节水灌溉微灌工程技术PPT课件

1、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 微灌工程设计示例第1页/共169页第一节 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第2页/共169页一、 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505070 %70 %，比喷灌省水15%15%20 %20 %，灌水均匀，均匀度达 0.80.8 0.9,0.9,适用于所有的地形和土壤 , ,特别适用于干旱缺水地区第3页/共

2、169页二、 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） 重力滴灌第4页/共169页微灌技术微灌技术灌水器种类灌水器种类微微 喷喷 灌灌滴滴 灌灌重力滴灌重力滴灌小管出流小管出流第5页/共169页1、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

3、），控制灌溉，在保护地蔬菜采用滴灌技术效果最佳第6页/共169页第7页/共169页第8页/共169页第9页/共169页大田滴灌第10页/共169页果树滴灌第11页/共169页蔬菜滴灌第12页/共169页大型连栋温室黄瓜滴灌第13页/共169页大棚蔬菜滴灌第14页/共169页日光温室滴灌系统第15页/共169页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 第16页/共169页2 2、微喷灌、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2020250L/h250L/h第17页/共169页微喷灌微喷技

4、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第18页/共169页旋转式微喷头第19页/共169页折射式微喷头第20页/共169页果树微喷灌第21页/共169页露地蔬菜微喷灌第22页/共169页温室雾喷系统第23页/共169页苗圃微喷灌 第24页/共169页3、涌泉灌（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

5、，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第25页/共169页果树小管出流平面布置图第26页/共169页4、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的产出效率，已为越来越多的用户所接受第27页/共169页第28页/共169页第29页/共169页果树重力滴灌系统第30页/共169页温室蔬菜重力

6、滴灌第31页/共169页三、微灌的优点及存在的问题三、微灌的优点及存在的问题第32页/共169页1、微灌的优点、微灌的优点适应性强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、喷农药等功能第33页/共169页微灌的优点 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。同地面灌溉相比，一般喷灌可省水3030一5050。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5050一7070v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

7、灌区，省水就意味着节省能耗或扩大灌溉面积第34页/共169页微灌的优点微灌的优点省工省地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v据初步统计，微灌可节省用工25254040。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 71010第35页/共169页微灌的优点 保持水土和防止次生盐碱化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

8、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 第36页/共169页微灌的优点增产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很系的发育，因此保持和提高了土壤肥力v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v实践证明：采用喷、微灌，粮食作物一般增产1010一30%30%，经济作物般增产2020一50%50%，蔬菜一般增产3030一50%50%第37页/共169页微灌技术中存在的问题v不具有防干热风 , ,调节田

9、间小气候的作用v作物根部易生病害；v有可能产生土壤次生盐渍化v滴头堵塞第38页/共169页微灌在我国的发展阶段 我国19741974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3030多年的发展历程，大体经历了以下三个阶段：v第一阶段第一阶段 (1974(197419801980年年) )：引进滴灌设备、：引进滴灌设备、 消化吸收、设备研制和应用试验与试点阶段消化吸收、设备研制和应用试验与试点阶段v第二阶段第二阶段 (1981(198119861986年年) )：设备产品改进：设备产品改进和应用试验研究与扩大试点推广阶段和应用试验研究与扩大试点推广阶段v第三阶段第三阶段 (19

10、87(1987年至今年至今) )：直接引进国外的：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先进工艺技术，高起点开发研制微灌设备产品品第39页/共169页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，20002000年后要把全国农业用水的有效利用率提高1010个百分点，每年将节水400400亿立方米，粮食将增产800800亿斤。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第40页/共169页第二节第二节 微灌设备与工作原微灌设

11、备与工作原理理 第41页/共169页一、微灌系统简介一个完整的微灌工程，从灌溉受水点到水源，包括：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）装置水泵电机第42页/共169页第43页/共169页二、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 灌水器的制造偏差第44页/共169页1、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，价格低廉第45页/共169页2、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：v滴头v滴灌带v微喷头v涌水器第46页/共

12、169页2.1、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12 L/h 滴头的分类： v长流道型滴头v孔口型滴头v迷宫紊流滴头v压力补偿型滴头第47页/共169页长流道滴头长流道滴头孔口滴头孔口滴头第48页/共169页迷迷 宫宫 稳稳 流流 滴滴 头头第49页/共169页压压 力力 补补 偿偿 滴滴 头头第50页/共169页 2.2、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：v内镶式滴灌带v薄壁滴灌带滴灌带有压力补偿式与非压力补偿式两种第51页/共169页2.3、微喷头 定义微喷头是将压

13、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：v射流式v离心式v折射式v缝隙式第52页/共169页射流式微喷头特点v有效湿润半径较大v喷水强度较低v水滴细小v寿命较短组成v折射臂v支架v喷嘴第53页/共169页射流旋转式微喷头射流旋转式微喷头射流旋转式微喷头1 1旋转折射臂旋转折射臂2 2支架支架3 3喷嘴喷嘴第54页/共169页折射式微喷头组成组成v喷嘴喷嘴v折射锥折射锥v支架支架特点特点v结构简单结构简单v没有运动部件没有运动部件,工作可靠工作可靠v价格便宜价格便宜缺点：缺点：水滴太微细水滴太微细,在空气十分干燥、温度高、

14、在空气十分干燥、温度高、风大的地区风大的地区,蒸发漂移损失大蒸发漂移损失大第55页/共169页折折 射射 式式 微微 喷喷 头头折射式微喷头折射式微喷头1 1喷嘴喷嘴2 2旋转折射臂3 3支架支架第56页/共169页离心式微喷头 特点： 工作压力低 雾化程度高 孔口较大1 1离心室离心室2 2喷嘴喷嘴3 3接头接头第57页/共169页缝隙式微喷头 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第58页/共169页2.4、小管灌水器 组成：它是由4塑料小管和接头连接插入毛管壁而成 特点： 工作水头低 孔口大、不易被堵塞第5

15、9页/共169页3. 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灌水器流量 h工作水头 k流量指数 x流态指数第60页/共169页 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，流态指数当滴头内水流为全层流时，流态指数x等于等于1，即流量与工作水头成正比，即流量与工作水头成正比v当滴头内水流为全紊流时，流态指数当滴头内水流为全紊流时，流态指数x等于等于0.5v全压力补偿器的流态指数全压力补偿器的流态指数x等于等于0，即出水流量，即出水流量不受压力变化的影响不受压力变化的影响v其它各种形式的灌水器的流态指数在其它各种形式的灌水器

16、的流态指数在01.0之间之间变化变化第61页/共169页制造偏差系数意义： 灌水器的流量与流道直径的2.54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第62页/共169页制造偏差系数表示方法qSCv qqniin1Snqqiin1121()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。第63页/共169页ASAE 标准 EP405.1 灌水器制造偏差系数分类(Classification of emit

17、er coefficient of manufacturing variation)质量分类 滴头或微喷头 滴灌带好 Cv0.05 Cv0.1一般 0.05Cv0.07 0.1Cv0.2较差 0.07Cv0.11差 0.11Cv0.15 0.2Cv0.3不能接受 0.15Cv 0.3194194亩亩）小时）mm/d( I667. 0( t)h/m(QA3第151页/共169页( (四四) )、选择灌水器类型与确定毛管、选择灌水器类型与确定毛管布置方式布置方式选用进口滴灌管选用进口滴灌管( (以色列以色列NaanTif)NaanTif)，该滴灌管，该滴灌管滴头工作参数：滴头工作参数： 工作水头工

18、作水头h hd d=10=10米时，滴头流量为米时，滴头流量为2.3L2.3Lh h。选择滴头间距为选择滴头间距为1m1m的滴灌管，每行果树布置一的滴灌管，每行果树布置一条滴灌管条滴灌管第152页/共169页湿润比计算 一般，当滴头流量为2升/时，在砂壤土中的湿润直径为0.8-1m（经验值）每棵果树的湿润面每棵果树的湿润面积积每棵果树占地面积每棵果树占地面积湿润比湿润比=1.03/(33)33第153页/共169页( (五五) )、根据设计灌水均匀度计算、根据设计灌水均匀度计算毛管最大铺设长度毛管最大铺设长度当设计灌水均匀度为当设计灌水均匀度为9898时，小区最大时，小区最大流量偏差流量偏差q

19、 qv v=0.1=0.1，则小区最大水头偏差：，则小区最大水头偏差： maxmin11(10.12)vvvdhhxhqqhxxmaxmin11 0.5240.1(1 0.120.1)0.190.5240.524vdhhhh将有关数据代入上式得：将有关数据代入上式得：第154页/共169页 设计灌水均匀度的确定 灌水均匀度高，灌水质量好，水利用率高，但投资和运行费高，应根据作物、经济价值、水源、地形、和气候等综合确定一般建议：取 Cv0.900.98 或qv=10%-30%v均匀度与流量偏差的关系均匀度与流量偏差的关系Cv () 98 95 92qv (%) 10 20 30第155页/共16

20、9页 根据公式dx1maxh)q62. 01 (h1min(10.38 )xdhqh计算得计算得 h hmaxmax11.2m11.2m，h hminmin 9.3m9.3m小区内滴头最大水头差小区内滴头最大水头差11.2-9.3=1.911.2-9.3=1.9米米 根据支毛管水头差分配比根据支毛管水头差分配比： 0.55vdhh h毛0.45vdhh h支第156页/共169页毛管最大允许铺设长度( (采用试算法) ) 毛管水头损失 41.774.77fh1.1 8.4 10 LQ/DFv当当L=150L=150米时，米时，h hf f = =1.51mv当当L=140L=140米时，米时，

21、h hf f = =1.25m v当当L=130L=130米时，米时，h hf f = =1.02mv当当L=100L=100米时，米时，h hf f = =0.5 m 根据地形情况，取毛管长度根据地形情况，取毛管长度L=100mL=100m，此时，毛管，此时，毛管水头损失为水头损失为 h hf f0.5m0.5m第157页/共169页( (六六) )、布置管网系统、布置管网系统水井出水量水井出水量50m3/h单条毛管长度单条毛管长度100米，每米一个滴头，每个滴米，每米一个滴头，每个滴头流量头流量2.3升时，则每条毛管流量升时，则每条毛管流量 Q毛毛1002.3230升时升时0.23m3h每

22、个轮灌组毛管条数每个轮灌组毛管条数n=500.23=217条条 取为偶数条，即取为偶数条，即216条条整个灌区毛管总条数整个灌区毛管总条数(3米一条毛管米一条毛管)为：为： 324m34432条条轮灌组数为轮灌组数为4322162第158页/共169页( (七) )、轮灌组划分 根据轮灌组划分的原则，此题中，比较好的轮灌组划分为v第和第灌水小区为一个轮灌组v第和第灌水小区为一个轮灌组v为说明管网水力学计算过程，我们将第I I和IIII灌水小区划分为第一轮灌组v第IIIIII和第灌水小区划分为第二轮灌组第159页/共169页400m324m井支管1-1支管1-2分干管1分干管2支管1-3支管1-

23、4干管1干管2100m27条第160页/共169页1 1 支管水力计算 由于当毛管为100m100m时，毛管水头损失为0.5m0.5m，而小区内滴头最大水头差为1.9m1.9m，则支管最大允许水头差或水头损失为1.9-0.51.9-0.51.4m1.4m 管选用D63PED63PE管( (内径53mm)53mm)管上毛管条数27 27 条，即2727个出水口 管进口总流量Q Q0.230.232 227272.42m2.42m3 3h h 支管长度L L27273 381m81m 支管水头损失 h hf f1.43m1.41.43m1.4米( (支管允许水头损失) )第161页/共169页2

24、2 分干管水力计算 分干管选用PVCPVC管，分干管流量Q=27Q=272 22 20.23 = 24.84m0.23 = 24.84m3 3/h/h 利用经济管径计算公式：Q13D 13 24.8465Dmm初选管径初选管径D=75mmD=75mm（内径（内径70mm70mm）分干管水头损失分干管水头损失 h hf f 4.42m4.42m第162页/共169页3 3 干管水力计算 一般，以最不利轮灌组计算确定干管直径，在确定了水泵扬程后，到推确定其他轮灌组分干管或支管的直径 此题中最北面的第I I和IIII灌水小区构成的轮灌组为最不利轮灌组 干管总流量：Q Q24.8424.842 249