宁夏引黄灌区常用灌水技术.doc

宁夏引黄灌区常用灌水技术灌水技术是指把渠道（管道）的水分散到田间的措施，亦称灌溉方法。习惯上把灌水技术分为：地面灌溉，如畦灌、沟灌、格田淹灌；喷灌、滴灌和雾灌；地下灌溉三类。但不论何种灌水技术都要求达到节水、省工、增产等取得最大经济效益的总目标。其共同的灌水技术要求是：适时适量按作物需水要求供水，防止过量灌水，引起土壤盐碱化与沼泽化；渗入田间各点的灌溉水量均匀或基本相等；水量损失小；以最少的人力、物力消耗，灌溉一定的土地面积，实现高效低耗。第一节 地面灌溉地面灌溉是指灌溉水在田面流动过程中，借重力和毛管力作用湿润土壤，或在田面建立一定深度的水层，借重力作用逐渐渗入土壤的一种灌溉方法。这种方法目前应用最广，具有技术简单，水头要求低，能源消耗少等优点。但容易破坏土壤团粒结构，表层易板结，水的利用率低，平整土地工作量大等缺点。地面灌溉又分为畦灌、沟灌、淹灌。一、畦灌定义：畦灌是用土埂将灌溉田块分成许多小畦（俗称畦田），灌水时，将水放入畦田，在畦田表面形成很薄的水层，沿畦田坡度方向流动，水在流动的过程中以重力作用渗入土壤的灌溉方法。适用作物及坡度：适用于窄行距密播作物如小麦、谷子和某些蔬菜。适宜的地面坡度一般为0.0010.003,最大不宜超过0.02。技术要求：使畦田首尾、左右的土壤湿润均匀，不冲刷田面土壤。畦灌时要合理选用灌水时间、入畦流量和畦田规格。 灌水时间：为了使畦田各点土壤湿润均匀，应使畦田水层在畦田上各点的停留时间相同。为达到上述要求，在实践中常采用及时封口的方法，即水流到离畦尾还有一定距离时，就封闭入水口，使畦田内剩余的水流继续向前流动，至畦尾全部渗入土壤。按目前试验资料，可以采用七成、八成、九成或满流封口。在一般土壤条件下，畦长50米左右的采用八成改水；畦长3040米，九成改水；畦长30米以下的十成改水。入畦单宽流量：入畦流量以保证灌水均匀，不冲刷土壤为原则。通常入畦单宽流量控制在36L/（sm）左右。对弱透水性土壤，地面坡度大的单宽流量应小一些。畦田规格：是指畦田的长度和宽度。应按当地农机具的整倍数确定，一般为24米，土地平整姨的，横向坡度小的可宽上些。畦埂高常用0.20.25米。二、沟灌定义：是在作物行间开挖灌水沟，水在作物行间的灌水沟中流动，靠重力和毛管力作用湿润土壤的一种灌水方法。有封闭沟灌和细流沟灌两种：所谓封闭沟灌是指水流入灌水沟后，在流动过程中部分水量渗入土壤，放水停止后，沟中存蓄水量，慢慢渗入土壤，达到计划灌水定额。适用于土壤透水性弱，坡度小于0.002的田地，且一般沟长采用3080米；流通沟灌是指入沟水流在流动过程中将全部水量渗入土壤，沟中不形成积水，沟长可采用60120米。优点：不破坏作物根部的土壤结构，不导致田面板结，土壤蒸发损失减少。适用作物：宽行距作物。灌水技术要素：灌水沟间距：一般轻质土壤内灌水沟间距比较窄，而重质土壤沟距比较宽，在确定是应结合作物的行距一起考虑。不同土质条件下的灌水沟间距参下表 不同土质条件下的灌水沟间距（单位：cm）土质轻质土壤 中质土壤重质土壤间距50-6065-757580 灌水沟的坡度：一般要求为0.005-0.02。为了提高灌水均匀度，国外在沟、畦灌技术方面，采用小涌流灌溉，即间歇性地交替向灌水沟、畦放水，湿润土壤，这种灌水是第一次将水灌到沟、畦长的1/31/2后暂停放水，然后第二次再灌剩余的2/31/2的长度，这种灌水提高了灌水均匀度，使水的利用率高达8090%。三、淹灌淹灌是用田埂将灌溉土地划分成许多格田，灌溉水在格田中形成比较均匀的水层，以重力作用渗入土壤的一种灌水方法。这种灌溉方法，需水量大，只适用于水稻灌溉、冲洗改良盐碱地和其他适于淹灌的经济作物。淹灌要求格田地面坡度小于0.0002，而且田面平整；格田的形状一种为长方形或方形；另一种为不规则形状，田埂沿等高线修建。在平原区，沟、渠相间布置时，格田长度一般为100150米；沟、渠相邻布置时，格田长度一般为200300米；格田宽度一般为2030米。在山丘区，格田长边沿等高线布置，其长度根据机耕要求而定，宽度随地面坡度而定，坡度愈大，格田愈窄。格田应有独立的进水口和排水口，避免串灌串排。冲洗改良盐碱地，多采用长50100米，宽1020米，面积为13亩的格田，其田埂高度，粘土应大于30 cm，沙质土应大于40cm。第二节 喷灌一、喷灌的定义及优缺点 1、喷灌的定义：喷灌即喷洒灌溉，用压力管道输水，再由喷头将水喷洒到空中，形成细小雨滴，均匀地洒落在地面，湿润土壤并满足作物需水要求的一种灌水方式，喷灌所需压力一般由水泵加压或是利用地形自然落差获得。2、喷灌的优点：1）节水完全可以避免地表径流和深层渗漏损失；在输水过程中,几乎没有漏水和渗水损失现象，所以水利用系数高；可以依据价物的需水规律来供水,需多少供多少,减少了作物无效蒸腾蒸发。实践表明:喷灌较地面灌溉一般可省水是3050%。2）省工 可以节省大量的劳动力；减少田间工程劳动量；减少了施肥各喷洒农药的劳动量。初步统计结果，在相同的生产条件下，喷灌所需的劳动量仅为地面灌溉的50%。3）省地喷灌时用管道输水,无需田地间渠和畦埂,一般土地利用率高,一般可增加耕地7-10%。 4）保土土壤质地的轻重和透水的强弱、山坡地, 调整雨滴的大小和喷灌强度,不致于破坏土壤的团粒结构，不产生地面径流，避免造成土壤表土流失。 5）适应性强 适应各种作物(小麦、玉米)，经济作物(棉花、花生、烟草)瓜果、蔬菜。 适应于各种场所 大田作物、温室、大型牧场、大型农场、城市园林、运动场、水景工程。 适应于各种土壤和地形， 沙土、壤土、粘土均可以采用喷灌，不管是平原地区，还是山丘地地区均可采用喷灌技术。 6）机械化程度高 喷灌产品的定型和标准化生产，还能促进乡镇工业的发展。7）增产 一般较地面灌溉提高产量1020%。3、喷灌的缺点：1）投资高(1) 机械设备，(2) 管道， (3) 土建亩投资千元左右。 2）受风的影响大，主要是降落水滴随风的水平飘移损失。3）能耗大。二、喷灌系统的组成和分类1、喷灌系统的定义 喷灌系统是把水源，喷灌设备和田间工程有机地结合起来，使他成为为一个相对独立的整体，以达到将灌溉用水均匀地喷灌到农田，来满足农作物生长对水分的要求，这样一种水利设施称之为喷灌系统。2、喷灌系统的组成喷灌系统通常由水源(包括水泵与动力)，输水系统(管道渠系和田间工程)，喷灌装置(喷头)三大部分。3、喷灌系统的分类三、关于喷头1、喷头的种类 1）按压力分类 类 别工作压力（kp）喷水量(m3/h)射程(m)低压喷头1002000.31.21014中压喷头2005000.83113.541.5高压喷头5008003111442.5682）按喷洒特征分为散水式(又称漫射式喷头或固定喷头）。射流式喷头（又称旋转式喷头，根据驱动机构形式的不同而分为 摇臂式喷头， 叶轮式喷头， 垂直摇臂式喷头， 全射流式喷头）。 2、喷头的基本参数和性能 喷头的基本参数有：进水口直径喷嘴直径压 力喷水量射 程(1) 进口直径D 指喷头进水口过水流道或空心轴的直径,单位mm。可供选择的喷头进水口直径有10、15、20、30、40、50、60、80、100mm 9种。通常与安装竖管相配。 (2) 喷嘴直径d 喷嘴直径单位是毫米, 喷嘴直径越大，喷水量大，射程大，压力一定时雾化指标较差。一般情况，在满足雾化指标的前提下， 可以选取较大直径的喷嘴。(3) 压力HP 喷头的压力按量测的部位和研究的内容分： 工作压力，指喷头进水口处的水流压力，单位 Kpa。 喷嘴压力。通常喷嘴压力为喷头工作压力减去喷头内水流的水头损失。(4) 喷水量 喷水量指喷头单位时间喷出的水量，单位是m3/h或 L/min。(5) 射程 指无风条件下,喷洒出的水所能到达的最远距离，也就是喷洒半径，单位m。喷头的射程主要取决喷嘴压力，喷射仰角。3、 喷头型号 我国应用最多的喷头有PY1系列、PY2系列、PYS系列喷头。 PY140喷头指摇臂式喷头，第一次设计，进口直径40mm。四、喷灌管材及附件管道是喷灌系统的重要组成部分。固定管道式喷灌系统中管道投资为占60%左右，可见合理选择管材的很重要性。喷灌对管道要求是：能承受设计要求的工作压力；在通过设计流量时管道的水头损失要小；经济耐用，结构合理，抗腐蚀；便于运输和施工等。对移动管道还要轻便耐磨、耐撞击、耐风蚀和日晒等。1、喷灌管材 目前可供选择的喷灌管材主要有： (1) 铸铁管，按制管方式和接头形式不同，铸铁管可分为：承插铸铁管和法兰铸铁管两种。承插连接有刚性和柔性连接两种。刚性连接可直接在承插连接头处直接填入水泥。柔性连接作法是在承插接口处，填充石棉水泥和油麻，使接头有一定的柔性。 按压力分：高压管(工作压力1MPa)、普压管(工作压力750KPa)、低压管(工作压力450KPa)。铸铁管的优点是使用可靠，寿命长(6070年)，缺点是材质脆，管壁厚，笨重，耗材大，糙率大。（2）钢管 钢管的优点是能承受动荷载和较高的工作压力(1MPa15MPa)。由于管壁薄，较铸铁管轻而节省材料，接口简单(法兰，焊接或螺纹)，铺设方便，缺点是易腐蚀，使用寿命短。 常用的钢管种类有：水煤气钢管，热轮无缝钢管，冷轮无缝钢管，电焊钢管。 （3）塑料管 根据原材料不同，有聚氯乙烯管， 聚丙烯管；按其柔性分为硬管和软管两种。在喷灌中，塑料管均可作为移动管,硬管可作为固定管或地埋管。塑料管的优点是重量轻，便于搬运，表面光滑，耐腐蚀，加工简单,连接方便。缺点是易于老化，热性能差，在50下易发生软化变形。塑料管的连接方法： 焊接和软化粘结（4）铝管铝管常指铝合金管，其优点是强度高，重量轻,耐腐蚀,搬运方便,常用移动管道。缺点是硬度差，容易发生碰撞变形，价格较贵。（5）混凝土管 主要有预应力混凝土管和自应力混凝土管两种，混凝土管可承受4001600Kpa的压力，直径从701200mm不等。还有石棉水泥管。2、管道附件（1）控制件1) 阀门(闸阀、截止阀、球阀三种) 2)排汽阀，3)泄水阀（2）连接件(也称管件) 使管道连接成网管的各种管件，有三通、四通、弯头、堵头等。3、管道辅助件（1）支墩 用来支承管道,当管道经过土质较差的地段时,可设支墩。支墩可用浆砌砖石或混凝土砌筑。（2）镇墩 管道在变坡,转弯或分又处，应设镇压墩,用以稳定压力管道，承受各种推力 ，保证压力管道安全。 镇墩常用浆砌石或混凝土砌筑。对于重要部位的支墩或镇墩应作专门设计。 （3）仪表 压力表、流量计、水表。五、喷灌的主要技术要素喷灌的主要技术参数有：喷灌强度，喷灌均匀度及水滴打击强度几项指标，也是衡量喷灌质量的主要指标和设计喷灌系统的重要依据。（一）喷灌强度1、定义：单位时间内喷洒降落在田间的水深，称为喷灌强度。单位常用：毫米/小时 （mm/h）。2、 喷灌强度的表示方法：（1）点喷滴强度；（2）单喷头平均喷灌强度；（3）组合喷灌强度；（4）允许喷灌强度四种表示方法。对于喷灌系统来说, 一般要求整个系统的组合喷灌强度不应超过土壤稳定渗吸速度就可以了,以保证喷洒到土壤表面上的水能及时渗入到土壤中,不形成积水和径流。（二）喷灌均匀度1、定义：喷灌均匀度是指喷灌水量在喷洒面积上分布的均匀程度。是它衡量喷灌质量的重要指标之一。2、喷灌均匀度的表示法1) 喷灌均匀系数 喷灌均匀系数是一个表示一定面积上水量分布均匀程度的指标。我国喷灌工程技术规范B58585，中用Cu值表示。在喷灌工程规划设计时,在设计风速下,对于定喷式喷灌系统喷灌系数不应低于 0.75,对行喷式喷灌系统应不低于0.85。2)、 水量分布图， 水量分布图就是喷洒范围内的等水量线图，或等水深线图，如下图，它由水平水量分布与径向水量分布曲线两部分组成。喷灌水量分布与径向水是分布曲线 （三）水滴打击强度1、定义：水滴打击强度是指单位受水面积获得水滴撞击能量的大小，具体说就是1mm水深的水滴落在田面上的动能。2、水滴打击强度的表示法(常用雾化指标表示)有：1）水滴直径(mm) 要求不超过1-3mm。2）雾化指标（又称H/d值） 指喷头工作压力（mm水柱）与主喷咀直径（mm） 之比。要求 蔬菜与花卉 40005000 大田作物 30004000果树牧草 20003000第三节 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。 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7-10m，微喷的工作水头10-15m。5、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10mm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5-15m，喷咀 直径0.8-2mm，流量小于240L/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220L/h)，有时需在地面修筑沟埂来控制灌水。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。2、半固定式滴灌其干、支管固定，毛管由人工移动，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。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五、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。1、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，滴头常用塑料压铸而成，工作压力水头约10m，流道最小孔径在0.31.0mm之间，流量在0.01.2L/h范围内。其基本形 式有微管式、管式、涡流式和孔口式。 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。 微管滴头微管滴头是把一种直径为0.81.5mm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。 孔口式滴头 涡流式滴头 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，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。2、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件。通常干、支管多用聚氯