動機(jī)構(gòu)形式的不同而分為 搖臂式噴頭， 葉輪式噴頭， 垂直搖臂式噴頭， 全射流式噴頭）。 2、噴頭的基本參數(shù)和性能 噴頭的基本參數(shù)有：進(jìn)水口直徑噴嘴直徑壓 力噴水量射 程(1) 進(jìn)口直徑D 指噴頭進(jìn)水口過水流道或空心軸的直徑,單位mm。可供選擇的噴頭進(jìn)水口直徑有10、15、20、30、40、50、60、80、100mm 9種。通常與安裝豎管相配。 (2) 噴嘴直徑d 噴嘴直徑單位是毫米, 噴嘴直徑越大，噴水量大，射程大，壓力一定時霧化指標(biāo)較差。一般情況，在滿足霧化指標(biāo)的前提下， 可以選取較大直徑的噴嘴。(3) 壓力HP 噴頭的壓力按量測的部位和研究的內(nèi)容分： 工作壓力，指噴頭進(jìn)水口處的水流壓力，單位 Kpa。 噴嘴壓力。通常噴嘴壓力為噴頭工作壓力減去噴頭內(nèi)水流的水頭損失。(4) 噴水量 噴水量指噴頭單位時間噴出的水量，單位是m3/h或 L/min。(5) 射程 指無風(fēng)條件下,噴灑出的水所能到達(dá)的最遠(yuǎn)距離，也就是噴灑半徑，單位m。噴頭的射程主要取決噴嘴壓力，噴射仰角。3、 噴頭型號 我國應(yīng)用最多的噴頭有PY1系列、PY2系列、PYS系列噴頭。 PY140噴頭指搖臂式噴頭，第一次設(shè)計，進(jìn)口直徑40mm。四、噴灌管材及附件管道是噴灌系統(tǒng)的重要組成部分。固定管道式噴灌系統(tǒng)中管道投資為占60%左右，可見合理選擇管材的很重要性。噴灌對管道要求是：能承受設(shè)計要求的工作壓力；在通過設(shè)計流量時管道的水頭損失要小；經(jīng)濟(jì)耐用，結(jié)構(gòu)合理，抗腐蝕；便于運(yùn)輸和施工等。對移動管道還要輕便耐磨、耐撞擊、耐風(fēng)蝕和日曬等。1、噴灌管材 目前可供選擇的噴灌管材主要有： (1) 鑄鐵管，按制管方式和接頭形式不同，鑄鐵管可分為：承插鑄鐵管和法蘭鑄鐵管兩種。承插連接有剛性和柔性連接兩種。剛性連接可直接在承插連接頭處直接填入水泥。柔性連接作法是在承插接口處，填充石棉水泥和油麻，使接頭有一定的柔性。 按壓力分：高壓管(工作壓力1MPa)、普壓管(工作壓力750KPa)、低壓管(工作壓力450KPa)。鑄鐵管的優(yōu)點是使用可靠，壽命長(6070年)，缺點是材質(zhì)脆，管壁厚，笨重，耗材大，糙率大。（2）鋼管 鋼管的優(yōu)點是能承受動荷載和較高的工作壓力(1MPa15MPa)。由于管壁薄，較鑄鐵管輕而節(jié)省材料，接口簡單(法蘭，焊接或螺紋)，鋪設(shè)方便，缺點是易腐蝕，使用壽命短。 常用的鋼管種類有：水煤氣鋼管，熱輪無縫鋼管，冷輪無縫鋼管，電焊鋼管。 （3）塑料管 根據(jù)原材料不同，有聚氯乙烯管， 聚丙烯管；按其柔性分為硬管和軟管兩種。在噴灌中，塑料管均可作為移動管,硬管可作為固定管或地埋管。塑料管的優(yōu)點是重量輕，便于搬運(yùn)，表面光滑，耐腐蝕，加工簡單,連接方便。缺點是易于老化，熱性能差，在50下易發(fā)生軟化變形。塑料管的連接方法： 焊接和軟化粘結(jié)（4）鋁管鋁管常指鋁合金管，其優(yōu)點是強(qiáng)度高，重量輕,耐腐蝕,搬運(yùn)方便,常用移動管道。缺點是硬度差，容易發(fā)生碰撞變形，價格較貴。（5）混凝土管 主要有預(yù)應(yīng)力混凝土管和自應(yīng)力混凝土管兩種，混凝土管可承受4001600Kpa的壓力，直徑從701200mm不等。還有石棉水泥管。2、管道附件（1）控制件1) 閥門(閘閥、截止閥、球閥三種) 2)排汽閥，3)泄水閥（2）連接件(也稱管件) 使管道連接成網(wǎng)管的各種管件，有三通、四通、彎頭、堵頭等。3、管道輔助件（1）支墩 用來支承管道,當(dāng)管道經(jīng)過土質(zhì)較差的地段時,可設(shè)支墩。支墩可用漿砌磚石或混凝土砌筑。（2）鎮(zhèn)墩 管道在變坡,轉(zhuǎn)彎或分又處，應(yīng)設(shè)鎮(zhèn)壓墩,用以穩(wěn)定壓力管道，承受各種推力 ，保證壓力管道安全。 鎮(zhèn)墩常用漿砌石或混凝土砌筑。對于重要部位的支墩或鎮(zhèn)墩應(yīng)作專門設(shè)計。 （3）儀表 壓力表、流量計、水表。五、噴灌的主要技術(shù)要素噴灌的主要技術(shù)參數(shù)有：噴灌強(qiáng)度，噴灌均勻度及水滴打擊強(qiáng)度幾項指標(biāo)，也是衡量噴灌質(zhì)量的主要指標(biāo)和設(shè)計噴灌系統(tǒng)的重要依據(jù)。（一）噴灌強(qiáng)度1、定義：單位時間內(nèi)噴灑降落在田間的水深，稱為噴灌強(qiáng)度。單位常用：毫米/小時 （mm/h）。2、 噴灌強(qiáng)度的表示方法：（1）點噴滴強(qiáng)度；（2）單噴頭平均噴灌強(qiáng)度；（3）組合噴灌強(qiáng)度；（4）允許噴灌強(qiáng)度四種表示方法。對于噴灌系統(tǒng)來說, 一般要求整個系統(tǒng)的組合噴灌強(qiáng)度不應(yīng)超過土壤穩(wěn)定滲吸速度就可以了,以保證噴灑到土壤表面上的水能及時滲入到土壤中,不形成積水和徑流。（二）噴灌均勻度1、定義：噴灌均勻度是指噴灌水量在噴灑面積上分布的均勻程度。是它衡量噴灌質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。2、噴灌均勻度的表示法1) 噴灌均勻系數(shù) 噴灌均勻系數(shù)是一個表示一定面積上水量分布均勻程度的指標(biāo)。我國噴灌工程技術(shù)規(guī)范B58585，中用Cu值表示。在噴灌工程規(guī)劃設(shè)計時,在設(shè)計風(fēng)速下,對于定噴式噴灌系統(tǒng)噴灌系數(shù)不應(yīng)低于 0.75,對行噴式噴灌系統(tǒng)應(yīng)不低于0.85。2)、 水量分布圖， 水量分布圖就是噴灑范圍內(nèi)的等水量線圖，或等水深線圖，如下圖，它由水平水量分布與徑向水量分布曲線兩部分組成。噴灌水量分布與徑向水是分布曲線 （三）水滴打擊強(qiáng)度1、定義：水滴打擊強(qiáng)度是指單位受水面積獲得水滴撞擊能量的大小，具體說就是1mm水深的水滴落在田面上的動能。2、水滴打擊強(qiáng)度的表示法(常用霧化指標(biāo)表示)有：1）水滴直徑(mm) 要求不超過1-3mm。2）霧化指標(biāo)（又稱H/d值） 指噴頭工作壓力（mm水柱）與主噴咀直徑（mm） 之比。要求 蔬菜與花卉 40005000 大田作物 30004000果樹牧草 20003000第三節(jié) 微灌一、微灌的定義微灌是按作物生長發(fā)育所需水分和養(yǎng)分，利用專門設(shè)備或自然水頭加壓，再通過低壓管道系統(tǒng)末級毛管上的孔口或灌水器，將有壓水流變成細(xì)小的水流或水滴，直接送到作物根區(qū)附近，均勻、適量地施于作物根層所在部分土壤的灌水方法。微灌包括滴灌、微噴灌、涌泉灌。 二、微灌的特點1、局部濕潤土壤 只濕潤主根層所在的耕層土壤，所以又稱“局部灌水方法”。2、灌水量小，灌水周期短，屬微量精細(xì)灌溉的范疇。3、灌水質(zhì)量高。4、工作壓力低，節(jié)約能源。滴頭的工作壓力為7-10m，微噴的工作水頭10-15m。5、適應(yīng)性強(qiáng)，適應(yīng)于微咸水地區(qū)，干旱沙漠地區(qū)，不同類型的地形。6、可結(jié)合灌水施肥，增加產(chǎn)量，減少勞動量。當(dāng)前微灌技術(shù)存在的主要問題是灌水器量易引起堵塞；由于屬局部灌溉，作物根系發(fā)育會受到一定影響，土壤有一定的積鹽現(xiàn)象。三、微灌分類微灌常按選用的灌水器類型的不同進(jìn)行分類，即不同灌水方法采用不同的灌水器。(一) 按灌水器出流方式分類1、滴灌滴灌即滴水灌溉，是利用塑料管和直徑10mm毛管上的滴頭或滴灌帶等灌水器的出水孔使細(xì)小水流或滴狀水進(jìn)入土壤的一種灌水形式。2、地下滴灌是通過埋在作物根系活動層的滴灌帶或塑料管的滴頭將水滲入土壤的灌水方式。 3、微噴灌微噴灌又稱微型噴灑灌溉，利用塑料管道輸水，通過很小的噴頭(微噴頭)將水噴灑在土壤或作物表面進(jìn)行局部灌溉。當(dāng)工作水頭5-15m，噴咀 直徑0.8-2mm，流量小于240L/h時，稱微噴灌。4、涌泉灌涌泉灌是通過安裝在毛管上的涌泉器形成的小股水流，以涌泉的方式進(jìn)入土壤的一種灌水方式。由于灌水流量較大(但一般不大于220L/h)，有時需在地面修筑溝埂來控制灌水。此灌水方式的工作壓力很低，不易堵塞，但田間工程量較大，適合地形平坦地區(qū)果樹灌溉(二) 按管道的固定程度，滴灌又可分成固定式、半固式和移動式三種類型。 1、固定式滴灌其各級管道和滴頭或微噴頭的位置在灌溉季節(jié)是固定的。其優(yōu)點是操作簡便、省工、省時、灌水效率高、效果好。2、半固定式滴灌其干、支管固定，毛管由人工移動，3、移動式滴灌其干、支管、毛管均由人工移動，設(shè)備簡單，但用工較多。四、微灌組成微灌系統(tǒng)通常由水源工程，首部樞紐，輸配水管網(wǎng)和灌水器四部分組成。1、水源工程 河流、湖泊、塘 、溝渠、井泉都可作微灌水源，與水源相配套的引水、蓄水和提水工程以及相應(yīng)的輸配電工程稱水源工程。2、首部樞紐 微灌工程的首部通常由水泵及動力機(jī)、閥門、水質(zhì)凈化裝置、施肥裝置、測量和保護(hù)設(shè)備組成。 3、輸配水管網(wǎng) 微灌系統(tǒng)的管網(wǎng)一般分為干、支、毛三級管道。通常干支管埋入地下，也有將毛管埋入地下的，以延長毛管的使用壽高。 4、灌水器 微灌的灌水器安裝在毛管上或通過連接小管與毛管連接。有滴頭、微噴頭、涌水器和滴灌帶等多種形式五、微灌設(shè)備微灌設(shè)備有灌水器、管道及連接件、過濾器、施肥罐、控制、測量和保護(hù)設(shè)備組成。1、灌水器微灌灌水器有滴頭、微噴頭、涌水器和滴灌帶(管)等多種形式。按其結(jié)構(gòu)和水流的出流形式不同又可分為滴水式、漫射式、噴頭式和涌泉式等。其相應(yīng)的灌水方法便稱為滴灌、微噴灌和涌泉灌。（1）滴頭 滴頭的作用是將有壓水流形成一滴一滴的水滴滴入土壤，滴頭常用塑料壓鑄而成，工作壓力水頭約10m，流道最小孔徑在0.31.0mm之間，流量在0.01.2L/h范圍內(nèi)。其基本形 式有微管式、管式、渦流式和孔口式。 管間式滴頭 這種灌水器串接在兩段管之間，成為毛管的一部分，簡稱管式滴頭，從消能方式上又屬長流道型滴頭，滴頭有內(nèi)螺紋管式滴頭。 微管滴頭微管滴頭是把一種直徑為0.81.5mm的塑料管插入毛管，水在微器中流動消能，并以滴流狀出流，主要形式有纏繞式和直線散放式。 孔口式滴頭 渦流式滴頭 壓力補(bǔ)償型滴頭（2）滴灌帶 滴頭與毛管制成一體，兼具配水和滴水功能，按結(jié)構(gòu)分為：內(nèi)鑲滴灌帶和薄壁滴灌帶。（3）微噴頭 微噴頭即微型噴頭，作用與噴灌噴頭基本相同，只是微噴頭一般工作壓力較低，濕潤范圍較小，有射流旋轉(zhuǎn)式、折射式、離心式和縫隙式。2、管道與連接件微灌用管道同噴灌用管道和管件基本相同。管道是微灌系統(tǒng)的主要組成部分。微灌用管道多采用黑色塑料材質(zhì)的管道和管件。通常干、支管多用聚氯