小管出流灌溉技术

1、小管出流灌溉技术小管出流灌溉系统是中国农业大学水利与土木工程学院研究开发成功的 一种微灌系统。它主要是针对微灌系统在使用过程中灌水器易被堵塞的难题和我 国农业生产管理水平不高的现实，打破了微灌灌水器流道的截面通常尺寸（一般 直径为0 . 51 . 2毫米），采用超大流道，以直径为QS4毫米的PE塑 料小管代替滴头，并辅以田间渗水沟，形成一套以小管DK2出流灌溉为主 体的符合实际要求的微灌系统，如图1所示。小管出流灌溉系统具有下列特点。图1小管出流灌溉系统示意图（略）第一，堵塞问题小，水质净化处理简单。小管灌水器的流道直径比滴灌灌水器的流道或孔口的直径大得多， 而且采用大流量出流，解决了滴灌系统

2、灌水 器易于堵塞的难题。因此一般只要在系统首部安装6 08 0目的筛网式过滤器 就足够了（滴灌系统的过滤器的过滤介质则需要12 02 0 0目）。如果利用水质良好的井水灌溉也可以不安装过滤器。 同时，由于过滤器的网眼大、水头损 失小,既可节省能嵐乂可延长冲洗周期C第二，施肥方便。果树施肥时，可将化肥液注入管道内随灌溉水进入作物根区土壤中，也可把肥料均匀地撒于渗沟内溶解， 随水进入土壤。特别是施有 机肥时，可将各种有机肥埋入渗水沟下的土壤中，在适宜的水、热、气条件下熟 化，充分发挥刖效，解决了滴灌不能施冇机肥的问题C第三，省水。小管出流灌溉是一种局部灌溉技术，只湿润渗水沟两侧果 树根系活动层的部

3、分土壤，水的利用率高，而且是管网输配水，没有输渗漏损失， 可比地面灌溉节釣用水6 0 %以第四，适应性强,对各种地职十烬 杲树等均口适用C 第仏 操作简单.管岬方便 这些特点正好与当前我国果树栽培管理水平相适应，因而该项技术自19 7 8年在北京市海淀区果园试验以来，很快得 非广应节水灌溉新技术-喷灌、微灌技术(2)李援农马孝义(712100西北农林科技大学农业水利工程学院)一、滴灌1 滴灌的特点及适用范围滴灌是将具有一定压力的水，过滤后经滴灌系统及滴水器均匀而缓慢地 滴入植物根部附近土壤的局部灌溉技术。滴灌具有以下特点：(1) 省水 滴灌是局部灌溉方法，它可根据作物的需要精确地进行灌溉，用管

4、道输送，非常省水，一般比地面浇灌省水30%50%，有些作物可达80%左右，比喷灌省水10%20%。(2) 灌水均匀滴灌可有效控制每个滴头的出水量，灌水均匀度高，一 般可达80%90%。(3) 节能滴灌工作压力要比喷灌低得多，节能，灌溉水利用率高，所 以减少了抽水量，相应也减少了抽水的能量，这在高扬程灌区效果更明显。(4) 土壤和地形的适应性强 滴灌几乎可以适应任何复杂的地形，甚至 在乱石滩上种的树也可滴灌。在一定条件下，滴灌还可适应于微咸水灌溉。(5) 增产保持稳定的土壤湿度，提高作物产量，增强耐盐能力，滴灌 能适时适量地向作物根区供水施肥， 不会造成土壤板结，为作物生长提供了良好 的水分；养

5、分条件，同时也提高了产品品质。(6) 省工 滴灌便于自动控制，节省劳动力，还可用来施肥和喷洒其他 农药，既省肥(药)，又省力，非常方便。(7) 方便田间作业 滴灌田块大部分地面是干燥的，便于在灌水的同时 进行其他农事操作。滴灌的主要缺点是投资较高，容易堵塞，对水质要求高。它主要适用于 果树、蔬菜、花卉、温室等经济作物和水源极缺的地区、高扬程抽水灌区及地形 起伏较大地区的灌溉，同时在透水性强、保水性差的砂质土壤和咸水地区也有一 定的发展前景。2，滴灌系统的组成滴灌系统一般由水源、首部枢纽、输水管道和滴头组成(1) 水源 各种符合农田灌溉水质要求的水源只要含沙量较小及杂质较 少，均可用于滴灌，含沙

6、量较大时，则应采用沉淀等方法处理。(2) 首部控制枢纽 首部控制枢纽一般包括水泵、动力机、过滤器、化 肥罐、调节装置等。 化肥罐用于灌水施肥施药， 常用的化肥罐有压差式、 开敞式、 文丘里注入式和注射泵等四种形式， 肥料罐一般安装在过滤器之前， 以防造成堵 塞。(3) 输水管网 滴灌系统的输水管网一般由干支毛三级管网组成，干支管一般为硬质塑料管；毛管用软塑料管(4) 滴水器 它是在一定的工作压力下，通过流道或孔口将毛管中的水 流变成滴状或细流状的装置，其流量一般不大于 12 升小时。按滴水器的构造 方式不同，滴水器通常分滴头和滴灌管两大类。滴头通常有长流道型滴头、 孔口型滴头、 涡流型滴头等多

7、种形式。 滴头 与毛管采用外连接。这类滴头流道或孔口直径为0. 51.2mm流道长度为30 50cm工作压力为50100KPa滴头流量为1. 512升/小时，该类滴头便于 冲洗和更换。滴灌管是将滴头与毛管制造成一整体。 分内镶式滴灌管和薄壁式滴灌管 两种。其滴头孔口直径为0. 50. 9mm流道长度为3050cm管直径为10 16mm管壁厚为0.21.0mm工作压力为50100KPa孔口出流量为1.53. 0 升/小时滴灌管同时具有输水和滴水两项功能，使用方便。缺点是孔口较小。铺设于地面上的滴灌管妨碍田间其他农事操作。3.滴灌系统的类型滴灌系统根据其管道的固定程度可分为三类：(1) 固定式滴灌

8、 其各级管道和滴头位置在灌溉季节都是不动的，干管 和支管一般埋设在地下，毛管埋入地下、放在地表或悬挂在支架上。投资较大， 但灌水效果好、管理方便，一般用于经济作物、果树温室等灌溉。国产设备( 不含水源工程 )的亩投资在 700元(果树) 1 400元(大棚蔬菜)之间。(2) 移动式滴灌 其干支毛管均可由人工移动，设备简单，亩投资在 200500元，一般适用于经济落后，地形复杂的山丘缺水地区和灌水次数较少 的大田作物灌溉。(3) 半固定式滴灌 介于上述两者间， 其干支管固定、 毛管由人工移动， 亩投资在 500 700 元。4滴灌系统的规划设计要领(1) 滴灌系统形式的选择 滴灌规划设计时， 应

9、根据当地的地形、 土壤、 作物和经济条件选用系统的形式。 对果树、 蔬菜、温室等经济价值较高或灌水频 繁的作物，可采用固定式滴灌系统，对大田作物，可采用半固定式滴灌，对经济 欠发达地区劳动力较多时，可采用移动式滴灌。(2) 滴灌系统布置 滴灌系统的管道一般分为干、支、毛管三级，在平 坦地区布置时要求干、支、毛三级管道相互垂直，以使管道最短。在山丘地区干 管多沿山脊或在较高位置平行等高线布置， 支管垂直于等高线， 毛管垂直于支管 布置，以使同一毛管出水均匀。毛管和滴头的间距及滴头选用取决于所种作物的行距、 土壤质地等， 对 宽行作物，毛管间距一般为作物行距的 1倍或 2倍。滴头间距与土壤质地有关

10、， 土壤粘重时， 可采用较大的滴头间隔和较大流量的灌水器， 而砂质土则相反， 砂 壤土、壤土滴头流量为25升/小时，间距为0. 31. 0m对果树一般为绕 树布置，并根据树的大小，确定滴头数量。二、微喷灌1 .微喷的特点及适用范围微喷灌是介于喷灌与滴灌之间的一种灌水方法。微喷主要具有以下优 点。(1) 节水、灌水质量高 微喷虽然在整个田块灌水并不均匀，但它把水 直接输送到作物的根部， 满足作物全部需水要求， 灌水质量高。 而且微喷灌采用 管道输水， 靠近地面喷洒， 大大减少了蒸发损失和输水过程中的损失。 加之微喷 是局部灌溉，减少了部分土壤无效耗水，因而节水。(2) 对土壤、地形和作物的适应性

11、强 微喷灌是一种管道输水的局部灌 溉，水一直送到作物附近，它几乎适应各种复杂地形。与滴灌相比，由于微喷灌 湿润面积比滴头大得多， 避免大流量滴头在粘土土壤中发生地表径流和形成水洼 及透水性很大的沙土的深层渗漏问题，对土壤的适应性好。(3) 防堵塞性能好 微喷头的孔径比滴头大得多，防堵塞性能好，对水 质过滤要求要低，相对也降低了成本。(4) 增产 微喷灌还可以结合作物叶面施肥、喷药等使用，喷水时雾化 程度较高，可以增加作物湿度，调节土壤温度，且对作物打击强度小，具有显著 增产作用，这对一些花卉、木耳等对温、湿度有特别要求的作物更为明显。(5) 适应性强 可用于各种地形、土质下的果树、花卉及苗圃、

12、城市园 林绿化等。2常用微喷头形式按照工作原理，常用微喷头有射流式、离心式、折射式和缝隙式四种。射流式有运动部件，又称旋转式喷头，后三种又称固定式微喷头。(1) 折射式微喷头 压力水从孔口喷出并碰到孔顶部扩射时，水流受阻 折射并形成薄水层， 向四周射出， 在空气阻力和内部形成涡流被粉碎， 形成水滴 洒落在地面进行灌溉，其工作压力通常为 100350KPa射程为1. 07. 0m 流量为30250升/小时。其优点是结构简单，没有运动部件，工作可靠，价格 便宜，适用于果园、苗圃、温室、花卉等的灌溉。(2) 射流式喷头 是通过曲线型的导流槽使水流以一定的仰角向外喷 水，利用水流的反作用，使摇臂带着水

13、作快速旋转，使水分均匀的洒在地面上。其工作压力一般为10001500KPa喷洒半径为1. 57 . 0m 流量为45250 升/小时。适用于果树、温室、苗圃和城市园林绿化的灌溉，特别适合于全面喷 洒灌溉。(3) 离心式微喷头 是水流从切线方向进入离心室，绕垂直轴旋转后， 从离心室中心射出， 在空气阻力作用下粉碎成水滴洒灌在微喷头四周。 这种微喷 头的特点是工作压力低，雾化程度高。(4) 缝隙式微喷头水流经缝隙喷出， 在空气阻力下粉碎散成水滴。 同滴 头类似，微喷头的性能主要是工作压力、额定流量、射程等。三、小管出流灌溉1. 灌水技术的特点及适用范围小管出流灌水是针对国产微灌系统使用过程中， 灌

14、水器易被堵塞的难题 和农业生产管理水平不高的现实，打破微灌灌水器流道的截面尺寸 ( 一般直径为 0.51. 2mm)而采用超大流道，以 3、4和6的PE塑料小管替代滴头， 并辅以田间渗水沟，形成一套以小管出流为特色的微灌溉系统， 它具有如下优点：(1) 不易堵塞 小管灌水器的流道直径比滴灌灌水器的流道或孔口的直 径大得多，解决了滴灌系统灌水器易于堵塞的难题。(2) 节能 由于流道相对较大，过滤器及灌水器的局部水头损失小，因 此运行过程中所需的工作压力较低。(3) 节水 小管出流灌水系统只湿润渗水沟和两侧作物根系活动层的部 分土壤，仍是一种局部灌溉技术，节水效果高。(4) 适应性强 对各地形、土

15、壤的果树和宽行蔬菜及大田作物均可适用。2. 小管出流田间灌水系统的组成小管出流田间灌水系统包括干管、支管、毛管、小管灌水器及渗水沟。3灌水系统的设计要领3mm 4mm 6mn三种PE塑料管。以满足灌水均匀。 常用灌水器(1) 小管灌水器 小管出流采用内径有 小管灌水器流量大小应在渗水沟内具有较高流速， 流量为80120升/小时，轻质土壤取高值。(2) 毛管直径与允许最大长度 日前，最常用到的毛管直径多为 12mm， 15mn和20mn三种。显然，在达到灌水均匀度要求的前提下，不同直径的毛管的 最大允许长度不同，设计方法类似于滴灌。(3) 渗水沟 渗水沟可以绕树修筑成沟状，也可以顺树行开挖。前者

16、适 用于高大的成龄果树或西瓜等，沟的直径约为树冠冠径的2/3，后者则用于密植果树或葡萄园等，一般每隔23m用土埂隔开，故又称为顺行格沟。渗水沟的 作用是把灌水器流出的水均匀分散到灌溉作物周围土壤中。渗水沟使水封沟较 快，灌水均匀，通常为梯形断面，沟底宽 1015cm沟深1215cm。四、脉冲灌溉脉冲式微灌系统是美国INTRTEC公司在80年代研究开发成功的一项全 新节水型灌溉设备，它是一种微灌技术，具有灌水均匀度高、抗堵塞、系统灌水 流量和工作压力可以调节、 灌水器位置可调、 抗老化、防冻裂和独特的景观效果 等优点。1脉冲式微灌系统组成及工作原理脉冲式微灌系统由脉冲器总成、供水干管、支管、灌水

17、毛管、喷水器总成以及连接、控制件组成(1) 脉冲器总成 由频率控制器、脉冲阀、压力调节阀和快速接口等部 件组成。该总成仅利用系统内部压力实施脉冲灌溉，为系统的控制中心。(2) 供水干、支管 目前，系统的供水干支管通常用 PVC塑料管，支管外径为32mm承压能力大于0. 6MPa(3) 灌水毛管 由专用弹性材料制造，具有良好的防冻、防晒、耐疲劳及抗老化性能，故又称之为弹性毛管。其内径为0. 9mm水压力大于0. 3MPa(4) 喷水器总成 喷水器总成由喷头、竖管、喷水器、支撑杆等组成。 喷头的孔径为4. 0mm有360平喷头、330锥喷头、180行喷头3种供用户 选择。此种喷头有良好的雾化效果，在喷灌的同时，还可调节局部小气候、防霜 冻等。2.脉冲灌溉的技术特点及适用范围(1) 灌水均匀度高 由于该系统管路充水和灌水过程相互独立，只有当 系统管路全部充满水， 毛管各处水