微灌技术 PPT课件

1、1,微灌技术,Farmland Irrigation Research Institute,2,Farmland Irrigation Research Institute,一、概述 二、常用的微灌系统 三、微灌技术试验规范要求,提 纲,3,Farmland Irrigation Research Institute,一、概述,微灌就是“利用专门设备，将有压水流变成细小的水流和水滴，湿润作物根部附近土壤的灌水方法 主要包括滴灌、微喷灌、脉冲微喷灌、渗灌等 主要特点： 流量小，每次灌水的时间较长，使作物都能获得相同的水量，灌水均匀度较高，为高产优质提供最佳的土壤湿度。 需要的工作压力低，一般只有

2、喷灌工作压力的1/31/4 只灌溉作物根部附近的土壤，属局部灌溉类型，节省大量灌溉水 地表不产生积水和径流，不破坏土壤结构，土壤中的养分不易被淋溶流失,一、概述,微灌系统组成示意图,微灌系统主要包括水源工程、枢纽工程、输水管网、灌水器等四部分,5,二、常用的微灌系统,滴灌(Dripirrigation，缩写DI)是20世纪50年代发展起来的一种新的灌水方法。它是利用低压管道系统通过滴头，将作物生长所需的水分和养分均匀而又缓慢地滴入作物根部附近，借重力作用使水渗入作物根区，使土壤经常保持最佳含水状态的一种灌水方法，属于局部灌溉。 滴灌技术不仅仅是一种灌水方法，而且是一种在高度控制土壤水分、肥力、

3、含盐量与虫害等条件下种植中耕作物的新农业技术，对作物生长、收获时间、产品质量等均有重要的影响,滴 灌,6,滴 灌,滴灌的特点,省水节能 灌水均匀 土壤和地形的适应性强 增加产量，提高品质 省工省肥（药） 滴灌的主要缺点是投资较高，管道和滴头容易堵塞，对水质要求高,7,滴 灌,主要适用于果树、蔬菜、花卉、温室等经济作物 水源极缺的地区、高扬程抽水灌区 地形起伏较大地区的灌溉 在透水性强的砂质土壤上和咸水地区有一定的发展前景,滴灌系统根据其管道的固定程度可分为三类 固定式 移动式 半固定式,8,滴 灌,滴 灌 系 统 的 组 成,滴灌系统由水源、首部控制枢纽、输水管道系统和滴水器等四部分组成,9,

4、滴 灌,灌水器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0.012m3h 对滴水器的基本要求 抗堵塞性能强 制造偏差小 流量小而稳定 坚固耐用，价格低廉 结构简单，便于制造、安装和维护 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 灌 滴 水 器,10,滴 灌,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。 按滴头结构和消能方式可分为以下几种,滴 头,长流道型滴头,缠绕式,散放式,内螺纹管式滴头,11,滴 灌,滴 头,孔口滴头,涡流滴头,压力补偿滴头,内镶式滴灌管,薄壁式滴灌管,12,滴 灌,典型孔口式滴头技术参数

5、,13,滴 灌,滴灌系统的管道，一般分为干管、支管和毛管三级，布置时要求这三级管道尽量相互垂直，使得管道长度最短，水头损失最小。 在平原地区，毛管应与垄沟方向一致 在山地丘陵地区，干管多沿山脊或较高位置平行于等高线布置，支管垂直于等高线布置，毛管平行于等高线并沿支管两侧对称布置，以防滴头出水不均匀,滴灌系统的布置,14,滴 灌,设计灌水定额 设计灌水周期 一次灌水延续时间 轮灌区数目的确定 一条毛管控制的灌溉面积 滴灌系统各级管道流量的确定 滴灌系统控制灌溉面积的计算 滴灌系统的管道水力计算,滴灌系统的设计,15,滴 灌,必须定期清洗主过滤器，对于支管和毛管进口处的二级过滤器也要做例行检查 滴

6、头的部分或全部堵塞，零件自然磨损，都会影响滴头的流量 淤积、沉淀、有机质沉积或它们的共同作用会使管路逐渐堵塞 自然磨损是压力补偿滴头的关键问题。当补偿部分随着时间逐渐变形时，通过的水流也逐渐停止 对于冲洗式滴头而言，机械故障也会成为一个问题,滴灌系统的养护,16,滴 灌,悬浮液中的固体颗粒 化学沉积物 微生物和有机物质 上述因素中，可能有两个或更多的因素同时起作用,堵塞的起因,17,滴 灌,装设适宜的过滤装置来预防堵塞 酸液冲洗法 压力疏通法 维护好过滤设备 设置沉淀池，对灌溉水进行预处理； 定期测定滴头流量和灌溉水的铁、钙、镁、钠、氯的离子浓度，以及pH值和碳酸盐含量等，及早采取措施；防止藻

7、类滋生 毛管应采用加碳黑的聚乙烯软管，使其不透阳光，或用氯气、高锰酸钾及硫酸铜处理灌溉水 采用活动式滴头，以便拆卸冲洗,堵塞的预防和处理办法,18,微喷灌,微喷灌是通过低压管道系统将有压水送到作物根部附近，用微喷头或微喷带将灌溉水喷洒在土壤表面进行灌溉的一种新型灌水方法 微喷灌时水流以较大的速度由微喷头喷出，在空气的作用下粉碎成细小的水滴落在地面 由于微喷头出流孔口的直径和出流流速(或工作压力)都比滴灌滴头大，从而大大地减少了堵塞 另外，在配水方式上，微喷灌是将水灌到土壤表面，利用空气作为主要配水介质，以吸水方式湿润土壤；而滴灌是通过土壤配水，以滴水方式湿润土壤,概述,19,微喷灌,微喷头的工

8、作压力一般为50200kPa，射流孔径为0.82.2mm，喷水强度一般小于0.24m3h；单个微喷头的喷水量一般不超过025m3h，射程一般小于7m 。,20,微喷灌,节水、灌水质量高，增产效果好 对土壤、地形和作物的适应性强 防堵塞性能好 能充分利用小水源，节省能耗 受风的影响降低灌水均匀度 限制作物根系的发展 水质处理要求较高,优点,缺点,21,微喷灌,按现有微喷头的结构型式及工作原理进行分类，一般可以分为下列四类： 折射式 射流式 离心式 缝隙式,微喷头的分类,22,微喷灌,折射式微喷头的原理是利用折射锥来分散水流，使其均匀散落地面，其主要部件有喷嘴、折射锥和支架 水流在定压力下由喷嘴或

9、孔口垂直向上喷出，遇到折射锥时，水流受阻折射，被击散成薄水层沿四周射出，在空气的阻力下即形成细小水滴洒落在地面进行灌溉 折射式微喷头又称为雾化微喷头，其工作压力一般为100350kPa射程为1.07.0m，流量为0.030.25m3h 优点是结构简单、没有运动部件、工作可靠、价格便宜；雾化程度和水量分布可以满足果园、蔬菜、花卉等的灌溉 缺点是由于水滴太微细，在空气十分干燥、温度高、风速较大的地区蒸发飘移损失较大,折射式微喷头,23,微喷灌,射流式喷头由支架、喷嘴、折射臂和连接件四部分组成 工作原理：压力水流从喷嘴中喷出后，集中成一束向上喷射到一个可以旋转的单向折射臂上,折射臂上的流道形状不仅可

10、以使水流按一定喷射仰角喷出，而且还可以使喷射出的水舌反作用力对旋转轴形成一个力矩，从而使喷射出的水舌随着折射臂作快速旋转，故又称为旋转式微喷头 射流式微喷头的工作压力般为l00200kPa，喷洒半径为1.57.0m，流量为0.0450.25m3h 水量飘移损失小 适用于果园、茶园、苗圃、蔬菜、城市园林绿地等灌溉，特别适用于密植作物、透水性较强的沙土和透水性弱的黏土，用在全面积湿润灌溉与降温喷洒则效果更佳 射流式微喷头的结构复杂，加工精度要求较高，制造比较困难，易于磨损。使用寿命较短,射流式喷头,24,微喷灌,离心式微喷头由四部分组成，即喷嘴、喷头座、导流芯和进水口接头 工作原理：压力水流从切线

11、方向进入离心室，绕垂直轴旋转，通过离心室中心的喷嘴射出的水膜同时具有离心速度和圆周速度，在空气阻力的作用下，水膜被粉碎成水滴散落在微喷头四周 离心式微喷头具有结构简单、体积小、工作压力低、喷水流量小、射程远、雾化程度高、工作可靠、检修方便等特点，具有广泛的适用性,离心式微喷头,25,微喷灌,工作原理：水流经过缝隙喷出水舌，在空气阻力作用下，粉碎散成水滴 一般由两部分组成，上部是带有缝隙的盖，下部是底座,缝隙式微喷头,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,26,微喷灌,堵塞物质 砂粒 藻类 杂草 塑料碎渣等 防止堵塞的方法 在系统中设置过滤装置，对水质进行过滤，防止污物、砂粒

12、、藻类、杂草等易于堵塞微喷头的物质进入微喷系统,27,微喷灌,与微喷灌相结合的施肥，在压力作用下将肥料溶液注入供水管道，进行灌施 目前应用较多的施肥罐是旁通式的，也有用文丘里泵、注射泵等 旁通施肥罐由节制阀、进口阀、水表、肥料注入口、施肥罐、出口阀、压力表等组成 施肥罐的容积一般为0.060.22m3 在肥液被排入系统输送管末端应安装一个抗腐蚀的过滤器，滤网规格为48目cm2为宜；也可将枢纽过滤器安装在施肥罐后面,施肥装置,28,地下滴灌技术,地下滴灌技术指水通过地埋毛管上的灌水器缓慢出流渗入附近土壤，再借助毛细管作用和重力作用将水分扩散到整个根层供作物吸收利用 灌水过程中对土壤结构扰动较小，

13、有利于保持作物根层疏松通透的环境条件，并可减少土面蒸发损失，具有明显的节水增产效益 田间输水系统地埋后便于农田耕作和作物栽培管理，且地埋后管材抗老化性能增强并不易丢失或人为破坏,特 点,29,地下滴灌技术,地下滴灌技术在国外灌溉作物以经济作物最为常见：多集中在果树、蔬菜及其它高产值作物上；大田作物中也有少量使用，以棉花和玉米等作物为主 国内地下滴灌技术的应用以果树为主,主要应用,30,地下滴灌技术,地面滴灌系统的设计方法同样适用于地下滴灌系统，特别是在管道水力学性能和灌水均匀性等方面 地下滴灌系统的设计及管理还具有自身的特殊性。在地下滴灌系统中停止供水时，非常容易在管网内产生负压，造成毛管外的

14、土壤微粒经灌水器流道被逆向吸入，引起滴头的堵塞，故常在系统上安装真空破坏装置，这对整个系统的运行管理要求较高 在地势地形起伏较大的条件下，仅靠在系统上安装真空破坏装置的做法，有时并不能完全避免负压的产生，也就不能完全避免因负压引起的堵塞问题,地下滴灌的设计,31,涌泉灌 （小管出流灌 ）,涌泉灌是利用4的小塑料管与毛管连接作为灌水器，以细流(射流)状局部湿润作物根区附近土壤。小管灌水器的流量为008025m3h。对于高大果树通常围绕树干修一条渗水小沟，以分散水流，均匀湿润果树根部周围土壤。在国内称这种微灌技术为小管出流灌溉。 小管出流灌溉不再采用微灌灌水器流道的截面尺寸(直径一般为0.61.2

15、mm)，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，具有较强的抗堵塞能力,32,涌泉灌 （小管出流灌 ）,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，采用大口径、大流量的灌水器解决了滴灌系统灌水器容易堵塞的难题 节水节能 小管出流灌溉仅湿润渗水沟和两侧作物根系活动层的部分土壤，属于局部灌溉，节水效益显著；并且由于流道相对较大，过滤器及灌水器的局部水头损失小，运行过程中所需的工作压力较低 适应性强 对各地形、土壤的果树和宽行蔬菜及大田作物均可应用,特 点,33,涌泉灌 （小管出流灌 ）,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

16、,34,涌泉灌 （小管出流灌 ）,小管出流采用3mm、4mm和6mm 3种内径PE的塑料管。 小管灌水器流量大小应保证在渗水沟内具有较高流速，以满足灌水均匀。 常用的灌水器流量为008012m3h；在轻质土壤上，流量的取值略高。,小管灌水器设计要点,35,涌泉灌 （小管出流灌 ）,小管出流q、水头H、长度L确定表,小管灌水器设计要点,36,涌泉灌 （小管出流灌 ）,毛管直径与允许最大长度 常用的毛管直径为12mm、15mm和20mm 3种 在达到一定灌水均匀度的前提下，不同直径的毛管所允许的最大长度不同，其设计方法类似于滴灌 对于地势平坦的果园，建议按照下表方式布设毛管。,设计要点,37,涌泉

17、灌 （小管出流灌 ）,渗水沟可以绕树修筑成沟状，也可以顺树行开挖。前者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23；后者则主要用于密植果树或葡萄园等，一般每隔23m用土埂隔开，称为顺行格沟 渗水沟的作用是使灌水器流出的水均匀地分散到灌溉作物周围的土壤中 渗水沟通常为梯形断面，沟底宽0.100.15m，沟深为0.120.15m,渗水沟设计要点,38,脉冲灌溉,脉冲式微灌系统是美国Intertec公司在20世纪80年代研究开发成功的一项全新的节水型灌溉设备 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、毛管各处压力平衡、各毛管上的灌水器才能自上而下依次喷

18、水，从根本上保证了各灌水器的出水流量基本相等。在复杂的地形条件下，也能保证灌水均匀。 抗堵塞 系统的充水与喷水水流方向相反，并且系统出水口孔径可达4mm，每小时的反复脉冲相当于清洗了灌水器，从而保证了系统长期、稳定、可靠地运行。 系统的工作压力可以调节 在作物的不同发育阶段对水分的需求是不同的，系统可以通过调整频率控制器来调节灌水频率；压力调节阀可以保证系统在选定的工作压力下稳定地运行,脉冲灌溉的特点,39,脉冲灌溉,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。脉冲器总成仅利用系统内部压力实施脉冲灌溉，是系统的控制中心。 供水干、支管 系统的供水干、支管通常用PVC塑料管

19、，支管外径为32mm，承压能力大于0.6MPa 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，因此又称为弹性毛管。其内径为0.9mm，水压力大于0.3MPa 喷水器总成 喷水器总成由喷头、竖管、喷水器、支撑杆等组成,脉冲式微灌系统的组成,40,脉冲灌溉,通过系统充水和瞬间高速喷水两个互相独立的阶段，自动循环往复完成灌溉 在充水阶段，压力水流通过干管，经脉冲发生器总成调控后流经支管并充入各弹性毛管。这时，系统内每个喷水器中的往复式隔膜自动封住喷水口，整个系统在全封闭状态下运行。随着支管和所有毛管中的水压逐渐增加，弹性毛管随之膨胀并储存能量，直至全系统均衡地达到预置压力，

20、脉冲阀在频率控制器的控制下发出系统脉冲，进入喷水阶段。 经过汇水后自动降压，喷水器之间管路中水压骤然消失，水反向充入喷水器，完成一个工作过程。,工 作 原 理,41,脉冲灌溉,每套脉冲发生器可支持喷水器600套 系统额定工作压力为28l05Pa 单个喷头喷洒半径r183m 单个喷头湿润面积S105m2 喷洒均匀度Cu85 系统冲水时间为2818s 脉冲间隔30185s，可调 单喷头喷水量312Lh，可调 压力调节阀控制范围061103Pa,典型的脉冲灌溉技术参数,42,脉冲灌溉,连接供水干管、支管与脉冲器总成铺设支管，方法与其他管道灌溉方法相同，要求安装深度在当地冻土层深度以下，支管末端需要安

21、装放水阀，用于管道清洗、排气和排水； 用旁通或三通将支管与毛管连接、完成毛管的安装 覆上之前，冲洗与疏通干管、冲洗支管与毛管、试压。当系统无漏水现象，并且正常工作时，方可填埋壕沟,脉冲式微灌系统安装,43,脉冲灌溉,脉冲式微灌系统的调试是通过调整频率控制器来改变系统的喷水脉冲间隔，以及通过调整调压阀来改变系统的运行压力而完成的 脉冲频率高、喷水间隔短、运行压力大，则系统灌水量大，喷洒半径大 反之则系统灌水量小，喷水器的喷洒半径也小,脉冲式微灌系统调试,44,脉冲灌溉,系统管道多处漏水，致使系统所需工作压力无法实现，脉冲系统不能运行 脉冲发生器总成中的调压阀、脉冲阀或频率控制器出现故障 监测管未

22、接好，导致系统不能运行 供水水压过低 某行毛管的喷水器不工作，常见的原因 毛管末端未封闭；前段毛管折弯或阻塞，使水流不能通过。此时毛管折弯处之前的喷水器能够正常工作；前段毛管折断；某只发射器装反；支管与前排喷水器距离过大所致。,脉冲式微灌系统维护,45,三、微灌技术试验规范要求,毛管布置方式、形式和规格试验 毛管上的灌水器间距试验 灌水器工作水头与出流量试验 防止灌水器堵塞措施的试验 试验中所选取的灌水技术参数应按照SL10395第三章中的要求与方法进行统计计算，并应符合该规范所规定的标准,试验内容,46,三、微灌技术试验规范要求,滴灌毛管布置方式（固定式、移动式）、布置形式（单行、双行、绕树环状）、布置规格（毛管与作物或果树的距离）、滴头的间距、工作压力等因素均相互关联，宜根据当地的实际条件，开展单因