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1、第五章 微灌,微灌（包括微喷灌和滴灌），是当今最先进的灌溉技术之一。微喷灌是介于喷灌和滴灌之间的一种灌溉方法，对于密植作物，它可以进行全面喷洒灌溉，对稀植作物，可进行局部灌溉；滴灌灌水器（滴头）出流量更小一些，一般只能进行局部灌溉，微灌具有喷灌技术的所有优点，而且克服了喷灌受风影响大、耗能大、系统投资大等缺点，同时比喷罐更省水，施工难度也相对较小。 但是，微灌尤其是滴灌对灌溉水水质要求较高，灌水器易堵塞问题一直是困扰和阻碍微灌技术发展的主要难题；干旱地区常有土表反盐问题；此外，裸露在地面上的毛管和灌水器的易老化和易被损坏，给管理工作带来了一定难度。,微灌工程技术,概述 微灌设备与工作原理 微灌
2、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,第一节 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,一、 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5070 %，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,二、 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
3、涌泉灌（小管出流灌） 重力滴灌,微灌技术,灌水器种类,微 喷 灌,滴 灌,重力滴灌,小管出流,1、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,大田滴灌,果树滴灌,蔬菜滴灌,大型连栋温室黄瓜滴灌,大棚蔬菜滴灌,日光温室滴灌系统,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,2、
4、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20250L/h,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,旋转式微喷头,折射式微喷头,果树微喷灌,露地蔬菜微喷灌,温室雾喷系统,苗圃微喷灌,3、涌泉灌（小管出流灌）,在我国使用的小管出流灌溉
5、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,果树小管出流平面布置图,4、重力滴灌系统,重力滴灌系统是李岚清副总理2019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的产出效率，已为越来越多的用户所接受,果树重力滴灌系统,温室蔬菜重力滴灌,三、微灌的优点及存在的问题,1、微灌的优点,适应性强 主要表现在
6、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,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,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
7、管理的工时 据初步统计，微灌可节省用工2540。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710,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,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
8、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%,微灌技术中存在的问题,不具有防干热风 ,调节田间小气候的作用 作物根部易生病害； 有可能产生土壤次生盐渍化 滴头堵塞,微灌在我国的发展阶段,我国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30多年的发展历程，大体经历了以下三个阶段：,第一阶段 (19741980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 (
9、19811986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,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,第二节 微灌设备与工作原理,一、微灌系统简介,一个完整的微灌工程，从灌溉受水点到水源，包
10、括： 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 水泵电机,二、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,1、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,2、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,2.1、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
11、宫紊流滴头 压力补偿型滴头,长流道滴头,孔口滴头,迷 宫 稳 流 滴 头,压 力 补 偿 滴 头,2.2、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,2.3、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,射流式微喷头,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,射流旋转式微喷头,射流旋转式微喷头 1旋转折射臂 2支
12、架 3喷嘴,折射式微喷头,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,折 射 式 微 喷 头,折射式微喷头 1喷嘴 2旋转折射臂 3支架,离心式微喷头,特点： 工作压力低 雾化程度高 孔口较大,1离心室 2喷嘴 3接头,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 ,2.4、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,3. 灌水器的流量与压力关系
13、,微灌灌水器的流量与压力关系用下式表示 q=khx 式中： q灌水器流量 h工作水头 k流量指数 x流态指数 ,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,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
14、量产品的制造精度,制造偏差系数,表示方法,式中： Cv灌水器的流量偏差系数； S流量标准偏差； qi所测每个滴头的流量L/h； n所测灌水器的个数。,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 Cv0.05 Cv0.1 一般 0.05Cv0.07 0.1Cv0.2 较差 0.07Cv0.11 差 0.11Cv0.15 0.2Cv0.3 不能接受 0.15Cv 0.3Cv,三、净化设备与设施,微灌系统中灌水器出口孔径一般
15、都很小，灌水器极易被水源中的污物和杂质堵塞 对灌溉水源进行严格的净化处理是微灌中必不可少的步骤，是保证微灌系统正常运行、延长灌水器使用寿命和保证灌水质量的关键措施 选择净化设备和设施时，要考虑灌溉水源的水质、水中污物种类、杂质含量，同时还要考虑系统所选用灌水器种类规格、抗堵塞性能等,微灌系统主要过滤设备与设施,拦污栅(筛、网) 沉淀池 过滤器(水砂分离器、砂石介质过滤器、筛网式过滤器),水砂分离器,优点 水砂分离器能连续过滤高含砂量的灌溉水 缺点 不能除去与水比重相近或比水轻的有机质等杂物， 水头损失较大 水砂分离器只能作为初级过滤器，然后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
16、担，增长冲洗周期,水 砂 分 离 器,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的 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。为了使微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,反冲洗过滤器,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 按安装方式分类，有立式与卧式两种； 按制造材料分类，有塑料和金属两种； 按清洗方式分类又有人工清洗和自动清洗两种类型； 按封闭与否分类则有封闭式和开敞式（又称自流式）两种,筛网过滤器,筛网过滤器的组成 筛网 壳体 顶盖,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,向微灌灌系统注入可溶性肥料溶液的装置称为施肥装置,自压（压差）式施肥罐
