節(jié)水灌溉課件微灌工程技術(shù)教學(xué)文稿

節(jié)水灌溉課件微灌工程技術(shù)第一節(jié)概述微灌的定義微灌的組成和分類微灌的優(yōu)缺點微灌技術(shù)的發(fā)展與展望一、微灌的定義微灌是利用微灌設(shè)備組裝成微灌系統(tǒng)，將有壓水輸送分配到田間，通過灌水器以微小的流量濕潤作物根部附近土壤的一種局部灌水技術(shù)微灌是以少量的水濕潤作物根區(qū)附近的部分土壤，比地面灌溉節(jié)水50％～70%，比噴灌省水15%～20%，灌水均勻，均勻度達0.8～0.9,適用于所有的地形和土壤,特別適用于干旱缺水地區(qū)二、微灌的分類微灌可以按不同的方法分類，按所用的設(shè)備(主要是灌水器)及出流形式不同，分為：滴灌（地表與地下滴灌）微噴灌涌泉灌（小管出流灌）重力滴灌微灌技術(shù)灌水器種類微噴灌滴灌重力滴灌小管出流1、滴灌滴灌是通過安裝在毛管上的灌水器將水、均勻而又緩慢地滴入作物根區(qū)附近土壤中的灌水形式除緊靠滴頭下面的土壤水分處于飽和狀態(tài)外，其它部位的土壤水分均處于非飽和狀態(tài)，土壤水分主要借助毛管張力作用入滲和擴散滴灌適合于蔬菜、果樹、花卉以及壟向種植的作物，各種土壤條件都適用便于實施化學(xué)灌溉（灌溉施肥），控制灌溉，在保護地蔬菜采用滴灌技術(shù)效果最佳大田滴灌果樹滴灌蔬菜滴灌大型連棟溫室黃瓜滴灌大棚蔬菜滴灌日光溫室滴灌系統(tǒng)滴灌的類型固定式地面滴灌半固定式地面滴灌膜下滴灌地下滴灌2、微噴灌微噴灌是利用直接安裝在毛管上，或與毛管連接的微噴頭將壓力水以噴灑狀濕潤土壤微噴頭包括固定或和旋轉(zhuǎn)式微噴頭的流量通常為20—250L/h微噴灌微噴技術(shù)的特點它是通過有壓管網(wǎng)將首部加壓的水輸送到田間，再經(jīng)過特制的霧化噴頭將水噴灑呈霧狀進行灌溉微噴頭孔徑較滴灌灌水器大，比滴灌抗堵塞，供水快微噴適合于果樹、花卉、部分露地蔬菜，各種土壤條件下都適用在設(shè)施環(huán)境中灌溉花卉、育苗效果較好容易產(chǎn)生堵塞問題，灌溉質(zhì)量受地形影響，工程造價較高，適用于經(jīng)濟作物灌溉旋轉(zhuǎn)式微噴頭折射式微噴頭果樹微噴灌露地蔬菜微噴灌溫室霧噴系統(tǒng)苗圃微噴灌3、涌泉灌（小管出流灌）在我國使用的小管出流灌溉是利用Φ4的小塑料管與毛管連接作為灌水器，以細(xì)流(射流)狀局部濕潤作物附近土壤，小管灌水器的流量為80~250L/h對于高大果樹通常在圍繞樹桿修一滲水小溝，以分散水流，均勻濕潤果樹周圍土壤果樹小管出流平面布置圖4、重力滴灌系統(tǒng)重力滴灌系統(tǒng)是李嵐清副總理1997年訪問以色列同以達成的技術(shù)引進和開發(fā)由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)同以色列恩塔公司在中國共同開發(fā)、推廣的一種新型節(jié)水灌溉技術(shù)重力滴灌系統(tǒng)以它極低的工作壓力、均勻的供水方、高效的水分利用、廣泛的適用條件以及明顯的產(chǎn)出效率，已為越來越多的用戶所接受果樹重力滴灌系統(tǒng)溫室蔬菜重力滴灌三、微灌的優(yōu)點及存在的問題1、微灌的優(yōu)點適應(yīng)性強主要表現(xiàn)在不要求地面平整就可進行灌溉，能夠適應(yīng)各種地形條件，尤其適宜在山丘坡地進行自流灌溉的地方發(fā)展兼有施化肥、噴農(nóng)藥等功能微灌的優(yōu)點

省水微灌全部采用管道輸水，灌水均勻，減少損失，因而可以節(jié)約灌溉用水。同地面灌溉相比，一般噴灌可省水30一50％。由于滴灌沒有噴灌時水珠的蒸發(fā)飄移損失，因此滴灌比噴灌還要省水。與地面灌溉相比，滴灌一般可省水50一70％在透水性強、保水能力差的土地上省水效果更為顯著。在干旱缺水地區(qū)，高揚程灌區(qū)和井灌區(qū)，省水就意味著節(jié)省能耗或擴大灌溉面積微灌的優(yōu)點省工省地微灌實現(xiàn)了灌溉機械化和自動化的操作管理，可以減輕灌水的勞動強度，節(jié)省大量勞動力?？梢詼p少雜草生長的環(huán)境，節(jié)省田間管理的工時據(jù)初步統(tǒng)計，微灌可節(jié)省用工25—40％。微灌的輸水管道多埋設(shè)在地下，減少了灌溉渠道所占的耕地。據(jù)統(tǒng)計，采用噴(微)灌后，土地利用率一般可以提高7—10％微灌的優(yōu)點保持水土和防止次生鹽堿化微灌可以根據(jù)土壤的質(zhì)地和透水性能來調(diào)整灌水量和灌水強度，因此不破壞土壤團粒結(jié)構(gòu)，不會產(chǎn)生地表沖刷和土、肥流失現(xiàn)象，不會產(chǎn)生深層滲漏，而且可防止地下水位上升而引起的土壤次生鹽堿化由于微灌能使作物根部的土壤經(jīng)常保持在較高含水量的狀態(tài)，因此還可以使用含有一定鹽分的水來灌溉作物微灌的優(yōu)點增產(chǎn)微灌不會導(dǎo)致地面板結(jié)，使土壤始終保持琉松、多孔相通氣的良好狀況，這種狀況有利于土壤養(yǎng)分的分解和作物很系的發(fā)育，因此保持和提高了土壤肥力微灌還可以調(diào)節(jié)田間小氣低增加近地表面的空氣濕度，滴灌能把肥料直接送到作徹的根系周圍，有利于作物對養(yǎng)分的吸收實踐證明：采用噴、微灌，糧食作物一般增產(chǎn)10一30%，經(jīng)濟作物—般增產(chǎn)20一50%，蔬菜一般增產(chǎn)30一50%微灌技術(shù)中存在的問題不具有防干熱風(fēng),調(diào)節(jié)田間小氣候的作用作物根部易生病害；有可能產(chǎn)生土壤次生鹽漬化滴頭堵塞微灌在我國的發(fā)展階段我國1974年由墨西哥政府贈送我國三套滴灌設(shè)備開始引進滴灌技術(shù)以來，已有30多年的發(fā)展歷程，大體經(jīng)歷了以下三個階段：第一階段(1974～1980年)：引進滴灌設(shè)備、消化吸收、設(shè)備研制和應(yīng)用試驗與試點階段第二階段(1981～1986年)：設(shè)備產(chǎn)品改進和應(yīng)用試驗研究與擴大試點推廣階段第三階段(1987年至今)：直接引進國外的先進工藝技術(shù)，高起點開發(fā)研制微灌設(shè)備產(chǎn)品微灌技術(shù)的發(fā)展前景根據(jù)國務(wù)院頒發(fā)的《九十年代中國發(fā)展綱要》的要求，2000年后要把全國農(nóng)業(yè)用水的有效利用率提高10個百分點，每年將節(jié)水400億立方米，糧食將增產(chǎn)800億斤。這么宏偉的計劃沒有一系列的高效節(jié)水措施是不可能實現(xiàn)的，只有微灌技術(shù)才有可能有效地落實這個目標(biāo)我國發(fā)展微灌技術(shù)，社會條件、技術(shù)條件和農(nóng)民的承受能力都已具備，微溉事業(yè)一定會蒸蒸日上飛速發(fā)展第二節(jié)微灌設(shè)備與工作原理

一、微灌系統(tǒng)簡介 一個完整的微灌工程，從灌溉受水點到水源，包括：灌水器各級輸水管道和管件各種控制和量測設(shè)備過濾器、施肥（施藥）裝置水泵電機二、灌水器對灌水器的基本要求灌水器的分類灌水器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和水力學(xué)特征灌水器的制造偏差1、對灌水器的基本要求制造偏差越小越好出水量小而穩(wěn)定，受水頭變化的影響較小流道大，抗堵塞性能強結(jié)構(gòu)簡單，便于制造、安裝、清洗堅固耐用，價格低廉2、灌水器的分類與結(jié)構(gòu)特點 按結(jié)構(gòu)和出流形式可將灌水器分為：滴頭滴灌帶微噴頭涌水器2.1、滴頭定義及分類定義 通過流道或孔口將毛管中的壓力水流變成滴狀或細(xì)流狀的裝置稱為滴頭。其流量一般不大于12L/h滴頭的分類：長流道型滴頭孔口型滴頭迷宮紊流滴頭壓力補償型滴頭長流道滴頭孔口滴頭迷宮穩(wěn)流滴頭壓力補償?shù)晤^2.2、滴灌帶定義 滴頭與毛管制造成一整體，兼具配水和滴水功能的滴灌管稱為滴灌帶滴灌帶的分類：內(nèi)鑲式滴灌帶薄壁滴灌帶滴灌帶有壓力補償式與非壓力補償式兩種2.3、微噴頭定義 微噴頭是將壓力水流以細(xì)小水滴噴灑在土壤表面的灌水器。單個微噴頭的噴水量一般不超過250L/h，射程一般小于7m微噴頭的分類：射流式離心式折射式縫隙式射流式微噴頭特點有效濕潤半徑較大噴水強度較低水滴細(xì)小壽命較短組成折射臂支架噴嘴射流旋轉(zhuǎn)式微噴頭射流旋轉(zhuǎn)式微噴頭1－旋轉(zhuǎn)折射臂2－支架3－噴嘴折射式微噴頭組成噴嘴折射錐支架特點結(jié)構(gòu)簡單沒有運動部件,工作可靠價格便宜缺點：水滴太微細(xì),在空氣十分干燥、溫度高、風(fēng)大的地區(qū),蒸發(fā)漂移損失大折射式微噴頭折射式微噴頭1－噴嘴2－旋轉(zhuǎn)折射臂3－支架離心式微噴頭特點：工作壓力低霧化程度高孔口較大1－離心室2－噴嘴3－接頭縫隙式微噴頭工作原理：水流經(jīng)過縫隙噴出水舌，在空氣阻力作用下，裂散成水滴的微噴頭，一般由兩部分組成，下部是底座，上部是帶有縫隙的蓋2.4、小管灌水器組成： 它是由Φ4塑料小管和接頭連接插入毛管壁而成特點：工作水頭低孔口大、不易被堵塞3.灌水器的流量與壓力關(guān)系微灌灌水器的流量與壓力關(guān)系用下式表示q=khx式中：q——灌水器流量h——工作水頭k——流量指數(shù)x——流態(tài)指數(shù)流態(tài)指數(shù)x反映了灌水器的流量對壓力變化的敏感程度當(dāng)?shù)晤^內(nèi)水流為全層流時，流態(tài)指數(shù)x等于1，即流量與工作水頭成正比當(dāng)?shù)晤^內(nèi)水流為全紊流時，流態(tài)指數(shù)x等于0.5全壓力補償器的流態(tài)指數(shù)x等于0，即出水流量不受壓力變化的影響其它各種形式的灌水器的流態(tài)指數(shù)在0~1.0之間變化制造偏差系數(shù)意義：灌水器的流量與流道直徑的2.5~4次冪成正比，制造上的微小編差將會引起較大的流量偏差。在灌水器制造中，由于制造工藝和材料收縮變形等的影響，不可避免地會產(chǎn)生制造偏差。實踐中，一般用制造偏差系數(shù)來衡量產(chǎn)品的制造精度制造偏差系數(shù)表示方法式中：Cv——灌水器的流量偏差系數(shù)；S——流量標(biāo)準(zhǔn)偏差；qi——所測每個滴頭的流量L/h；n——所測灌水器的個數(shù)。ASAE標(biāo)準(zhǔn)EP405.1灌水器制造偏差系數(shù)分類(Classificationofemitercoefficient

ofmanufacturingvariation)

質(zhì)量分類 滴頭或微噴頭 滴灌帶好 Cv<0.05Cv<0.1 一般 0.05<Cv<0.07 0.1<Cv<0.2 較差 0.07<Cv<0.11 差 0.11<Cv<0.15 0.2<Cv<0.3 不能接受 0.15<Cv 0.3<Cv

三、凈化設(shè)備與設(shè)施

微灌系統(tǒng)中灌水器出口孔徑一般都很小，灌水器極易被水源中的污物和雜質(zhì)堵塞對灌溉水源進行嚴(yán)格的凈化處理是微灌中必不可少的步驟，是保證微灌系統(tǒng)正常運行、延長灌水器使用壽命和保證灌水質(zhì)量的關(guān)鍵措施選擇凈化設(shè)備和設(shè)施時，要考慮灌溉水源的水質(zhì)、水中污物種類、雜質(zhì)含量，同時還要考慮系統(tǒng)所選用灌水器種類規(guī)格、抗堵塞性能等微灌系統(tǒng)主要過濾設(shè)備與設(shè)施攔污柵(篩、網(wǎng))沉淀池過濾器(水砂分離器、砂石介質(zhì)過濾器、篩網(wǎng)式過濾器)水砂分離器優(yōu)點水砂分離器能連續(xù)過濾高含砂量的灌溉水缺點不能除去與水比重相近或比水輕的有機質(zhì)等雜物，水頭損失較大水砂分離器只能作為初級過濾器，然后使用篩網(wǎng)過濾器進行第二次處理，這樣可減輕網(wǎng)式過濾器的負(fù)擔(dān)，增長沖洗周期

水砂分離器砂過濾器砂過濾器又稱砂介質(zhì)過濾器。它是利用砂石作為過濾介質(zhì)的砂過濾器主要由進、出水口、過濾罐體、砂床和排污孔等部分組成。為了使微灌系統(tǒng)在反沖洗過程中也能同時向系統(tǒng)供水，在首部樞紐往往安裝兩個以上過濾罐反沖洗過濾器篩網(wǎng)過濾器篩網(wǎng)過濾器是一種簡單而有效的過濾設(shè)備。這種過濾器的造價較為便宜，在國內(nèi)外微灌系統(tǒng)中使用最為廣泛篩網(wǎng)過濾器的種類按安裝方式分類，有立式與臥式兩種；按制造材料分類，有塑料和金屬兩種；按清洗方式分類又有人工清洗和自動清洗兩種類型；按封閉與否分類則有封閉式和開敞式（又稱自流式）兩種篩網(wǎng)過濾器 篩網(wǎng)過濾器的組成篩網(wǎng)殼體頂蓋疊片式過濾器疊片式過濾器是用數(shù)量眾多的帶溝槽的薄塑料圓片作為過濾介質(zhì)工作時水流通過疊片，泥沙被攔截在疊片溝槽中，清水通過疊片的溝槽進入下游四、施肥（施藥）裝置 向微灌灌系統(tǒng)注入可溶性肥料溶液的裝置稱為施肥裝置自壓（壓差）式施肥罐文丘里注入器注射泵活塞式施肥器自動灌溉施肥器自壓式施肥罐自壓式施肥罐應(yīng)用于自壓灌溉系統(tǒng)中，使用儲液箱（池）可以很方便地對作物進行施肥施藥。在南方丘陵山地果園或茶園。蓄水池混肥池壓差式施肥罐組成：儲液罐進水管供肥液管調(diào)壓閥等組成壓差式施肥罐施肥罐文丘里(Venturi

)注入器文丘里注入器與儲液箱配套組成一套施肥裝置，利用文丘里管或射流器產(chǎn)生的局部負(fù)壓，將肥料原液或pH值調(diào)節(jié)液吸入灌溉水管中構(gòu)造簡單，造價低廉，使用方便主要適用于小型灌溉系統(tǒng)向管道中注入肥料或農(nóng)藥文丘里注肥器高壓區(qū)低壓區(qū)文丘里水流方向水加肥肥料溶液注射泵注射泵同文丘里注入器相同是將開敞式肥料罐的肥料溶液注入灌溉系統(tǒng)中優(yōu)點：是肥液濃度穩(wěn)定不變，施肥質(zhì)量好，效率高。可以實現(xiàn)灌溉液EC、PＨ值實時自動控制的施肥灌溉，即可嚴(yán)格控制混合比。缺點：其吸入量不易調(diào)節(jié)且調(diào)節(jié)范圍有限，另外還存在工作穩(wěn)定性較差、系統(tǒng)壓力損失較大注射泵活塞式施肥器

活塞式施肥器是目前國際上較先進的一種施肥器優(yōu)點：注入比例由外部調(diào)整并很精確，有多種規(guī)格選用，混合液直接經(jīng)出水口注出，內(nèi)設(shè)濾網(wǎng)自行過濾，工作壓力低，運轉(zhuǎn)噪聲小缺點：壓損大、價格高自動灌溉施肥器

工作原理：當(dāng)水流過施肥泵時，驅(qū)動主活塞，與之相聯(lián)的注入器活塞跟隨上下運動，吸入待注的肥料液并注入混合室，混合液直接進入出口端管路中，實現(xiàn)精確的肥料液比例控制自動灌溉施肥可編程控制器實現(xiàn)對灌溉施肥過程的全程控制，保證作物及時、精確的水份和營養(yǎng)供應(yīng)系統(tǒng)組成：灌溉首部、自動控制裝置、施肥系統(tǒng)自動灌溉施肥器第三節(jié)微灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計參數(shù)一、作物需水量的計算利用參考作物需水量的計算ETC=KC×E0根據(jù)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量估算

根據(jù)灌溉試驗經(jīng)驗確定二、微灌耗水強度微灌耗水強度(日耗水量)Ea——微灌的作物耗水強度，mm／dkr——作物遮蔭率對耗水量的修正系數(shù)，大于1時，取k=1Gc——作物遮蔭率，又稱作物覆蓋率，隨作物種類和生育階段而變化，對于大田和蔬菜作物，設(shè)計時可取0.8～0.9，對于果樹作物，可根據(jù)樹冠半徑和果樹所占面積計算確定式中三、灌溉補充強度在干旱地區(qū)降雨量很少，地下水很深，作物生長所消耗的水量全部由微灌提供。此種情況灌溉補充強度至少要等于作物的耗水強度，即式中Ia——微灌的灌溉補充強度，mm／d；微灌的灌溉補充強度取決于作物耗水量、降雨量和土壤含水量條件，通常有以下兩種情況：當(dāng)有其它來源補充作物耗水量時，微灌只是補充作物耗水不足部分，此時微灌補充強度為：式中Po——有效降雨量；mm／d；S——根層土壤或地下水補給的水量，mm／d四、微灌土壤濕潤模式五、微灌土壤濕潤比定義：微灌時被土壤濕潤的土體占計劃濕潤層深度土體的百分比影響濕潤比的因素：毛管的布置方式，灌水器的類型和布置方式，灌水器的流量和大小，土壤的種類和結(jié)構(gòu)計算土壤濕潤比的方法根據(jù)毛管和灌水器布置方式，計算公式如下：單行直線毛管布置

——土壤濕潤比，％；——水分?jǐn)U散直徑或濕潤帶（m），大小取決于土壤質(zhì)地、滴頭流量和灌水量的大小——灌水器或出水點間距，m——毛管間距，m雙行直線毛管布置—對毛管的窄間距，m；—對毛管寬間距，m；—與對應(yīng)土壤濕潤比，％—與對應(yīng)土壤濕潤比，％—作物行距，m式中：設(shè)計土壤濕潤比的確定果樹：北方干旱和半干旱地區(qū)，設(shè)計土壤濕潤比可取20％－30％；南方，可取25％－35％。蔬菜和大田密植作物70％－90％設(shè)計灌水均勻度灌水均勻度的表示－灌水器平均流量Cv－均勻系數(shù)qi－灌水器流量N－灌水器個數(shù)式中：設(shè)計灌水均勻度的確定

灌水均勻度高，灌水質(zhì)量好，水利用率高，但投資和運行費高，應(yīng)根據(jù)作物、經(jīng)濟價值、水源、地形、和氣候等綜合確定一般建議：取Cv＝0.90－0.98或qv=10%-30%均勻度與流量偏差的關(guān)系Cv(％)989592qv(%)102030工作水頭偏差率和流量偏差率hv——工作水頭偏差率hmax——灌水器的最大工作水頭，mhmin——灌水器的最小工作水頭，mhd——灌水器的設(shè)計工作水頭，mqv——灌水器流量偏差率qmax——灌水器的最大流量，L/hqmin——灌水器的最小流量，L/hqd

——灌水器的設(shè)計流量，L/hx-----流態(tài)指數(shù)水頭偏差的分配水頭偏差分配方法式中：－毛管允許的水頭差－支管允許的水頭差－允許的水頭偏差（根據(jù)設(shè)計均勻度確定）－灌水器工作水頭干管支管毛管支管一區(qū)二區(qū)灌溉水利用效率的確定常用下式表示微灌有效利用率，即

由于微灌的水量損失很小，建議微灌的灌水有效利用系數(shù)取0.9～0.95式中：——微灌時存在作物根層的水量——微灌的灌溉供水量——灌水有效利用系數(shù)灌水器設(shè)計工作水頭的確定

灌水器的工作水頭越高，灌水均勻度越高，但系統(tǒng)的運行費用越大灌水器的設(shè)計工作水頭應(yīng)根據(jù)地形和所選用的灌水器的水力性能決定滴灌時通常為10m水頭涌泉灌時，工作水頭可為5～7m微噴時工作水頭一般以10～15m為宜第四節(jié)微灌系統(tǒng)規(guī)劃規(guī)劃任務(wù)規(guī)劃原則基本資料收集水力計算

微灌工程總體布置一、規(guī)劃的任務(wù)勘測和收集基本資料根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，社會和經(jīng)濟狀況等，論證工程的必要性和可行性確定工程的規(guī)模和微灌系統(tǒng)的控制范圍根據(jù)水源位置、地形和作物種植情況，合理布置引、蓄、提水源工程、微灌樞紐位置和骨干輸配水管網(wǎng)提出工程概算二、規(guī)劃原則

微灌工程的規(guī)劃，應(yīng)與其它的灌溉工程統(tǒng)一安排微灌工程規(guī)劃應(yīng)考慮多目標(biāo)綜合利用微灌工程規(guī)劃要重視經(jīng)濟效益因地制宜地合理地選擇微灌形式近期發(fā)展與遠(yuǎn)景規(guī)劃相結(jié)合三、資料收集形地資料土壤資料：土壤質(zhì)地、田持、滲透系數(shù)等作物分區(qū)：果樹應(yīng)搜集樹種，樹齡、密度、走向等。產(chǎn)量與農(nóng)業(yè)措施：灌溉方法，施肥方法。灌溉情況：現(xiàn)有灌水方法，灌水經(jīng)驗等水文資料：取水點來水系列及年內(nèi)月分配資料，泥沙含量，水井位置，供電保證率，水井出水量，PH值氣象資料：逐月降雨、蒸發(fā)、平均溫度、濕度、風(fēng)速、日照、凍土深其它社會經(jīng)濟情況：行政單位人口，土地面積，耕地面積，管理體制等四、水力計算灌溉用水量灌灌毛供水強度為:Ig=Ia/η水灌溉供水量為W=0.667Ig·A用水分析式中 Ig——微灌毛用水強度，mm／dIa——微灌補充強度，mm／d;η水——灌溉水利用系數(shù)，η水=0.9～0.95W——每日灌溉供水量，m3／dA——灌溉面積，畝人畜生活及村鄉(xiāng)工副業(yè)用水量

供水分析的任務(wù)是研究水源在不同設(shè)計保證率年份的供水量、水位和水質(zhì)，為工程規(guī)劃設(shè)計提供依據(jù)，微灌工程水源通常有以下幾種類型供水分析井、泉類水源河渠類水源塘、壩類水源微灌水量平衡計算已知來水量確定灌溉面積式中：

A——井水可灌面積，畝；Q——微灌用水井可供水量，m3/dI——微灌作物耗水強度,mm/d微灌工程總體規(guī)劃

灌區(qū)范圍的確定水源工程的布置系統(tǒng)首部樞紐和輸水干管的布置第五節(jié)微灌系統(tǒng)設(shè)計一、微灌系統(tǒng)布置毛管與作物種植方向一致支管垂直于等高線布置毛管沿支管兩側(cè)布置固定式（果樹），移動式（大田）首部樞紐（井、水泵）毛管和灌水器的布置灌水器布置（滴灌）滴灌時毛管與灌水器的布置（a）單行毛管直線布置（b）單行毛管帶環(huán)狀布置（c）雙行毛管平行布置1—灌水器；2—繞樹環(huán)狀管；3—雙行毛管平行布置微噴灌時毛管與灌水器的布置（a）單向微噴局部噴灑（b）雙向微噴頭局部噴灑（c）全圓微噴頭全面噴灑（d）全圓微噴頭局部噴灑1毛管；2灌水器(微噴頭）；3噴灑濕潤區(qū)；4果樹二、灌溉制度的確定1.灌水定額

灌水定額：是指作為微灌系統(tǒng)設(shè)計的單位面積上的一次灌水量，如果用灌水深度表示，可用下式計算，即式中：——設(shè)計灌水定額——允許消耗的水量占田間持水量的比例（﹪）對于需水敏感性植物；=20﹪～40﹪對于耐旱作物或控水生生育階段=30﹪～40﹪——土壤田間（體積百分率持水量，﹪）——凋萎含水量（體積百分率持水量，﹪）——計劃濕潤層深度（m），一般蔬菜0.20～0.30m；果樹0.3～1.0m——土壤濕潤比，70%～90%2、設(shè)計灌水周期設(shè)計灌水周期：滴灌設(shè)計灌水周期是指按一定的灌水定額灌水后，在作物適宜土壤含水率的條件下，保障作物正常生長的可能延續(xù)時間T，用下式計算，即

式中：T——灌水周期（d）；e——作物需水旺盛日平均耗水量（mm/d）3.一次灌水延續(xù)時間一次灌水延續(xù)時間：一次灌水延續(xù)時間是指把設(shè)計灌水定額水量，在不產(chǎn)生徑流的條件下，均勻分布于保護地田間所用的灌水時間，用下式計算，即式中：t —次灌水延續(xù)時間（h）； —設(shè)計灌水定額（mm）； —滴頭間距（m）； —毛管間距（m）； —滴頭流量（l/h）4.輪灌區(qū)數(shù)目的確定輪灌區(qū)數(shù)目的確定：對于固定式滴灌系統(tǒng)，輪灌區(qū)數(shù)目可按下式計算：

式中：N—輪灌區(qū)數(shù)目（個）K—水泵每天開啟時間比例，通常選0.5～0.8t—每條或每組開啟的時間（h）T—灌水周期（d）對于移動式微灌系統(tǒng)可按下式計算：——滴灌系統(tǒng)控制面積內(nèi)毛管移動的次數(shù)t——每條或每組開啟的時間（h）式中：5.一條毛管的控制灌溉面積對于固定式微灌系統(tǒng)，毛管固定在一個位置上灌水，控制面積按下式計算：

式中：f——每條毛管控制的灌溉面積（m2） Sl——毛管間距，mL——毛管長度（m），移動式滴灌系統(tǒng)中為出流毛管長度5.一條毛管的控制灌溉面積——一條毛觀每次移動的距離（m）式中：對于移動式微灌系統(tǒng)，一條毛管控制的灌溉面積按式計算：6.控制灌溉面積大小的計算在灌溉水源能夠得到充分保證的條件下，滴灌面積的大小取決于管道的輸水能力。對于水源流量不能滿足整個區(qū)域需要時，滴灌面積為式中：——滴灌系統(tǒng)控制的灌溉面積（m2）——每條毛管控制的灌溉面積（m2）——水源流量（l/h）——每條毛管的輸水流量（l/h）——同時工作的毛管條數(shù)——輪灌組數(shù)量7.微灌工作制度確定續(xù)灌輪灌續(xù)灌續(xù)灌是對系統(tǒng)內(nèi)全部管道同時供水，灌溉面積內(nèi)所有作物同時灌水的一種工作制度優(yōu)點：每株作物都能得到適時灌水；灌溉供水時間短，有利于其他農(nóng)事活動的安排缺點：干管流量大，增加工程的投資和運行費用；設(shè)備的利用率低；在水源流量小的地區(qū)，可能縮小灌溉面積輪灌較大的微灌系統(tǒng)為了減少工程投資，提高設(shè)備利用率，增加灌溉面積，通常采用輪灌的工作制度一般是將支管分成若干組，由干管輪流向各組支管供水，而支管內(nèi)部則同時向毛管供水A劃分輪灌組的原則輪灌組的數(shù)目應(yīng)滿足作物需水要求，同時使水源的水量與計劃灌溉的面積相協(xié)調(diào)每個輪灌組控制的面積應(yīng)盡可能接近相等輪灌組的劃分應(yīng)照顧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)責(zé)任制和田間管理的要求為了便于運行操作和管理，通常一個輪灌組管轄的范圍宜集中連片，輪灌順序可通過協(xié)商自上面下或自下而上進行。B輪灌組數(shù)目的確定按作物需水要求，全系統(tǒng)輪灌組的數(shù)目劃分如下對于固定式系統(tǒng)N≤CT/t對于移動式系統(tǒng)N≤CT/n移t式中N——允許的輪灌組最大數(shù)目，取整數(shù)c——一天運行的小時數(shù)，一般為12～20hT——灌水時間間隔(周期)，dt——一次灌水延續(xù)時間，hn移——一條毛管在所管轄的面積內(nèi)移動的次數(shù)實踐表明，輪灌組過多，會造成務(wù)農(nóng)戶的用水矛盾。按上式計算的N值為允許的最多輪灌組數(shù)，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)具體情況確定合理的輪灌組三、管網(wǎng)水力計算微灌系統(tǒng)各級管道布置好以后，即可從最末端或最不利毛管位置開始，逐級推算各級管道的水頭損失（沿程水頭損失和局部水頭損失）同一條支管上的第一條毛管最前端出水孔處水頭與最末一條毛管最末端出水孔處水頭之間的差值，不超過滴頭設(shè)計工作壓力的20％，流量差值不超過10％1.沿程水頭損失沿程水頭損失式中：hf——沿程阻力損失（m）Q——管道流量（m3/h）D——管道內(nèi)徑（mm）L——管道長度（m）本公式具體應(yīng)用于塑料管沿程水頭損失公式中的f、m、b值管

材fmb混凝土管或鋼筋混凝土管n=0.013n=0.014n=0.015n=0.0171.312×1061.516×1061.749×1062.240×1062.002.002.002.005.335.33

5.335.33舊鋼管、舊鑄鐵管石棉水泥管硬塑料管鋁管、鋁合金管6.250×1051.455×1050.948×1050.861×1051.901.851.771.745.10

4.89

4.77

4.74注：n為粗糙系數(shù)。當(dāng)管道有多個出水口時，管道的沿程阻力應(yīng)考慮多口出流對沿程阻力的折減問題，多口出流折減系數(shù)k如下表所示，對應(yīng)計算公式為折減系數(shù)微灌管道水頭損失常用的計算公式勃拉休斯公式：式中：hf－沿程水頭損，mQ－流量，m3/hD－管道內(nèi)徑，mmL－管道長度，m微灌管道水頭損失常用的計算公式山西水科所公式表多孔出流折減系數(shù)表出水口數(shù)目折減系數(shù)k出水口數(shù)目折減系數(shù)k出水口數(shù)目折減系數(shù)k11.00080.415200.37620.639100.402250.37130.535120.394300.36840.486140.387400.36450.457160.382500.36160.435180.3791000.3562.局部阻力損失式中：——管網(wǎng)局部阻力（m）——管網(wǎng)某處局部阻力系數(shù)——管道內(nèi)水流流速（m/s）——重力加速度工程設(shè)計中為了計算方便，局部阻力損失也常按沿程阻力損失的10％估算3.管道系統(tǒng)設(shè)計管道系統(tǒng)設(shè)計包括各級管道的管材與管徑的選擇、各級固定管道的縱剖面設(shè)計管道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計管材的選擇應(yīng)該根據(jù)滴灌區(qū)的具體情況結(jié)合各種管材的特性及適用條件進行選擇一般情況下，對于地理固定管道，可選用鋼筋混凝土管、鋼絲網(wǎng)水泥管、石棉水泥管、鑄鐵管和硬塑料管。塑料管易老化，應(yīng)盡量避免經(jīng)常暴露在陽光下使用，縮短使用壽命管徑的選擇通常選用同一級管道在各輪灌組中可能通過的最大流量，作為本級管道的設(shè)計流量，依據(jù)這個設(shè)計流量來確定管道的管徑若某一級管道，其最大流量通過的時間占管道總過水時間的比例甚小，也可選取一個出現(xiàn)次數(shù)較多的次大流量，作為管道的設(shè)計流量來確定管徑支管管徑的確定考慮地形高差△Z的影響時上述規(guī)定可表示為：——同一支管上任意兩滴頭之間支管段水頭損失（m）——兩滴頭進水口高程差（m），順坡為負(fù)，逆坡為正——滴頭設(shè)計工作壓力水頭（m）式中:兩滴頭進水口高程差（實際上就是兩滴頭所在地的地面高差）可以從系統(tǒng)平面布置圖中查取。則即可求出。利用公式在其他參數(shù)已知的情況下反求管徑，就是該支管可選用的最小管徑的計算值管材的管徑已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。因此，還需按管材的標(biāo)準(zhǔn)管徑將計算出的管徑規(guī)范取整支管以上各級管道管徑的確定一般情況下，經(jīng)驗公式估算管道的直徑：當(dāng)Q≥120m3/h時式中：D——管徑（mm）Q——管道流量（m3/h）管道縱剖面設(shè)計管道縱剖面設(shè)計應(yīng)在系統(tǒng)平面市置圖繪制后進行設(shè)計的主要內(nèi)容是確定各級固定管道在平面上的位置及各種管道附件的位置管道的縱剖面應(yīng)力求平順，減少折點，有起伏時應(yīng)避免產(chǎn)生負(fù)壓埋深及坡度埋深指管頂距地面的垂直距離，理深應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、地面荷載和機耕要求確定在公路下埋深應(yīng)為0.7～1.2m在農(nóng)村機耕道下埋深為0.5～0.9m寒冷地區(qū)，埋深應(yīng)在最大凍土層深以下一般在地形條件許可的情況下，管徑小、基礎(chǔ)穩(wěn)定性好的管道坡度可陡一點；反之應(yīng)緩些。總的來說，管道坡度不得超過1:1，通?？刂圃?:1.5～1:3以下四、微灌設(shè)計實例

（一）、設(shè)計基本資料西北某蘋果園面積194畝，株行距為3×3米，地形平坦，土層厚度1.5米，1.0米土層平均容重1.32t/m3，田持(占土體體積)為21％，多年平均降雨量250mm，多年平均蒸發(fā)量1500mm，果園南邊有一水井，出水量為50m3／h，動水位為20米，按田間試驗，該地蘋果最大耗水量為5mm／d400m324m井果園平面布置圖（二)、滴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計參數(shù)確定滴灌設(shè)計日耗水強度I＝5mm／d滴灌土壤濕潤比不得小于30％設(shè)計供水均勻度98％灌溉水利用系數(shù)95％(三)、水量平衡計算用水分析： 選取設(shè)計典型年，計算典型年的灌溉用水量和用水過程降雨頻率50％一中等年降雨頻率75％一中等干旱年降雨頻率85～90％---干早年微灌工程一般采用降雨頻率75～90％的水文年作為典型年來用水平衡計算 確定過程規(guī)模，如灌溉面積，蓄水工程規(guī)模本例水泵開機時間取15小時，A=50×15/(0.667×5)=224畝可控制微灌面積224畝>194畝(四)、選擇灌水器類型與確定毛管布置方式選用進口滴灌管(以色列NaanTif)，該滴灌管滴頭工作參數(shù)： 工作水頭hd=10米時，滴頭流量為2.3L／h。選擇滴頭間距為1m的滴灌管，每行果樹布置一條滴灌管濕潤比計算一般，當(dāng)?shù)晤^流量為2升/時，在砂壤土中的濕潤直徑為0.8-1m（經(jīng)驗值）每棵果樹的濕潤面積每棵果樹占地面積濕潤比＝=1.0×3/(3×3)＝33％(五)、根據(jù)設(shè)計灌水均勻度計算毛管最大鋪設(shè)長度當(dāng)設(shè)計灌水均勻度為98％時，小區(qū)最大流量偏差qv=0.1，則小區(qū)最大水頭偏差：將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式得：設(shè)計灌水均勻度的確定

灌水均勻度高，灌水質(zhì)量好，水利用率高，但投資和運行費高，應(yīng)根據(jù)作物、經(jīng)濟價值、水源、地形、和氣候等綜合確定一般建議：取Cv＝0.90－0.98或qv=10%-30%均勻度與流量偏差的關(guān)系Cv(％)989592qv(%)102030根據(jù)公式計算得hmax＝11.2m，hmin＝9.3m小區(qū)內(nèi)滴頭最大水頭差11.2-9.3=1.9米根據(jù)支毛管水頭差分配比：

毛管最大允許鋪設(shè)長度

(采用試算法)

毛管水頭損失當(dāng)L=150米時，hf=1.51m