第四章微灌技术3

1、第五章第五章 微灌技术微灌技术2010.042010.04微灌技术分类微灌技术分类1、微喷灌、微喷灌2、滴灌、滴灌3、渗灌、渗灌4、雾喷灌溉、雾喷灌溉5、脉冲灌溉、脉冲灌溉6、小管出流灌水、小管出流灌水5.1 5.1 微喷灌溉微喷灌溉一、微喷灌溉的特点一、微喷灌溉的特点1、 微喷灌的优点微喷灌的优点 (1) 节约用水。相对于地面灌溉而言，灌溉水的利节约用水。相对于地面灌溉而言，灌溉水的利 用效率高。用效率高。 (2) 系统组合性能强，使用方便。系统组合性能强，使用方便。 (3) 节省能源。相对于喷灌而言，大大减少了系统节省能源。相对于喷灌而言，大大减少了系统 的供水量和扬程，节省能源的作用十分

2、明显。的供水量和扬程，节省能源的作用十分明显。 (4) 改善环境湿度条件和温度条件。可控制叶面潮湿。改善环境湿度条件和温度条件。可控制叶面潮湿。 (5) 受风的影响小于喷灌系统。受风的影响小于喷灌系统。 (6) 降低系统投资。降低系统投资。1、 微喷灌的优点微喷灌的优点 (7) 有助于开发利用盐碱土壤。有助于开发利用盐碱土壤。 (8) 对田间作业的干扰小。对田间作业的干扰小。 (9) 适应于山丘坡地灌溉。适应于山丘坡地灌溉。 (10) 可用于施肥、喷洒除草剂等。可用于施肥、喷洒除草剂等。 (11) 节约劳力，容易实现自动化。节约劳力，容易实现自动化。一、微喷灌溉的特点一、微喷灌溉的特点 2、

3、微喷灌的局限性微喷灌的局限性 (1) 对灌溉水要求进行一定的处理。对灌溉水要求进行一定的处理。 (2) 田间若杂草过多、过高，会影响树下微喷田间若杂草过多、过高，会影响树下微喷 头的喷洒质量。头的喷洒质量。 (3) 对管理的要求较高。对管理的要求较高。 (4) 相对于地面灌溉而言，投资较高。相对于地面灌溉而言，投资较高。 (5) 不适宜于大田作物。不适宜于大田作物。 一、微喷灌溉的特点一、微喷灌溉的特点二、微喷灌系统组成二、微喷灌系统组成1、首部枢纽、首部枢纽2、管网系统、管网系统3、控制设备、控制设备4、保护设备、保护设备5、田间灌水器、田间灌水器三、首部枢纽三、首部枢纽 首部枢纽主要由加压

4、设备、过滤设备、施肥首部枢纽主要由加压设备、过滤设备、施肥及施药设备、控制设备、压力表等组成。及施药设备、控制设备、压力表等组成。四、控制及保护设施四、控制及保护设施 控制及保护设备主要包括：控制阀、进排气控制及保护设备主要包括：控制阀、进排气阀、伸缩节等。阀、伸缩节等。五、微喷头五、微喷头1、射流式微喷头射流式微喷头 水流从喷水嘴水流从喷水嘴喷出后，集中成一束向上喷射到一喷出后，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，而且还可以使一定喷射仰角喷出，而且还可以使喷射出的水舌反

5、作用力对旋转轴形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成一个力矩，从而使喷射出来的水舌随着折射臂舌随着折射臂作快速旋转。故它又作快速旋转。故它又称为旋转式微喷头。称为旋转式微喷头。 2、折射式微喷头折射式微喷头 折射式微喷头的主要部件有喷嘴、折射式微喷头的主要部件有喷嘴、折射锥和支架，如图折射锥和支架，如图69所示。水所示。水流由喷嘴垂直向上喷出，遇到折射锥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周地面上。折射式微喷头又称

6、为雾化微喷头。折射式微喷头的优点是结构微喷头。折射式微喷头的优点是结构简单，没有运动部件，工作可靠，价简单，没有运动部件，工作可靠，价格便宜。缺点是由于水滴太微细，在格便宜。缺点是由于水滴太微细，在空气十分干燥、温度高、风空气十分干燥、温度高、风大的地区，大的地区，蒸发漂移损失大。蒸发漂移损失大。 3、离心式微喷头离心式微喷头离心式微喷头的结构外形如图离心式微喷头的结构外形如图610所示。它的主体是一所示。它的主体是一个离心，水流从个离心，水流从切线方向进入离心室，绕垂直轴转，切线方向进入离心室，绕垂直轴转，通过处于离心式中心的喷嘴射出的水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

7、周速度，在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空气阻力的作用下水膜被粉碎成水滴散落在微喷头四周。这种微喷头的特散落在微喷头四周。这种微喷头的特点是工作压力低，雾化程度高，一般点是工作压力低，雾化程度高，一般形成全圆的湿润面积，由于在离心室形成全圆的湿润面积，由于在离心室内能消散大量能量，所以在同样流量内能消散大量能量，所以在同样流量的条件下，孔口较大，从而大大减少的条件下，孔口较大，从而大大减少了堵塞的可能性。了堵塞的可能性。 4、缝隙式微喷头缝隙式微喷头缝隙式微喷头如图缝隙式微喷头如图611所示。水流经所示。水流经过缝隙喷出，在空气过缝隙喷出，在空气阻力作用下，裂

8、散成阻力作用下，裂散成水滴的微喷头，一般水滴的微喷头，一般由两部分组成，下部由两部分组成，下部是底座，上部是带有是底座，上部是带有缝隙的盖。缝隙的盖。 人造雾系统、自然雾系统的原理基于自然现象，例如水人造雾系统、自然雾系统的原理基于自然现象，例如水蒸气、云和雾。雾就是触及地面的云。人造雾系统、自然雾蒸气、云和雾。雾就是触及地面的云。人造雾系统、自然雾系统可以让你随时随地地生成这样的环境。人造雾系统采用系统可以让你随时随地地生成这样的环境。人造雾系统采用国际高精尖科技设备，将普通的水经过过滤系统的处理，确国际高精尖科技设备，将普通的水经过过滤系统的处理，确保整个系统在最佳条件下顺利运转，保整个系

9、统在最佳条件下顺利运转，经过高压机组加压后经过高压机组加压后（压力可达（压力可达30-220kg30-220kg），完成系统传输，经由喷头，使水形），完成系统传输，经由喷头，使水形成成1-15mm1-15mm左右的自然颗粒，雾化至整个空间，这些微小的人左右的自然颗粒，雾化至整个空间，这些微小的人造雾颗粒能长时间漂浮、悬浮在空气中，单一喷头产生的雾造雾颗粒能长时间漂浮、悬浮在空气中，单一喷头产生的雾长可达长可达3-53-5米。米。水雾在空气中吸收热量，从液态变成气态，水雾在空气中吸收热量，从液态变成气态，使空间湿度得到增大，并达到降低空气温度的目的，整个过使空间湿度得到增大，并达到降低空气温度的

10、目的，整个过程为等焓过程。程为等焓过程。5.3 雾喷灌溉雾喷灌溉 人造雾系统、自然雾系统主要包括：高压喷雾机组成套人造雾系统、自然雾系统主要包括：高压喷雾机组成套设备、过滤系统、自动控制系统、高压管线、喷座、喷头、设备、过滤系统、自动控制系统、高压管线、喷座、喷头、储水箱、泄压装置等。储水箱、泄压装置等。 高压喷雾机组：新型连结式高压喷雾机组有离心式和泵高压喷雾机组：新型连结式高压喷雾机组有离心式和泵浦式；操作使用方便、省电、安全，人性化设计，采用自动浦式；操作使用方便、省电、安全，人性化设计，采用自动断电回路系统，控制系统采用全自动电子触摸屏控制系统，断电回路系统，控制系统采用全自动电子触摸

11、屏控制系统，可定时，无触点，可定时，无触点，48小时循环控制，秒小时循环控制，秒/分、时，温湿调控；分、时，温湿调控；机械控制：定时、温控、湿控；机组内部管路耐候性佳，耐机械控制：定时、温控、湿控；机组内部管路耐候性佳，耐高压，耐酸碱。根据使用场地面积及功能的不同可采用：高压，耐酸碱。根据使用场地面积及功能的不同可采用：0.5HP、1HP、1.5HP、2HP、3HP、5HP、7.5HP等；等；5.3 雾喷灌溉雾喷灌溉5.4 脉冲灌溉脉冲灌溉 脉冲灌溉装置属于一种农用的植物微灌装备脉冲灌溉装置属于一种农用的植物微灌装备。目前国内外广泛采用的微灌装备目前国内外广泛采用的微灌装备滴灌装置的滴滴灌装置

12、的滴头普遍存在物理堵塞和生物堵塞问题。头普遍存在物理堵塞和生物堵塞问题。实用新型采实用新型采用计算机输出的可编程脉宽调制用计算机输出的可编程脉宽调制(PWM)(PWM)信号轮流定信号轮流定时启闭并联于主水管时启闭并联于主水管(4)(4)上的一个或多个电磁阀上的一个或多个电磁阀(1)(1)，经与若干个薄壁小孔节流式配流器经与若干个薄壁小孔节流式配流器(2)(2)相联的数百相联的数百个滴头个滴头(3)(3)，向各棵植物根部微定量供水。，向各棵植物根部微定量供水。主水管主水管(4)(4)由恒水头源由恒水头源(5)(5)的小水箱的小水箱(6)(6)供水，恒水头由小供水，恒水头由小水箱水箱(6)(6)中

13、的水堰板中的水堰板(8)(8)控制。控制。 5.5 小管出流灌溉小管出流灌溉 小管出流灌溉系统是中国农业大学水利与土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。它主木工程学院研究开发成功的一种微灌系统。它主要是针对国产微灌系统在使用过程中，灌水器易要是针对国产微灌系统在使用过程中，灌水器易被堵塞的难题和农业生产管理水平不高的现实，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通常尺寸打破微灌灌水器流道的截面通常尺寸(一般直径一般直径为为0.50.50.2mm0.2mm)，而采用超大流道，以，而采用超大流道，以4PE4PE塑料塑料小管代替微管滴

14、头，并辅以田间渗水沟，形成一小管代替微管滴头，并辅以田间渗水沟，形成一套以小管出流灌溉为主体的符合实际要求的微灌套以小管出流灌溉为主体的符合实际要求的微灌系统。系统。5.5 小管出流灌溉小管出流灌溉小管出流灌溉系统具有下列特点。小管出流灌溉系统具有下列特点。 (1) 堵塞问题小，水质净化处理简单。堵塞问题小，水质净化处理简单。 (2) 施肥方便。施肥方便。 (3) 省水。省水。 (4) 适应性强，对各种地形、土壤，果树、葡萄等适应性强，对各种地形、土壤，果树、葡萄等均可适用。均可适用。 (5) 操作简单，管理方便。操作简单，管理方便。 这些特点正好与当前我国果树栽培管理水平这些特点正好与当前我

15、国果树栽培管理水平相适应，该项技术自相适应，该项技术自1978年在北京市海淀区果园年在北京市海淀区果园试验以来，很快得到推广应用。试验以来，很快得到推广应用。 一、小管出流田间潜水系统的组成一、小管出流田间潜水系统的组成 小管出流田间灌水系统包括支、毛管道及渗小管出流田间灌水系统包括支、毛管道及渗水沟。如图水沟。如图715所示。渗水沟可以绕树修筑，也所示。渗水沟可以绕树修筑，也可以顺树行开挖。前者多用于高大的成龄果树，可以顺树行开挖。前者多用于高大的成龄果树，并称之为绕树环沟，沟的直径约为树冠直径的并称之为绕树环沟，沟的直径约为树冠直径的23；后者则用于密植果树，或葡萄园、蔬菜等，一；后者则用

16、于密植果树，或葡萄园、蔬菜等，一般每隔般每隔23m用土埂隔开，故又称划顺行格沟。用土埂隔开，故又称划顺行格沟。渗水沟的作用是把灌水器流出的水均匀分散入渗渗水沟的作用是把灌水器流出的水均匀分散入渗到果树周围的土壤中。到果树周围的土壤中。 目前干、支、毛管和小管采用目前干、支、毛管和小管采用PE塑料管，为塑料管，为了减缓老化，延长使用寿命，并方便果园田间管了减缓老化，延长使用寿命，并方便果园田间管理，均埋于地表以下，小管灌水器在入渗沟内露理，均埋于地表以下，小管灌水器在入渗沟内露出出1015cm1015cm。 二、小管潜水器二、小管潜水器 1 1、小管规格的选择、小管规格的选择 目前国内可供选择的

17、塑料小管有内径目前国内可供选择的塑料小管有内径d d为为3mm3mm、4mm4mm、6mm6mm三种三种PEPE塑料管。下面根据流量、技术可塑料管。下面根据流量、技术可行性与经济性等进行分析，选择合适的规格。对行性与经济性等进行分析，选择合适的规格。对于于33、44小管利用吴义伯提出的公式，对于小管利用吴义伯提出的公式，对于66小管利用勃拉修斯公式，计算出常用流量小管利用勃拉修斯公式，计算出常用流量q(Lq(Lh)h)在不同工作水头在不同工作水头H(m)H(m)情况下的小管长度，如情况下的小管长度，如表表7373所示。所示。 由表由表7373数据对数据对3 3种规格的小管可以作如下分析：种规格

18、的小管可以作如下分析： (1) d(1) d3mm3mm的优点是的优点是在一定流量情况下，长度较小，可在一定流量情况下，长度较小，可采用较小的流量和较大的工作水头，灌水均匀度对地形变采用较小的流量和较大的工作水头，灌水均匀度对地形变化敏感性低，且支管流量小，有利于减少系统投资，有利化敏感性低，且支管流量小，有利于减少系统投资，有利于增大轮灌组的面积。于增大轮灌组的面积。但是在大株行距但是在大株行距(4m(4m5m5m以上以上) )和轻和轻质土的果园，毛管采用双向布置时，要求小管出流量达质土的果园，毛管采用双向布置时，要求小管出流量达120L120Lh h以上，小管计算长度往往达不到安装要求。另

19、一方以上，小管计算长度往往达不到安装要求。另一方面面d d3mm3mm的小管尚的小管尚没有制造出专用接头没有制造出专用接头，一般是直接插于一般是直接插于毛管上，插入长度不易掌握，毛管内产生的局部水头损失毛管上，插入长度不易掌握，毛管内产生的局部水头损失不易估计，而且可能插入过深，小管进口与毛管内壁接触，不易估计，而且可能插入过深，小管进口与毛管内壁接触，小管进流受阻，甚至不出水小管进流受阻，甚至不出水。这种安装方法对毛管壁打孔。这种安装方法对毛管壁打孔要求严格。如果打孔太小，会出现要求严格。如果打孔太小，会出现“卡脖卡脖”；打孔偏大则；打孔偏大则出现漏水。出现漏水。 1、小管规格的选择、小管规

20、格的选择 (2) d (2) d4mm4mm，在工作水头，在工作水头46m46m时，在常时，在常1 1：10001000地形图的地形误差，相对比例是比较小的，地形图的地形误差，相对比例是比较小的，是可以允许的。在采用较大流量时，可用较高工是可以允许的。在采用较大流量时，可用较高工作水头，以保证安装要求的长度。目前国内作水头，以保证安装要求的长度。目前国内已有已有d d4mm4mm的接头的接头，完全可以克服，完全可以克服d d3mm3mm安装上可能出安装上可能出现的问题。这种小管的问题是常常现的问题。这种小管的问题是常常由于在毛管进由于在毛管进口端工作水头相当大口端工作水头相当大( (常达常达1

21、0 m10 m以上以上) )，此时，小，此时，小管计算长度很大，尤其是流量较小时，更为严重，管计算长度很大，尤其是流量较小时，更为严重，有可能达到有可能达到l0 ml0 m以上，给施工和管理维护造成困以上，给施工和管理维护造成困难。难。一般可以通过限制设计均匀度和采用适当一般可以通过限制设计均匀度和采用适当“调压调压”措施加以调整。措施加以调整。 1、小管规格的选择、小管规格的选择 综上所述可以得出结论：目前选用内径综上所述可以得出结论：目前选用内径d d4mm4mm的的PEPE塑料小管作为灌水器是合理的；在采用小流量，塑料小管作为灌水器是合理的；在采用小流量，而水头较高的地方，可用内径而水头

22、较高的地方，可用内径d d3mm3mm的小管，但要的小管，但要掌握好合适的安装。掌握好合适的安装。 由实验测定由实验测定4 4小管流量小管流量q q、工作水头、工作水头H H、长度、长度L L的的关系，得到下面计算关系，得到下面计算4444小管的经验公式小管的经验公式(71)(71)。该。该式可用于确定式可用于确定44小管的长度。小管的长度。 式中：式中：L L为为44小管长度，小管长度，m m；HfHf为灌水器进口为灌水器进口工作水头，工作水头，m m；q q为灌水器流量，为灌水器流量，L Lh h。 1、小管规格的选择、小管规格的选择2 2、 小管灌水器的结构小管灌水器的结构 小管灌水器有

23、两种结构。一种是小管灌水器有两种结构。一种是4PE4PE塑料塑料与与44塑料接头连接插进毛管而成；另一种是用塑料接头连接插进毛管而成；另一种是用1 1个稳流器与个稳流器与44塑料小管连接插入毛管而成。第塑料小管连接插入毛管而成。第一种的价格比第二种便宜，但水力计算较麻烦。一种的价格比第二种便宜，但水力计算较麻烦。为了满足设计均匀度，必须计算出沿毛管每根小为了满足设计均匀度，必须计算出沿毛管每根小管的长度。第二种小管长度可以不必计算，只要管的长度。第二种小管长度可以不必计算，只要满足安装的需要即可。其缺点是目前使用的补偿满足安装的需要即可。其缺点是目前使用的补偿器流量偏小，只有器流量偏小，只有4

24、0 L40 Lh h。对于大果树每株树。对于大果树每株树可以插两个灌水器。可以插两个灌水器。二、小管潜水器二、小管潜水器小管出流灌水器连接示意图 毛管PE20稳流器4小管渗水沟二、小管潜水器二、小管潜水器16滴灌管旁通16支管PE32滴灌管与支管连接示意图 3 3、小管灌水器的流量、小管灌水器的流量 小管灌水器的流量应满足在渗水沟内具有小管灌水器的流量应满足在渗水沟内具有较高流速，在开灌后的很短时间内水流流封沟，较高流速，在开灌后的很短时间内水流流封沟，以达到沿沟水量分布均匀。常用灌水器流量为以达到沿沟水量分布均匀。常用灌水器流量为8080120 L120 Lh h，轻质土应取高值。，轻质土应

25、取高值。 二、小管潜水器二、小管潜水器三、三、 渗水沟的结构渗水沟的结构 渗水沟的横断面结构如图所示。目前多渗水沟的横断面结构如图所示。目前多用铁锹开挖渗水沟，横断面呈梯形，沟底宽用铁锹开挖渗水沟，横断面呈梯形，沟底宽b b0 0101015cm15cm，沟深，沟深h h121215cm15cm。四、毛管直径与允许最大长度四、毛管直径与允许最大长度 毛管直径及允许长度的选择是小管出流灌溉系统设计毛管直径及允许长度的选择是小管出流灌溉系统设计的一个重要环节。它的选择是否合理，关系到系统的费用的一个重要环节。它的选择是否合理，关系到系统的费用大小和灌水的均匀度。目前各地在推广应用小管出流灌溉大小和灌水的均匀度。目前各地在推广应用小管出流灌溉技术中，毛管的直