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1、第五章 微灌理论与技术第六章 微灌理论与技术第一节 概 述一、微灌的概念微灌是按照作物需水要求，通过低压管道系统与安装在末级管道上的特制灌水器，将水和作物生长所需养分以较小的流量，均匀、准确地直接输送到作物根部附近的土壤表面或土层中的一种灌水方法。与地面灌溉和喷灌相比，微灌只以少量的水湿润作物根区附近的部分土壤，因此又叫局部灌溉。二、微灌的特点（一）微灌的优点1 1、适应性强v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v兼有施化肥、喷农药等功能二、微灌的特点2 2、省水v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
2、地面灌溉相比，一般喷灌可省水30-50。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50-70。v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。3 3、省工省地v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二、微灌的特点v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7104 4、保持水土和防止次生盐碱化
3、v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v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 5 5、增产v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根系的发育，因此保持和提高了土壤肥力二、微灌的特点v微灌还可以调节田间小气候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v实践证明：采用喷、微灌，粮食作物一般增产10-30%
4、，经济作物般增产20-50%，蔬菜一般增产30-50%（二）微灌的缺点v灌水器易堵塞v限制根系的发展v一次性投资大v技术比较复杂v对管理运用要求较高。三、微灌系统的组成v典型的微灌系统通常由水源工程、首部枢纽、输配水管网和灌水器4部分组成四、微灌的分类微灌可以按不同的方法分类，按所用设备(主要是灌水器)及出流形式的不同，分为：v滴灌（地表与地下滴灌）v微喷灌v小管出流灌（涌泉灌）v渗灌根据配水管道在灌水季节中是否移动，每一类微灌系统又可分为：v固定式v半固定式v移动式。四、微灌的分类按灌水器种类划分v滴灌滴灌是通过安装在毛管上的滴头将水、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
5、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、花卉以及垄上种植的作物，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滴灌的种类包括：固定式地面滴灌 、半固定式地面滴灌 、膜下滴灌、地下滴灌 四、微灌的分类按灌水器种类划分v滴灌大田滴灌二 果树滴灌二西红柿滴灌二大型连栋温室黄瓜滴灌二大棚蔬菜滴灌二日光温室滴灌系统四、微灌的分类按灌水器种类划分v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技术的特点：通过有压管网将首部加压的水输送到田间
6、，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、育苗效果较好微喷头的流量通常为20250L/h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微喷头的形式包括：固定或和旋转式四、微灌的分类按灌水器种类划分v微喷灌旋转式微喷头四、微灌的分类按灌水器种类划分v微喷灌折射式微喷头二果树微喷灌二露地蔬菜微喷灌二温室雾喷系统二、苗圃微喷灌 四、微灌的分类按灌水器种类划分v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)
7、 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二果树小管出流平面布置图四、微灌的分类按灌水器种类划分v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 四、微灌的分类按灌水器种类划分v渗灌二四、微灌的分类根据配水管道是否移动划分v固定式微灌系统在整个灌水季节，系统各个组成部分都是固定不动的。
8、干管和支管一般埋在地下，根据实际情况，毛管有的埋人地下，有的放在地表或悬挂在离地面一定高度的支架上。这种系统主要用于宽行大间距果园灌溉，也可用于条播作物灌溉。因其投资较高，一般应用于经济价值较高的作物。v半固定式微灌系统首部枢纽及干、支管是固定的，毛管连同其上的灌水器可以移动。根据设计要求，一条毛管可以在多个位置工作。四、微灌的分类根据配水管道是否移动划分v移动式微灌系统系统的各组成部分都可以移动，在灌溉周期内按计划移动安装在灌区内不同的位置进行灌溉。半固定式和移动式微灌系统提高了微灌设备的利用率，降低了单位面积灌溉的投资，常用于大田作物，但操作管理比较麻烦，仅适合在干旱缺水和经济条件较差的地
9、区使用第二节 微灌设备第二节 微灌设备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一、灌水器灌水器的作用是把末级管道(毛管)的压力水流均匀而又稳定地灌到作物根区附近的土壤中。灌水器质量的好坏直接影响到微灌系统的寿命及灌水质量的高低。灌水器种类繁多，各有其特点，适用条件也各有差异。一、灌水器（一）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（二）灌水器的种类及其结构特点按结构和出流形式不同，可将灌水器分为六类：滴
10、头v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。v其流量一般不大于12L/h。（二）灌水器的种类及其结构特点v按照滴头在毛管的安装部位不同分为管上式和内镶式；v按是否有压力补偿作用分为压力补偿式和非压力补偿式;v按消能方式不同可分为长流道型滴头、孔口型滴头、涡流型滴头、迷宫式和压力补偿型滴头。长流道滴头孔口滴头（二）灌水器的种类及其结构特点迷宫稳流滴头（二）灌水器的种类及其结构特点压力补偿滴头（二）灌水器的种类及其结构特点滴灌管(带)v滴头与毛管制造成一个整体，兼具配水和滴水功能的灌水器称为滴灌管(带)。v按滴灌管(带)的结构可分为内镶式滴灌管和薄壁滴灌带;v滴灌管(带)有
11、压力补偿式与非压力补偿式两种。单翼迷宫式薄壁滴管带结构示意图内镶式滴灌管结构示意图（二）灌水器的种类及其结构特点微喷头v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。v单个微喷头的喷水量一般不超250L/h，射程一般小于7m。v微喷头是介于喷头和滴头之间的一种灌水器，与喷灌相比，微喷具有工作压力低(一般工作水头为515m)、节能省水等优点;与滴灌相比，又具有出水孔口直径较大(一般孔径为0.82.0mm) ,抗堵塞性能好的优点。v另外，微喷的湿润面积比滴灌的大，采用微喷增大了毛管间距，减少了滴头和毛管用量，降低了工程投资。因此，微喷技术在各地得到了迅速的发展和应用v按照结构和工作原理，微喷
12、头分为射流式、折射式、离心式和缝隙式4种。v射流式有运动部件，又称旋转式。后3种没有运动部件，称固定式微喷头。（二）灌水器的种类及其结构特点微喷头射流旋转式微喷头（二）灌水器的种类及其结构特点微喷头折射式微喷头微喷头（二）灌水器的种类及其结构特点离心式微喷头缝隙式微喷头（二）灌水器的种类及其结构特点小管灌水器v它是由4塑料小管和接头连接插入毛管壁而成的，具有工作水头低、孔口大和不易被堵塞的特点，主要适用于果树和防风林带灌溉。微喷带v以可折叠式软管(盘卷后呈扁平带状)为母管，在折叠后同一侧的管壁上加工了以组为单位循环排列的喷孔，通过这些喷孔形成多条线状水流进行喷洒灌溉或覆盖地膜后呈滴灌的一种灌溉
13、器材。v产品具有喷水柔和、适量、均匀，低水压（1-3m水头）、低成本，铺设、移动、卷收、保管简单方便等优点。v微喷带主要适用于农田、果园、菜地、林草花卉及设施栽培农业灌溉等。（三）灌水器的水力性能参数(1)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，L/h; h工作水头，m k流量系数 x流态指数v流态指数x反映了灌水器的流量对压力变化的敏感程度v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;v当滴头内水流为全紊流时，流态指数x等于0.5;v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（
14、二）灌水器的水力性能参数(2)灌水器流量与温度的关系v灌水器流量对水温变化反应的敏感程度取决于灌水器的流态和灌水器的某些零件的尺寸和性能易受水温的影响。v例如压力补偿滴头所用的弹性补偿片，可能随水温而变化，从而影响滴头的流量。(3)灌水器的制造偏差v灌水器的制造偏差即灌水器的流量偏差。v灌水器的流量与流道直径的2.5-4次幂成正比，制造上的微小编差将会引起较大的流量偏差。v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。（二）灌水器的水力性能参数v实践中，一般用制造偏差系数来衡量产品的制造精度差。v偏差系数主要是以修正样本方差（n-1）的变差系数Cv来表征。 vC
15、v值越小，表示灌水器的制造精度越高。v一般认为CvO.12时，则认为制造不合格。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。二、管道管材与连接件微灌管材的种类v聚氯乙烯管（PVC管）v聚乙烯管（PE管）微灌管道连接件的种类v接头v三通v弯头v堵头v旁通v插杆v密封紧固件三、过滤器三、过滤器微灌系统中灌水器出口孔径一般都很小，极易被水源中的污物和杂质堵塞。任何水源都不同程度地含有各种污物和杂质，即使水质良好的井水，也会含有一定数量的砂粒和可能产生化学沉淀的物质。因此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
16、长灌水器使用寿命和保证灌水质量的关键措施。灌溉水中所含污物和杂质分为物理、化学和生物3类。对物理杂质的处理设备与设施主要有:拦污栅(筛、网)、沉淀池、过滤器等。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、杂质含量及化学成分等，同时还要考虑系统所选用的灌水器的种类规格和抗堵塞性能等。三、过滤器微灌常用的过滤器从制造材料分为钢制过滤器和塑料过滤器两大类。从过滤器结构原理分为旋流式水砂分离器、砂过滤器、筛网过滤器和叠片式过滤器。（一） 旋流式水砂分离器优点v水砂分离器能连续过滤高含砂量的灌溉水缺点v不能除去与水比重相近或比水轻的有机质等杂物，特别是水泵起动和停机时过滤效果下降，会有较多
17、的砂粒进入系统，v水头损失较大v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担，增长冲洗周期水砂分离器 此类过滤器基于重力和离心力的工作原理，清除重于水的固体颗粒。水由进水管切向进人离心式过滤器体内，旋转产生离心力推动泥沙及密度较高的固体颗粒沿管壁移动，形成旋流，使砂子和石块进人集砂罐，净水则顺流沿出水口流出。 三、过滤器（二） 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分为单罐反冲洗砂过滤器和双罐反冲洗砂过滤器两种主要用于水库、塘坝、沟渠、河湖其他开放的水源。可分离水中的水藻、漂浮物、有机杂质及淤泥。砂过滤器主要由进、出水
18、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单罐反冲洗砂过滤器此过滤器是通过均质颗粒层进行过滤的，其过滤精度视砂粒大小而定。过滤过程为:水从壳体上部的进水口流人，通过在介质层孔隙中的运动向下渗透，杂质被隔离在介质层上部。过滤后的净水经过过滤器里面的过滤元件从出水口流出。双罐反冲洗砂过滤器三、过滤器（三） 筛网过滤器筛网过滤器是一种简单而有效的过滤设备，它的过滤介质是尼龙筛网或不锈钢筛网主要用于灌溉水质较好或水质较差时与其他形式的过滤器组合使用，作为末级过滤设备。筛网过滤器价格低、结构简单、使用方便，在国内外微灌系统中使用
19、最为广泛。过滤过程为:水由进水口进人罐内，通过不锈钢网芯表面，将大于网芯孔径的物质截留在外表面，净水则通过网芯流人出水口。筛网过滤器当进出口之间的压力降超0.07MPa时需要将网芯抽出，进行冲洗;进水方向必须由网芯外表面进人网芯内表面，不可反向使用。筛网过滤器主要由进水口、滤网、出水口和排污冲洗口等组成。筛网过滤器三、过滤器（四） 叠片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人下游。三、过滤器三、过滤器根据水质处理的需要，常对各种过滤器组合使用，组成过滤站:离心式过滤器与筛网过滤器组合;砂过滤器与筛网过滤器
20、组合;也可以离心、砂石、筛网3种过滤器组合。四、施肥器四、施肥器 微灌系统中向压力管道内注入可溶性肥料溶液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：压差式施肥罐开敞式肥料罐文丘里注入器注射泵活塞式施肥器自动灌溉施肥器四、施肥器压差式施肥罐压差式施肥罐一般由储液罐(化肥罐)、进水管、供肥液管和调压阀等组成工作原理是在输水管上的两点形成压力差，并利用这个压力差，将化学药剂注人系统。压差式施肥罐的优点是加工制造简单、造价较低和不需外加动力设备。缺点是在注肥过程中罐内溶液浓度逐渐变稀、罐体容积有限、添加化肥次数频繁且较麻烦以及输水管道因设有调压阀而造成一定的水头损失。压 差 式 施
21、肥 罐四、施肥器开敞式肥料罐在自压微灌系统中，使用开敞式肥料箱(或修建一个肥料池)非常方便，只需要把肥料箱放置于自压水源(如蓄水池)的正常水位下适当的位置上，将肥料箱供水管(及阀门)与水源相连接，将输液管及阀门与微灌主管道连接，打开肥料箱供水阀，水进入肥料箱可将化肥溶解成肥液。关闭供水管阀门，打开肥料箱输液阀，化肥箱中的肥液就自动地随水流输送到灌溉管网及各个灌水器，对作物施肥。敞开式肥料罐四、施肥器文丘里注入器文丘里注人器可与开敞式肥料罐配套组成一套施肥装置。优点：其构造简单，造价低廉，使用方便适用于：小型灌溉系统（如温室微灌)向管道注人肥料或农药。缺点：如果直接装在骨干管道上注入肥料，则水头
22、损失较大，这个缺点可以通过将文丘里注入器与管道并联安装来克服。规格：文丘里注人器进出口直径有D20和D25规格。文 丘 里 注 入 器四、施肥器注射泵注射泵同文丘里注人器相同，是将开敞式肥料罐的肥料溶液注人灌溉系统中。根据驱动水泵的动力来源不同注射泵可以分为水驱动和机械驱动两种形式。优点：肥液浓度稳定不变、施肥质量好、效率高，并且可以实现灌溉液EC, pH值实时自动控制，即可严格控制混合比。缺点：吸入量不易调节且调节范围有限，另外其工作稳定性较差、系统压力损失较大。注 射 泵四、施肥器为了确保微灌系统施肥时运行正常并防止水源污染，必须注意以下3 3点1、化肥或农药的注入一定要放在水源与过滤器之
23、间，肥液先经过过滤器之后再进入灌溉管道，使未溶解的化肥和其他杂质被清除掉，以免堵塞管道及灌水器。2、施肥或施农药后必须利用清水把残留在系统内的肥液或农药全部冲洗干净，防止设备被腐蚀。3、在化肥或农药输液管出口处与水源之间一定要安装逆止阀，防止肥液或农药流入水源，更严禁把化肥和农药加进水源而造成环境污染。五、控制、测量与保护装置为了控制微灌系统或确保系统正常运行，系统中必须安装必要的控制、测量与保护装置如阀门、流量和压力调节器、流量表或水表、压力表、安全阀、进排气阀等。其中大部分属于供水管网的通用部件六、自动化灌溉设备按控制规模和结构形式的不同，灌溉自动化系统可分为中央计算机控制系统和时序控制系
24、统。中央计算机控制系统功能强大，操作灵活，便于集中控制，适应于种植结构复杂、地形和气候条件变化较大的场合，但结构较为复杂、造价高。时序控制系统造价较低，操作简便，适应于种植结构简单，地形和气候条件差异较小的场合。第三节 微灌灌溉技术要素一、微灌设计耗水强度与设计灌溉补充强度1、微灌作物耗水强度微灌只湿润部分土壤，与地面灌溉和喷灌相比，作物耗水量主要用于本身的生理需水，地面蒸发损失很小一般应根据当地试验资料确定。在无资料地区，可采用联合国粮农组织推荐的方法。物遮荫率，随作物种类和生育阶段而变化，对于大田和蔬菜作物：设计时可取0.8-0.90.8-0.9，对于果树：可根据树冠半径和果树所占面积计算
25、确定作物遮荫率对耗水量的修正系数微灌作物耗水强度传统灌溉条件下的作物需水量作物遮荫率，又称作物覆盖率一、微灌设计耗水强度与设计灌溉补充强度一、微灌设计耗水强度与设计灌溉补充强度2、设计耗水强度设计耗水强度是设计年灌溉临界期植物月平均日耗水强度或需水量峰值。它是确定微灌系统最大输水能力和灌溉制度的依据。设计耗水强度越大，系统的输水能力也越大，保证程度越高，但系统的投资也越高，反之亦然。因此，在确定设计耗水强度时既要考虑作物对水分的需要情况，又要考虑经济上合理可行。对于微灌，一般取设计年灌溉季节月平均耗水强度峰值作为设计耗水强度。在无资料时，可参阅表选取，但要根据本地区经验进行论证后选取。对于旱地
26、取较大值果树葡萄、瓜类保护地蔬菜露地蔬菜粮棉油等作物设计耗水强度Ea3536234746一、微灌设计耗水强度与设计灌溉补充强度一、微灌设计耗水强度与设计灌溉补充强度一、微灌设计耗水强度与设计灌溉补充强度一、微灌设计耗水强度与设计灌溉补充强度一、微灌设计耗水强度与设计灌溉补充强度一、微灌设计耗水强度与设计灌溉补充强度3、设计灌溉补充强度设计灌溉补充强度：设计年灌溉临界期月平均日灌水量（深度）。微灌的设计灌溉补充强度是指为了保证作物正常生长必须由微灌提供的水量。微灌的设计灌溉补充强度取决于微灌设计耗水强度、灌溉保证率、降雨量和土壤盐分等条件。微灌的设计灌溉补充强度：Ia=Ea-P0-S式中：IaI
27、a为微灌设计灌溉补充强度，mm/d;Ea为设计耗水强度，mm/d;P P0 0为日均有效降雨量，mm/d;S S为根层土壤或地下水补给的水量，mm/d。在年降水量小于250mm的干旱地区，地下水很深时，作物生长所消耗的水量全部由微灌提供。对于湿润半湿润地区，需要对降雨进行分析，对于在作物耗水峰值月份降雨分布比较均匀的地区，可取典型年作物耗水峰值月份的日均有效降雨量;对于降雨不均匀地区，在计算系统的最大耗水能力时，建议P P0 0=0=0二、土壤湿润比1、滴灌土壤水分分布特征饱和区湿润区湿润前沿区二、土壤湿润比不同土壤质地不同滴头流量滴灌土壤水分分布二、土壤湿润比2、土壤湿润比（1）土壤湿润比概
28、念土壤湿润比：被湿润的土体占计划湿润总土体的百分比称为土壤湿润比。实际标准：通常滴头地表湿润面积比较小，在地表以下略微增大，湿润体形状像一个倒悬的灯泡，土壤湿润比通常以地面以下20cm-30cm处的湿润面积占总灌水面积的百分比表示，也就是把地面以下2030cm处的湿润面积近似作为计划湿润层内湿润体的平均面积。影响上壤湿润比的主要因素：毛管的布置方式、灌水器的类型和布置方式、灌水器的流量和灌水量大小、土壤的种类、结构和坡度等。二、土壤湿润比（2）田间试验法确定土壤湿润比试验灌水量为预计每天滴头的灌水量，在容器内放入所需水量，让其自然滴完。如果土壤特别干燥，须在测量区域之前连续灌水2-3d。观测湿
29、润区域的办法是在滴头位置下一直到湿润锋底挖一个纵剖面，测量各高程的湿润直径。由量得的各高程湿润直径和深度，计算湿润体体积，如果已知滴头布置间距，便可计算出土壤湿润比。二、土壤湿润比（3）土壤水润比的计算1）单行直线毛管布置湿润比计算土壤湿润比土壤水分水平扩散直径或湿润带宽度灌水器或出水点间距毛管间距滴头S1Se树二、土壤湿润比例：某果园，果树行距1.5m，每行果树布置一条滴灌管，滴头流量q=2L/h，土壤为砂壤土，试确定滴头间距和土壤湿润比。解：因为每行果树布置一条滴灌管，所以毛管间距为果树行距，即1.5m滴头流量为2L/h，土壤结构为中等结构，查表得:土壤湿润比为53%，滴头间距为0.7m二
30、、土壤湿润比2）双行直线毛管布置湿润比计算与S1相对应的土壤湿润比毛管间的窄间距可根据给定流量和土壤类别确定，或者P=100%时推荐的毛管间距与S2相对应的土壤湿润比，根据前表得到毛管的宽间距作物行距滴头S2作物S1Sr二、土壤湿润比例：某梨园中梨树间距Sr=6.0m，毛管双行布置，滴头流量q=4.0L/h。土壤中等结构，试确定土壤湿润比、滴头和毛管间距。解：已知q=4.0L/h，中等土壤结构，使一对窄行距毛管间的全部土壤湿润（P1=100%）的毛管最大间距S1=1.2m（查表），于是S2=6-1.2=4.8m，同样查表的P2=24.8%，故土壤湿润比为二、土壤湿润比3 3）绕树环状多出水点布
31、置湿润比计算一株果树下布置的灌水器数目灌水器出水口间距果树株距果树行距湿润带宽度当P=100%时相应毛管间距StSrSe二、土壤湿润比例：某果园，土质为砂壤土，果树株距行距均为6m，滴头流量q=4.0L/h，每棵树下安装6个灌水器，试确定灌水器间距Se和土壤湿润比P。解：已知土壤结构中等，灌水器流量4.0L/h，查表的灌水器间距Se=1.0m同时查表，当P=100%时得Sw=S1=1.2m又已知果树的株行距为S1=Sr=6.0m故湿润比为：二、土壤湿润比4）微喷头毛管均匀布置时土壤湿润比计算5）一株树下布置n个微喷头的土壤湿润比计算二 、土壤湿润比4、设计土壤湿润比应根据自然条件、植物种类、种
32、植方式及微灌的形式，并结合当地试验资料确定。在无实测资料时可按表选取。作物滴灌、涌泉灌微喷灌作物滴灌、涌泉灌微喷灌果树、乔木25404060蔬菜609070100葡萄、瓜类30504070粮棉油等6090-草、灌木-100二、土壤湿润比低压运行流量偏小灌水时间过长湿润比达不到设计要求三、灌水均匀系数微灌灌水均匀性常用灌水均匀系数表示灌水均匀系数：微灌系统中同时工作的灌水器出水量的均匀程度1、克里斯琴森均匀系数CuCu克里斯琴森均匀系数反映的是工程结束后系统应用时的灌水均匀程度。直接体现了滴灌工程的设计和管理水平。三、灌水均匀系数2 2、流量偏差率q qv v微灌系统的设计中，一般采用流量偏差率
33、来控制灌水均匀度微灌系统是由多个灌水小区组成的，每个灌水小区中有支管和多条毛管，每条毛管上又有几十个甚至上百个滴头或灌水器，由于水流在管道中流动产生水头损失的缘故，每个灌水器的出流量都不相同。流量偏差率定义：当地形坡度为零时，工作水头最大的是距离支管进口最近的第一条毛管的第一个灌水器，工作水头最小的为距离支管进口最远的一条毛管的最末一个灌水器，微灌系统的灌水均匀度是由限制灌水小区中灌水器的最大流量差来保证。这个流量差异，一般用流量偏差率来表示，即微灌工程技术规范（GB/T50485-2009）规定灌水器设计允许流量偏差率不应大于20%。三、灌水均匀系数流量偏差率与均匀系数关系流量偏差率与工作水
34、头的关系灌水器工作水头偏差率流量偏差率与工作水头偏差率关系：小区允许最大水头差：Cu(%)989592qv(%)102030三、灌水均匀系数3 3、kellerkeller灌水均匀度国农业部土壤保持局推荐使用一种考虑水头差异和制造偏差两个因素后的灌水均匀度表达式，称为Keller灌水均匀度(Keller,1975),即Keller灌水均匀度不仅考虑了水头差异和制造偏差对均匀度的共同影响，并且强调了灌水小区中最小出水量的重要性，认为小于平均灌水器流量的数值比大于平均值的数值更重要，因为微灌系统是以非常小的水量灌溉作物根系层的一部分，重视水量不足部分比过量灌溉更重要。三、灌水均匀系数4 4、设计灌
35、水均匀度在设计微灌工程时，选定的灌水均匀度越高，灌水质量越高，水利用系数也越高，而系统的投资和运行管理费用也越大，反之亦然。因此设计灌水均匀度的确定，应根据作物对水分的敏感程度、经济价值、水源条件、地形和气候等因素综合确定。 当采用流量偏差率来表征灌水均匀度时，我国微灌技术规范建议，流量偏差率不应大于20%20%，即Cu=0.95-0.98Cu=0.95-0.98当采用KellerKeller灌水均匀度时，取Eu=0.9-0.95Eu=0.9-0.95。四、灌溉水利用系数灌溉水利用系数为满足作物消耗和淋洗的有效水量占灌溉供水量的百分比。它主要与灌水均匀度、由于土壤湿润模式和不定时的降雨可能产生
36、的渗漏损失、过滤冲洗水量损失、管线冲洗损失等有关。只要设计合理、精心管理，就不会产生输水损失、地面径流和深层渗漏损失。微灌的主要水量损失是由于灌水不均匀和某些不可避免的损失所造成的。微灌工程技术规范规定:对于滴灌，灌溉水利用系数大于0 0.9.9; ;对于微喷灌，灌溉水利用系数大于0.850.85五、灌水器工作水头灌水器的工作水头影响着系统的运行费用，对灌水均匀度也有影响。灌水器设计工作水头的确定应综合考虑地形、所选灌水器水力性能、滴灌管(带)的承压能力、运行费用和灌水均匀度。一般滴灌时通常取为10m10m，小管灌时取为5-7m5-7m，微喷时工作水头一般以10-15m10-15m为宜。第四节
37、 微灌系统规划设计一、微灌工程规划任务(1)勘测和收集基本资料。包括地形、水文、水文地质、土壤、气象、作物、灌溉试验、动力与设备、乡镇生产现状与发展规划以及经济条件等(2)根据当地的自然条件、社会和经济状况等，论证工程的必要性和可行性。(3)根据当地水资源状况和农业生产、乡镇工业、人畜饮水等用户的要求进行水利计算，确定工程的规模和微灌系统的控制范围。 (4)根据水源位置、地形和作物种植情况，合理布置引、蓄、提水源工程、微灌枢纽位置和骨干输配水管网。 (5)提出工程概算。选择微灌典型地段进行计算，用扩大技术经济指标估算出整个工程的投资、设备、用工和用材种类、数量以及工程效益。二、微灌系统的设计微
38、灌系统设计内容包括系统的布置，设计流量的确定，管网水力计算，以及泵站、蓄水池和沉淀池的设计等，最后提出工程材料、设备及预算清单、施工和运行管理要求。1、微灌系统的布置 微灌系统的布置通常是在1500一12000比例尺的地形图上进行初步布置，然后将初步布置方案拿到现场，与实际情况对照并进行修正。1）首部枢纽位置的确定首部枢纽位置的选择以投资省、管理方便为原则， 一般般首部枢纽都和水源工程结合在一起。如果水源距灌区较远，首都枢纽可布置在灌区旁边，有条件时尽可能布置在灌区中心，以减少输水干管的长度。二、微灌系统的设计2）毛管和灌水器布置滴灌毛管和灌水器布置单行毛管直线布置：毛管顺作物行向布置，行作物
39、布置1条毛管，滴头头安装在毛管上，这种布置用于窄行密植作物，蔬菜、幼树二、微灌系统的设计单行毛管带环状布置：对成龄果树滴灌灌时可沿一行树布置一条输水毛管，然后再转绕每棵树都布置一个分毛管，每个分毛管上布置4-6个滴头二、微灌系统的设计双行毛管平行布置：当采用高大植物时可采用此种布置。如沿可沿果树两侧布置两条毛管，每株树两边两边各安装23个滴头二、微灌系统的设计单行毛管带微管布置：当使用微管滴灌果树时，每一行树布置一条毛管，再用一段分水管与毛管连接，在分水管上安装4-6条微管。这种布置减少了毛管用量，相应也减少了造价二、微灌系统的设计（a）单向微喷局部喷洒（b）双向微喷头局部喷洒（c）全圆微喷头
40、全面喷洒（d）全圆微喷头局部喷洒1毛管；2灌水器(微喷头）；3喷洒湿润区；4果树微喷灌时毛管与灌水器的布置二、微灌系统的设计2）干、支管的布置在山丘地区，干管多沿山脊或等高线布置，支管则垂直于等高线向两边的毛管配水。在水平地形，干、支管应尽量双向控制，两侧布置下级管道，以节省管材。当地形水平并采用丰字形布置时，干、支管可分别布置在支管和毛管的中部。当沿毛管方向有坡度时，支管应向上坡方向移动，使上坡毛管长度短于下坡毛管。二、微灌系统的设计2、灌水器的选择(1)满足设计湿润比的要求。(2)灌水器流量应满足灌溉制度和土壤的要求。(3)应尽可能选用紊流型灌水器。(4)应选用制造偏差系数Cv值小的灌水器
41、。(5)选择抗堵塞性能强的灌水器。(6)选择寿命长而价格低的灌水器。 一种灌水器不可能满足所有的要求.应根据具体条件选择满足主要要求的灌水器。3、灌溉制度的确定微灌系统灌溉制度是指作物全生育期（对于果树等多年生作物则为全年)设计条件下的每一次灌水量(灌水定额)、灌水时间间隔(灌水周期)、一次灌水延续时间、灌水次数和全生育期(或全年)灌水总量(灌溉定额).灌溉制度：作物播种前(或水稻栽秧前)及全生育期内的灌水次数，一次灌水延续时间，每次灌水的灌水日期、灌水定额以及灌溉定额。灌水定额：指一次灌水单位面积上的灌水量。灌溉定额：指各次灌水定额之和。灌水定额及灌溉定额常以m3/亩、m3/hm2或mm表示
42、。灌溉制度是灌溉工程设计灌溉能力的依据，也是灌溉管理的参考数据，但在具体灌溉管理时还应根据作物生育期内土壤墒情来确定灌溉制度。二、微灌系统的设计1）设计灌水定额设计灌水定额：按作物需水要求和所采用的灌水方式计算，一般采用最大净灌水定额和最大毛灌水定额作物设计和管理的依据。1）最大净灌水定额土壤计划湿润层深度：实施灌水时计划调节、控制土壤水分状况的土层深度。p一般可取为作物的主要根系活动层。冬小麦、棉花、玉米各生育期较典型的计划湿润层深度 二、微灌系统的设计土壤适宜含水量：最适宜作物生长的含水量。土壤适宜含水量介于max与min之间，随作物品种及其生育阶段、土壤性质等因素而变化。由于田间作物需水
43、的持续性及农田灌水或降雨的间歇性，计划湿润层内的土壤含水量不可能经常维持在最适宜含水量水平，为了保证作物生长，应将土壤含水量控制在适宜的上限max与下限min之间。q既不产生深层渗漏，又要满足作物对土壤空气含量的要求，故一般可取为田间持水量。q土壤含水量的下限土壤允许最小含水率min应大于凋萎系数，以作物生长不受抑制为准，一般以占田间持水量的百分数计。根据经验取60%左右的田间持水量（毛管断裂点）比较适宜。考虑损失后的最大毛灌溉定额：二、微灌系统的设计2）设计净灌水定额微灌灌溉强度Ia按等于作物设计耗水强度计算，即Ia=ETa。设计净灌水定额采用下式计算：设计毛灌水定额为：二、微灌系统的设计2
44、）设计灌水周期设计灌水周期：在设计灌水定额和设计日耗水水量的条件下，能满足作物需要，两次灌水之间的最长时间间隔。设计灌水周期应根据作物、设计净灌水定额、水源和管理等确定，一般情况，北方果树灌水周期约7d，大田作物35天，蔬菜13天。微灌系统能根据作物蓄水要求，适时适量地向作物根系补充水分，使根区土壤水肥起热始终保持在良好状态，对于不同种类的作物，并非灌水周期越短越好，每次灌水尽量湿润整个根系层，灌水周期取值长短不影响滴灌系统供水能力。二、微灌系统的设计土壤含水率时间田间持水率灌溉点二、微灌系统的设计3）一次灌水延续时间单行毛管直线布置，灌水器间距均匀布置情况灌水器环状布置时二、微灌系统的设计4
45、）灌水次数与灌溉定额滴灌全生育期内的灌水次数比传统地面灌溉多。灌水次数应根据当地气象和作物需水量等相关资料确定。根据经验，北方果树通常一年灌水15-30次，在水源不足的山区也可能一年只灌3-5次；新疆棉花膜下滴灌灌水次数10-14次，番茄810次。灌溉定额：全生育期灌水定额之和。二、微灌系统的设计二、微灌系统的设计4、微灌系统工作制度的确定微灌系统的工作制度有续灌、轮灌和随机供水3种情况。工作制度影响系统的工程费用。在确定工作制度时，应根据作物种类、水源条件和经济状况等因素做出合理选择。(1)续灌。续灌是同时灌溉灌区内所有作物的一种工作制度。优点:灌溉供水时间短和有利于其他农事活动的安排。缺点
46、:干管流量大、增加工程的投资和运行费用以及设备的利用率低。在灌溉面积小的灌区，例如小于6.67hm2的果园，种植单一作物时可采用续灌的工作制度。二、微灌系统的设计 (2)轮灌。较大的微灌系统通常采用轮灌的工作制度。一般是将若干灌水小区分成若干组，由干管轮流向各灌水小区供水。 (3)轮灌组个数N。轮灌组的个数取决于灌溉面积、系统流量、所选灌水器的流量、日运行最大小时数、灌水周期和一次灌水延续时间等。水泵一天运行的小时数灌水周期一次灌水延续时间二、微灌系统的设计5、微灌系统流量计算(1)毛管流量计算。一条毛管的进口流量为灌水器或出水口流量之和。(2)支管流量计算。支管流量一般分段计算，支管各段流量
47、等于该段上同时工作的毛管流量之和。(3)干管流量的推算。对于续灌，任一干管的流量等于该段干管以下支管流量之和；而对于轮灌，任意一段干管流量等于该段干管以下最不利情况时的同时工作支管的流量之总和。二、微灌系统的设计6、管道水力计算 微灌管道内的水流属于有压流动，水力计算的主要任务是确定各级管道的沿程水头损失和局部水头损失。（1）沿程水头损失二、微灌系统的设计第一步：先按进口处最大流量且沿程不变计算沿程水头损失第二步：乘以多口系数F校正出流孔口数流量指数多孔管首孔位置系数，即多孔管入口至第一个出流孔管的距离与各出流孔口间距之比二、微灌系统的设计（3）局部水头损失：局部水头损失有时也可按沿程水头损失
48、的10-15估算二、微灌系统的设计七、管网水力计算管网水力计算是微灌系统设计的中心内容，它的任务是在满足水量和均匀度的前提下，确定管网布置中各级(段)管道的直径、长度及系统扬程，进而选择水泵型号。 (1)微灌灌水小区中允许水头差的分配。每个灌水小区内既有支管又有毛管，因此灌水小区中水头差由支管的水头差和毛管的水头差两部分组成，它们各自所占的比例由于所采用的管道直径和长度不同，可以有许多种组合，因此存在着水头差如何合理地分配给支管和毛管的问题。二、微灌系统的设计允许水头差的最优分配比例受所采用的管道规格、管材价格和灌区地形条件等因素的影响，需要经过技术经济论证才能确定。在平坦地形的条件下，允许水
49、头差按下式的比例分配。上述分配方法是将压力调节装置装在支管进口的情况，故允许水头差分配给支、毛管两级。当采用在毛管进口安装调压装置的方法来调节毛管的压力，可使各毛管获得均等的进口压力，支管上的水头变化不再影响灌水小区内灌水器的出水均匀度。因此，允许水头差可全部分配给毛管，即 这种做法虽然安装较麻烦，但可以使支管和毛管的使用长度加大，降低管网投资。二、微灌系统的设计（2）毛管水力计算毛管水力计算的任务是根据灌水器的流量和规定的允许流量偏差率，计算毛管的最大允许长度和实际使用长度，并按使用长度计算毛管的进口水头。1）毛管总水头损失计算局部损失加大系数毛管沿程水头损失多孔系数无出流沿程水头损失二、微
50、灌系统的设计2）毛管极限长度满足设计均匀度要求的最大毛管长度称为毛管允许的极限长度或最大铺设长度。充分利用这个长度来布置管网，可以节省投资。地形坡度为0的情况，毛管允许的极限长度毛管上出水孔间距二、微灌系统的设计3）毛管实际取用长度与实际水头损失计算得到的是毛管极限长，在田间实际布置时，不一定要按极限长度来布置毛管，应根据田块的尺寸并结合支管的布置，进行适当的调整，但实际铺设长度必须小于允许的极限长度。当确定了管的实际铺设长度，并考虑地形高差后，计算出毛管实际的水头差，再计算支管允许的水头差二、微灌系统的设计4)当地形为均匀坡，毛管双向布置时支管位置的确定当地形为均匀坡，支管平行于等高线布置，
51、毛管在支管两侧采用双向布置时，由于地形高差的存在，为提高灌水均匀度，降低系统造价，上坡毛管和下坡毛管的铺设长度应该不同。在上、下坡毛管进口处的水头相同的情况下，应使得上、下坡毛管末端的灌水器水头相同或接近。现在的问题实际上就成为如何确定支管的位置，可采用试算法确定。即先假定上坡毛管和下坡毛管的铺设长度，分别计算上坡毛管和下坡毛管的总水头损失，在上、下坡毛管末端的灌水器水头相同或接近的前提下，利用下式计算上下坡毛管的进口水头改变上下坡毛管铺设长度，进行试算，直至毛管进口压力相同为止。但应该注意的是计算的单侧毛管的水头差必须小于毛管允许的最大水头差H，如果超过，则需要减小毛管长度，然后重新进行支管
52、定位计算二、微灌系统的设计（3）支管水力计算1）支管计算的约束条件在毛管进口不安装调压管时，支管上出水口(或毛管进口)的最大水头差不能超过允许值 H支实际。支管上各出水口的水头满足毛管进口水头的要求。2）支管水头损失计算如果将每条毛管(毛管单向布置)或每对毛管(毛管双向布置)看作是支管上的一个出水口，则支管也为多口出流管。如果支管上每个出口的流量相同，即支管每个出口所带的毛管长度相同，则支管为多口等流量出流管道。如果假定了支管直径，则支管的水头损失可以算出。由于支管向两侧毛管供水，属于沿程出流管，支管内的流量自上而下逐步减少，因此支管既可采用等径管，也可采用变径管。二、微灌系统的设计3)支管各
53、出水口压力分布。支管内任意一点的水头h支i应大于或等于该处毛管进口要求的工作水头h毛i，并且，如果毛管进口不安装消能管时，支管上最大的水头差应小于允许的水头差H支二、微灌系统的设计（4）毛管进口调压管长度的确定。如果在毛管进口安装调压管，可采用D=4mm的聚乙烯塑料管作为调压管，所需长度为由于毛管数量多，各条毛管所需的调压管长度不同，如果完全按计算结果安装调压管，不仅施工麻烦，而且易发生错误。因此，可以根据实际情况将计算出的调压管长度分成若干组，将长度接近的纳人同一规格。直径为4mm的聚乙烯塑料管的长度毛管进口处支管水头和毛管要求的工作水头之差毛管进口流量二、微灌系统的设计（5）干管水力计算干
54、管的作用是将灌溉水输送并分配给支管。当支管进口安装有压力调节装置时，干管或分干管的管径选择不受灌水小区内允许的压力变化的影响，管径的选择主要基于投资和能耗而定。支管以上各级管道管径的确定，一般按经验公式估算 干管水力计算按两个阶段进行，首先按最不利的轮灌组从下而上计算水头损失，确定各段干管的直径和干管进口水头。由于干管上的分水口间距大，自下而上逐段按沿程无分流管计算水头损失。待确定了干管入口工作水头和系统水泵型号后，再由上而下逐段计算其他轮灌组工作条件下支管分水口处的干管压力，然后根据支管分水口处的干管压力与支管进口的压力要求，确定分干管管径或支管进口压力调节器的规格和型号。二、微灌系统的设计
55、（6）系统总扬程的确定和水泵选型由最不利轮灌组推求的总水头就是系统总扬程，即根据系统总扬程H和最不利轮灌组的流量Q选择相应的水泵型号。一般所选择的水泵参数应略大于系统的总扬程和流量。系统总扬程干管进口所要求的工作水头干管进口至水源的水头损失干管进口处地面高程水源动水位平均高程二、微灌系统的设计（7）管网水力计算步骤1)确定微灌设计均匀度或流量偏差率q，由式(5一15)计算灌水小区允许的水头偏差Hs，并按式(5一32)计算支、毛管允许的水头差H支和H毛。2)根据毛管布置的方式和毛管允许的水头差，用试算法或式(5一35)，计算毛管极限长度Lm。3)按毛管极限长度，并考虑地块形状尺寸，确定毛管的实际
56、铺设长度(应小于Lm)，根据毛管的使用长度布置管网。4)根据毛管使用长度，确定毛管实际的水头差H毛实际及毛管进口要求的工作水头。5)计算支管实际允许的水头差H支实际=Hs-H毛实际二、微灌系统的设计 6)假定支管管径，计算支管压力分布，并与该处毛管要求的进口水头相比较，在满足毛管水头要求并稍有富余的条件下尽可能减小支管管径，支管的水头差要不大于分配给支管的允许水头差H支实际。 7)按公式(5一45)、式(5一46)初估或假定干、分干管的直径，按最不利的轮灌组流量和水头条件对干管、分干管逐段计算直至管网进口。对于自压管道，按水源水位与管网进口水头要求确定干管和分干管直径。对于需加压的系统，根据管
57、网进口水头和流量，由式(5一47)计算系统总扬程，并选择泵型。 8)根据已定水泵型号及干管、分干管直径，计算其他轮灌组工作时干管、分干管水头分布，确定支管进口压力调节装置。二、微灌系统的设计8.首部枢纽设计 首部枢纽设计的主要任务是正确选择和合理配置有关设备和设施 (1)水泵。离心泵是微灌系统应用最普遍的泵型，选型时一定要使工作点位于高效区。动力机可以是柴油机、电动机等，但应尽量使用电动机驱动。(2)过滤设备。选择过滤设备主要考虑水质和经济两个因素。筛网式过滤器是最普遍使用的过滤器，但含有机污物较多的水源使用砂过滤器能得到更好的过滤效果.含沙量大的水源可采用旋流式水砂分离器，但下游必须配置筛网
58、或砂过滤器。筛网的网孔尺寸或过滤器的砂料型号应满足灌水器对水质过滤的要求，对于滴灌，过滤器滤孔的有效尺寸应小于灌水器流道直径的1/1O;对于微喷灌，过滤器滤孔的有效尺寸应小于灌水器流道直径的1/7。另外，过滤器的过流能力要与水泵流量相适应。二、微灌系统的设计(3)注肥设备。肥料和化学药品注人设备用于将肥料、除草剂、杀虫剂等直接施人微灌系统。注人设备应设在过滤设备之前，并且在注肥设备的上游应安装逆止阀。(4)量测仪表流量、压力量测仪表用于测量管线中的流量或压力，包括水表、压力表等。水表用于测量管线中流过的总水量，根据需要可以安装于首部，也可以安任何一条干管、支管上。若安装在首部，须设于肥料注人口
59、的上游，以防止肥料表的腐蚀，水表的选择要考虑水头损失值在可接受的范围内。在过滤器和密封式装置的前后各安设一个压力表，以观测其压力差，通过压力差的大小能够判定施的大小和过滤器是否需要清洗。二、微灌系统的设计(5)控制器。用于对系统进行自动控制，一般控制器具有定时或编程功能，根据用户给定的指令操作电磁阀或水动阀，进而对系统进行控制。(6)控制阀。阀门是直接用来控制和调节微灌系统压力流量的操作部件，布置在需要控制的部位上，其形式有闸阀、逆止阀、水动阀、电磁阀等。逆止阀应安装在施肥设备的上游。(7)进排气阀。一般设置在微灌系统管网的高处或局部高处，首部应在过滤器顶部和下游管上各设一个，其作用为在系统开
60、启、管道充水时排除空气，系统关闭、管道排水时向管网补气。进排气阀的选用，目前可按“四比一”法进行，即进排气阀全开直径不小于排气管道内径的1/4。如100mm内径的管道上应安装内径为25 mm的进排气阀。在干、支管末端和管道最低位置处应安装排水阀。第五节 微灌系统的安装与维护一、微灌系统的安装1、首部安装微灌工程首部枢纽设备一般由水泵、电机、蓄水调节池、控制阀、调压阀、施肥装置、压力表、过滤器和量测仪表等组成。安装顺序为:水泵、动力机、主阀门、压力表、水表、各轮灌区阀门。微灌用的施肥罐和过滤器应安装在压力表和水表之间首部安装时应符合下列要求。一、微灌系统的安装1)微灌系统是有压输水，各种设备必须
61、安装严紧，胶垫孔口应与管口对准，防止遮口挡水，法兰盘螺丝应平衡紧固，螺纹连接丝口需加铅油上紧，达到整个系统均不漏水。2)各部件与管道的连接，可用法兰或丝扣，但应保持同轴、平行，螺栓自由穿入，不能用强紧螺栓的方法消除歪斜。法兰连接时，需装止水垫。压力表连接管应采用螺纹形缓冲管加上仪表阀门再与水管连接，以防水锤损坏仪表。3)直联机组安装时，水泵与动力机必须同轴，联轴器的断面间隙应符合要求。4)在易积水处应加排水通道和阀门，以便冬季排除余水，防止冻坏设备。5)电气设备安装应由电工按接线图进行，安装后应对线路详细检查，并启动试运行，观察仪表工作是否正常。一、微灌系统的安装2、管道安装1）管槽开挖(1)
62、根据土质、管材、管径、地下水位、埋深等确定断面开挖形式。土质较松、地下水位埋深较浅，宜采用梯形槽；土质坚实、地下水位埋深较深，可采用矩形槽；管径大、沟槽深，宜采用梯形槽。(2)根据管材规格、施工机具、操作要求，确定管槽开挖宽度。(3)宜使管道工作在冻土层以下，且埋深不小于70cm(4)槽底应平直、密实，并清除石块与杂物，排除积水。遇软弱地基应采取加固处理。沟槽经过岩石、卵石等容易损坏管道的地方，应将槽底再挖15- 30cm，并用砂或旧土回填至设计槽底高程。(5)管槽弃土应堆放在管槽一侧30cm以外。管槽开挖完毕后经检查合格方可铺设管道。一、微灌系统的安装2）管道安装(1)管道安装应从首部到尾部
63、，从低处向高处，先干管后支管;承插口管材，插口在上游，承口在下游，依次施工。(2)管道中心线应平直，不能用木垫、砖垫和其他垫块。管底与管基应紧密接触。(3)出地竖管的底部和顶部应采取加固措施。(4)管道安装应随时进行质量检查。分期安装或因故中断应用堵头将此敞口封闭，不得将杂物留在管内。(5)塑料管道的连接方法有承插粘接、柔性承插套接、热熔焊接等。3、灌水器安装 微灌灌水器形式有多种，安装方法同中有异，可参照安装说明书进行安装，总的要求是插接处不漏水，灌水器稳固，便于维修保养。二、微灌系统的维护二、微灌系统的维护1 1、灌溉季节开始前、灌溉季节开始前(1)将系统设备重新安装连接。对灌水器及其连接
64、进行检查和补换。对堵塞和损坏的灌水器及时处理和更换。(2)检查泵及动力设备连接正确。(3)检查过滤器各部件完好，连接正确。要求各部件齐全、紧固，仪表灵敏，阀门启闭灵活;开泵后排净空气，检查过滤器，若有漏水现象应及时处理口(4)检查肥料装置。要求各部件连接牢固，承压部位密封;压力表灵敏，阀门启闭灵活，接口位置正确;应按需要量投肥，并按使用说明进行施肥作业;清除罐体内的积存污物以防进人管道系统。二、微灌系统的维护(5)检查所有的末端竖管，是否有折损或堵头丢失前者取相同零件修理，后者补充堵头。(6)关闭主支管道上的排水底阀。(7)打开相应阀门，开启水泵进行系统冲洗依次进行干、支管道及毛管冲洗。二、微
65、灌系统的维护2、运行期间的维护1)对于旋流式水砂分离器，在运行期间应定时进行冲洗排污;对于筛网、砂、叠片式过滤器，当前后压力表压差接近最大允许值时，必须冲洗排污;对于筛网和叠片式过滤器，如果冲洗后压差仍接近最大允许值，应取出过滤元件进行人工清洗;对于砂过滤器，反冲洗时应避免滤砂冲出罐外，必要时应及时补充滤砂。 2)系统运行期间应预防灌水器堵塞，经常检查灌水器的工作状况并测定流量，检查水质，定期进行水质化验分析。 3)每次施肥后，应对施肥装置各部件进行全面检修，清除污垢，更换损坏和被腐蚀的零部件，并对易腐蚀部件和部位进行处理。二、微灌系统的维护3、在每个灌溉季节结束时的维护1）全系统高压清洗 打
66、开若干轮灌组阀门(少于正常轮灌阀门数)，开启水泵，依次打开主管和支管的末端堵头及毛管，使用高压力逐个冲洗，力争将管道内的积攒污物冲洗出去。然后把堵头装回，将毛管弯折封闭。2）过滤系统 在管道高压清洗结束后，充分清洗过滤器后排净水。若过滤器是带有砂石分离器的叠片式过滤器，先把各个叠片组清洗干净，然后用干布将塑壳内的密封圈擦干放回。然后开启集砂膛一端的丝堵，将膛中积存物排出，然后将水放净。再将过滤器压力表下的选择按钮置于排气位置。二、微灌系统的维护若过滤器是砂过滤器，打开过滤器罐的顶盖，检查砂石滤料的数量，并与罐体上的标识相比较，若数量不足应及时补足以免影响过滤质量。若砂石滤料上有悬浮物，应捞出。
67、同时在每个罐内加人一包氯球，放置30min后，启动每罐各反冲120s两次，然后打开过滤器罐的盖子和罐体底部的排水阀将水全部排净。再将过滤器压力表下的选择按钮置于排气位置。若罐体表面或金属进水管路的金属镀层有损坏，立即清锈后重新喷徐。若过滤器是自动反冲洗过滤器，应在反冲洗后将叠片彻底清洗干净(必要时需用酸洗，例如用醋酸、草酸等，酸洗后应用清水冲洗干净)后放回。二、微灌系统的维护3)施肥系统 在进行维护时，关闭水泵，开启与主管道相连的注肥口和驱动注肥系统的进水口，排去压力。若施肥器是注肥泵并配有塑料肥料罐，先用清水洗净肥料罐，打开罐盖晾干。再用清水冲净注肥泵，按照相关说明拆开注肥泵，取出注肥泵驱动
68、活塞，用润滑油进行正常的润滑保养，然后拭干各部件后重新组装好。若使用注肥罐，则应清洗罐内残液并晾干，然后将罐体上的软管取下并用清水洗净置于罐体内保存。每年在施肥罐的顶盖及手柄螺纹处涂上防锈油，若罐体表面的金属镀层有损坏，立即清锈后重新喷涂。二、微灌系统的维护4）田间设备把田间位于主支管道上的排水底阀（小球阀)打开，将管道内的水尽量排净，此阀门冬季不必关闭。将各阀门的手动开关置于开的位置。在田间将各条毛管拉直，勿使其扭折。若冬季回收也注意勿使其扭曲放置。将所有球阀拆下晾于后放入库房或置于半开位置(包括过滤器上的球阀)，防止阀门被冻裂。第六节 滴灌工程设计示例一、设计基本资料一、设计基本资料1 1
69、 地形资料地形资料 果园面积果园面积25hm25hm2 2 , ,南北长南北长780780m,m,东西宽东西宽320320m m。水平地形，。水平地形，测得有测得有1/20001/2000地形图。地形图。2 2 土壤资料土壤资料 土壤为中壤土，土层厚度土壤为中壤土，土层厚度1.51.52.Om,1.Om2.Om,1.Om土层平均干土层平均干密度密度1.4t/m1.4t/m3 3，田间持水量，田间持水量30%30%，凋萎点土壤含水量，凋萎点土壤含水量10%(10%(以以占土壤体积的百分比计占土壤体积的百分比计) )。最大冻土层深。最大冻土层深100cm100cm。3 3 作物种植情况作物种植情况
70、 果树株距果树株距3m3m，行距，行距3m3m，现果树已进人盛果期，平均树，现果树已进人盛果期，平均树冠直径冠直径4m,4m,遮荫率约遮荫率约7070% %。作物种植方向为东西向。以往地。作物种植方向为东西向。以往地面灌溉实测结果表明，作物耗水高峰期为面灌溉实测结果表明，作物耗水高峰期为7 7月，该月日均耗月，该月日均耗水量水量5.6mm/d5.6mm/d。第六节 滴灌工程设计示例4 4 气象资料气象资料 根据气象站实测资料分析，多年平均年降雨量根据气象站实测资料分析，多年平均年降雨量585.5mm585.5mm，全年降雨量的，全年降雨量的60%60%集中于集中于7 79 9月，并收集到历年降
71、雨量资月，并收集到历年降雨量资料。料。5 5 水源条件水源条件 该农场地下水埋深大于该农场地下水埋深大于6m6m，在果园的西南边有一口井，在果园的西南边有一口井，抽水试验结果表明，动水位为抽水试验结果表明，动水位为20m20m时，出水量时，出水量60m60m3 3/h/h。水质。水质良好，仅含有少量沙良好，仅含有少量沙( (含沙量小于含沙量小于5g/L)5g/L)。二、滴灌系统规划设计参数二、滴灌系统规划设计参数1 1 滴灌设计灌溉补充强度滴灌设计灌溉补充强度 由上述资料，高峰期耗水量由上述资料，高峰期耗水量E Ec c=5.6mm/d=5.6mm/d，遮阴，遮阴G Ge e=70%=70%，
72、因此遮阴率对耗水量的修正系数为：，因此遮阴率对耗水量的修正系数为：二、滴灌系统规划设计参数二、滴灌系统规划设计参数 因此，滴灌耗水因此，滴灌耗水强强度度为： 因上述因上述Ec为耗水高峰期的耗水耗水高峰期的耗水强强度，所以度，所以设计耗水耗水强强度度取取为： 不考不考虑淋洗水量，滴灌淋洗水量，滴灌设计灌灌溉补充充强强度度为：2 滴灌土壤湿滴灌土壤湿润比比 根据相关根据相关资料，料，对于于宽行距作物，在北方干旱和半干旱行距作物，在北方干旱和半干旱地区，地区，设计土壤湿土壤湿润比取比取20%30%。考。考虑到苹果到苹果为经济作物，故滴灌土壤湿作物，故滴灌土壤湿润比取比取p30% 。3 灌水小区流量偏
73、差灌水小区流量偏差 灌水小区流量偏差灌水小区流量偏差率率qv=20%。三三 、水量平衡、水量平衡计算算4 灌灌溉水利用系数水利用系数 由于滴灌的水量由于滴灌的水量损失很小，根据有关失很小，根据有关资料灌料灌溉水利用系数水利用系数=0.9三三 、水量平衡、水量平衡计算算1 设计灌灌溉用水量用水量 灌灌溉用水量是指用水量是指为满足作物正常生足作物正常生长需要，由水源向灌区提供的水需要，由水源向灌区提供的水量。它取决于灌量。它取决于灌溉面面积、作物生、作物生长情况、土壤、水文地情况、土壤、水文地质和气象条件和气象条件等。等。 各年灌各年灌溉用水量不同，因此需要用水量不同，因此需要选择一个典型年作一个
74、典型年作为规划划设计的依的依据。微灌工程一般采用降雨据。微灌工程一般采用降雨频率率75%90%的水文年作的水文年作为设计典型年。典型年。2 来、用水平衡来、用水平衡计算算 来、用水平衡来、用水平衡计算的任算的任务是确定工程是确定工程规模，如灌模，如灌溉面面积等。本等。本设计水水源源为井水。由基本井水。由基本资料可知，井的出水量料可知，井的出水量为60m3/h，取日灌，取日灌溉最大运最大运行行时数数C=22h，则井水可灌井水可灌溉的最大面的最大面积为： 四 、灌水器选择与毛管布置方式选用某公司内嵌式滴灌管，壁厚0.6mm，内径15.4mm。滴头额定工作压力ha=10m，额定流量qa = 2. 8
75、 L/ h，流态指数x= 0.5，滴头间距0. 5 m。采用单行直线布置，即一行果树布置一条滴灌管。 查相关表可知在中壤土中，这种滴头流量的湿润直径为0. 8m,因此此种布置方式下的湿润比为:说明上述灌水器与毛管布置方式满足设计湿润比的要求。五五、滴灌灌溉制度拟定滴灌灌溉制度拟定1、最大净灌水定额 微灌土壤计划湿润层深度取0.8m，土壤中允许的缺水量占土壤有效持水量的比例取40%，则2、毛灌溉定额3、设计灌水周期五五、滴灌灌溉制度拟定滴灌灌溉制度拟定4、一次灌水延续时间六、支、毛管水头差分配与毛管极限长度的确定七、管网系统布置与轮灌组划分七、管网系统布置与轮灌组划分八、方案1管道水力计算1、毛
76、管实际水头损失2、实际分配给支管的水头差八、方案1管道水力计算3、支管管径与支管进水口水头计算八、方案1管道水力计算4、分干管与干管水力计算八、方案1管道水力计算5、水泵扬程确定及水泵选型八、方案1管道水力计算6、其他轮灌组水力计算八、方案1管道水力计算九、材料统计十、方案2管道水力计算十、方案2管道水力计算十、方案2管道水力计算第七节 微喷灌工程设计示例第七节 微喷灌工程设计示例第七节 微喷灌工程设计示例第七节 微喷灌工程设计示例第七节 微喷灌工程设计示例第七节 微喷灌工程设计示例第七节 微喷灌工程设计示例第七节 微喷灌工程设计示例第七节 微喷灌工程设计示例第七节 微喷灌工程设计示例第七节 微喷灌工程设计示例第七节 微喷灌工程设计示例第七节 微喷灌工程设计示例第七节 微喷灌工程设计示例第七节 微喷灌工程设计示例第七节 微喷灌工程设计示例
