設(shè)施灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì).ppt

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1、第四章 設(shè)施灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì),第三節(jié) 微灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì),,1）省水。微灌系統(tǒng)全部由管道輸水，嚴(yán)格控制灌水量 ，灌域流量較小，僅濕潤(rùn)作物根區(qū)附近土壤較少蒸發(fā) 和雜草對(duì)土壤水分的消耗，避免深層滲漏，不受風(fēng)的 影響，漂移損失較少。,2）節(jié)能。微灌的灌水器是在低壓下運(yùn)行。 3）灌水均勻。能控制田間的灌水量，均勻系數(shù)達(dá)0.8 0.9。 4）增產(chǎn)。不產(chǎn)生土壤表面板結(jié)，結(jié)合灌水施肥，土壤 內(nèi)水、肥、氣、熱狀況得到較好調(diào)節(jié)。 5）對(duì)土壤和地形的適應(yīng)性強(qiáng)。微灌為壓力輸水管道， 對(duì)地形適性強(qiáng)，可根據(jù)不同的土壤入滲速度控制灌水 流量。 6）可以結(jié)合灌水進(jìn)行施肥。,1.微灌的優(yōu)點(diǎn),2.微灌的缺點(diǎn) 微灌的灌水器出水孔很小

2、（如滴頭、微噴頭），很容易被 水中雜質(zhì)、土壤顆粒堵塞。對(duì)水質(zhì)要求較高，必須經(jīng)過(guò)過(guò) 濾才能使用。灌水器堵塞是影響微灌技術(shù)推廣的主要問(wèn)題,微 灌 系 統(tǒng),,主要設(shè)備 灌水器、管道系統(tǒng)、 附件、過(guò)濾器、 施肥施藥裝置。,組成部分 水源、首部樞紐、 輸配水管網(wǎng)和灌水器,.微灌系統(tǒng)與噴灌系統(tǒng)的 異同點(diǎn)： 基本組成相同，包括水 源工程、首部系統(tǒng)、輸 配水管網(wǎng)和灌水器，需 要工作壓力、灌水器數(shù) 量大 微灌系統(tǒng)的工作 壓力小，屬局部灌溉， 微噴灌系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì) 與噴灌系統(tǒng)既有區(qū)別又 有聯(lián)系。,一、微灌系統(tǒng)布置,（一）、滴灌系統(tǒng)布置,,固定式,半固定式,移動(dòng)式,在整個(gè)灌溉季節(jié)，干管埋入地下、 毛管鋪設(shè)在地表，各

3、級(jí)管道，包 括毛管固定不動(dòng),在整個(gè)灌溉季節(jié)，干管埋入地下、 毛管移動(dòng)進(jìn)行灌溉,在整個(gè)灌溉季節(jié)，干管埋入地下、 支管和毛管在地面能夠移動(dòng)進(jìn) 行灌溉，有時(shí)整個(gè)灌溉系統(tǒng)都要移動(dòng) 進(jìn)行灌溉,（1） 大面積的各類果樹(shù)及經(jīng)濟(jì)樹(shù)種，種植密度小，行間 距大，種植體較大。選用固定式滴灌系統(tǒng)，有時(shí)為降低投 資，減少毛管用量，當(dāng)植株栽植行距較小時(shí)，在保證植株 正常生長(zhǎng)的情況下，可以每?jī)尚兄仓晔褂靡粭l毛管。,（2）蔬菜一般灌 水頻率，管道利用 率高，供水時(shí)間長(zhǎng) ，可根據(jù)經(jīng)濟(jì)能力 和勞動(dòng)力情況選擇 固定式或移動(dòng)式灌 溉系統(tǒng)。,,隨著滴灌技術(shù)的推廣，一些大田糧食作物也開(kāi)始采用滴灌系統(tǒng)進(jìn)行灌溉，如條播小麥等。這類作物種植密

4、度大，灌水次 數(shù)少，在勞動(dòng)力充足的地區(qū)采用移動(dòng)式滴灌系統(tǒng)進(jìn)行灌溉，以減少管材的用量?jī)蓚?cè)毛管接口附近的作物。,1.干管、支管布置,滴灌系統(tǒng)的干、支管的布置取決于地形、水源、作物布和毛管的布置，其布置應(yīng)達(dá)到管理方便，工程費(fèi)用最小的要求。 （1）一般當(dāng)水源離灌區(qū)較近且灌溉面積較小時(shí)，可以只設(shè)支管，不設(shè)干管，相鄰兩級(jí)管道應(yīng)盡量互相垂直以使管道長(zhǎng)度最短而控制面積最大。 （2）在丘陵山地，干管多沿山脊布置或沿等高線布置，支管則垂直于等高線，向兩邊的毛管配水。 （3）在平地，干管、支管應(yīng)盡量雙向控制，兩側(cè)布置下級(jí)管道，可節(jié)省管材。 （4）干支管的布置還應(yīng)充分考慮灌區(qū)內(nèi)耕地以外的其他地形地物，如渠道、防護(hù)林網(wǎng)

5、、建筑物等對(duì)干支管埋設(shè)的影響,,2、毛管和滴頭的布置,滴頭是安裝在毛管或是用微管與毛管連接的，因而滴 頭和毛管的布置是同時(shí)進(jìn)行的，滴頭和毛管的布置形式取 決于作物種類、種植方式、土壤類型、滴頭流量和滴頭類 型，同時(shí)還應(yīng)充分考慮施工和管理方便性、對(duì)田間農(nóng)事作 業(yè)的影響及經(jīng)濟(jì)因素等。,（1）條播密植作物 大部分經(jīng)濟(jì)作物如棉花、玉米、蔬菜、 花生、甘蔗等均屬于條播密植作物，行間距稍大，株間距 較小，要求采用較高的濕潤(rùn)比，一般宜大于60%。這時(shí)毛 管應(yīng)平行作物種植行向布置，滴頭間距根據(jù)作物株距和土 壤質(zhì)地進(jìn)行確定，一般為0.31.0米，具體布置形式有以下 兩種：,,每行作物一條毛管 當(dāng)作物行距較大（超

6、過(guò)一米） 或土壤質(zhì)地為砂壤或砂土?xí)r，應(yīng)每行作物至少布置 一條毛管，見(jiàn)圖4-8,每?jī)尚谢蚨嘈凶魑镆粭l毛管 當(dāng)作物行間距較小 （一般小于1米）時(shí)，可根據(jù)滴頭流量的大小、土 壤質(zhì)地選擇每?jī)尚凶魑锊贾靡粭l毛管或多行作物布 置一條毛管，見(jiàn)圖4-9。值得注意的是，砂性土壤上 毛管間距不宜過(guò)大。,土壤質(zhì)地越黏重，則相同流量的滴頭其濕潤(rùn)半徑越大，反之則越小。在同一質(zhì)地土壤上，流量越大的滴頭，其濕潤(rùn)半徑越大，反之則越小。因而選擇何種滴頭和毛管的布置形式，要對(duì)作物的株行距大小、土壤質(zhì)地、滴頭流量大小進(jìn)行綜合分析確定，且不可僅按作物行距而確定，否則可能造成整個(gè)田間嚴(yán)重灌水不均勻，導(dǎo)致產(chǎn)量下降。,（2）果園和經(jīng)濟(jì)林,

7、根據(jù)樹(shù)體的大小、種植規(guī)則程度及滴頭流量等， 果樹(shù)和經(jīng)濟(jì)林的滴頭和毛管布置主要有以下三種。,,一行果樹(shù)布置 一條毛管,一行果樹(shù)布置 兩條毛管,毛管繞樹(shù) 布置,當(dāng)樹(shù)形及栽植行距均較大（4m），栽植 規(guī)整，或者雖然果樹(shù)行距較小，但土壤為 砂性土?xí)r，因滴頭濕潤(rùn)半徑較小，,當(dāng)樹(shù)形較小，為中壤以上的質(zhì)地時(shí) 這種布置方式節(jié)省毛管，系統(tǒng)投資少，是 應(yīng)用比較普遍的布置形式，見(jiàn)圖4-8。,當(dāng)果樹(shù)的冠幅和栽植行距均較大（5m） ，栽植形式又不太規(guī)則時(shí)，不便于按行行 毛管的布置，可考慮毛管繞樹(shù)布置形式， 見(jiàn)圖4-11。,3、滴頭的選擇,滴灌系統(tǒng)灌水器有管上式滴頭和內(nèi)鑲式滴頭，有壓力補(bǔ) 償式滴頭和非壓力式補(bǔ)償式滴頭，其

8、選擇的依據(jù)主要有 制造質(zhì)量、地形、作物種類及種植間距、土壤性質(zhì)等。,,制造質(zhì)量,地形,作物種類 及種植間距,土壤性質(zhì),制造偏差系數(shù)Cv值應(yīng)滿足作物對(duì)灌 水均勻度的要求,地面坡度會(huì)引起同一毛管上不同位 置的滴頭流量不均勻。,確定滴頭類型決定滴頭的流量,土壤質(zhì)地是決定滴頭流量的主要因 素,（二）微噴灌系統(tǒng)布置,微噴灌系統(tǒng)根據(jù)其支管、毛管和灌水器的布設(shè)可以分 為以下幾種形式。,地面式噴灌系統(tǒng),微噴頭固定在大約50cm高的豎桿上，由毛管連接支管 與噴頭。支管鋪設(shè)于地表支管用抗老化性能較好的PE 管材料，鋪設(shè)于地表，使系統(tǒng)的安裝、檢查、移動(dòng)非 常方便。 。容易遭受破壞和盜竊，影響除草、施肥等 田間作業(yè)，

9、地面管道的抗老化要求較高。,,懸掛式和樹(shù)上式微噴灌系統(tǒng),半地下式微噴灌系統(tǒng),半地下式微噴灌系統(tǒng)使支干管和支管都埋設(shè)在地下， 微噴頭不用毛管連接，直接用垂直安裝于支管上的 豎管連接，一般用螺紋與豎管連接，并由豎管直接 供水，其形式類似于固定式噴灌系統(tǒng)。地面管道少， 除草施肥等活動(dòng)受影響較小，同時(shí)對(duì)管道的抗老化 性要求也相對(duì)較低，特別是快速接頭的應(yīng)用，更促 進(jìn)了這類微噴灌系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，,在苗木培育、花卉生產(chǎn)基地，要求較高的土壤濕度 和空氣濕度。它是用鐵絲或管箍將支管懸掛在離地 面一定高度上的梁架上，并直接在支管上安裝噴頭 進(jìn)行懸空噴灑作業(yè)。工作壓力較高，施工難度大、 增加材料費(fèi)用，使系統(tǒng)總投資高

10、，運(yùn)行費(fèi)用也會(huì)相 應(yīng)增加,微噴灌系統(tǒng)布置的主要任務(wù)是確定首部樞紐的設(shè)備組成、布設(shè)位置和各級(jí)管道的走向、分布及連接方式。首部樞紐的布設(shè)與滴灌系統(tǒng)相同，除了考慮灌區(qū)離水源距離外，關(guān)鍵是選擇合適的過(guò)濾設(shè)備，對(duì)過(guò)濾器的要求與滴灌系統(tǒng)相比相對(duì)較低，一般要求80120目的過(guò)濾。管道系統(tǒng)的布置則主要根據(jù)地形地勢(shì)、田塊形狀、作物種植方向等因素，通過(guò)全面分析之后，選擇一種水流分配均衡合理，操作方便，投資較少的布置方案。,1、支管、毛管布置,田間支管、毛管的布置主要是根據(jù)作物或樹(shù)木的種植方向、田塊大小、地形特點(diǎn)確定， 確定布置方案時(shí)可與干管的布置相結(jié)合，確定其布置形式。 成齡的矮化密植果樹(shù)，在確定支、毛管布置形式

11、時(shí)，管道的鋪設(shè)時(shí)受樹(shù)體的限制，毛管鋪設(shè)時(shí)，因施工人員要不斷地穿梭于果樹(shù)之間，因而設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將施工過(guò)程作為一個(gè)影響因素加以考慮,2、干管布置,,選擇時(shí)要在確定干管布置形式時(shí)，一方面要綜合分析灌 區(qū)的整體地形情況、輪灌分區(qū)情況，另一方面又要依賴 工程技術(shù)人員的實(shí)際。經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下原則：,管道布置應(yīng)使管線總長(zhǎng)度短，節(jié)省資金。 管道布置應(yīng)考慮各用水單位的需要，管理方便，有利于組織輪灌和迅速分散流量，控制閥門(mén)或快速接頭盡量安裝于路邊或地埂邊，便于操作。 水源分配均勻一致，不使管道之間出現(xiàn)流量過(guò)于集中或稀少的狀況。 一般順坡，平坡而行，在有坡的情況下盡量減少逆坡布置的管道數(shù)量。 管道布設(shè)應(yīng)力求平順，

12、較少折點(diǎn)，有利于減少水力損失，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。,3、微噴頭的選擇,常用的微噴頭有折射式、旋轉(zhuǎn)式和離心式三種類型， 選擇時(shí)除了其噴灑特性要滿足要求外，同樣要注意產(chǎn)品的制造質(zhì)量，其制造偏差Cv值應(yīng)不低于灌溉作物所要求的臨界值。 微噴頭主要是根據(jù)土壤性質(zhì)、灌溉作物種類、種植行間距確定微噴頭的類型。,二、微灌系統(tǒng)的水源,微灌工程對(duì)水質(zhì)的要求較其它灌水方式較高，除了要 進(jìn)行嚴(yán)格的過(guò)濾外，在有些情況下還應(yīng)采取化學(xué)處理法。,1.微灌系統(tǒng)堵塞得原因,（1）無(wú)機(jī)懸浮物,,沙土,淤泥,黏土,指顆粒大小在2m的土壤顆粒。,指顆粒大小在502000m范圍內(nèi)的土壤顆粒。,指顆粒大小在250m范圍內(nèi)的土壤顆粒,淤泥和黏土成

13、分中 、 、 、 、 P的含量較高，是引起微灌系統(tǒng)堵塞得主要原因。,（2）微生物繁殖,在我國(guó)北方大部分地區(qū)，水源水質(zhì)硬度大，鈣、鎂離子含量高，在毛管和灌水器內(nèi)會(huì)產(chǎn)生沉淀而堵塞系統(tǒng)。鎂和鐵的硫化物或金屬的氫氧化物在毛管和微灌水器內(nèi)可以消除水銹或水垢而引起堵塞，尤其是通過(guò)微灌系統(tǒng)施肥時(shí)，有可能會(huì)引起化學(xué)反應(yīng)而形成沉淀，造成堵塞。,靜止的水源如蓄電池、塘壩、小水庫(kù)中的各類藻類、 真菌、微生物等的大量繁殖也是導(dǎo)致微灌系統(tǒng)堵塞得 主要因素。,（3）化學(xué)沉淀,,（4）其它原因,系統(tǒng)安裝時(shí)進(jìn)入管道內(nèi)而沒(méi)有完全沖洗干凈的泥土和鋸沫、在修理管道和用快速接頭連接管道時(shí)誤入的泥土和雜物都有可能形成堵塞。,2.水質(zhì)

14、分析指標(biāo),表4-22滴灌系統(tǒng)堵塞程度的水質(zhì)優(yōu)劣分類,懸浮物總量；懸浮的有機(jī)物總量； 水體的PH值和硬度，當(dāng)PH7.5，水的硬度大時(shí)， 其中的 和 含量較高，可能會(huì)形成 或沉淀； 鐵離子和鎂離子的含量,三、微灌系統(tǒng)的首部樞紐,主要包括加壓設(shè)備、控制閥門(mén)、過(guò)濾設(shè)備、施肥設(shè)備及量測(cè)設(shè)備等。所需設(shè)備與噴灌系統(tǒng)基本相同，所不同的是要求各設(shè)備的性能參數(shù)與噴灌系統(tǒng)有些不同，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)要慎重地選擇。,,1.水表,,選擇要考慮水頭損失值在可接受的范圍之內(nèi)，并配置于肥料注入口的上游，防止肥料對(duì)水表的腐蝕。,壓力表是微灌系統(tǒng)中一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而作用重大的設(shè)備 ，它是整個(gè)微灌系統(tǒng)的一個(gè)窗口，系統(tǒng)運(yùn)行是否正常，基本上都

15、可以通過(guò)壓力表所顯示的壓力值進(jìn)行判斷，,2.壓力表,,應(yīng)選擇反映靈敏，安全可靠的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，其測(cè)量范圍要比系統(tǒng)實(shí)際水頭略大，以提高測(cè)量精度。,3.進(jìn)排氣閥與排水閥,,進(jìn)排氣閥的選用，目前可按“四比一”法進(jìn)行，即進(jìn)排氣閥全開(kāi)直徑不小于管道內(nèi)徑的1/4。如100mm內(nèi)徑的管道上安裝內(nèi)徑為25mm的進(jìn)排氣閥。 一般設(shè)置在微灌系統(tǒng)管網(wǎng)高處或局部高處。其作用為在系統(tǒng)開(kāi)啟充水時(shí)排除空氣，系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)向管網(wǎng)補(bǔ)氣，以防止負(fù)壓產(chǎn)生。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)排除水中夾帶的空氣，以免形成氣阻。 在干管、支管末端和管道最低位置宜安裝排水 閥，以便沖洗管道和排凈管內(nèi)積水。,4.自動(dòng)控制設(shè)備,微灌系統(tǒng)自動(dòng)化控制設(shè)備主要由中央控制起、自動(dòng)閥

16、、傳感器、氣候、土壤及作物監(jiān)測(cè)設(shè)備等組成。自動(dòng)控制系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際需要選用不同的功能。 使用時(shí)管理員只需向中央控制器輸入灌溉程序，則灌溉系統(tǒng)就會(huì)按程序要求按時(shí)、按順序完成灌溉任務(wù)，電磁閥也會(huì)按程序設(shè)定自動(dòng)打開(kāi)。 水泵的變頻調(diào)速技術(shù)與自動(dòng)化控制設(shè)備相結(jié)合，會(huì)使微灌系統(tǒng)的操作管理更簡(jiǎn)單方便。,5、過(guò)濾器的選擇,過(guò)濾器的選擇是滴灌系統(tǒng)的關(guān)鍵所在 （1）過(guò)濾器主要是用來(lái)過(guò)濾水中的粉粒、砂粒和水藻，和少量的有機(jī)質(zhì)，但有機(jī)質(zhì)含量和藻類過(guò)多時(shí)，過(guò)濾效果較差。過(guò)濾器能否有效發(fā)揮作用，關(guān)系著灌水器能否正常運(yùn)行。 (2) 如果過(guò)濾器選擇不當(dāng)，造成的后果可能是滴頭堵塞，或者過(guò)濾器易被堵塞，導(dǎo)致系統(tǒng)流量不能滿足灌溉，增

17、加過(guò)濾器的清洗次數(shù)，給管理帶來(lái)諸多不便。 (3)過(guò)濾器的選擇根據(jù)水源的水質(zhì)情況和滴頭對(duì)水質(zhì)處理的要求，選擇適宜的過(guò)濾器，必要時(shí)采用不同類型的,6、首部系統(tǒng)位置,首部系統(tǒng)位置應(yīng)根據(jù)水源及灌溉地的相對(duì)位置定：,（1）水源距灌溉地塊較近時(shí)，首部樞紐可以和泵站一起 布置在水源附近，以便管理。 （2）水源距灌溉地塊距離較遠(yuǎn)時(shí)，首部樞紐就應(yīng)布置在灌溉地附近易于管理的位置。,過(guò)濾器組合進(jìn)行多級(jí)過(guò)濾，以保證處理后的水質(zhì)完全滿足滴頭要求。不同水質(zhì)推薦的過(guò)濾器見(jiàn)表4-2（略） （4）微灌系統(tǒng)對(duì)過(guò)濾器的要求與滴灌系統(tǒng)相比相對(duì)較低，一般要求80120目的過(guò)濾。,四、微灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定,微灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)包括作物需

18、水量、微灌耗水強(qiáng)度、土壤濕潤(rùn)比和灌水均勻度等，微灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的大小不僅會(huì)影響到工程建成后的灌水質(zhì)量。而且對(duì)管道的水力計(jì)算、各級(jí)管道的管徑的確定及水泵的選型都有直接的影響，應(yīng)根據(jù)灌溉作物的種類、經(jīng)濟(jì)價(jià)值、土壤特性和當(dāng)?shù)氐乃y狀況合理確定設(shè)計(jì)參數(shù)。,（一）作物需水量計(jì)算,,1.作物日需水量,,,為作物日需水量，mm/d； 為作物系數(shù)，見(jiàn)表4-21； 為蒸發(fā)皿蒸發(fā)時(shí)的蒸發(fā)量與自由水面蒸發(fā)量之比，取 0.700.72； 為生長(zhǎng)期內(nèi)80cm口徑蒸發(fā)皿蒸發(fā)量，mm/d。,如果有完整的氣象資料，可以用彭曼公式計(jì)算,表4-21不同作物的作物系數(shù),2.微灌作物耗水強(qiáng)度,微灌作物的耗水量與作物對(duì)地面的遮蔭率大小

19、有關(guān),,,為微灌作物的耗水強(qiáng)度，mm/d； 為作物遮蔭率對(duì)耗水量的修正系數(shù)當(dāng)由式（4-47）計(jì) 算出的數(shù)值大于1時(shí)，取 =1； 為作物遮蔭率，又稱為作 物覆蓋率，隨作物種類和生育階段而變化。對(duì)蔬菜和大田 糧食作物，一般取60%80%.對(duì)于果樹(shù)，可根據(jù)果樹(shù)樹(shù)冠所 占面積計(jì)算確定，幼齡期取20%40%；成齡果樹(shù)取60%80%,(4-46) (4-47),3.設(shè)計(jì)灌水強(qiáng)度,,設(shè)計(jì)微灌工程時(shí)，灌水強(qiáng)度應(yīng)是作物最不利條件下的灌溉強(qiáng)度，即作物所消耗的水量全部由灌溉補(bǔ)充時(shí)的灌水強(qiáng)度。,4.毛灌水強(qiáng)度,,,為微灌的毛灌水強(qiáng)度，mm/d； 為微灌的補(bǔ)充灌水強(qiáng)度，mm/d； 為微灌水利用系數(shù)，規(guī)范 SL 103

20、-95規(guī)定，灌溉水利用 系數(shù)滴灌不應(yīng)低于0.9，微噴灌 應(yīng)不低于0.85。微灌水利用 系數(shù)一般采用0.90.95。,5.每日灌溉用水量,,W為每日微灌用量，； A為微灌面積，hm2。,（二）土壤濕潤(rùn)比,土壤濕潤(rùn)比，即在微灌條件下，濕潤(rùn)土體體積與整個(gè)計(jì)劃層土體的比值。在滴灌條件下，由于點(diǎn)源灌溉所形成的濕潤(rùn)體積小，濕潤(rùn)比的合理與否對(duì)作物的影響較大。在微噴灌條件下，由于噴灑范圍較大，濕潤(rùn)比對(duì)作物影響較小，土壤濕潤(rùn)比的確定主要是根據(jù)作物種類、土壤特性、灌水器的流量、灌水量和灌水間距而定。表4-24給出了不同作物的推薦濕潤(rùn)范圍。,表4-24微灌設(shè)計(jì)土壤濕潤(rùn)比,2.土壤濕潤(rùn)比的計(jì)算,P 為土壤濕潤(rùn)比，%;

21、 為設(shè)計(jì)濕潤(rùn)深度范圍內(nèi)土 壤水分水平擴(kuò)散直徑，m； 為滴頭間距，m； 為毛管間距，m； H 為濕潤(rùn)深度，m。,（1）單條毛管直線布置,,（2）環(huán)狀繞樹(shù)布置,n為每株果樹(shù)安裝滴頭數(shù)，個(gè)； 為濕潤(rùn)帶的寬度，即在給定滴頭流量和土壤質(zhì)地和確定的滴頭間距條件下，當(dāng)P =100%時(shí)相應(yīng)的毛管有效間距 值，見(jiàn)表4-23； 為果樹(shù)株距，m； 為果樹(shù)株距，m；其它符號(hào)意義同前。,,表4-23不同流量滴頭、不同間距、不同土壤質(zhì)地的土壤濕潤(rùn)比,(3)兩條毛管直線布置,P為土壤濕潤(rùn)比，%； 為作物兩旁兩條毛管的窄間距，可根據(jù)滴頭流量和土壤 類別，查表4-23，當(dāng)=100%時(shí)推薦毛管間距 值，m； 為與相對(duì)應(yīng) 的土壤

22、濕潤(rùn)比，%； 為作物之間兩條毛管之間的寬間距，m； 為根據(jù) 查表4-23所的土壤濕潤(rùn)比，%； 為作物行距，m。,,（三）設(shè)計(jì)灌水均勻度,為了保證微灌的灌水質(zhì)量，灌水均勻度應(yīng)達(dá)到一定的要求。在微灌系統(tǒng)中，影響灌水均勻度的因素較多，如灌水期的制造偏差、系統(tǒng)工作壓力的變化、堵塞情況、水溫變化、微地形差異等。在實(shí)際微灌工程設(shè)計(jì)時(shí)，除了水壓變化和制造偏差兩種因素可進(jìn)行計(jì)算外，其它因素很難進(jìn)行計(jì)算，對(duì)均勻度的影響目前在設(shè)計(jì)微灌工程是能考慮的只有水力因素和制造偏差。,微灌的灌水均勻度用克里斯琴（Christiansen）均勻系數(shù)來(lái)表示，即,為均勻系數(shù)； 為灌水器的平均流量； 為灌水器流量的平均絕對(duì)偏差；

23、為每個(gè)灌水器的流量；N為灌水器流量的影響。,,,,1.只考慮水力因素時(shí)灌水均勻度的確定,為灌水器流量偏差率，%； 為毛管上灌水器最大量，L/h； 為毛管上灌水器的最小流量L/h； 為灌水器的平均流量，L/h。,只考慮水力影響因素時(shí)，微灌的均勻系數(shù)與灌水器的 流量偏差率存在著一定的近似關(guān)系。因而在微灌設(shè)計(jì) 中常用流量偏差率來(lái)表示灌水均勻程度。,(4-57),表4-25Cu與qv關(guān)系,表4-25為均勻系數(shù)與灌水器的流量偏差率的對(duì) 應(yīng)關(guān)系。微灌設(shè)計(jì)時(shí)，在只考慮水力因素的情 況下，取 =0.950.98。或 =10%20%。,在平地或坡度均勻條件下微灌的流量偏差率與工作水頭偏差率存在如下關(guān)系,為灌水器

24、工作壓力偏差率； 為灌水器的流態(tài)指數(shù)； 為灌水器的最大工作水頭，m； 為灌水器的最小灌水工作水頭，m； 為灌水器的平均工作水頭，m； 為灌水器流量偏差率，%。,,（4-58）,（4-59）,如果灌水器已經(jīng)選定 ，且流態(tài)指數(shù)已知， 則可根據(jù)確定的設(shè)計(jì) 均勻系數(shù) ，用上式求 出允許的灌水壓力偏 差率和毛管的設(shè)計(jì)工 作壓力變化范圍，從 而可以確定允許的最 大毛管長(zhǎng)度。,2.考慮制造偏差和壓力變化兩個(gè)因素時(shí)灌水均勻度的確定,為25%的灌水器的最小流量的平均值，； 為灌水器的平均流量， 值可應(yīng)用于整個(gè)微灌系統(tǒng)、支管或者一條獨(dú)的毛管， 一般取Eu =0.900.95,定當(dāng)既考慮灌水器制造偏差率又考慮工

25、作壓力變化兩個(gè) 因素時(shí)，則微灌的灌水效率可通過(guò)灌水均勻度Eu來(lái)評(píng)價(jià),（4-60）,五、設(shè)計(jì)灌溉制度,微灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)灌溉制度與噴灌系統(tǒng)的計(jì)算原理一樣的，是指作物全生育期（對(duì)于果樹(shù)等多年生作物則為全年）內(nèi)設(shè)計(jì)條件下的每一次灌水量（灌水定額）、灌水時(shí)間間隔（灌水周期）、一次灌水延續(xù)時(shí)間、灌水次數(shù)和灌水總量（灌溉定額），它們是設(shè)計(jì)灌溉工程的依據(jù)，也是灌溉管理的參考依據(jù),(一）設(shè)計(jì)灌水定額,I 為設(shè)計(jì)灌水定額，mm； 為田間持水量，以干重百分比計(jì)，%； 為灌前土壤含水量，為作物允許的土壤含水量的下限，以干土重百分比計(jì)，%；為土壤容重，g/cm3；Z為計(jì)劃濕潤(rùn)層深度，m；根據(jù)各地的經(jīng)驗(yàn)，各種作物的適宜土壤

26、濕潤(rùn)層深度：蔬菜0.20.3m，大田作物0.30.6m，果樹(shù)為1.01.5m； P為土壤濕潤(rùn)比，%；北方干旱半干旱地區(qū)取20%30%，南 方濕潤(rùn)半濕潤(rùn)地區(qū)取25%35%，蔬菜取70%90%； 為灌溉水利用系數(shù)，取0.950.98。 各類土壤容重及水分常熟見(jiàn)表4-26，供設(shè)計(jì)時(shí)參考。,微灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)灌水定額是根據(jù)作物種類、土壤性質(zhì) 計(jì)算出的一次最大灌水量,（4-61）,,,表4-26不同土壤干密度和水分常數(shù),（二）設(shè)計(jì)灌水周期,T 為設(shè)計(jì)灌水周期，d； I 為設(shè)計(jì)灌水定額，mm； 為灌溉作物需水旺盛日平均耗水強(qiáng)度mm/d由式（4-46）確定。 微灌系統(tǒng)的最終目的是能夠根據(jù)作物耗水規(guī)律，適時(shí)、適

27、量地向作物根系活動(dòng)層補(bǔ)充水分，使土壤水分狀態(tài)最有利于作物生長(zhǎng)，所以微灌的灌水周期應(yīng)盡可能短。,設(shè)計(jì)灌水周期是指在設(shè)計(jì)條件下，能滿足作物需要的 兩次灌水之間的最長(zhǎng)時(shí)間間隔。應(yīng)根據(jù)作物種類、土 壤類別及濕潤(rùn)層深度等因素確定，一般為35天。,(4-62),（三）灌水次數(shù)與灌水定額,使用微灌技術(shù)，經(jīng)常采取少灌勤灌的灌水方式，因而作物全生育期（或全年）的灌水次數(shù)比傳統(tǒng)的地面灌溉多。 灌溉定額則為生育期或一年內(nèi)（對(duì)多年生作物）各次灌水量的總和。,,（4-63）,為全生育期的灌水總量，m3； 為每次灌水量，m3。,六、微灌系統(tǒng)工作制度的確定,微灌系統(tǒng)的工作制度分為系統(tǒng)續(xù)灌、分組輪灌及移動(dòng)式微灌等幾種情況。但

28、是對(duì)于微灌系統(tǒng)而言灌溉制度均指固定式灌溉系統(tǒng)而言，制定微灌系統(tǒng)工作制度的任務(wù)就是驅(qū)動(dòng)灌溉系統(tǒng)一次灌水所需時(shí)間、輪灌分組及制定輪灌方案。在確定工作制度時(shí)，應(yīng)根據(jù)作物種類、水源條件和經(jīng)濟(jì)狀況等因素做出合理的選擇,（一）每次灌水時(shí)間,為一次灌水延續(xù)時(shí)間，h； 為設(shè)計(jì)灌水定額，mm； 為灌水器間距，m，對(duì)于灌水器間距非均勻裝的情況下，可取灌水器平均間距； 為毛管間距，m； 為田間水利用系數(shù)，=0.90.95； 為灌水流量，L/h。Q為灌水器流量（L/h）,在單條毛管直線布置，灌水器間距均勻的情況下，續(xù)灌 情況下每次灌水時(shí)間和每個(gè)輪灌區(qū)每次灌水時(shí)間由下式 確定,（4-64）,對(duì)于果樹(shù)，則應(yīng)以單株果樹(shù)為計(jì)

29、算單位，則,為果樹(shù)的行距，m； 為果樹(shù)的株距，m；其余符號(hào)意義前。,(4-65）,,例已知q=4L/h,毛管間距為0.8m, 滴頭間距為0.6m,p=75%, H=0.4, =1.45t/m3, 田=25%(重量百分比),max=90%田,min=70%田, e=6mm/d, =0.9 , 求: (1) m, (2)T, (3)t,,解: (1) m =1000Hp(maxmin)/ =1000Hp(90%田70%田)/=10000.41.4575%(90%25%70%25%)/0.9 =24.7mm 或m =24.170.667=16 (m3/畝),,實(shí)際取T=4d,（二）全系統(tǒng)續(xù)灌,全系

30、統(tǒng)續(xù)灌是對(duì)系統(tǒng)內(nèi)全部管道同時(shí)供水，在設(shè)計(jì)灌水周期內(nèi)對(duì)所有作物同時(shí)灌水的一種工作制度。它的優(yōu)點(diǎn)是灌溉供水時(shí)間短，對(duì)其他農(nóng)事活動(dòng)的影響較小。但是，由于干管要向所有毛管同時(shí)供水，使得干管流量大，增加工程投資和運(yùn)行費(fèi)用，設(shè)備利用率低，也不利于灌區(qū)內(nèi)種植不同作物，在水源流量小的地區(qū)，灌溉面積會(huì)受到限制。,各輪灌組的控制面積應(yīng)盡可能相等或相近，以使系統(tǒng)流量穩(wěn)定，水泵具有較高的工作效率。 輪灌組的劃分充分考慮各田塊之間的用水關(guān)系和田間管理的要求。同一輪灌組內(nèi)的作物其灌溉制度應(yīng)該一致，一般同一輪灌組內(nèi)不應(yīng)有不同種類的作物或?yàn)榉峭挥脩粲玫?，否則很難解決不同作物或農(nóng)戶之間的用水矛盾，同時(shí)也不利于施肥等其他農(nóng)業(yè)措

31、施的進(jìn)行。 輪灌編組應(yīng)該有一定的規(guī)律，可操作性強(qiáng)，方便運(yùn)行管理。 制定輪灌順序時(shí)，應(yīng)慎重考慮是將同一輪灌組集中連片布置，使操作管理方便，還是輪灌區(qū)分散布置，使流量分散減少干管流量節(jié)省投資。這些都應(yīng)堅(jiān)持因地制宜原則，且不可一味追求某一方面而影響大局。,（三）分組輪灌,1.劃分輪灌組的原則,2.確定輪灌組數(shù),為允許的輪灌組最大數(shù)目，個(gè)，取整數(shù)； C 為每天運(yùn)行的小時(shí)數(shù)，一般為1220h，固定式系統(tǒng)不低于16h； T 為灌水周期，d； T 為一次灌水持續(xù)時(shí)間，h。,輪灌組的劃分方法，通常一個(gè)輪灌組由一條或幾條支管組 成，在支管的進(jìn)口處安裝閘閥和流量調(diào)節(jié)裝置，使支管所 轄的面積成為一個(gè)灌水單元。每個(gè)輪

32、灌區(qū)由干管輪流供水 ，使所有輪灌組在設(shè)計(jì)灌水周期內(nèi)進(jìn)行一次灌水過(guò)程。,(4-66),七、系統(tǒng)流量計(jì)算,為毛管進(jìn)口流量，L/h； N 為毛管上灌水器或出水口的數(shù)目，個(gè)； 為第個(gè)灌水器或出水口流量，,（一）一條毛管流量的計(jì)算,一條毛管的進(jìn)口流量為其上安裝灌水器或出水口流量之和，即,,(4-67),如果設(shè)毛管上安裝灌水器或出水口類型相同，在設(shè)計(jì)合理時(shí)，可認(rèn)為各個(gè)灌水器的流量等，,,(4-68),若為灌水器平均流量，則,,為了方便，設(shè)計(jì)時(shí)可用灌水器設(shè)計(jì)流量 代替平均流量 ，即,,(4-69),(4-70),（二）支管流量計(jì)算,微灌系統(tǒng)支管向毛管的供水方式分為單向供水和雙向供水兩種方式，一般采用雙向

33、供水。如圖4-12所示,1.支管給毛管雙向配水,為支管入口流量L/h； 為第i排右側(cè)毛管進(jìn)口流量，L/h； 為第i排左側(cè)毛管進(jìn)口流量，L/h； N 為毛管排數(shù),若支管給毛管雙向配水，且支管兩邊毛管數(shù)相等時(shí)，,,,若支管兩邊每排毛管流量相等，即,,,則支管入口流量可用下式計(jì)算,,當(dāng)所有毛管流量相等時(shí),支管長(zhǎng)度已知，且毛管在支管上為等間距（SL）布置，則支管上毛管排數(shù)N 為,此時(shí)有N排毛管的支管流量為,2.支管給毛管單向配水,其支管入口流量按下式計(jì)算,當(dāng)各毛管流量相等時(shí)即為,（三）干管流量推算,為干管流量，L/s； 為各支管流量，L/s,微灌系統(tǒng)干管的作用是向所有支管能夠輸送符合壓力 和流量

34、要求的水流,1.全系統(tǒng)續(xù)灌情況 任一干管的流量等于該干管以下支管流量之和。,2.輪灌情況 采用分組輪灌的灌溉制度時(shí)，任一干管段的流量則 等于通過(guò)該管段的各輪灌組中最大的流量。,八、管道水力計(jì)算,在微灌系統(tǒng)中，由于連接管件較多，灌水器、毛管接口處、過(guò)濾器、施肥裝置等都有較大的水頭損失，在設(shè)計(jì)時(shí)，局部水頭損失一般按沿程水頭損失的10%估計(jì)，但對(duì)過(guò)濾器、施肥裝置及其他水頭損失較大的裝置必須按廠家提供的資料進(jìn)行計(jì)算。多口管分流口多，局部水頭損失一般不宜忽略，應(yīng)按供應(yīng)商的資料選用。無(wú)資料時(shí)，局部水頭損失可按沿程水頭損失的一定比例估算，這一比例支管為0.050.1，毛管為0.10.2。,九、微灌管道系統(tǒng)設(shè)

35、計(jì),微灌管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是在滿足灌水均勻和灌水器工作壓力的要求下，確定各級(jí)管道的進(jìn)口壓力和流量，確定干管、支管的管徑以及毛管的鋪設(shè)長(zhǎng)度等。管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不僅對(duì)系統(tǒng)的投資和運(yùn)行費(fèi)用有很大的影響，而且在很大的程度上對(duì)系統(tǒng)的灌水質(zhì)量具有決定性作用。,（一）微灌毛管設(shè)計(jì),毛管設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)確定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行毛管直徑確定和在設(shè)計(jì)地形條件下允許的毛管最大鋪設(shè)長(zhǎng)度的計(jì)算。 微灌系統(tǒng)毛管是從支管取水再向各個(gè)灌水器供水的管道，具有管道直徑小，出流口多的特點(diǎn)。一般采用抗老化性能較好的低密度或中密度聚乙烯制造，其直徑一般為1220mm。由于滴灌工程毛管數(shù)量較多，因此一般選用較小直徑的毛管，最常用的毛管直徑

36、為1216 mm，毛管一般選用同一直徑，中間不變直徑。,,干支毛管均采用聚乙烯（PE）微灌專用管材。 黑色（加灰黑，抗老化）規(guī)格有1、1.5、2、4 用作微管滴頭或水阻管 8、10、12、15、20 用作毛管 25、32、40、50 用作支管 65、80、100 用作干管（數(shù)值指內(nèi)徑）,微灌毛管一般鋪設(shè)于地表，地表隨地形的變化會(huì)造成毛管內(nèi)壓力的不均勻，從而影響灌水器的灌水均勻度。同時(shí)隨著毛管長(zhǎng)度的延長(zhǎng)，管內(nèi)沿程水頭損失也會(huì)增大，使毛管首末兩端灌水器入口壓力差異增大，造成灌水器工作壓力和工作流量偏差控制在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，二是使用壓力補(bǔ)償式微灌水器，使其在一定的壓力范圍內(nèi)，流量基本保持穩(wěn)定。,1.

37、壓力補(bǔ)償式灌水器毛管設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)時(shí)只要使每一個(gè)灌水器的入口壓力處于壓力補(bǔ)償范圍之內(nèi)，則各灌水器之間流量差異就會(huì)滿足設(shè)計(jì)要求。使其在一定的壓力變化范圍內(nèi)其流量基本穩(wěn)定。 當(dāng)灌溉地為平坦地形時(shí)，只要根據(jù)選定的滴頭類型、滴頭流量和滴頭間距以及毛管直徑與入口壓力等參數(shù)，即可從滴頭生產(chǎn)廠商提供的表格中查取毛管最大鋪設(shè)長(zhǎng)度，則小于或等于該長(zhǎng)度的毛管布置長(zhǎng)度都滿足灌溉要求。表4-27是北京綠源塑料聯(lián)合公司的管上補(bǔ)償式滴頭在平坦地形條件下，兩種規(guī)格滴頭滴灌最大鋪設(shè)長(zhǎng)度。,表4-27平坦地形下毛管最大鋪設(shè)長(zhǎng)度/m,如果灌溉地有一定的坡度，則必須將地勢(shì)高差引起的管內(nèi)壓力變化考慮進(jìn)去，當(dāng)?shù)匦纹露纫恢聲r(shí)，可使用供應(yīng)商

38、所提供的毛管水頭損失曲線來(lái)設(shè)計(jì)。,2.非補(bǔ)償式灌水器毛管設(shè)計(jì),非補(bǔ)償式灌水器毛管設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)灌水器的流量 和規(guī)定的允許流量偏差，計(jì)算出毛管的最大允許長(zhǎng)度 和實(shí)際使用長(zhǎng)度，并按使用長(zhǎng)度計(jì)算毛管的進(jìn)口水頭。,（1）毛管總水頭損失的計(jì)算,微灌毛管屬于多口出流管，其總水頭損失包括沿程 水頭損失和局部水頭損失兩部分。,（4-81）,或直接用式（4-82）計(jì)算多口管總水頭損失,（4-82）,為多口管沿程水頭損失，m； 為考慮局部水頭損失的加大系數(shù)，對(duì)于毛管， =1.051.30； 為多口沿程水頭損失，m； 為系數(shù)， m為流量指數(shù)； 為灌水器設(shè)計(jì)流量，L/h； 為毛管上進(jìn)水口間距，m；N為毛管上出流口總

39、數(shù)。,(2)毛管相關(guān)系數(shù)的確定,根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和灌水器的設(shè)計(jì)流量，在忽略地面坡度 （3%）的情況下，灌水區(qū)內(nèi)灌水器最大、最小出流量 可按下式估算,相應(yīng)灌水器水頭為,以設(shè)計(jì)灌水器工作水頭代替灌水器平均工作水頭，則允許的水頭偏差率為,此時(shí)，灌水器的流量偏差率為,為灌水器最大和最小流量，L/h； 為灌水器的設(shè)計(jì)流量，L/h； 為灌水器的設(shè)計(jì)水頭，m； 、 為與 、 相對(duì)應(yīng)的灌水器最大和最小工作水頭，；x為灌水器流態(tài)指數(shù)； 為設(shè)計(jì)流量偏差率； 為設(shè)計(jì)水頭偏差率。 當(dāng)在毛管進(jìn)口安裝調(diào)壓裝置后，允許水頭偏差將全部分配到每條毛管上。就是每條毛管上最大、最小水頭。在設(shè)計(jì)中若規(guī)定了，則可由上式（4-87）求得

40、；如果是已知的，可由式（4-88）求得。,(3)最大工作水頭灌水器的位置,在考慮沿毛管地形坡度J的情況下，毛管上最大工作水 頭的位置，可能出現(xiàn)在毛管上游的第一孔或下游第N孔 端，其 判別條件為：,（4-89）,為（N-1）孔毛管的總水頭損失，；J為沿毛管的地形坡度；S為毛管進(jìn)口水頭，。,(4)毛管進(jìn)口水頭 可由下式之一求得毛管進(jìn)口水頭。,(4-90),(4-91),(5)毛管允許最大長(zhǎng)度,為毛管允許的最大孔口數(shù)，取整數(shù)； 其他符號(hào)意義同前,在特定的條件下，滿足設(shè)計(jì)均勻度的最大毛管長(zhǎng)度稱 為毛管允許的最大長(zhǎng)度（或極限長(zhǎng)度）。毛管允許的 最大長(zhǎng)度主要由毛管允許的最大空口數(shù)決定，求得最 大空口數(shù)后可

41、根據(jù)灌水器的布置間距計(jì)算毛管允許的 最大長(zhǎng)度。,當(dāng)?shù)匦纹露菾=0時(shí)，毛管允許的最大孔口數(shù)可按下式算,(4-92),(6)調(diào)壓管長(zhǎng)度的確定,為直徑為4mm的聚乙烯塑料管的長(zhǎng)度，； 為毛管進(jìn)口處支管水頭和毛管設(shè)計(jì)工作水頭 之差，m； 為毛管進(jìn)口流量，L/h。,調(diào)壓管其實(shí)是通過(guò)縮小管徑，減小流量和增加水頭損 失來(lái)達(dá)到調(diào)壓的目的，因而調(diào)壓能力的大小不僅與調(diào) 壓管管徑的大小有關(guān)，而且與其長(zhǎng)度有關(guān),(4-93),在毛管進(jìn)口出安裝調(diào)壓管后，支管壓力變灌水器的影響基本消除，也就是允許水頭偏差部分分配給毛管，此時(shí)如沿毛管方向坡度小于3%，可按設(shè)計(jì)要求的均勻度或流量偏差率從生產(chǎn)廠家所提供的最大毛管鋪設(shè)長(zhǎng)度表（表4

42、-28）中進(jìn)行選擇。,表4-28內(nèi)鑲式滴頭（2.8L/h）入口壓力為10m時(shí)平地最大鋪設(shè)長(zhǎng)度,(二)支管設(shè)計(jì),微灌系統(tǒng)支管是指連接干管與毛管的管道，它在系統(tǒng)中 起著配水和輸水的雙重作用，因而支管設(shè)計(jì)必須達(dá)到系統(tǒng)對(duì)配輸水和均勻度兩方面的要求。配輸水要求是支管按計(jì)流量向各灌區(qū)配送水流，均勻度要求是指支管的分段長(zhǎng)度不能使管內(nèi)壓力超過(guò)允許壓力差，即支管設(shè)計(jì)應(yīng)使每條支管內(nèi)任一點(diǎn)的壓力大于或等于毛管進(jìn)口要求的工作水頭，以確保支管上每條毛管的灌水器有足夠壓力和流量，使灌水均勻。 為了使投資更小，支管一般設(shè)計(jì)成由24種管徑組成的管徑逐漸變細(xì)的錐形管道，但管徑縮小必須滿足壓力設(shè)計(jì)要求。支管設(shè)計(jì)一般按以下兩種情況

43、分別考慮。,毛管入口處安裝調(diào)壓裝置或使用壓力補(bǔ)償式灌水器,為毛管總水頭損失，m； 為設(shè)計(jì)允許水頭偏差率； 為灌水器的設(shè)計(jì)工作水頭，。,支管設(shè)計(jì)只要保證每一毛管入口壓力在調(diào)壓裝置的工 作范圍內(nèi)且不小于毛管要求的進(jìn)口壓力即可。其具體 水力計(jì)算多按多孔出流管進(jìn)行。,（4-94）,,允許壓力差全 部分配給毛管,不采用壓力補(bǔ)償式灌水器且毛管入口處未安裝調(diào)壓裝置,灌水器的允許壓力差由支管的水頭損失和毛管的水頭損失兩部分組成，在設(shè)計(jì)時(shí)需合理地將允許壓力差分配給支管和毛管，其分配比例應(yīng)根據(jù)所采用的管道規(guī)格、管材價(jià)格、灌區(qū)地形條件、地塊規(guī)格等因素確定。,平坦的地形條件下，允許水頭差可按下列比例分配,(4-95)

44、,,為毛管總水頭損失，m； 為支管總水頭損失，m； 為設(shè)計(jì)允許水頭偏差率； 為灌水器的設(shè)計(jì)工作水頭，m。 根據(jù)式（4-95）允許水頭分配比例，即可按支管內(nèi)最大壓力差不超過(guò)，且每一毛管入口壓力不小于毛管要求的進(jìn)口壓力的要求設(shè)計(jì)支管。如計(jì)算出支管管徑過(guò)大時(shí)，可修改分配比例，改變毛管設(shè)計(jì)，以獲得最經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)，其水力計(jì)算仍按多孔出流管進(jìn)行。,干管是從水源向田間輸送灌溉水的管道，起著為整個(gè)微灌系統(tǒng)輸送總水量的作用。干管系統(tǒng)又向一塊灌區(qū)輸水的簡(jiǎn)單干管系統(tǒng)（無(wú)分干管）和向多塊灌區(qū)輸水的復(fù)雜干管系統(tǒng)（分總干管和各級(jí)幾分干管）。干管設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)輪灌組驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)流量選擇適當(dāng)?shù)墓懿暮凸艿乐睆健?（三

45、）干管設(shè)計(jì),1.干管管材的選擇,微灌系統(tǒng)干管管材一般都要選用塑料管，常用的有硬 聚氯乙烯（PVC）管、聚乙烯（PE）管。干管管材選 擇應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮。,,,根據(jù)系統(tǒng)工作壓力，選用不同壓力等級(jí)的塑料管。塑料管道的壓力等級(jí)分為0.25MPa、0.40MPa、0.63MPa、1.00MPa、1.25MPa。,考慮管件的配套情況及安裝時(shí)的方便性。目前硬聚氯乙烯（PVC）管材及管件規(guī)格齊全，連接也比較方便，一般地埋管采用硬聚氯乙烯（PVC）管材較好。,,考慮市場(chǎng)價(jià)格和運(yùn)輸距離選擇適當(dāng)管材。塑料管道體積較大，重量輕，因而運(yùn)輸費(fèi)用相對(duì)較高，在選擇管材時(shí)，應(yīng)就近選擇適當(dāng)管材，以降低費(fèi)用。,考慮管材的

46、使用壽命，不同材料的管材，其使用壽命不同，選擇管材時(shí)應(yīng)根據(jù)微灌系統(tǒng)的服務(wù)年限，工程投資、灌溉作物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值等確定適宜的管材。,2.干管管徑的選擇,為兩斷面間能量損失， 為水力坡度; 為兩斷面間管道長(zhǎng)度，m。,干管的管徑選擇在滿足工作壓力和流量的條件下，主 要考慮系統(tǒng)投資造價(jià)及運(yùn)行費(fèi)用。,根據(jù)伯努利方程，管道中任意兩個(gè)斷面間的能量損失 與管道長(zhǎng)的比稱為水力坡度，即為單位長(zhǎng)度的水頭損失,（ 4-96）,在管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，管徑選擇較大，其水頭損失較小，即I值減小，所需水泵揚(yáng)程降低，運(yùn)行費(fèi)用減小，但管網(wǎng)投資較高， 反之相反。由此可見(jiàn)，系統(tǒng)投資與I值成正比，與運(yùn)行費(fèi)用成反比，所以稱水力坡度I值為經(jīng)濟(jì)能量

47、水力坡度。,當(dāng)管道的經(jīng)濟(jì)能量水力坡度確定后，管徑就僅取決 于管道流量Q，然后可以根據(jù)威廉-哈森公式或勃拉 休斯公式得管道直徑,（威廉哈森公式）(4-97),D為管道直徑，cm； 為支管流量，L/h； I為管道水力坡度，0.030.06。,（勃拉休斯公式）(4-98),在干管設(shè)計(jì)時(shí)，先根據(jù)各支管或輪灌區(qū)的流量確定干管的總流量，然后在允許的水頭損失范圍內(nèi)，即在經(jīng)濟(jì)水力坡度=0.030.06范圍內(nèi)用式（4-97）或式（4-98）計(jì)算干管的管徑。,九、 水泵選型計(jì)算,1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)揚(yáng)程的確定,微灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總揚(yáng)程應(yīng)由最不利輪灌組來(lái)推求,（4-99）,H 為系統(tǒng)設(shè)計(jì)揚(yáng)程，m ； 為最不利輪灌組所要求的干管

48、進(jìn)口工作水頭， m ; 為干管進(jìn)口至水源的水頭損失（包括首都樞紐各組成 部件的水頭損失），m; 為干管進(jìn)口處的地面高程， m; 為水源動(dòng)水位， m 。,干管進(jìn)口所要求的工作水頭,為最不利灌水區(qū)的進(jìn)口水頭，m ，在設(shè)計(jì)支管時(shí)已經(jīng)算出; 為最不利灌水區(qū)的進(jìn)口處至進(jìn)口各級(jí)管段的水頭損失，m ; 為最不利灌水區(qū)的進(jìn)口處高程，m 。,（4-100）, 水泵進(jìn)水管入口至干管入口處的損失,這部分損失包括水泵的吸水管、水泵出水管至干管進(jìn)口段、閥門(mén)、接頭、肥料注入裝置、過(guò)濾器及水表?yè)p失。特別指出的是，過(guò)濾器的水頭損失是最大的一部分，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)流量和所選過(guò)濾器的級(jí)數(shù)、規(guī)格和型號(hào)參照有關(guān)過(guò)濾器的性能曲線選擇。

49、,（4-101）,2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量的確定,Q 為系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量， m3/h , 為同時(shí)工作各毛管流量，m3/h。 當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程確定后，選擇合適的水泵，當(dāng)系統(tǒng)流量較小時(shí)，用一臺(tái)水泵工作，如果系統(tǒng)流量較大時(shí)，需選用多臺(tái)泵工作，進(jìn)行分流量分配。,微灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量等于最大輪灌區(qū)內(nèi)同時(shí)工作的毛管流量之和，計(jì)算：,（4-102）,十 、滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例,東省某縣新建砂糖橘園，長(zhǎng)約320m，寬約200m ， 總面積5.6 hm2。該果園位于山腳，山腰有泉水流出， 已有引水管道可從山泉引水至果園。山泉與果園相對(duì) 高差為56m,完全滿足滴灌的壓力要求，擬在果園 采用自壓滴灌施肥系統(tǒng)。,（一） 基本資

50、料,1.地形資料, 灌區(qū)面積 ：5.6 m2 灌區(qū)地形 ： 園區(qū)為西南低，東北高的緩坡地。,2.土壤資料,園區(qū)土壤為石灰性土壤，土壤質(zhì)地為中壤土，土層 深厚，平均厚度在 50 cm 以上。,3.氣象資料,園區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫為2022 ， 年無(wú)霜期330d 以上，平均降雨量2258mm， 雨量充 沛， 年平均日照時(shí)數(shù)為16001900h。,4.水源資料,園區(qū)水源為山腰泉水，通過(guò)管道引至園內(nèi)，其水質(zhì)良 好，完全符合灌溉水質(zhì)要求。,（二） 水源分析,園區(qū)所處地區(qū)降雨充沛，全年利用的滴灌系統(tǒng)不多。該 滴灌系統(tǒng)主要解決干旱季節(jié)果樹(shù)的灌水及全年各生育期 壓設(shè)備。得施肥問(wèn)題。因此該滴灌系統(tǒng)不

51、需要修建蓄水 設(shè)備及泵房等加壓設(shè)備。,（三） 滴灌設(shè)計(jì)參數(shù)確定,由于該滴灌該滴灌系統(tǒng)主要解決干旱季節(jié)果樹(shù)的灌水及全年各生育期得施肥問(wèn)題。每棵果樹(shù)布置一個(gè)滴頭即可。隨著果樹(shù)的生長(zhǎng)，需水量會(huì)增加，所以每棵樹(shù)的布滴頭數(shù)也應(yīng)增加。 由于實(shí)際管理時(shí)灌溉是隨著土壤水分條件，及果樹(shù)需水規(guī)律的變化而調(diào)整的。因而本設(shè)計(jì)只進(jìn)行部分參數(shù)的確定。,1.確定濕潤(rùn)比,,2.設(shè)計(jì)灌水定額,由計(jì)算式得, =20% , =15%, Z 取 0.8 m , 0.98，P 為20.1 ,3.設(shè)計(jì)灌水周期,計(jì)算得; 設(shè)計(jì)日耗水量 3.5mm/ d ，則,土壤濕潤(rùn)比的計(jì)算,P 為土壤濕潤(rùn)比，%; 為設(shè)計(jì)濕潤(rùn)深度范圍內(nèi)土 壤水分

52、水平擴(kuò)散直徑，m； 為滴頭間距，m； 為毛管間距，m； H 為濕潤(rùn)深度，m。,（1）單條毛管直線布置,,設(shè)計(jì)灌水定額,I 為設(shè)計(jì)灌水定額，mm； 為田間持水量，以干重百分比計(jì)，%； 為灌前土壤含水量，為作物允許的土壤含水量的下限，以干土重百分比計(jì)，%；為土壤容重，g/cm3；Z為計(jì)劃濕潤(rùn)層深度，m；根據(jù)各地的經(jīng)驗(yàn)，各種作物的適宜土壤濕潤(rùn)層深度：蔬菜0.20.3m，大田作物0.30.6m，果樹(shù)為1.01.5m； P為土壤濕潤(rùn)比，%；北方干旱半干旱地區(qū)取20%30%，南 方濕潤(rùn)半濕潤(rùn)地區(qū)取25%35%，蔬菜取70%90%； 為灌溉水利用系數(shù)，取0.950.98。 各類土壤容重及水分常熟見(jiàn)表4-26

53、，供設(shè)計(jì)時(shí)參考。,微灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)灌水定額是根據(jù)作物種類、土壤性質(zhì) 計(jì)算出的一次最大灌水量,（4-61）,4 .淋洗水量,由于園區(qū)49 月降雨充沛，且水質(zhì)好，因而不用淋洗。,5.設(shè)計(jì)灌溉均勻度,由于灌區(qū)坡度較小，因而灌溉均勻度取E u 90 ,6.毛灌水量,由滴頭流量偏差，壓力變化等各種原因，實(shí)際灌水是 不完全均勻的。為保證各處實(shí)際灌水量達(dá)到設(shè)計(jì)要求， 按下式計(jì)算;,7.一次灌水時(shí)間,,8.滴頭壓力調(diào)節(jié)范圍,選用的壓力補(bǔ)償式滴頭壓力調(diào)節(jié)范圍為 1030m 。,設(shè)計(jì)灌水周期,T 為設(shè)計(jì)灌水周期，d； I 為設(shè)計(jì)灌水定額，mm； 為灌溉作物需水旺盛日平均耗水強(qiáng)度mm/d由式（4-46）確定。 微灌

54、系統(tǒng)的最終目的是能夠根據(jù)作物耗水規(guī)律，適時(shí)、適量地向作物根系活動(dòng)層補(bǔ)充水分，使土壤水分狀態(tài)最有利于作物生長(zhǎng)，所以微灌的灌水周期應(yīng)盡可能短。,設(shè)計(jì)灌水周期是指在設(shè)計(jì)條件下，能滿足作物需要的 兩次灌水之間的最長(zhǎng)時(shí)間間隔。應(yīng)根據(jù)作物種類、土 壤類別及濕潤(rùn)層深度等因素確定，一般為35天。,(4-62),（四） 管道系統(tǒng)布置,根據(jù)園區(qū)地形及已有的田間道路分布特點(diǎn)，確定該滴灌系統(tǒng)各級(jí)管道布置如下圖。整個(gè)灌區(qū)由園區(qū)一條道路分成兩大塊，為避免毛管橫穿道路，支管布置方式沿道路旁各布置一支管，然后每條支管又劃分成兩個(gè)輪灌區(qū)，采用地埋式PVC管道。由于灌區(qū)地形坡度變化較小，毛管布置結(jié)合果樹(shù)種植方向。毛管采用直徑16

55、mm的PE 管，每行果樹(shù)布置一條毛管。,（五） 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì),1.毛管設(shè)計(jì),由于采用壓力補(bǔ)償式滴頭，因而毛管設(shè)計(jì)只要保證滴頭入口壓力處于滴頭壓力補(bǔ)償范圍內(nèi)，且毛管鋪設(shè)長(zhǎng)度不要超過(guò)最大鋪設(shè)長(zhǎng)度即可。本設(shè)計(jì)采用直徑16mm的 PE 管，根據(jù)資料查得，滴頭流量為2.3 L / h ,滴頭間距為0.8m ,入口壓力為20 m時(shí)的最大鋪設(shè)長(zhǎng)度可達(dá)221m。 從圖中查處，實(shí)際最大鋪設(shè)毛管長(zhǎng)度為 209.1 m ,因而該滴灌系統(tǒng)中毛管設(shè)計(jì)不再進(jìn)行水利計(jì)算。,2. 支管設(shè)計(jì),本系統(tǒng)由于采用自壓灌溉，系統(tǒng)入口壓力為 56 m ,進(jìn)行輪分區(qū)后各區(qū)面積基本相同。經(jīng)量測(cè)計(jì)算，最大輪灌區(qū)面積為 1.72 hm2 ，種

56、植果樹(shù)株數(shù)為 2297 株，按株布置3 個(gè)滴頭計(jì)算，最大輪灌區(qū)流量為：q 2297 3 2.3 15.8 m3/ h即支管最大流量 q 支 15.8 m3/ h支管管徑的確定以最不利輪灌區(qū)為基礎(chǔ)進(jìn)行推算，本設(shè)計(jì)中以離首部最遠(yuǎn)的EF支管支管段為設(shè)計(jì)管段，且F點(diǎn)為支管壓力最低處，該點(diǎn)較首部高程低 5 m ,此點(diǎn)毛管入口壓力要求為10 30 m 。由于該系統(tǒng)為自壓灌溉，首部壓力已超過(guò)滴頭壓力補(bǔ)償范圍，所以先通過(guò)減壓措施對(duì),水源進(jìn)行減壓，使進(jìn)入滴灌系統(tǒng)的最高水壓為 30 m 水頭。根據(jù)壓力補(bǔ)償式滴頭及毛管壓力要求，支管關(guān)徑只要保證F點(diǎn)壓力不低于10 m即可 。 即： Hf 5 <

57、 30 10 支管局部水頭損失按沿程水頭損失的 10 計(jì)， 沿程水頭損失按多口系數(shù)法計(jì)算，則 1.1 h f < 15 支管AC長(zhǎng)度L 305 m,毛管間距為 3 m ，出口數(shù)為 10,,2， 多口系數(shù)F 0.37 ，那么 解此不等式得 D 59m 最后所以選擇直徑63 mm得PVC 管作為支管。 3.干管設(shè)計(jì) 由于已有直徑63mm 的塑料管從水源引至園區(qū)，故不再進(jìn)行干管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，只在引水管與首部系統(tǒng)之間安裝減壓設(shè)備使灌溉系統(tǒng)的入口壓力降低至40m。,4.首部樞紐設(shè)計(jì),該系統(tǒng)根據(jù)自壓灌溉的特點(diǎn)，從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā)，采用人工手動(dòng)控制，設(shè)計(jì)系統(tǒng)首部樞紐有減壓設(shè)備，過(guò)濾設(shè)備,施肥

58、設(shè)備及其他附屬設(shè)備組成。 減壓設(shè)備 為了減少系統(tǒng)投資，減壓設(shè)備以球閥代替，通過(guò)控制球閥的開(kāi)啟速度進(jìn)行流量和壓力的調(diào)解，根據(jù)球閥后邊壓力表監(jiān)測(cè)管道壓力，以此達(dá)到減壓目的。 過(guò)濾器 因本滴灌系統(tǒng)水源引至山泉，為防止引水管被山洪泥沙堵塞，減少首部過(guò)濾器的負(fù)擔(dān)，采取在山泉建沉沙池，再在園區(qū)首部安裝一個(gè)網(wǎng)式過(guò)濾器。 施肥設(shè)備 選用水利驅(qū)動(dòng)施肥器，由于塑料桶易老化，故在旁邊建一個(gè)0.8m3 的水池作溶肥池，可長(zhǎng)期使用。 他附屬設(shè)備： 壓力表 閘閥 球閥 5. 材料及效益估算（略）,,（1）微灌的主要類型有哪些？適用情況如何？ （2）微灌有何優(yōu)缺點(diǎn)？ （3）微灌系統(tǒng)有哪幾部分組在成？ （4）灌水器哪些類型？各有何特點(diǎn)？ （5）如何布置滴灌毛管與滴頭？ （6）如何計(jì)算滴灌溉制度？ （7）如何確定微灌系統(tǒng)毛管和支管管徑？ （8）如何確定微灌干管管徑？,