微灌工程技术

微灌工程技术微灌工程技术概述微灌设备与工作原理微灌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50％～70%，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）微喷灌涌泉灌（小管出流灌）重力滴灌渗灌微灌技术灌水器种类微喷灌滴灌重力滴灌小管出流渗灌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20—250L/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涌泉灌（小管出流灌）在我国使用的小管出流灌溉是利用Φ4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80~250L/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重力滴灌系统重力滴灌系统是李岚清副总理1997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珠产出效率，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微灌的优点及存在的问题微灌的优点适应性强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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，节省田间管理的工时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7—10％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滴灌（包括重力滴灌）与微喷灌中存在的问题与其它灌溉方法相比,不具有防干热风,调节田间小气候的作用，对于粘质土壤，因灌水时间较长，根系区土壤水分长期保持高含水量状态，作物根部易生病害；另一方面土壤长期定点灌水会使土壤湿润区与干燥区的交界处盐分聚积，有可能产生土壤次生盐渍化，对作物生长不利滴头堵塞问题一直没有得到彻底的解决。应搞好设备设施的配套研制，提高滴头使用寿命。并进行滴灌水源水质分析与处理装置设施及方法的研究；进行滴灌系统施用化肥药液装置使用方法的研究以及安全装置和调压装置的研究微灌技术中存在的问题渗灌中存在的问题易于堵塞,不易检查和维修应加强专用渗管及配件设备研制和渗管主要技术参数及工艺攻关问题。具体说包括用塑料管打孔的孔径及工艺工具、孔距及孔径的合理组合、1ｍ流量确定、渗灌管进口工作压力的确定、渗灌管管径及变径管组合、渗灌管间距的确定、渗灌管的适宜埋深及防止渗漏措施，渗灌管堵塞机理与防治及延长使用寿命的研究微灌在我国的发展阶段我自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20多年的发展历程，大体经历了以下三个阶段：第一阶段(1974～1980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(1981～1986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微灌设备与工作原理微灌系统简介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上述所属的微灌设备如灌水器、施肥装置、过滤器等，本章将做较详细的介绍。对与灌溉工程常见的闸阀、水泵、电机这里则不进行介绍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12L/h滴头的分类：长流道型滴头孔口型滴头迷宫紊流滴头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：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工作原理水流从喷水嘴喷出后，集中成一束向上喷射到一个可以旋转的单向折射臂上，折射臂上的流道形状不仅可以使水流按一定喷射仰角喷出，而且还可以使喷射出的水舌反作用力对旋转轴形成一个力矩，从而使喷射出来的水舌随着折射臂作快速旋转。故它又移为旋转式微喷头特点有效湿润半径较大喷水强度较低水滴细小组成折射臂支架喷嘴射流旋转式微喷头折射式微喷头工作原理水流由喷嘴垂直向上喷出，遇到折射锥即被击散成薄水膜沿四周射出，在空气阻力作用下形成细微水滴散落在四周地面上。折射式微喷头又称为雾化微喷头组成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,折射式微喷头离心式微喷头工作原理：水流从切线方向进入离心室，绕垂直轴旋转，通过处于离心式中心的喷嘴射出的水膜同时具有离心速度和圆周速度，在空气阻力的作用下水膜被粉碎成水滴散落在微喷头四周。特点：•工作压力低•雾化程度高•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组成：它是由Φ4塑料小管和接头连接插入毛管壁而成特点：•工作水头低•灌水器的流量与压力关系微灌灌水器的流量与压力关系用下式表示q=khx式中：q——h——k——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0~1.0之间变化制造偏差系数意义：灌水器的流量与流道直径的2.5~4次幂成正比，制造上的微小编差将会引起较大的流量偏差。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量产品的制造精度表示方法qSCvqqniin1Snqqiin1121()式中：Cv——S——qi——所测每个滴头的流量L/hn——ASAE标准EP405.1灌水器制造偏差系数分类(Classificationofemitercoefficientofmanufacturingvariation)质量分类滴头或微喷头滴灌带好Cv0.05Cv0.1一般0.05Cv0.070.1Cv0.2较差0.07Cv0.11差0.11Cv0.150.2Cv0.3不能接受0.15Cv0.3Cv净化设备与设施微灌系统中灌水器出口孔径一般都很小，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)这里只介绍微灌常用过滤器的结构、工作原理水砂分离器优点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，特别是水泵起动和停机时过滤效果下降，会有较多的砂粒进入系统，另外，水头损失也较大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繁多，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