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1、微灌工程焙训课件/d巾5第一节微灌一、微灌的定义微灌是按作物生长发育所需水分和养分，利用专门设备或自然水头加压，再通过低压管道系统末级毛管上的孔口或灌水器，将有压水流变成细小的水流或水滴，直接送到作物根区附近，均匀、适量地施于作物根层所在部分土壤的灌水方法。微灌包括滴灌、微喷灌、涌泉灌。微灌是当今世界上用水最省、灌水质量最好的现代灌水技术。20世纪70年代初，微灌成为一种完备的灌溉技术，得到了普遍的重视和应用，至1991年全世界微灌面积约18万h.1992年我国微灌面积达3.4万h微灌主要用于果树、蔬菜、花卉和其他经济作物的灌溉。二、微灌的特点1、局部湿润土壤只湿润主根层所在的耕层土壤，所以又
2、称“局部灌水方法”。2、灌水量小，灌水周期短，属微量精细灌溉的范畴。3、灌水质量高。4、工作压力低，节约能源。滴头的工作压力为710m,微喷的工作水头l（M5mo5、适应性强适应于微咸水地区，干旱沙漠地区，不同类型的地形。6、可结合灌水施肥，增加产量，减少劳动量。当前微灌技术存在的主要问题是灌水器量易引起堵塞；由于属局部灌溉，作物根系发育会受到一定影响，土壤有一定的积盐现象。三、微灌分类微灌常按选用的灌水器类型的不同进行分类，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类1、滴灌滴灌即滴水灌溉，是利用塑料管和直径IOmm毛管上的滴头或滴灌带等灌水器的出水孔使细小水流或滴状水进入土壤
3、的一种灌水形式。2、地下滴灌是通过埋在作物根系活动层的滴灌带或塑料管的滴头将水渗入土壤的灌水方式。3、微喷灌微喷灌又称微型喷洒灌溉，利用塑料管道输水，通过很小的喷头（微喷头）将水喷洒在土壤或作物表面进行局部灌溉。当工作水头515m,喷咀直径0.82mm,流量小于2401/h时，称微喷灌。4、涌泉灌涌泉灌是通过安装在毛管上的涌泉器形成的小股水流，以涌泉的方式进入土壤的一种灌水方式。由于灌水流量较大（但一般不大于2201h）,有时需在地面修筑沟展来控制灌水。此灌水方式的工作压力很低，不易堵塞，但田间工程量较大，适合地形平坦地区果树灌溉。（二）按管道的固定程度，滴灌又可分成固定式、半固式和移动式三种
4、类型。1、固定式滴灌其各级管道和滴头或微喷头的位置在灌溉季节是固定的。其优点是操作简便、省工、省时、灌水效率高、效果好。国产设备亩投资约为100o元一2000元，进口设备25003500元。2、半固定式滴灌其干、支管固定，毛管由人工移动,亩投资7001000元。3、移动式滴灌其干、支管、毛管均由人工移动，设备简单，但用工较多。亩投资500700元。四、微灌组成微灌系统通常由水源工程，首部枢纽，输配水管网和灌水器四部分组成。1、水源工程河流、湖泊、塘、沟渠、井泉都可作微灌水源，与水源相配套的引水、蓄水和提水工程以及相应的输配电工程称水源工程。2、首部枢纽微灌工程的首部通常由水泵及动力机、阀门、水
5、质净化装置、施肥装置、测量和保护设备组成。3、输配水管网微灌系统的管网一般分为干、支、毛三级管道。通常干支管埋入地下，也有将毛管埋入地下的，以延长毛管的使用寿高。4、灌水器微灌的灌水器安装在毛管上或通过连接小管与毛管连接。有滴头、微喷头、涌水器和滴灌带等多种形式。第二节微灌设备微灌设备有灌水器、管道及连接件、过滤器、施肥罐、控制、测量和保护设备组成。一、灌水器微灌灌水器有滴头、微喷头、涌水器和滴灌带(管)等多种形式。按其结构和水流的出流形式不同又可分为滴水式、漫射式、喷头式和涌泉式等。其相应的灌水方法便称为滴灌、微喷灌和涌泉灌。1、滴头滴头的作用是将有压水流形成一滴一滴的水滴滴入土壤，滴头常用
6、塑料压铸而成，工作压力水头约IOm,流道最小孔径在0.3LOmm之间，流量在0.01.21/h范围内。其基本形式有微管式、管式、涡流式和孔口式。(1)管间式滴头这种灌水器串接在两段管之间，成为毛管的一部分，简称管式滴头，从消能方式上又属长流道型滴头，滴头有内螺纹管式滴头。(2)微管滴头微管滴头是把一种直径为0.8-1.5mm的塑料管插入毛管，水在微器中流动消能，并以滴流状出流,主要形式有缠绕式和直线散放式。(3)孔口式滴头(4)涡流式滴头(5)压力补偿型滴头2、滴灌带滴头与毛管制成一体，兼具配水和滴水功能，按结构分为：内镶滴灌带和薄壁滴灌带。3、微喷头微喷头即微型喷头，作用与喷灌喷头基本相同，
7、只是微喷头一般工作压力较低，湿润范围较小，有射流旋转式、折射式、离心式和缝隙式。二、管道与连接件微灌用管道同喷灌用管道和管件基本相同。管道是微灌系统的主要组成部分。微灌用管道多采用黑色塑料材质的管道和管减。通常干、支管多用聚氯乙烯硬管，末级毛管多采用聚乙烯半软管。63mm以下的管采用聚乙烯管，63mm以上的管采用聚氯乙烯管。微灌连接件是连接管道的部件，亦称管件。主要有接头、三通、弯头、堵头等部件。国内微灌用聚乙烯塑料管的连接方式和连接件有两大类：一是以北京绿源公司为代表的外接式管件；二是以山东莱芜塑料制品总厂为代表的内接式管件。三、微灌用过滤设备微灌系统对水质的净化与处理要求较高，要求灌溉水中
8、不含有造成灌水器堵塞的污物和杂质。微灌初级水质净化设备有拦污栅、沉淀池等，一般设在水泵进水池的入口，在水泵出口还可以安装过滤器进一步净化水质，采用的主要过滤器有：旋转式水砂分离器、砂石过滤器、筛网过滤器、组合式过滤器。1、旋转式水砂分离过滤器又称离心式过滤器。(1)主要用于含沙水流的初级过滤。(2)原理水由进水管切向进入离心室，由旋转产生的离心力推动泥沙及其他密度较高的固体颗粒向管壁移动，形成旋流，促使泥沙进入集沙罐、清水则顺流进入出水口，即完成水砂分离。被分离的大量泥沙停留在集沙罐中，集沙灌设有排沙口和清洗口，可不间断排沙。2、砂石过滤器又称介质过滤器，是利用经过筛分并分层填装在容器内的砂石
9、为介质进行过滤。这种过滤器有利于清除水中的细砂和有机质，常将它与筛网式过滤器组合安装在微灌系统的首部，组成过滤站。主要用于水库、塘坝、沟渠、河流及其他敞开水面水源中含有机物及泥沙的水质过滤。3、筛网式过滤器主要用于灌溉水质较好，或水质较差时与其他类型的过滤器单级或组合使用，做为末级水过滤器设备。其形式有多种，按安装方式有立式和卧式，按材质有塑料和金属，按清洗方式有人工清洗和自动清洗，按滤网形状有网式和叠片式之分。4、组合式过滤器根据水质处理时的需要对常用的过滤器（离心式过滤器、砂石过滤器、网式过滤器）按水质处理要求及水源水质情况进行组合使用。四、压差式施肥罐主要用于大田作物、果树及蔬菜大棚的施
10、肥灌溉。五、控制、量测与保护装置1、进排气阀进排气阀能够自动排气和进气，压力水到来时又能自动关闭。2、流量调节器3、压力调节器4、压力表5、水表思考题：1、微灌及微灌的特点2、微灌分类与组成3、微灌设备的组成专业术语微灌微喷灌滴灌涌泉灌灌水器第三节微灌系统的规划设计一、微灌工程规划设计的类型1、微喷灌工程规划设计2、滴灌工程规划设计二、微灌工程的规划设计微灌工程的规划设计与喷灌工程设计一样，在调查研究，外业勘测和收集资料的基础上进行，其规划设计工作内容主要有以下几个方面。（一）微灌工程的布置微灌工程的布置通常是在l500-l20比例尺的地形图上进行初步布置，然后将初步布置方案与实际情况对照并进
11、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，一般首部枢纽均与水源工程相结合。如水源距灌区较远，首部枢纽可布置在灌区旁边，有条件时尽可能布置在灌区中心位置，以减少输水干管长度。2、毛管和灌水器的布置（1）滴灌时毛管和灌水器的布置1）单行毛管直线布置一行作物布置一条毛管，适于幼树和窄行密植作物。2）单行毛管带、环状布置当滴灌成龄果树时，可沿一行果树布置一条输水毛管，然后再环绕树干布置一根毛管并安装4.6个滴头，环状管与输水毛管相连接。3）双行毛管平行布置滴灌高大作物时，可采用双行毛管平行布置，沿作物两边各布置一条毛管，每株作物两边各安装2-3个滴头。上述各种布置形式的
12、滴头位置一般与树干的距离约为树冠半径的2/3o（2）微喷灌时毛管和滴水器的布置微喷头的结构和性能不同，毛管和微喷头的布置也不同。根据微喷头喷洒直径和作物种类，一条毛管可控制一行作物，也可控制若干行作物。3、干支管布置平原地区，干管平行作物种植方向，支管垂直作物种植方向；山丘区干管多沿山脊布置或沿等高线布置，支管则垂直于等高线。（二）微灌灌溉制度设计1、灌水定额n=O.Irzp（OniilX-Omin）S式中：m为灌水定额，（mm）；r为土壤容重，（g/cm3）；Z为计算湿润层深度，（cm）,蔬菜取20-30cm,大田作物取30-60cm,果树取80-120cm;仆为适宜土壤含水量上、下限（占干
13、土重的百分比）；为灌溉水利用系数，取0.90-0.95；P为微灌设计土壤湿润比，（）。2、设计灌水周期T=jEa式中：T为设计灌水周期，（d）；Ea为设计耗水强度，（mm/d）。3、一次灌水延续时间t=msfsW式中：t为一次灌水延续时间，（h）；Sr灌水器间距，（m）；Sl为毛管间距，（m）。当一株果树安装几个灌水器时msrStt=-W式中：St为果树间距；Sr为果树行距；n为一株果安装的灌水器数。()微灌系统工作制度的确定微灌系统的工作制度主要有续灌和轮灌两种。不同的工作制度要求的流量不同，因此工程费用也不同，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作出合理的选择。1、续
14、灌续灌是对系统内全部管道同时供水，灌区内全部作物同时灌水的一种工作制度。优点是每株作物都能得到适时灌水，供水时间短，有利其它农事的安排。缺点是干管流量集中，增加工程投资和运行费，设备利用率低，在水源不足时可能减少灌溉面积。因此，只有在几十亩到近百亩的小面积果园，才采用这种工作制度。2、轮灌轮灌是将支管分成若干组，由干管轮流向支管供水，每组支管内部同时向毛管供水。这样可减少系统的流量，从而减少投资，提高了设备利用率。轮灌制度在分组时应考虑作物的需水要求，使土壤水分能得到及时的补给，同时也要考虑水源条件和便于管理，有条件时最好一个轮灌组的土地集中连片，各轮灌组灌溉面积尽量相等。全系统轮灌组数按下式
15、划分:对于固定微灌工程对于移动微灌工程式中：N为轮灌组数，取整数；C为系统一天工作的时数,一般1220h;小为一条毛管在所辖面积内移动的次数。（四）微灌工程流量确定1、 毛管进口流量Qm=Nmq式中：Nm为一条毛管上的灌水器数。2、 支管进口流量M为一条支管上的所辖毛管上的灌水器总数。3、干管流量干管流量是由干管同时供水的各条支管流量之和(五)微灌工程水力计算1、微灌管道水头损失(1)管道沿程水头损失T式中：hr为沿程水头损失，m；f为沿程阻力系数；L为管道长度，m；Q为管道设计流量，m3h;d为管道内径，mm；m为流量指数；b为管径指数。各种管材的f、m、b值可查表。(2)多孔管沿程水头损失
16、hf=Fhf式中：F为多口系数。(3)局部水头损失02h=6.376x103-4式中：为局部水头损失系数；为单位换算系数。2、灌水小区内允许水头偏差率的确定一条支管及所辖毛管所控制的灌溉范围称灌水小区。设计要求灌水小区内各灌水器出流量均匀程度在允许范围内，即要求灌水小区内流量允许偏差率不应大于20%。(1)灌水器流量偏差率与工作水头偏差率灌水小区内流量偏差率为：qv=ma一夕mini0%qi式中：外为灌水器流量偏差率，()；%X为灌水器最大流量,1./h；%山为灌水器最小流量L/h；%为灌水器设计流量。灌水小区内工作水头偏差率hh?=-三三100%儿式中：鼠为灌水器最大工作水头；%n为灌水器最
17、小工作水头；灯灌水器设计工作水头。(2)灌水小区允许水头偏差分配为保证灌水小区内灌水器出流均匀，设计中应满足如下条件1l7j(J式中：以为设计允许流量偏差率，不应大于20%九为设计允许工作水头偏差率(),可按下式计算式中：X为灌水器流态指数。q=kh灌水小区允许水头偏差为WHhyhtl（六）首部枢纽设计1、过滤器过滤器设计进口与出口压力差应按下式确定A2=0+max式中：凶2为过滤器设计进口与出口压力差，（m）；A4为过滤器通过净水流时进口与出口水头差，（m）；为过滤器工作时允许进口与出口增加的水头差，（m）,比值不宜大于3.0。过滤器前、后管前上应装有压力表，当前后压力表压差大于过滤器设计进
18、口与出口压力差时，应冲洗过滤器。压力表应选择灵敏度为2.5级以下的压力表，压力表的量程系数应是设计压力的L31.4倍。2、施肥罐施肥罐应根据设计流量、肥料和农药的性质选择，化肥和农药注入及储存设备应耐腐蚀。常用的施肥装置有文丘里施肥器、压差式施肥罐、活塞泵或隔膜泵。3、水泵及动力设备(1)水泵设计杨程HP=M2+Zp-Zb+%+Zhj+ZhW式中：氏为系统设计杨程，(m)；M为施肥装置水头损失；ZP为典型支管进口高程；分为水源高程；用为典型支管进口设计水头；Z”水泵吸水管进口至典型支管进口的管道沿程水头损失之和，(m)；工痴水泵吸水管进口至典型支管进口的管道局部水头损失之和。(2)设计流量微灌
19、工程设计流量为同时运行的支管入口处流量之和，即：。谀=。支,J=I(3)水泵动力选配根据所确定的系统设计流量和系统设计扬程，查水泵样本，即可选出水泵和动力设备。（七）管道系统结构设计根据各级管道尺寸，确定其联接方式，选择管件，绘制附属建筑物、闸门井、支墩、镇墩等结构图。（八）泵站设计（详见水泵与泵站书）（九）工程概预算分为设备、土建和其他三部分编制。一般设备部分要分别列出设备名称、规格型号、单位、数量、单价、复价。土建部分包括泵房、蓄水工程、沉沙池、管线开挖和回填等。应详细列出土石方工程量，砖、石、水泥、石灰、钢材、沥青、油毡等材料的规格、数量、单价复价及人工费等。预算的其他部分一般包括：（工程验收或鉴定书）勘测设计书，设备晕输费，施工管理费和不可预见费等。思考题微灌工程设计的主要内容。专业术语轮灌续灌
