节水灌溉技术节水灌溉技术ppt课件(完整版)

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——节水灌溉技术农田水利学IrrigationandDrainage

1喷灌工程规划设计示例一、基本资料1．地形某喷灌示范区东西长445m，南北宽320m，面积13.3hm2（约200亩），区内地势平坦，地面高程在37.2-37.0m之间；有实测1/1000地形图。

22．气象条件本区属北亚热带季风气候区，气候温和。据气象部门多年资料统计，多年平均气温15.5℃，无霜期234天，年日照时数为2081.2h；多年平均降雨量940mm，主要降水集中在6-9月；多年平均水面蒸发量1100mm；最大冻土层深0.25m；灌水季节多北风，平均风速3.4m/s，每日喷灌时间按12h考虑。

33．土壤示范区土壤为粘黄棕壤土，计划湿润层内土壤干容重约为1.4g/cm3，田间持水率为20％。4．水旱灾害情况示范区位于江淮分水岭地区，属典型的南北气候过镶带，一自籍灾害颇繁发生。据有关资料统计，新中国成立60年来，发生严重干早有25年。5.水源示范片处于江淮分水岭地区，地下水资源严重匮乏，农业灌溉主要依靠上游的一座小型水库，可供给本灌区流量0.03m3/s，拟在靠近地块的塘坝处取水，该处水位高程为35.0m；水源水质良好，矿化度小于1g/L，无污染，适于灌溉。6．其他本地区供电有保证，交通十分便利，喷灌设备供应比较充足。

4二、喷灌系统设计1.喷灌系统选型和管道布置方案（1）喷灌系统选型。本灌区地形平坦，地块形状规则，易于布置喷灌系统。示范区内主要种植经济价值较高的蔬菜，故采用固定管道式喷灌系统。（2）管道系统布置方案。灌区地形总的趋势是南高北低，坡度变化不大，地块形状规则。

5（1）管道系统布置原则1）管道力求平顺，减少折点，避免管线出现起伏，减少水损。2）平原区地块力求方整，尽量使水源位于地块中心。3）支管尽量与耕作方向一致。减少机耕影响4）支管尽量与主风向垂直。5）在山区干管应沿主坡方向布置，支管与之垂直，平行等高线布置（有利控制支管水损）6）支管首尾压力差<喷头工作压力20%，工作流量差<10%.7)力求支管长度一致，规格统一便于设计、施工、管理。

6（2）布置形式

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8支管喷头间距？？？支管

93.喷头选型和组合间距的确定（1）喷头选型初选ZY-2型双嘴喷头喷头型号喷嘴直径d（mm）工作压力hp（kPa）喷头流量qp(m3/h)射程R（m）喷灌强度ρ(mm/h)ZY-27.03003.8319.13.34确定喷灌技术要素（2）考虑多喷头多支管同时喷洒

10（3）确定组合间距这一方法是基于对喷头试验研究，归纳出在满足均匀系数Cu≥75%条件下，各风速等级条件下的最大组合间距比。a=KaR　b=KbR式中：a为喷头间距(m)ｂ为支管间距(m)Ka为喷头间距布置系数Kb为支管间距布置系数

11计算出a、b后，应进行调整，以适应管道规格长度的要求，便于安装施工并应满足组合喷灌强度的要求为喷头间距(m)，喷头组合间距确定后，便可在灌区地形图上绘制喷灌工程布置图，标出支管、喷头位置和主要管件。风速m/s长方形布置垂直风向Ka平行风向Kb0.3～1.61.01.31.6～3.41.0～0.81.3～1.13.4～5.40.8～0.61.1～1.0

12KaKb风向干管支管风向KbKa干管支管

13（3）确定组合间距本灌区多年平均风向为北风，支管垂直风向，当风速为3.4m/s时，选Ka=0.8Kb=1.1，则

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15面积小作物单一，不存在几种作物同时灌水们只需要某一次典型的灌水定额和灌水周期(1)设计灌水定额        设计灌水定额按下式计算  式中：m设计灌水定额，(mm)h为喷灌土壤计划湿润层深度(cm)对于大田作     物可取40～60cm     r为土壤干容量，(g/cm3)β1土壤含水量上限（质量百分比）β2为土壤含水量下限(0.6-0.7取田间持水率）3、喷灌制度的制定

16(2)设计灌水周期式中：Ｔ为设计灌水周期(d)     m为设计灌水定额(mm)     ETd为作物临界耗水期日平均耗水量(mm/d)。

17(1)设计灌水定额(2)设计灌水周期

18喷灌工作制度是指喷灌工程运行中,喷头在固定位置的喷灌时间,同时工作的喷头数以及喷头轮灌组的划分等内容。（1）喷头在一个位置(工作点)的喷灌时间按下式确定4.喷灌工作制度的拟定

19（2）同时工作的喷头数式中：np为同时工作的喷头数nd一天工作位置数，td设计日灌水时间，h，查表1-11Np灌区喷头总数，A为喷灌工程控制面积(m2)     C为一天中喷灌工程有效工作的时间（固定）不宜小于12h

20（3）同时工作的支管数式中：np为同时工作的喷头数     n喷头为一根支管安装的喷头数，以上计算结果均应取整数。（4）确定轮灌分组及支管轮管方案

214.拟定喷灌工作制度（1）喷头在一个位置上的灌水时间取，则取为1.5h（2）喷头一天工作位置数。因本灌区每日工作时数为12h，所以喷头一天工作位置数（3）同时工作喷头数。实际喷洒应取整数。

22（4）同时工作支管数。因每根支管安装7只喷头，故

23（5）运行方案

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25喷灌系统的规划与设计5.管道水力计算（1）管径的确定1）干管的管径确定当Q＜120m3/h时当Q≥120m3/h时

262）支管的管径确定喷灌支管设计时，支管的工作压力差的选取应符合设计要求，即同一支管上任意两个喷头之间的水头差应在喷头设计工作压力的20%以内。hw——为同一支管上任意两喷头间支管水头损失；△z——为同一支管上两喷头的进水口高程差（顺坡铺设为负值，逆坡为正值）hw+△z≤0.2hp

27（2）管道水力计算1）沿程水头损失计算式中：hf为沿程水头损失，m；        f为沿程阻力系数；        L为管道长度，m；        Q为管道设计流量,m3/h；        d为管道内径,mm；m为流量指数        b为管径指数。各种管材的f、m、b值可查表1-12

28在喷灌系统中，沿支管安装有许多喷头，支管的流量自上而下逐渐减少。因此，计算沿程水头损失应分段计算。但为简化计算，常以进口最大流量计算沿程水头损失F查表1-132）局部水头损失计算（可按沿程水投损失的10%）

29例：5.管道水力计算（1）支管设计式中，f=0.948×105，m=1.77，b=4.77，L=97.5m，F=0.392，Q支=7×3.83=26.81m3/h，⊿Z=0，hp=300kPa=30m，则

30得d≥55.2mm选择Ф63mm，内径55mm，能承受0.6MPa内力的PVC管

31（2）干管设计,则分别选Φ110mm，内径103.2mm，和Φ125mm，内径117.2mm，能承受0.6MPa内的PVC管。

32（3）管网水力计算1）支管沿程水头损失。支管长度及流量为L=97.5m，Q支=26.81m3/h2)分干管沿程水头损失。分干管长度为L=153+117.5=270.5m3）主干管沿程水头损失。主干管长度为L=160m

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346.水泵与动力选型1）设计扬程式中：H—水泵设计扬程，m；hp—典型喷头的工作压力，取hp=300kPa=30m；—水泵吸水管到典型喷头之间沿程损失之和，即=6.10+6.98+4.83=17.91m；—水泵吸水管到典型喷头之间局部水头损失之和取沿程水头损失的10%，即1.8m2）设计流量△为典型喷头高程与水源水位高差（m）喷头地面高程与水源水面高程差取2m，竖管高度取1m

35（3）水泵与动力机选型。查水泵产品目录，选择4BP-50型喷灌泵，流量Q=80m3/h，扬程H=52.7m，配套电机选用Y160L-2型，功率N=18.5kW。型号流量扬程转速轴功率配套功率效率允许习上真空高度2BPZ-35143529003.49452%8.02BPZCZ-45143526003.554517.02BPZCZ-45154526005.06517.02.5BPZ-55245529009.252536.52.5BP-55245529007.910627.03BPZ-404840290014.412626.53BP-40484029009.8512727.03BPZ-654865290019.924586.53BP-65486529001824647.54BP-508052.7290031.818.5736.04BP-95969529004975696.0

361.某PVC-U支管总长108m，布置5个喷头，沿支管方向地形平坦喷头间距为24m，支首至第一个喷头的距离为12m，喷头设计工作压力为350kPa，喷头设计流量为4.5m3/h，试确定支管的管径。2.已喷头喷嘴直径9mm，设计工作压力为350KPa，设计流量为5.7m3/h，设计射程为23.4m。喷灌区土壤为细砂壤土，地形平坦，作物为果树。风向垂直于支管，设计风速3.4m/s。喷头工作方式为多支管多喷头同时喷洒，田间水利用系数为0.85。要求（1）校核喷头雾化指标；（2）确定喷头组合间距（3）校核喷灌强度。

37§2.8喷灌系统的施工与管理维护一、喷灌系统的施工1.定线与放样2挖渠修路、挖基坑和管槽3.浇筑水泵与安装水泵4.管道安装5.冲洗6.试压7.回填8.试喷

38§2.8喷灌系统的施工与管理维护二、喷灌系统的管理维护1.水源工程的管理水质符合要求、清除蓄水池沉积泥沙、系统运行前对泵站、管路、闸阀、调节池等进行全面检查，修复已损坏的部件，灌水季节结束，排除所有管中余水，后封堵阀门井。

39§2.8喷灌系统的施工与管理维护2.输水明渠及输水暗管的工程管理灌溉季前后，对输水明渠、暗管进行检修对于漏水及失灵闸门进行更换，灌水季节后应排除所有输水渠及暗管中余水，封堵进水口和检查井。3.地埋压力管道的管理灌水结束后，应打开控制阀和泄水阀，冲净泥沙排净管中剩余积水然后关闭所有阀门、排除阀门井中积水，冬季防冻害，对阀门进行保养

40喷灌喷灌系统工作压力射程喷灌制度问答题1喷灌优缺点。2喷灌设备的组成。3喷灌系统分类。4喷灌强度概念及计算。5喷灌均匀度概念及计算。6雾化系数概念及表示方法。7喷灌管道种类。8喷灌管道附件。9喷灌工程设计的步骤及主要内容。10喷灌工程收集哪些基本资料。

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199第四节低压管道输水灌溉技术设计实例一、收集规划所需的资料地形地貌气象资料水源水质土壤及其特性水利工程现状作物种植种类及面积社会经济状况社会生产条件

200低压管道输水灌溉设计实例资料案例一某新建井灌区长3000m，宽2000m，总面积为6KM2（8996亩）。土壤为中壤土，土壤密度r=13.5g/cm3，单井出水量80m3/h，灌区内以种植小麦为主，生育期最大耗水强度E=5.0mm/d，灌溉期间机泵运行时间18h/d，灌溉水系数为0.8，抽水消减系数取0.2，田间持水率为25%，土壤含水率上限取田间持水率的95%，下限取65%，计划湿润层深度55cm，小麦全生育期需水357mm（238m3/亩）。生育期内有效降雨量120mm（80m3/亩）。为节约用水，增加产值，该灌区拟采用低压管道输水灌溉。

201案例一1.1工程规划布置1.拟定灌溉制度（1）设计灌水定额。灌区内小麦是需水量大的作物，设计时以小麦日需水量最高的灌浆期确定灌水定额（2）灌水周期T=m/E=56/5.0=11.4(d)取T=11（d）

2022.机井规划布置（1）单井控制灌溉面积（2）机井眼数（3）机井布置井群采用方形网格布置，井距案例一

203案例一长边机井布置列数：3000/408≈8短边机井布置行数：2000/408≈5实际布置井距为400m，机井40眼，单井实际控制面积224.9亩

204案例一1.2工程设计1.设计流量根据水泵流量取设计流量为80m3/h计算结果表明，设计流量小于单井出流量，出水量满足要求。

205案例一2.管道流量分配由系统设计流量和给水栓设计流量（当地给水栓流量20m3/h)可知，该系统必须采用轮灌方式，按分配计算各管段流量。轮灌组数：各轮灌组同时开启的给水栓数：n/N=16/4=4（个）编组：支1、2一轮灌组…

206案例一3、管材与管径的选择按表3-15可确定经济流速，干管取1.3m/s，支管取1.5m/s，对于井灌区平均经济流速均在允许的流速范围内，故按平均经济流速确定管道流速后计算管径D干≈0.1476m=148mm（80m3/h)D支上≈0.0966m=97mm（40m3/h)D支下≈0.0696m=69mm（20m3/h)变径节约管材

207案例一管段管径（mm）壁厚（mm）许可操作压力（MPa）管长（m）OA1604.90.6325AB1604.90.63100BC1604.90.63100CD1604.90.63100AA‘1103.40.6350A‘A’‘752.30.63100单井控制面积管径选择表

208案例一1.4管道水力计算按沿程水头损失共识计算，硬塑料管材f=0.948×105，m=1.77,b=4.77。局部水头损失取沿程水头损失的10%计入。流量（m3/h)管径（mm）内径（mm）管长（m）沿程损失（m）局部损失（m）总损失（m）80160150.2250.230.0230.25380160150.23252.980.2983.27840110103.2500.810.0810.891207570.41002.930.2933.223第一轮灌组进口压力：H1=0.15+0.253+0.891+3.223=0.15+4.367（0.15为田间灌溉水头）第四轮灌组进口压力：H4=0.15+3.278+0.891+3.223=0.15+7.392管道系统设计工作压力：H0=1/2(H1+H2)=5.88+0.15

209案例一5.水泵的选择（1）水泵扬程式中：Hp为水泵的设计扬程，m；H0为管道系统进口工作压力，m；Zd为机井动水位，根据水文地质资料分析，该灌区机井动水位25m；水泵吸水管沿程和局部水头损之和。=5.88+0.15+25+0.2+5=36.23m选250QJ80-40/2潜水泵

210低压管道输水灌溉设计实例资料案例二某地土壤质地为砂壤土，主要种植小麦、玉米等大田作物，面积为156亩。井径为1.2m，井深10~20m，机井动水位10m，单井出流量为60m3/h。设有4m宽的田间作业路，2m宽的生产路。多年平均降雨量为400mm，蒸发量约为500mm。土壤容重为1.4g/cm3，小麦最大日耗水量为5mm/d，田间持水率为25%（占干土重百分比），土壤计划湿润层深度为0.5m，灌溉水利用系数为80%，田间水利用系数为90%。

211二、拟定灌溉制度1.设计灌水定额本例中，适宜土壤含水量上限取田间持水率的90%，下限取65%，经计算得m=48.6mm=32.4m3/亩。2.灌水周期

212三、水量平衡计算1.单井控制面积计算井灌区设计通常以单井控制面积为单元。则说明水量满足灌溉要求。

213三、水量平衡计算2.单井控制面积内设计流量的确定根据设计灌水定额，灌溉面积，灌水周期和每天开机的时间，可计算出灌溉设计流量，井灌区的灌溉设计流量应该小于单井的稳定出水量。经计算得：计算结果表明，设计流量小于单井出流量，出水量满足要求。

214四、管网布局原则要求（1）井灌区的管网宜以单井控制面积作为一个完整系统。（2）根据地形、地块、道路等情况布置管道系统，要求线路最短，控制面积最大，便于机耕，管理方便。（3）管路尽可能双向分水，节省管材，沿路边及地块等高线布置。（4）最末一级固定管道的走向应与作物种植方向一致，移动软管或田间垄沟垂直于作物种植行。

215四、管网布局布置形式

216五、管道水力计算管材的选择由于是固定管道，埋于地下，所以要求耐腐蚀，使用寿命长，能适应一定的地面沉陷，有一定的耐压性及综合经济等因素，干、支管及连接给水栓的竖管均选用硬聚氯乙烯管（UPVC管）。管径的计算利用经济流速方法确定：经计算干、支管的管径分别选用φ125、φ90的PVC管。

217五、管道水力计算管道水力计算以最不利工作点为典型设计，选择满足最远处出水栓能够正常工作的压力为设计依据。干、支管沿程水头损失的计算干、支管局部水头损失的计算出水栓的水头损失总水头损失的计算

218六、系统扬程和系统流量的计算1.系统扬程的计算经计算得：H=18.57m2.系统流量的计算按5%的损失流量计算，Q=46.83m3/h。

219七、水泵及动力机的选择根据设计流量，设计扬程，查水泵样本，选取型号为200QJ（R）50-30/2的潜水泵，流量为50m3/h，即扬程为30m，转速为2900r/min的2级泵，配套电动机为YQS（U）150-7.5型，功率为7.5KW。

220八、列出材料及设备相应明细表九、概预算十、施工注意事项十一、运行注意事项

221第四章管道灌溉工程施工与运行管理一、管道施工的一般要求严格执行规范和相应的技术标准（一）施工准备工作（1）编制施工计划，

222Thanksforyourattention!

223第二章喷灌第一章农田水分状况与土壤水分运动

224本章要求：1、农田水分状况(重点)：掌握土壤水分形态，理解田间持水率、凋萎系数等概念，了解旱作地区及水田地区水分状况。2、土壤水分运动(非重点)3、土壤－作物－大气连续体（Soil-Plant-Aircontinuesystem)水分运动(非重点)

225前言什么叫农田水分状况？农田水分状况是农田地面水、土壤水和地下水的多少及其在时间上的变化。农田水农田水分状况是农田灌排系统规划、设计和管理的基础。农田水利措施的目的：在于改变和控制农田水分状况。调节土壤中气、热和养分状况，改善田间小气候，使得作物处于良好的生长条件下，达到提高产量和品质的目的。

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2272、吸着水包括吸湿水和薄膜水。A、吸湿水：被紧紧束缚于土壤颗粒表面，无法在重力和毛管力作用下移动。吸湿水达到最大时的土壤含水量为吸湿系数。土壤颗粒对吸湿水的吸附力在31～2000atm,无法被作物利用。

228B、薄膜水：吸附于土壤颗粒表面，只能沿土壤表面进行速度较小的移动。薄膜水达到最大时的土壤含水量为土壤最大分子持水率。最外层水分子所受到的吸附力约为6.25atm。大气压atm(atmosphere)=1.013帕斯卡=1.03千克/平方厘米=76厘米的水银柱

2293、毛管水毛管水是在重力作用下土壤中能够保持的水分。即重力作用下土壤中超出吸着水的部分。或者说在毛管力作用下能够保持在土壤中的水分。上升毛管水：地下水能沿土壤毛细管上升的水分。当地下水位较高时，下层水分可通过毛管上升。

230悬着毛管水：降雨或灌溉后，上层土壤中由于毛细管作用所能保持在土壤孔隙中的水分（由地面渗入〕。它与来自地下水上升的毛管水并不相连，好像悬挂在上层土壤中一样，故称之为毛管悬着水。毛管悬着水达到最大时的土壤含水量为田间持水量，此时土壤毛管力在0.1-0.3atm之间。该指标是农田灌溉中应用最广泛的指标之一。生产中通常将灌水两后土壤所能够保持的含水量称为田间持水量。

2314、重力水毛管力随着毛管直径的增加而减小。当土壤含水量超过田间持水量，多余水分在无法为毛管所保持，在重力作用下沿非毛管孔隙下渗排除。这部分水分称为重力水。当土壤中全部孔隙为水分所充满时的含水量为饱和含水量或全蓄水量。

232土壤水分形态小结1、土壤水分各形态之间并无严格的分界线，其所占比例与土壤质地、结构和有机质含量以及温度有关。相同的含水量下，粘土土壤水吸力大于砂土；相同的土壤吸力下，有机质多的土壤含水量亦高于有机质低的土壤。2、根据水分对作物的有效性，土壤水可分为有效水、无效水和多余水。

233•无效水–小于最大分子持水率的水分，即汽态水与吸着水为无效水.-凋萎系数：当土壤含水量低于吸湿系数的1.5~2.0倍，土壤吸力在7～40×104Pa时(一般人为在15个大气压左右)，土壤中的水分无法被作物吸收，作物发生永久性凋萎。有效水：介于凋萎系数和田持之间的毛管水。

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236二、旱作物对农田水分状况的要求特点：1.根系层土壤的含水率要保持适当；2.允许的平均最大(不是适宜)含水率，一般为根系吸水层土壤的田间持水率，最小含水率不应低于作物适宜的土壤含水率下限指标；3.通常地面不允许积水。

2374.地下水位不允许上升至根系吸水层内5.农田的地面水和地下水必须适时适量地转化为作物根系吸水层的土壤水分，才能被作物吸收利用。因此地下水位必须维持在根系吸水层以下一定深度处，此时地下水可通过毛细管作用上升至根系吸收层，供作物利用。

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239三、水稻地区的农田水分状况水稻是喜湿好水作物;栽培技术和灌溉方法与旱作物不同，因此稻田水分存在的形式与旱作农田水分存在的形式也不相同;传统上，水稻采用淹灌方法，故田面经常（除烤田外）有水层存在。

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244四、农田水分状况的调节措施在自然条件下农田水分状况与作物需水是不相适应的，农田水分会出现过多或水分不足的现象。

245农田水分过多的原因：降雨量过多河流、湖泊水侵入农田典型低洼、地下水位上升（珠江三角洲）出流不畅

246调节措施农田水分不足时：灌溉、蓄水保墒农田水分过多时：排水名词解释干旱：农田水分不足或蒸腾过大，造成植物生长受到损害。涝：地面积水渍：地下水位过高洪灾：河流泛滥

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248第二章作物需水量和灌溉用水量

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2793.按水量平衡原理分析制定(1)水稻灌溉制度设计水稻灌溉制度设计应包括：泡田期生育期总灌溉定额＝泡田定额＋生育期灌溉定额

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282水稻生育期的灌水定额确定在水稻生育期中任何一个时段t内，农田水分的变化，决定于该时段内的来水和耗水之间的消长，其水量平衡方程为：h1+P+m-ET-d=h2h1——时段初田面水层深度；h2——时段末田面水层深度；P——时段内降雨量；D——时段内排水量；m——时段内的灌水量；ET——时段内的耗水量。单位均为mm

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286在插秧后的3-5天内，允许田面水层略低于适宜水层下限，避免过早灌水引起漂秧

287校核：h始+

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331《节水灌溉技术规范》（SL207-98）:灌溉水利用系数，大型灌区不应低于0.50；中型灌区不应低于0.60；小型灌区不应低于0.70；井灌区不应低于0.80；喷灌区、微喷灌区不应低于0.85；滴灌区不应低于0.90。

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344繁琐程度类似，但求得综合灌水定额有以下作用：1）是衡量全灌区灌溉用水量是否合适的一项重要指标，与自然条件及作为逇种植面积比例类似的灌区进行对比，便于发现m综是否偏大或偏小，从而进行调整、修改；2）若一个较大灌区的局部范围（如一些支渠控制范围）内，其各种作物的种植比例与全灌区的情况类似，则求得后，不仅便于推算全灌区灌溉用水量同时可以利用它推算局部范围内的灌溉用水量；3）有时，灌区的作物种植面积比例已根据当地的农业发展规划决定好了，但灌区总的灌溉面积还需根据水源等条件决定。

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360第二章喷灌本章要求：了解喷灌的定义及特点了解喷灌系统组成理解喷灌的主要技术指标（喷灌强度，喷灌均匀度，喷灌打击强度）了解喷头结构，理解喷头的基本性能，掌握喷头选型了解喷灌泵、喷灌机、喷灌管道及附件的种类及使用条件掌握喷灌系统规划设计原则与内容

361第二章喷灌§2.1喷灌及其特点§2.2喷灌组成及分类§2.3喷灌的主要技术要素§2.4喷头§2.5喷灌泵§2.6喷灌机§2.7喷灌管材及附件§2.8喷灌系统的规划设计

362§2.1喷灌及其特点一、喷灌的定义：喷灌是利用水泵加压或自然水头江水通过压力管道输送到田间，静喷头喷射到空中，形成细小的水滴，均匀喷洒在农田上，为作物正常生长提供必要水分条件的一种先进灌水技术。

363§2.1喷灌及其特点二、喷灌的优缺点：1、节水2、增产3、适应性强4、省地5、省工6、保土7、机械化程度高

364§2.1喷灌及其特点①喷灌可实现高度的机械化,尤其是采用自动控制的大型喷灌机组各灌系统，可以节省大量的劳动力。②减少田间工程劳动量，取消了田间输水毛渠农渠，畦田的田埂。③可以综合利用，喷灌可以结合施入化肥和农药,减少了施肥和喷洒农药的劳动量。初步统计结果，在相同的生产条件下，喷灌所需的劳动量仅为地面灌溉的50%。

365§2.1喷灌及其特点喷灌产品的定型和标准化生产，还能促进乡镇工业的发展。

366§2.1喷灌及其特点（二）缺点：1、投资高(1)机械设备，(2)管道，(3)土建亩投资千元左右。2、受风的影响大主要是降落水滴随风的水平飘移损失。3、能耗大需要一定的机械设备和技术要求，在水源比较丰富的平原地区，一般投资较高。

367§2.1喷灌及其特点三、喷灌发展展望喷灌技术在国外已有100年的历史,我国从此70年代开始发展喷灌技术。美国80年代喷灌面积1.5亿亩,占全部灌溉面积的37%，以色列几乎全是喷微灌和滴灌。

368§2.1喷灌及其特点（一）世界喷灌发展的三大趋势：1、不断提供机械化与自动化水平，喷灌面积持续增长2、注意节能、着手开发与利用新能源3、日益广泛地应用新技术、重视提高喷灌质量

369§2.1喷灌及其特点（二）我国喷灌技术发展概况：我国的喷灌发展起步较晚，1949年以后才开始研究喷灌和运用喷灌方法灌溉蔬菜喷灌在我国的发展大致分为两个阶段：第一阶段（1949—1973）引进、试验阶段：当时主要学习苏联的技术，于50年代在上海、南京、重庆、武汉等大城市建立一批喷灌站第二阶段（1973—至今）研究试点、推广应用阶段：从1973年我国掀起了一个研究与推广喷灌的热潮，到80年代喷灌面积达到1千万亩

370§2.2喷灌系统的组成及分类一、喷灌设备喷灌设备又称喷灌机具，是进行喷灌的主要手段，按功能可分为：1、喷洒设备:喷头2、增压设备:水泵、动力机、传动设备3、输水设备:管道及附件接头、三通、四通、阀门、堵头4、行走设备:动力传动设备、行走设备。5、量测设备:真空表、压力表、流量计、土壤湿度计6、控制设备:行走、停机、安全保护、压力调节器、流量调节器。

371§2.2喷灌系统的组成及分类二、喷灌系统组成1、定义：喷灌系统是把水源，喷灌设备和田间工程有机地结合起来，使它成为一个相对独立的整体，以达到将灌溉用水均匀地喷灌到农田，来满足农作物生长对水分的要求，这样一种水利设施称之为喷灌系统。2、喷灌系统组成喷灌系统通常由水源(包括水泵与动力)，输水系统(管道渠系和田间工程)，喷灌装置(喷头)三大部分。

372§2.2喷灌系统的组成及分类(1)水源：喷灌系统与地面灌溉系统一样，首先要解决水源问题。常见水源有：河流、渠道、水库、塘坝、湖泊、机井、山泉。喷灌对水源的要求：(a)水量满足要求；(b)水质符合灌溉用水标准(农田灌溉水质标准GB5084－92)，另外在规划设计中，特别是山区或地形有较大变化时，应尽量利用水源的自然水头，进行自压喷灌，选取合适的地形和制高点修建水池，以控制较大的灌溉面积。

373§2.2喷灌系统的组成及分类(2)水泵：常用泵为离心泵，还有喷灌系列泵。(3)动力：常用的动力设备有：电动机、柴油机、小型拖拉机、汽油机。(4)田间工程：田间沟渠及建筑物，机组行走的道路。(5)管道系统：一般分干、支两级，还可以为干、支、分支三级，管道上还需配备一定数量的管件和竖管。

374§2.2喷灌系统的组成及分类(6)喷灌机：一种喷水机器，由喷头、水泵、动力、输水管道以及行走设备组成的可移动的机械。a、根据移动方式不同，灌灌机可分为人工移动式、机械移动式和自动行走式。b、根据动力大小分为：轻型机组(2－4.5KW)，小型(7.5—9KW）、中型(20－30KW)、大型(40KW以上)的喷灌机组。人工移动式电动平移式喷灌机电动圆形喷灌机

375§2.2喷灌系统的组成及分类管道式喷灌系统一般由水源、动力、水泵、管道、喷头及田间工程组成。管道式喷灌系统

376§2.2喷灌系统的组成及分类三、喷灌系统分类

377棉花固定式喷灌半固定式喷灌移动式喷灌

378§2.3喷灌的主要技术要素喷灌要达到省水、增产的目的,必须满足农业生产的要求,农业生产对喷灌系统的基本要求有三个:第一个是喷灌强度应小于土壤的入渗强度,以免产生地面积水或产生地面径流,成土地板结,在山丘地区将产生表层土的冲刷,造成水土流失；第二个要求是喷灌到田间的水量分布要均匀，使整个灌区的农作物都均获得足够的水分，使得土壤计划湿润层内含有等深度的水量；第三个是喷灌的水滴对农作物的叶面或土壤表面的打击伤害要小或没有，以免造成农作物受伤或造成大面积的作物倒伏，造成减产灾害。主要技术要素：喷灌强度、喷灌均匀系数、喷灌雾化系数

379§2.3喷灌的主要技术要素一、喷灌强度(一)定义：单位时间呗喷洒在单位面积上的水量，或单位时间内喷洒在田面上的水深（mm/h或mm/min)。1）点喷灌强度：实测时,若用量雨筒量测点喷灌强度,可以表达为在一个时段△t内,喷洒到一个量雨筒的水量，更直观。

380§2.3喷灌的主要技术要素2）平均喷灌强度：单位时间内喷头喷洒时喷灌面积上个点喷灌水深平均值，以平均喷灌水深与相应的喷洒时间t的比值表示，即：全圆：扇形：

381§2.3喷灌的主要技术要素3）组合喷灌强度：组合喷灌强度指喷灌系统喷洒面积上各点喷灌强度的平均值。当多个喷头按照一定的组合方式布置时,各喷头湿润面积互有重叠,这时湿润面积小于单喷头喷灌面积,另外随着风速增加,湿润面积也会减少,这时系统的组合喷灌强度为表1-1、表1-2

382§2.3喷灌的主要技术要素——平均喷灌强度Kw——风系数Cp——布置系数单喷头全圆喷洒1.15V0.314单支管多喷头全圆喷洒支管⊥主风向1.80V0.194支管//主风向1.12V0.302多支管多喷头同时喷洒1.0风系数

383布置系数单喷头全圆喷洒1.0单喷头扇形喷洒α／360单支管多喷头同时全圆喷洒多支管多喷头同时全圆喷洒πR2/ab

384§2.3喷灌的主要技术要素二、喷灌均匀度喷灌均匀度是指喷灌水量在喷洒面积上分布的均匀程度。实践证明，喷灌作物的增产幅度大小,在满足灌水定额的前提下,主要取决于整个喷灌面积上喷水量分布的均匀程度，因此是它衡量喷灌质量的重要指标之一。在规划设计阶段，选取合理的均匀系数，不仅能达到较高的喷灌质量，也可以使整个系统投资最合理。

385§2.3喷灌的主要技术要素影响喷灌均匀度的因素很多，主要有：(1)系统的布置方式　(2)喷头组合间距　(3)喷头的水力性能(4)地面平整度　　(5)风速风向。1、喷灌均匀度的表示法喷灌均匀系数喷灌均匀系数是一个表示一定面积上水量分布均匀程度的指标，该系数便于比较，有数量上的差异，但不能准确反映水量分布的均匀程度，我国《喷灌工程技术规范》B585－85，中用Cu值表示.Cu值，即(美国学者)克里斯琴森(Christiansen)系数，1942年提出

386§2.3喷灌的主要技术要素式中：Cu为喷灌均匀系数为喷洒水深平均值为各测点平均离差在喷灌工程规划设计时,在设计风速下,对于定喷式喷灌系统喷灌系数不应低于0.75,对行喷式喷灌系统应不低于0.85。

387§2.3喷灌的主要技术要素三、雾化指标（又称H/d值）指喷头工作压力（mm水柱）与主喷咀直径（mm）之比。表1-3种类H/d值蔬菜及花卉4000－5000粮食作物、经济作物及果树3000－4000牧草、饲料作物、草坪及绿化树木2000－3000

388§2.4喷头喷头是喷灌系统中的关键设备，喷头的作用是将有压的灌溉水流以喷洒形式均匀地散在田间对农作物进行灌溉。喷头的结构形式制造质量以及使用是否得当，都是影响喷灌效果的重要因素。所以进行喷灌系统的规划设计人员或喷灌系统的管理人员，必须对喷头的种类、结构、机械能性和水力性能有比较全面的了解。

389§2.4喷头一、喷头的分类1．按压力分类类　　别工作压力（kpa）喷水量(m3/h)喷洒半径(m)低压喷头100～2000.3～1.210～14中压喷头200～5000.8～3113.5～41.5高压喷头500～80031～11442.5～68

390§2.4喷头2．按喷洒特征分类1)散水式(又称漫射式喷头)由于它在整个喷洒过程中与安装喷头的竖管没有相对运动，故又称为固定喷头。其喷洒特征是洒出的水沿径向同时向外喷洒，喷洒图形为圆形扇面。散水式喷头特点有：a、结构简单，b、喷洒雨滴细小，c、工作压力低，主要用于温室，花园以及大型喷灌机上使用。

391离心式喷头                              缝隙式喷头折射式喷头

392§2.4喷头2)射流式喷头射流式喷头自身沿竖管旋转，作全圆或扇形喷洒，所以又称旋转式喷头，它是国内目前最普遍的一类的喷头。射流式喷头由:(1)喷嘴，(2)喷管，(3)喷体，(4)空心轴套，(5)驱动机构组成射流式喷头的种类很多，其主要区别在于驱动喷头旋转的方式，因此根据驱动机构形式的不同而分为：①摇臂式喷头，②叶轮式喷头，③垂直摇臂式喷头，④全射流式喷头。

393§2.4喷头①摇臂式喷头的转动的机构是一个装有弹簧的摇臂，在摇臂前端有一个偏流板和一个勺形导水片，喷灌开始时，偏流板和导水片置于喷嘴前方，水舌通过偏流板或直接冲击导水片，系统使摇臂转动60°-120°，然后在弹簧的扭力作用下，摇臂又回到原位，这时偏流板触击到喷射的水流而产生反作用力敲击喷体，使喷头旋转3°-5°。　周而复始使喷头作旋转运动。摇臂式喷头，结构简单，便于推广，是应用最普遍的一种。一般小喷头1-2分钟一圈，中喷头3-4分钟一圈，大喷头等5-7分钟一圈，摇臂开度60°-120°。

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395§2.4喷头②叶轮式喷头(又称蜗轮蜗杆式喷头)叶轮式喷头是靠近喷嘴喷射出的水舌冲击喷嘴前面的叶轮，由叶轮带动传动变速机构使喷头旋转。这种喷头的变速机构、传动机构都比较复杂且笨重，目前已很少使用。

396§2.4喷头③垂直摇臂式喷头是一种间歇反作用式喷头，具有结构简单、工作可靠的特点，而且这种喷头摇臂对喷体的撞击没有摇臂式喷头没那么强烈，因此国外大喷头均做成这种形式。需要指出的是垂直摇臂式喷头和摇臂式喷头一样，也有一个摇臂，但作用原理却不相同。

397④(步进式)全射流式喷头这类喷头的喷嘴本身就是一个射流元件，水舌附壁流出时偏离了喷管轴线使喷头旋转，它利用射流元件切换的原理可使喷头作扇形喷洒。隙控式全射流喷头

398§2.4喷头二、喷头的基本参数和性能1．喷头的基本参数喷头的基本参数有：进水口直径、喷嘴直径、压力、喷水量、射程

399§2.4喷头

400§2.5喷灌泵喷灌泵是机压式喷灌系统中的重要设备，其作用是给灌溉用水加压，使喷灌系统获得必要的工作压力。一、我国目前喷灌泵的种类1、离心泵包括B(BA)型单级单吸离心泵，sh型单级双吸泵，多级离心泵。

401§2.5喷灌泵2、自吸离心泵指喷灌系统研制全国喷灌系列泵。这类自吸泵，结构紧凑，使用方便，自吸性能良好（吸水管5米长时，自吸时间3-5分钟）。4TCD-1465BPZ-55I

402§2.5喷灌泵3、离心泵加自吸装置，安装手压泵或真空泵4、各种井泵包括JD型长轴井泵，NQ，JQ型农用潜水泵。

403§2.5喷灌泵二、喷灌系列泵喷灌泵系列共有11个产品，进出口公称直径为2，2.5，3，4英寸四个规格，其流量为14-96立方米/小时，扬程35-95m，配套功率为3-75马力。系列泵性能表如下：型号流量扬程转速轴功率配套功率效率允许习上真空高度2BPZ-35143529003.49452%8.02BPZCZ-45143526003.554517.02BPZCZ-45154526005.06517.02.5BPZ-55245529009.252536.52.5BP-55245529007.910627.03BPZ-404840290014.412626.53BP-40484029009.8512727.03BPZ-654865290019.924586.53BP-65486529001824647.54BP-508052.7290031.840736.04BP-95969529004975696.0

404§2.7喷灌管材及其附件管道是喷灌系统的重要组成部分。固定管道式喷灌系统中管道投资为占60%左右，可见合理选择管材的很重要性。喷灌用管道按其使用条件分为固定管道和移动管道。喷灌对管道要求是：能承受设计要求的工作压力；并且在通过设计流量时管道的水头损失要小；经济耐用，结构合理，抗腐蚀；便于运输和施工等。对移动管道还要轻便耐磨、耐撞击、耐风蚀和日晒等。

405§2.7喷灌管材及其附件一、喷灌管材目前可供选择的喷灌管材主要有：(1)铸铁管，(2)钢管，(3)塑料管，(4)铝管，(5)混凝土管。塑料管钢管铝管

406§2.7喷灌管材及其附件1、铸铁管按制管方式和接头形式不同，铸铁管可分为：承插铸铁管和法兰铸铁管两种。按压力分：高压管(工作压力1MPa)、普压管(工作压力750KPa)、低压管(工作压力　450KPa)。铸铁管的优点是使用可靠，寿命长(60—70年)，缺点是材质脆，管壁厚，笨重，耗材大，糙率大。

407§2.7喷灌管材及其附件铸铁管的接口有法兰接口和承插连接两种。承插连接有刚性和柔性连接两种。刚性连接可直接在承插连接头处直接填入水泥。柔性连接作法是在承插接口处，填充石棉水泥和油麻，使接头有一定的柔性。铁法兰承插

408§2.7喷灌管材及其附件2、钢管钢管的优点是能承受动荷载和较高的工作压力(1MPa－15MPa)。由于管壁薄，较铸铁管轻而节省材料，接口简单(法兰，焊接或螺纹)，铺设方便，缺点是易腐蚀，使用寿命短。

409§2.7喷灌管材及其附件常用的钢管种类有：水煤气钢管，热轧无缝钢管，冷轧无缝钢管，电焊钢管。水煤气钢管热轧无缝钢管冷轧无缝钢管电焊钢管

410§2.7喷灌管材及其附件3、塑料管1）塑料管的技术要求：⑴喷灌用塑料管工作压力一般为500Kpa左右，试验压力1MPa，保持之3—5min,不漏水、不变形、不开裂。⑵在气温20℃－40℃条件下，管道不因正常安装运输而发生变形或破碎现象。

411§2.7喷灌管材及其附件2）塑料管的规格：3）塑料管的连接方法：1)焊接，2)软化粘结（硬管以内径单位mm）分，也有以英寸分的。

412§2.7喷灌管材及其附件铝管常指铝合金管，其优点是强度高，重量轻,耐腐蚀,搬运方便,常用移动管道。缺点是硬度差，容易发生碰撞变形，价格较贵。

413§2.7喷灌管材及其附件5、混凝土管主要有预应力混凝土管和自应力混凝土管两种，混凝土管可承受400－1600Kpa的压力，直径从70－1200mm不等。还有石棉水泥管。

414§2.7喷灌管材及其附件二、管道附件1、控制件闸阀球阀排气阀泄水阀电磁阀控制器

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416§2.7喷灌管材及其附件2、连接件(也称管件)使管道连接成网管的各种管件，有三通、四通、弯头、堵头等。连接件三通弯头插座堵头千秋架

417§2.7喷灌管材及其附件三、管道辅助件1、支墩用来支承管道,当管道经过土质较差的地段时,可设支墩。支墩可用浆砌砖石或混凝土砌筑。

418§2.7喷灌管材及其附件2、镇墩管道在变坡,转弯或分又处，应设镇压墩,用以稳定压力管道，承受各种推力，保证压力管道安全。镇墩常用浆砌石或混凝土砌筑。对于重要部位的支墩或镇墩应作专门设计。

419§2.7喷灌管材及其附件3、仪表压力表、流量计、水表。压力表流量计水表

420§2.7喷灌管材及其附件四、快速接头、给水栓给水栓快速接头

421§2.8喷灌系统的规划与设计一、喷灌工程规划设计的原则和内容(一)原则1、管道工程分级喷灌系统较小时,管道分成两级,干管和支管；有三级管道时分为干管,分干管和支管；有四级管道时,分总干管、干管、分干管和支管。最末一级，带有喷头的工作管道，称为支管。连接喷头与支管的管道称竖管

422§2.8喷灌系统的规划与设计2.规划设计中应遵循（1）喷灌工程规划应符合当地农业区划和农田水利规划的要求。并应与农村发展规划相协调，采用的喷灌技术应与农作物品种相适应。（2）喷灌工程形式应根据当地自然和社会经济条件因地制宜选择。（3）喷灌工程规划应注意充分利用原有的水利及其他工程设备设施；注意与其他灌水方式想协调；与排水、道路、林业、供电及居民点规划相结合，与节水农业技术相结合。（4）在保证质量的前提下，尽量降低工程造价和运行费用（5）规划中注意节约能源

423§2.8喷灌系统的规划与设计（二）、规划设计内容可行性研究规划设计1、勘测和收集基本资料：　　(1)地形图，(2)土壤，(3)气候，(4)水源，(5)农作物，(6)动力供应，(7)交通，(8)农业生产现状。2、确定喷灌区域:根据水源、地形、土壤、农作物及经济条件,确定喷灌区域的范围和面积。3、计算喷灌用水量，进行水源工程的规划设计。4、确定喷灌系统类型,对选定的方案进行设计，也可以选两种以上方案进行比较，确定最优方案。5、计算工程、设备统计表、编制概预算。6、编制工程施工进度计划表。

424§2.8喷灌系统的规划与设计(三)主要设计成果1、喷灌工程规划设计说明书一份。2、喷灌工程平面布置图，管道、沟渠纵剖面图，管道结构示意图，建筑物设计(泵站、泄水井、支墩、镇墩、农桥等)。

425§2.8喷灌系统的规划与设计(四)喷灌工程规划设计类型1、管道式喷灌工程规划设计，包括固定式和半固定式。　　2、机组式喷灌工程规划设计，包括定喷机和行喷机。3、自压喷灌工程规划设计。(五)喷灌工程规划设计依据(标准)1、国家标准《喷灌工程技术规范》GBJ85－85。2、《喷灌工程设计手册》水电出版社。

426§2.8喷灌系统的规划与设计三、喷灌工程类型选择喷灌工程的类型应根据作物种类、经济条件、动力设备条件、地形条件等因素确定。经济价值高的作物可采用固定管道式喷灌工程,大田作物宜采用半固定式或机组式喷灌系统,有自然水头的地方尽量采用自压喷灌工程。

427§2.8喷灌系统的规划与设计四、喷灌系统规划设计步骤规划设计前应确定灌溉设计标准。灌溉设计保证率是指灌区用水量在多年期间能够得到充分满足的几率。GBJ85-85《喷灌工程技术规范》明确规定。一般不低于85%（一）管道式喷灌系统

428§2.8喷灌系统的规划与设计四、喷灌系统规划设计步骤（一）管道式喷灌系统1.收集规划设计内容地形、气象、土壤、水文地质、作物种植、能源机动力、现有工程设施、行政区划和经济发展、风速、风向、地形图，对收集资料进行可行性研究。2、喷灌系统选型大田作物宜采用半固定或机组式、经济作物采用固定性。

429§2.8喷灌系统的规划与设计3.喷头选型与组合间距的选择（1）喷头的选择满足：喷灌强度不超过允许轻度、组合的喷灌均匀度不低于规范要求、雾化指标应符合作物要求的数值。（2）喷头的组合形式1）支管布置方向支管布置的方向,除考虑地形因素及作物种植方向外,还应考虑风向和地形坡度的方向。

430§2.8喷灌系统的规划与设计a)受风影响无风条件下,喷头喷灌为一个园形面积。有风时，顺风向一侧，喷头射程增加，逆风向一侧，喷头射程减小，而平行风向的两侧，射程也相应变小。所以，在一般情况下,支管布置在垂直主风的位置,干管则布置在平行主风向的位置。b)地面坡度影响地面有坡度时,下坡方向,喷头射程加大，上坡方向，喷头射程变小。一般情况，支管平行等高线布置，干管垂直等高线布置。

431§2.8喷灌系统的规划与设计2）、喷头的组合形式风向稳定：矩形或等腰三角形风向不稳定：正方形

432§2.8喷灌系统的规划与设计（3）确定喷头的组合间距喷头的组合间距是指喷头沿支管的间距和两条相邻支管间的间距,称喷头间距（a）和支管间距（b）。a)、定系数法b)、变系数法（常用）

433§2.8喷灌系统的规划与设计a、定系数法Rφ=KR式中：Rφ设喷头设计射程,（m）K为折减系数，一般取0.7～0.9，固定管道式喷灌工程取0.8多风地区取0.7，无风地区取0.9R为喷头射程，(m)，见产品说明书喷洒方式组合方式喷头间距支管间距全圆正方形1.42Rφ1.42Rφ长方形Rφ1.73Rφ扇形长方形Rφ1.73Rφ

434§2.8喷灌系统的规划与设计b、变系数法这一方法是基于对喷头试验研究，归纳出在满足均匀系数Cu≥75%条件下，各风速等级条件下的最大组合间距比。a=KaR　b=KbR式中：a为喷头间距(m)     ｂ为支管间距(m)     Ka为喷头间距布置系数     Kb为支管间距布置系数

435§2.8喷灌系统的规划与设计风速m/s长方形布置正方形布置喷头间距支管间距0.3～1.61.01.31.1～1.01.6～3.41.0～0.81.3～1.11.0～0.93.5～5.40.8～0.61.1～1.00.9～0.7计算出a、b后，应进行调整，以适应管道规格长度的要求，便于安装施工并应满足组合喷灌强度的要求为喷头间距(m)，喷头组合间距确定后，便可在灌区地形图上绘制喷灌工程布置图，标出支管、喷头位置和主要管件。

436§2.8喷灌系统的规划与设计4、管道系统布置（“丰”字形和“梳齿”）1）较少折点、力求平顺、减少水投损失和造价。2）力求地块方整，水源和泵站位于地块中心，缩短管道输水长度。3）支管尽量与耕作方向一致。4）支管应尽可能布置成与主风向垂直，这样可增大支管间距，减少支管用量。5）在山丘区，干管应沿主坡方向布置，支管与之垂直，平行于等高线

437§2.8喷灌系统的规划与设计6）若支管必须沿地面坡度方向布置时，应按地面坡度控制支管长度。对你破而上的支管，应使支管收尾两端的碰头压力差小于喷头工作压力的20%，相应的喷头工作流量差不超过10%，以此确定支管长度；顺坡而下的支管，应缩小管径，增加摩擦损失，以抵消地形高差引起的过高压力。7）充分考虑地形因素，力求支管长度一致，规格统一，以利于设计、施工和运行管理。

438§2.8喷灌系统的规划与设计5、喷灌制度的制定喷灌制度包括：(1)灌溉定额，(2)灌水定额，(3)灌水次数，(4)灌水周期等。(一)设计灌水定额设计灌水定额按下式计算式中：m设计灌水定额，(mm)H为喷灌土壤计划湿润层深度(cm)对于大田作物可取40～60cmr为土壤干容量，(g/cm3)θmax土壤含水量上限(取田间持水率)θmin为土壤含水量下限(取田间持水率的60%)η为喷洒水利用系数(一般取0.85～0.95)。

439§2.8喷灌系统的规划与设计(二)设计灌水周期式中：Ｔ为设计灌水周期(d)m为设计灌水定额(mm)η喷洒水利用系数Ea为作物临界耗水期日平均耗水量(mm/d)。

440§2.8喷灌系统的规划与设计喷灌工作制度是指喷灌工程运行中,喷头在固定位置的喷灌时间,同时工作的喷头数以及喷头轮灌组的划分等内容。6.喷灌工作制度的拟定1、喷头在一个位置(工作点)的喷灌时间按下式确定2、同时工作的喷头数和支管数式中：N喷头为同时工作的喷头数A为喷灌工程控制面积(m2)C为一天中喷灌工程有效工作的时间（固定）不宜小于12h．

441§2.8喷灌系统的规划与设计支管数式中：N支为同时工作的支管数n喷头为一根支管安装的喷头数，以上计算结果均应取整数。注：如果计算出来的N支不是整数，则应考虑减少同时工作的喷头数或适当调整支管的长度。（4）确定轮灌分组及支管轮管方案

442§2.8喷灌系统的规划与设计7.管道水力计算（1）管径的确定1）干管的管径确定a）经验公式法b）经济流速法式中：D为经济管径mm；Q为管道设计流量m3/sV为经济流速,经济流速一般由经验确定取1.6～1.8m/s当Q＜120m3/h时当Q≥120m3/h时

443§2.8喷灌系统的规划与设计2）支管的管径确定喷灌支管设计时，支管的工作压力差的选取应符合设计要求，即同一支管上任意两个喷头之间的水头差应在喷头设计工作压力的20%以内。hw——为同一支管上任意两喷头间支管水头损失；△z——为同一支管上两喷头的进水口高程差（顺坡铺设为负值，逆坡为正值）hw+△z≤0.2hp

444§2.8喷灌系统的规划与设计（2）管道水力计算1、沿程水头损失计算式中：hf为沿程水头损失，m；f为沿程阻力系数；L为管道长度，m；Q为管道设计流量,m3/h；d为管道内径,mm；m为流量指数b为管径指数。各种管材的f、m、b值可查表1-11

445§2.8喷灌系统的规划与设计在喷灌系统中，沿支管安装有许多喷头，支管的流量自上而下逐渐减少。因此，计算沿程水头损失应分段计算。但为简化计算，常以进口最大流量计算沿程水头损失F查表1-122）局部水头损失计算（可按沿程水投损失的10%）

446§2.8喷灌系统的规划与设计9.水泵与动力选型1、设计扬程式中：H—水泵设计扬程，m；hp—典型喷头的工作压力，m；—水泵吸水管到典型喷头之间沿程损失之和—水泵吸水管到典型喷头之间局部水头损失之和2、设计流量△为典型喷头高程与水源水位高差(m)

447§2.1喷灌及其特点①喷灌可以控制喷水量,喷水量分布的均匀程度较高,完全可以避免地表径流和深层渗漏损失。②水利用系数高由于喷灌有一套专门的管道输出水,在输水过程中几乎没有漏水和渗水损失现象,所以水利用系数高.③水分生产率高灌1m3水所生产的粮食公斤数,喷灌可以作到计划供水，即实时供水，这样就可以依据作物的需水规律来供水,需多少供多少,减少了作物无效蒸腾蒸发,达到相同的产量时，需要较小的灌溉水量。实践表明:喷灌较地面灌溉一般可省水是30%－50%,节省的水量可以用于发展灌溉面积或其他部门用水。农业用水是大户，节水潜力很大，节水效益相当可观。

448§2.1喷灌及其特点增产主要表现为：　　　①喷灌可以采用较小的灌水定额对作物进行灌溉,便于严格控制土壤水分含水率及灌水深度,作物根系主要分布区水分供应充足,作物计划湿润层的土壤水分，经常保持在作物吸水的适宜范围内，有利作物生长；　　　②对耕作层的土壤不产生机械的破坏作用，保持土壤的团粒结构,土壤疏松、多孔、通气性好，促进养分分解，松高土壤肥力；　　　③调节田间小气候，增加近地表层的空气湿度,为作物创造了良好的生长发育条件。一般较地面灌溉提高产量10%—20%。

449§2.1喷灌及其特点①适应各种作物(小麦、玉米)，经济作物(棉花、花生、烟草)瓜果、蔬菜。②适应于各种场所大田作物、温室、大型牧场、大型农场、城市园林、运动场、水景        工程。③适应于各种土壤和地形，沙土、壤土、粘土均可以采用喷灌，不管是平原地区，还是山丘地地区均可采用喷灌技术。值得指出的是山丘区采用喷灌后可以省去造梯田或其它工程的费用，还有沙漠地区，少量的喷水有利用沙漠的绿洲化。

450§2.8喷灌系统的规划与设计二、喷灌工程规划设计的基本资料喷灌系统的规划布置应有实测的地形图,其比例视灌区大小,地形的复杂程度以及设计阶段要求的不同而定。在规划阶段，5000亩以上灌区要求1/5000－1/10000的地形图，5000亩以下灌区要求1/2000－1/5000的地形图。对于小地块要求1/500—1/1000的地形图，对于地势平坦的小块灌区，至少应用平面位置图，包括田块高程，水源位置(水位、高程)等资料。

451§2.8喷灌系统的规划与设计(二)土壤资料土壤资料包括：土壤质地、土壤容量、田间持水量、土壤入渗能力、土壤化学性质、土壤最大冻土层深度

452§2.6喷灌机将增压、输水管道、喷头及行走等设备连成的一个可移动式的喷水机械称喷灌机。喷灌机按其特征分为定位喷洒式和行走喷洒式两类，简称定喷机和行喷机。   按移动方式可分为：人工移动式、机械移动式、自动行走式喷灌机。

453§2.6喷灌机喷灌机分类如下：喷灌机类型移动方式定喷机行喷机手移式手抬式　　　手推车式　　　人工滚动式机移式机械滚移式　　　端拖式双悬臂式　　绞盘牵引式自走式平移定喷式时针式　　大型平移式

454

455滚移式喷灌机平移式喷灌机

456§2.8喷灌系统的施工与管理维护一、喷灌系统的施工1.定线与放样2挖渠修路、挖基坑和管槽3.浇筑水泵与安装水泵4.管道安装5.冲洗6.试压7.回填8.试喷

457§2.8喷灌系统的施工与管理维护二、喷灌系统的管理维护1.水源工程的管理水质符合要求、清除蓄水池沉积泥沙、系统运行前对泵站、管路、闸阀、调节池等进行全面检查，修复已损坏的部件，灌水季节结束，排除所有管中余水，后封堵阀门井。

458§2.8喷灌系统的施工与管理维护2.输水明渠及输水暗管的工程管理灌溉季前后，对输水明渠、暗管进行检修对于漏水及失灵闸门进行更换，灌水季节后应排除所有输水渠及暗管中余水，封堵进水口和检查井。3.地埋压力管道的管理灌水结束后，应打开控制阀和泄水阀，冲净泥沙排净管中剩余积水然后关闭所有阀门、排除阀门井中积水，冬季防冻害，对阀门进行保养

459喷灌喷灌系统工作压力射程喷灌制度问答题1喷灌优缺点。2喷灌设备的组成。3喷灌系统分类。4喷灌强度概念及计算。5喷灌均匀度概念及计算。6雾化系数概念及表示方法。7喷灌泵种类。8喷灌管道种类。9喷灌管道附件。10喷灌工程设计的步骤及主要内容。11喷灌工程收集哪些基本资料。

4601.某PVC-U支管总长108m，布置5个喷头，沿支管方向地形平坦喷头间距为24m，支首至第一个喷头的距离为12m，喷头设计工作压力为350kPa，喷头设计流量为4.5m3/h，试确定支管的管径。2.已经喷头喷嘴直径9mm，设计工作压力为350KPa，设计流量为5.7m3/h，设计射程为23.4m。喷灌区土壤为细砂壤土，地形平坦，作物为果树。风向垂直于支管，设计风速3.3m/s。喷头工作方式为多支管多喷头同时喷洒，田间水利用系数为0.85。要求（1）校核喷头雾化指标；（2）确定喷头组合间距（3）校核喷灌强度。

461第三章微灌工程第一节微灌概述第二节微灌主要设备第三节微灌灌溉技术要素第三节微灌工程规划设计第四节设计实例

462第三章微灌工程本章要点1.了解微灌的组成及分类2.了解微灌设备的性能及使用条件3.掌握微灌工程规划设计的主要内容和设计本章重点难点1.微灌工程的规划设计

463§3.1微灌工程概述微喷灌介于喷灌和滴灌之间的一种灌溉方法，对于密植作物，它可以进行全面喷洒灌溉，对稀植作物,可进行局部灌溉；滴灌灌水器（滴头）出流量更小一些,一般只能进行局部灌溉，微灌具有喷灌技术的所有优点，而且克服了喷灌受风影响大、耗能大、系统投资大等缺点，同时比喷灌更省水，施工难度也相对较小。微灌示意图

464§3.1微灌工程概述微灌是利用微灌设备组装微灌系统，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。

465§3.1微灌工程概述微灌优点：可以非常方便地将水施灌到每一株植物附近的土壤，经常维持较低的水压力满足作物生长需要。微灌省水、省工、节能，灌水器的工作压力一般为50～150千帕；灌水均匀度高，可达80%～90%以上；增产；可用咸水灌溉；对土壤和地形的适应性强。但微灌系统投资一般要远高于地面灌；缺点：灌水器出口很小，易堵塞，故对过滤系统要求高。

466§3.1微灌工程概述微灌系统组成：水源、首部枢纽、输配水管网、灌水器以及流量、压力控制部件和量测仪表等。

467§3.1微灌工程概述1、水源工程河流、湖泊、塘、沟渠、井泉都可作微灌水源，与水源相配套的引水、蓄水和提水工程以及相应的输配电工程称水源工程。

468§3.1微灌工程概述2、首部枢纽微灌工程的首部通常由水泵及动力机、阀门、水质净化装置、施肥装置、测量和保护设备组成。

469§3.1微灌工程概述3、输配水管网微灌系统的管网一般分为干、支、毛三级管道。通常干支管埋入地下，也有将毛管埋入地下的，以延长毛管的使用寿命。

470§3.1微灌工程概述4、灌水器微灌的灌水器安装在毛管上或通过连接小管与毛管连接。有滴头、微喷头、涌水器和滴灌带等多种形式。滴头微喷头滴灌带

471§3.1微灌工程概述微灌分类：按所用设备及出流形式：滴灌、微喷灌、小管出流灌和渗灌一、小管出流灌溉系统该系统主要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管理水平不高的现实，打破微灌灌水器流通的截面通常尺寸，而采用超大流道，以塑

472§3.1微灌工程概述料小管代替微管滴头，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系统。小管出流灌溉是利用4毫米的小塑料管与毛管连接作为灌水器，以细流(射流)状局部湿润作物附近土壤。对于高大果树通常围绕树干修一渗水小沟以分散水流，均匀湿润树周围土壤，小管灌水器的流量为80～150升/小时。

473§3.1微灌工程概述果树小管出流布置图

474§3.1微灌工程概述该系统具有以下优点：(1)堵塞问题小，水质净化处理简单；(2)施肥方便；(3)省水；(4)适应性强；(5)操作简单，管理方便。该技术特别适合于果树的灌溉。

475§3.1微灌工程概述二、滴灌整个系统从首部输配水管网至灌水器，可根据具体情况，通过比较国内外各家产品的性能做出合理设计和最佳组合。滴灌是利用安装在末级管道上的滴头，或与毛管制成一体的滴灌带将压力水以水滴状湿润土壤，滴灌灌水器的流量为2～12升/小时。

476§3.1微灌工程概述滴灌与其他灌溉方式比较具有以下特点：(1)蒸发损失小；(2)因为是局部湿润土壤，省水；(3)可根据作物的生育特点，进行自动控制；(4)可结合灌溉施肥，打药；(5)不板结土壤，改变作物根部环境；(6)因适时适量灌水，可达到增产、优质的效果。

477§3.1微灌工程概述滴灌系统：常分为温室滴灌系统、大田滴灌系统、果树滴灌系统。适用范围广。

478§3.1微灌工程概述三、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。微喷灌是用很小的喷头将水洒在土壤表面，对作物进行灌溉的一种方式。微喷头有固定式和旋转式两种。前者喷射范围小，水滴小；后者喷射范围较大，水滴也大些，故安装的这种灌水方式与微喷相比有以下特点：(1)抗堵塞性能好；(2)改善作物的生育环境，提高作物的产量和品质。

479§3.1微灌工程概述微喷灌根据其特点常可分为大田微喷、果树微喷、温室内悬挂式微喷。大田微喷

480§3.1微灌工程概述温室内悬挂式微喷灌

481§3.1微灌工程概述果树微喷灌

482§3.1微灌工程概述四、渗灌渗灌是利用一种特别的渗水毛管埋入地表以下30～40厘米，压力水通过渗水毛管管壁的毛细孔以渗流的形式湿润其周围土壤。由于它减小土壤表面蒸发，是用水量最省的一种微灌技术。渗灌示意图

483§3.1微灌工程概述地下渗灌示意图

484§3.1微灌工程概述涌泉灌　涌泉灌是通过安装在毛管上的涌泉器形成的小股水流，以涌泉的方式进入土壤的一种灌水方式。由于灌水流量较大(但一般不大于220L/h)，有时需在地面修筑沟埂来控制灌水。此灌水方式的工作压力很低，不易堵塞，但田间工程量较大，适合地形平坦地区果树灌溉。

485§3.1微灌工程概述（二)按管道的固定程度，滴灌又可分成固定式、半固定式和移动式三种类型。1〉、固定式滴灌其各级管道和滴头或微喷头的位置在灌溉季节是固定的。其优点是操作简便、省工、省时、灌水效率高、效果好。国产设备亩投资约为1000元—2000元，进口设备2500元—3500元。

486§3.1微灌工程概述2〉、半固定式滴灌其干、支管固定，毛管由人工移动，亩投资700元—1000元。3〉、移动式滴灌其干、支管、毛管均由人工移动，设备简单，但用工较多。亩投资500元—700元。

487§3.1微灌工程概述移动式滴灌机

488喷灌补充绿地灌水量估算表注：表中“冷”指仲夏最高气温低于21℃；“暖”指仲夏最高气温21℃-32℃；“热”指仲夏最高气温高于32℃；“湿”指仲夏平均湿度大于50%；“干”指仲夏平均湿度低于50%。气象条件湿　冷干　冷湿　暖干　暖湿　热干　热日需水量(mm)2.5-3.83.8-5.03.8-5.05.0-6.45.0-7.67.6-11.4

489§3.2微灌设备一、灌水器微灌灌水器有滴头、微喷头、涌水器和滴灌带(管)等多种形式。按其结构和水流的出流形式不同又可分为滴水式、漫射式、喷头式和涌泉式等。其相应的灌水方法便称为滴灌、微喷灌和涌泉灌。

490§3.2微灌设备1、滴头滴头的作用是将有压水流形成一滴一滴的水滴滴入土壤，滴头常用塑料压铸而成,工作压力水头约10m，流道最小孔径在0.3mm—1.0mm之间，流量在0.0L/h—1.2L/h范围内。按照滴头在毛管的安装部位不同分为灌上式和内镶式；按压力补偿作用分为压力补偿式和非压力补偿式；按消能方式不同分为：长流道型滴头、孔口型滴头、涡流型滴头和压力补偿型滴头。

491§3.2微灌设备(1)长流道型滴头式滴头这种灌水器串接在两段管之间，成为毛管的一部分，简称管式滴头，滴头有内螺纹管式滴头。(2)微管滴头微管滴头是把一种直径为0.8mm—1.5mm的塑料管插入毛管，水在微器中流动消能，并以滴流状出流，主要形式有缠绕式和直线散放式。

492§3.2微灌设备(3)孔口式滴头1-进水口2-出水口3-横向进水道孔口式滴头是靠孔口出流造成的局部水头损失来消能调

493§3.2微灌设备（4）涡流滴头涡流滴头1-毛管壁2-滴头体3-出水口4-涡流室涡流式滴头是靠水流进入灌水器的涡室内形成的涡流来消能调节出水量的大小。

494§3.2微灌设备(5)压力补偿型滴头压力补偿性滴头是利用水流压力对滴头内的弹性体的作用，使流道形状改变或过水断面面积发生变化，即当压力减小时，增大过水断面积，压力增大时，减小过水断面积，从而使滴头出流量自动保持稳定，同时还具有自清洗功能。压力补偿式滴头

495§3.2微灌设备2、滴灌带　滴头与毛管制成一体，兼具配水和滴水功能，按结构分为：内镶滴灌带和薄壁滴灌带。

496§3.2微灌设备3、微喷头　微喷头即微型喷头，作用与喷灌喷头基本相同，只是微喷头一般工作压力较低，湿润范围较小，有射流旋转式、折射式、离心式和缝隙式。4、小管灌水器：孔口大，不易堵塞5.渗灌管

497§3.2微灌设备（二）、灌水器的结构参数和水力性能参数结构参数：主要指流道或孔口尺寸，对于滴灌带还包括管带的直径和壁厚；水力性能参数：主要指流态参数，制造偏差系数、工作压力、流量，对于微喷头还包括射程、喷灌强度、水量分布等。表：2-1

498§3.2微灌设备（1）流量与压力的关系（2）制造偏差系数灌水器变差系数越小，灌水器的制造精度越高。一般认为，当Cv<0.03时，灌水器的制造质量为优等；Cv=0.06~0.12时为一般；当Cv>0.12时，则认为制造不合格。

499§3.2微灌设备二、首部枢纽（1）逆止阀：当切断水流时，用于防止含有肥料的水倒流进水泵或供水系统。（2）空气阀（进排气阀）：安装于系统最高处或局部高地，用于放出灌网中积累的空气，塑料和铅合金材料。（3）压力调节器：是微灌系统中主要的调压设备之一。该设备用于灌溉系统的压力偏高，而管道进口又需要一个较低的恒定压力的情况

500§3.2微灌设备（4）流量调节器流量调节器是通过自动改变过水断面的大小来调节流量的。（5）计量装置：水表、流量表、压力表。反映系统是否按设计正常运行，特别是过滤前后的压力表，实际上是反映过滤器堵塞程度以及何时需要清洗的指示器（6）肥料注入设备。将无压的肥料溶液注入到压力系统中。（7）过滤设施及设备

501§3.2微灌设备1）压差式施肥罐压差式私费灌一般由储液罐、进水管、供肥管和调压阀等主要用于大田作物、果树及蔬菜大棚的施肥灌溉。

502§3.2微灌设备原理：在输水管上的亮点形成压力差，并利用这个压力差，将化学药剂注入系统。优点：加工制造简单、造价较低和不需外加动力设备。缺点：注肥过程中灌内溶液浓度逐渐变稀、罐体容积有限、添加化肥次数频繁且较麻烦以及输水管道因设有调压阀而造成一定的水头损失。2）开敞式施肥罐自压施肥装置3）文丘里管4）注射泵

503§3.2微灌设备为了确保围观系统施肥时运行正常并防止水源污染，必须注意一下3点：1）化肥或农药的注入一定要放在水源与过滤器之间，肥液先经过过滤器之后再进入灌溉管道，使未溶解的化肥和其他杂质被清除掉，以免堵塞管道及灌水器。2）施肥或施农药后必须利用清水把残留在系统内的肥液或农药全部冲洗干净，防止设备被腐蚀。3）在化肥或农药输液管出口处与水源之间一定要安装逆止阀，防止肥液或农药流进水源，更严禁把农药和化肥加进水源而造成环境污染。

504§3.2微灌设备（7）、微灌用过滤设备微灌系统对水质的净化与处理要求较高，要求灌溉水中不含有造成灌水器堵塞的污物和杂质。　微灌初级水质净化设备有拦污栅、沉淀池等，一般设在水泵进水池的入口，在水泵出口还可以安装过滤器进一步净化水质，采用的主要过滤器有：旋转式水砂分离器、砂石过滤器、筛网过滤器、组合式过滤器。

505§3.2微灌设备1、旋转式水砂分离过滤器又称离心式(1)主要用于含沙水流的初级过滤。(2)原理水由进水管切向进入离心室，由旋转产生的离心力推动泥沙及其他密度较高的固体颗粒向管壁移动，形成旋流，促使泥沙进入集沙罐、清水则顺流进入出水口，即完成水砂分离。被分离的大量泥沙停留在集沙罐中，集沙罐设有排沙口和清洗口，可不间断排沙。

506§3.2微灌设备2、砂石过滤器又称介质过滤器原理是利用经过筛分并分层填装在容器内的砂石为介质进行过滤。这种过滤器有利于清除水中的细砂和有机质，常将它与筛网式过滤器组合安装在微灌系统的首部，组成过滤站。主要用于水库、塘坝、沟渠、河流及其他敞开水面水源中含有机物及泥沙的水质过滤。

507§3.2微灌设备3、筛网式过滤器主要用于灌溉水质较好，或水质较差时与其他类型的过滤器单级或组合使用，做为末级水过滤器设备。其形式有多种，按安装方式有立式和卧式，按材质有塑料和金属，按清洗方式有人工清洗和自动清洗，按滤网形状有网式和叠片式之分。

508§3.2微灌设备4、组合式过滤器根据水质处理时的需要对常用的过滤器(离心式过滤器、砂石过滤器、网式过滤器)按水质处理要求及水源水质情况进行组合使用。

509§3.2微灌设备三、管道与连接件微灌用管道同喷灌用管道和管件基本相同。管道是微灌系统的主要组成部分。微灌用管道多采用黑色塑料材质的管道和管件。通常干、支管多用聚氯乙烯硬管，末级毛管多采用聚乙烯半软管。Φ63mm以下的管采用聚乙烯管，Φ63mm以上的管采用聚氯乙烯管。

510§3.2微灌设备微灌连接件是连接管道的部件，亦称管件。主要有接头、三通、弯头、堵头等部件。国内微灌用聚乙烯塑料管的连接方式和连接件有两大类：一、是以北京绿源公司为代表的外接式管件；二、是以山东莱芜塑料制品总厂为代表的内接式管件。

511§3.2微灌设备滴灌的七大错误：错误1：不合理的灌溉制度滴灌流量低，使用者常常会看不到灌水过程，如果灌溉时间太长，则有会产生深层渗漏浪费；如果灌溉时间太短，根系又将发生水分胁迫。了解灌溉系统的灌水强度、植物需水量和土壤田间持水量，就能更好地根据植物需要进行灌溉。同时要铭记，灌溉周期和灌溉量要根据气候和植物的不同生长阶段而调整，不能始终采用同一灌溉制度。

512§3.2微灌设备错误2：采用错误的滴头滴头通常分为两种型号，压力补偿式和非压力补偿式。压力补偿式虽然贵一些，但效果更好。首先，压力补偿滴头可确保每一个滴头出水均匀，施肥灌溉均一。其次，部分压力补偿式滴头可将堵塞滴头的杂物洗出，还有一些压力补偿式滴头流道很大，减少了滴头堵塞的可能性。

513§3.2微灌设备错误3：缺少过滤设备许多使用者错误的认为井水不需要过滤，而事实上井水经常含有粗砂、细砂和一些化学物质，堵塞滴头。常见的过滤器有滤网、叠片和介质过滤器，如果水中有砂则宜采用离心过滤器。在开始安装过滤系统前，要对水质的物理和化学组成进行分析，根据水质采用合适的过滤设施，并且选择具有抗堵塞性能的滴头。

514§3.2微灌设备错误4：没有通过滴灌系统进行施肥水肥同步施入是滴灌的最大优点。植物根系生长具有向水、向肥性，肥料随灌溉水施用效率最高。但使用施肥灌溉系统要有防止肥料倒灌装置，以防肥料污染地下水和其他水源。

515§3.2微灌设备错误5：缺乏日常维护滴灌系统需要通过精心维护以发挥最优性能。有条件的单位应经常冲洗滴灌管，保证设备水流的畅通。根据实际需要，可以考虑周期性配合使用有效的化学处理。

516§3.2微灌设备错误6：没有压力表和流量表这些简单的设备可以帮助使用者给灌溉系统“把脉”，以解决凭肉眼无法准确判断的滴灌系统问题。用压力表检测滴灌管首部、中部和滴灌毛管尾部的压力情况，对比设计压力或水压的历史情况，可以判断滴灌系统的问题。流量计可以帮助使用者快速判断水源的流量，另外，流量数据有助于计算实际流量和灌溉系统的历史流量情况。

517§3.2微灌设备错误7：忽视长期运行费用滴灌系统往往要使用十几年或20年以上，灌溉数百万立方的水肥，所以考虑灌溉的均匀度、泵站的运行费用以及日常维护费用非常重要。一个前期设计良好的系统，可通过其良好的均匀度或节能性降低后期运行成本。另外，一些供应商有很多经验和专有技术，可以指导使用者选用正确的灌溉系统，并在运行和维护系统方面提供帮助。

518§3.4微灌灌溉技术要素一、微灌设计耗水强度与设计灌溉补充强度1.耗水强度微灌只湿润部分土壤，与覅米安灌溉和喷灌相比，作物耗水量主要用于本身的生理需水，地面蒸发损失很小。一般应根据当地资料确定。

519§3.4微灌灌溉技术要素在无资料地区，可采用联合国粮农组织推荐的方法。式中：Ea为微灌作物耗水强度，mm/d;Ec为传统灌溉条件下的作物蓄水量kr为作物遮阴率对耗水量的修正系数，若计算出大于1取kr=1；Ge为作物这音律，随作物种类和生育阶段而变化，对于大田和蔬菜作物，设计时可取0.8-0.9，对于果树，可根据书馆半径和果树所占面积计算确定。

520§3.4微灌灌溉技术要素2.设计耗水强度设计耗水强度是指在设计条件下微灌的作物耗水强度，它是确定微灌系统最大输水能力和灌溉制度的依据。设计耗水强度越大，系统的输水能力越大，保证程度越高，但系统的投资越高，反之亦然。作物滴灌微喷灌果树3-54-6葡萄、瓜类3-64-7蔬菜（保护地）2-3-蔬菜（露地）4-75-8粮棉油等作物4-65-8

521§3.4微灌灌溉技术要素二、微灌土壤湿润比微灌时被湿润的土体占计划湿润总土体的百分比称为土壤湿润比。实际应用中，常以地面以下20-30cm处的湿润面积占总灌水面积的百分比表示。影响因素：毛管的布置方式、灌水器的类型和布置方式、灌水器的流量和灌水量大小。

522§3.4微灌灌溉技术要素Np—每棵作物滴头数；Se—滴头沿毛管上的间距，m；W—湿润带宽度（也等于单个低头的湿润直径），m；Sp—作物株距，m；Sr—作物行距，m。

523§3.4微灌灌溉技术要素设计土壤湿润比要求：各种土壤和作物恰当的最小湿润比还没有明确的结论。对于宽行作物（如葡萄、灌木和果树），合理的设计目标应是至少达到根系水平见面面积的1/3，至多2/3，例如，33%

524§3.4微灌灌溉技术要素作物滴灌微喷灌果树25-4040-60葡萄、瓜类30-5040-70蔬菜（保护地）60-9070-100粮、棉、油等作物60-90100围观设计土壤湿润比建议取值范围%

525§3.4微灌灌溉技术要素http://www.bjlygg.com/news_detail.asp?id=7北京绿源塑料有限责任公司http://www.co188.com/http://www.co188.com/index_sl.htm

526多口系数F值表摘自：迟道才，2009，《节水灌溉理论与技术》，109.

527§3.4微灌灌溉技术要素滴灌时毛管和灌水器的布置上述各种布置形式的滴头位置一般与树干的距离约为树冠半径的2/3。

528§3.4微灌灌溉技术要素（1）单行直线毛管布置，其湿润比为式中：P为土壤湿润比，%；Dw为土壤水分水平扩散直径或湿润带宽度（Dw的大小取决于土壤质地、灌水流量和灌水量大小，缺乏资料取0.8-1），m；Se为灌水器或出水点间距，m；Sl为毛管间距，m。

529（2）双行直线毛管布置，其湿润比为式中：S1为毛管间的窄间距，m；P1为与S1相对应的土壤湿润比，%；S2为毛管的宽间距，m。P2为与S2相对应的土壤湿润比，%；Sr为作物行距，m。

530§3.4微灌灌溉技术要素（3）绕树环状多出水点布置其湿润比为或=式中：n为一株果树下布置的关起数目；Se为灌水器出水口间距，m；St为果树株距，m；Sr为果树行距，m；其余符号同上。

531§3.4微灌灌溉技术要素（4）单行毛管带微管布置

532§3.4微灌灌溉技术要素作物滴灌微喷灌果树25-4040-60葡萄、瓜类30-5040-70蔬菜（保护地）60-9070-100粮、棉、油等作物60-90100微灌设计土壤湿润比建议取值范围%

533§3.4微灌灌溉技术要素灌水均匀度目前在设计微灌工程时能考虑的只有水力（压力变化）和制造偏差两种因素对均匀度的影响。克里斯琴森均匀系数表示（2-5）（2-6）

534§3.4微灌灌溉技术要素灌水均匀度一条支管及所辖毛管所控制的灌溉范围称灌水小区。设计要求灌水小区内各灌水器出流量均匀程度在允许范围内，即要求灌水小区内流量允许偏差率不应大于20%。(1)灌水器流量偏差率与工作水头偏差率灌水小区内流量偏差率为

535§3.4微灌灌溉技术要素灌水小区内工作水头偏差率式中：hmax为灌水器最大工作水头；hmin为灌水器最小工作水头；hd灌水器设计工作水头。

536§3.4微灌灌溉技术要素(2)灌水小区允许水头偏差分配为保证灌水小区内灌水器出流均匀，设计中应满足如下条件式中：[qv]为设计允许流量偏差率，不应大于20%[hv]为设计允许工作水头偏差率(%)，可按下式计算

537§3.5微灌工程的规划设计一、微灌工程规划设计的类型1、微喷灌工程规划设计2、滴灌工程规划设计二、微灌工程的规划设计微灌工程的规划设计与喷灌工程设计一样，在调查研究，外业勘测和收集资料的基础上进行，其规划设计工作内容主要有以下几个方面。

538§3.5微灌工程的规划设计(一)微灌工程的布置微灌工程的布置通常是在1/500-1/2000比例尺的地形图上进行初步布置，然后将初步布置方案与实际情况对照并进行修正。1、首部枢纽位置的确定首部枢纽位置的选择以投资省、管理方便为原则，一般首部枢纽均与水源工程相结合。如水源距灌区较远，首部枢纽可布置在灌区旁边，有条件时尽可能布置在灌区中心位置，以减少输水干管长度。

539§3.5微灌工程的规划设计2、毛管和灌水器的布置3、干支管布置平原地区,干管平行作物种植方向,支管垂直作物种植方向；山丘区干管多沿山脊布置或沿等高线布置，支管则垂直于等高线。

540§3.5微灌工程的规划设计(二)微灌灌溉制度设计1、灌水定额式中:m为灌水定额(mm)；r为土壤容重(g/cm3)；z为计算湿润层深度(cm)，蔬菜取20-30cm大田作物取30-60cm,果树取80-120cm、为适宜土壤含水量上、下限(占干土重的百分比)；为灌溉水利用系数,取0.90-0.95；p为微灌设计土壤湿润比(%)。

541§3.5微灌工程的规划设计2、设计灌水周期T式中：T为设计灌水周期(d)；Ｅａ为设计耗水强度（mm/d）

542§3.5微灌工程的规划设计3、一次灌水延续时间式中：t为一次灌水延续时间(h)；sr灌水器间距（m）；st为毛管间距(m)。

543§3.5微灌工程的规划设计当一株果树安装几个灌水器时式中：st为果树间距；sr为果树行距；n为一株果安装的灌水器数。

544§3.5微灌工程的规划设计(三)微灌系统工作制度的确定1、续灌　续灌是对系统内全部管道同时供水，灌区内全部作物同时灌水的一种工作制度。优点是每株作物都能得到适时灌水，供水时间短，有利其它农事的安排。缺点是干管流量集中，增加工程投资和运行费，设备利用率低，在水源不足时可能减少灌溉面积。因此，只有在几十亩到近百亩的小面积果园，才采用这种工作制度。

545§3.5微灌工程的规划设计2、轮灌轮灌是将支管分成若干组，由干管轮流向支管供水，每组支管内部同时向毛管供水。这样可减少系统的流量，从而减少投资，提高了设备利用率。轮灌制度在分组时应考虑作物的需水要求，使土壤水分能得到及时的补给，同时也要考虑水源条件和便于管理，有条件时最好一个轮灌组的土地集中连片，各轮灌组灌溉面积尽量相等。全系统轮灌组数按下式划分：

546§3.5微灌工程的规划设计对于固定微灌工程对于移动微灌工程式中：N为轮灌组数,取整数；C为系统一天工作的时数,一般12-20h；ns为一条毛管在所辖面积内移动的次数

547§3.5微灌工程的规划设计(四)微灌工程流量确定1.毛管进口流量式中：Ｎｍ为一条毛管上的灌水器数。2、支管进口流量Ｎｚ为一条支管上的所辖毛管上的灌水器总数。

548§3.5微灌工程的规划设计3、干管流量干管流量是由干管同时供水的各条支管流量之和

549§3.5微灌工程的规划设计(五)微灌工程水力计算1)管道沿程水头损失式中：hf为沿程水头损失，m；f为沿程阻力系数；L为管道长度，m；Q为管道设计流量，m3/h；d为管道内径，mm；m为流量指数；b为管径指数。各种管材的f、m、b值可查表。

550§3.5微灌工程的规划设计(2)多孔管沿程水头损失h'f=F·hf式中：F为多口系数。（六）支毛管设计

551§3.5微灌工程的规划设计(六)首部枢纽设计过滤器设计进口与出口压力差应按下式确定式中：为过滤器设计进口与出口压力差(m)；为过滤器通过净水流时进口与出口水头差(m)；为过滤器工作时允许进口与出口增加的水头差(m)；比值不宜大于3.0。过滤器前、后管前上应装有压力表，当前后压力表,压差大于过滤器设计进口与出口压力差时，应冲洗过滤器

552§3.5微灌工程的规划设计压力表应选择灵敏度为2.5级以下的压力表，压力表的量程系数应是设计压力的1.3——1.4倍。2、施肥罐施肥罐应根据设计流量、肥料和农药的性质选择，化肥和农药注入及储存设备应耐腐蚀。常用的施肥装置有文丘里施肥器、压差式施肥罐、活塞泵或隔膜泵。

553§3.5微灌工程的规划设计3、水泵及动力设备式中：为系统设计扬程(m)；为施肥装置水头损失；典型支管进口高程；为水源高程；为典型支管进口设计水头；水泵吸水管进口至典型支管进口的管道沿程水头损失之和,水泵吸水管进口至典型支管进口的管道局部水头损失之和。

554小结1.微灌的优缺点？2.微灌系统组成？水源、首部枢纽、输配水管网、灌水器以及流量、压力控制部件和量测仪表等3.微灌分类？按所用设备及出流形式：滴灌、微喷灌、小管出流灌和渗灌按管道的固定程度，滴灌又可分成固定式、半固定式和移动式三种类型。4.灌水器种类？按结构和出流形式不同灌水器主要有滴头、滴灌带、微喷头、涌水器、渗灌管等五类

5555.滴头分类？按消能方式分为：长流道型、孔口型、涡流型、压力补偿型6.微灌灌水器结构参数和水力性能参数？结构参数：流道或孔口的尺寸，对于滴灌带还包括管带的直径和壁厚水力性能参数：流态指数、制造偏差系数、工作压力、流量，对于微喷头还包括射程、喷灌强度、水量分布等。8.常用管道类型？9.微灌技术要素？微灌耗水强度、微灌湿润比、灌水均匀系数10.微灌规划设计步骤？

556第四章低压管道灌溉技术第一节概述第二节低压管道工程常用的管材及附件第三节低压管道灌溉工程规划与设计第四节低压管道灌溉工程规划与设计示例

557第四章低压管道灌溉技术本章要点：1.了解低压管道的优缺点及组成2.了解低压管道灌溉常用的管材及附件3.掌握管网系统设计与水力计算4.掌握低压管道灌水工程规划与设计本章难点低压灌溉工程规划与设计

558§4.1概述低压管道输水灌溉简称管道输水灌溉，在田间灌水技术上，仍属于地面灌溉类，它是以管道代替明渠输水灌溉系统的一种工程形式。灌水时使用较低的压力，通过压力管道系统，把水输送到田间沟、畦，灌溉农田。

559低压管道输水

560§4.1概述根据低压管道输水灌溉的运用条件、通过研究和实践，其管道系统的压力一放不超过0.2MPa，平原地区管道系统的压力一般小于0.1Mpa，在克服管道的输水压力损失之后。管道最远处出口压力应控制在0.002-0.003MPa。有时受管材承压能力的限制，管道的输水压力还得相应地降低。

561低压管道输水灌溉技术近年来在我国北方井灌区取得了较快的发展，这项技术可用于大田粮、棉油作物及果树蔬菜等经济作物，适用于我国平原井灌区、自流灌区的土渠改造。目前我国低压管道田间输水工程的面积已达9933.3万亩，占节水灌溉面积的33%，铺设输水管道长度25万km。第一节概述

562低压管道输水主要特点：低压管道输水是在低压条件下运用的。目前主要用于输配水系统层次少(一级或二级)的小型灌区(特别是井灌区)，也可用于输配水系统层次多的大型灌区的田间配水系统。其工作压力相对于喷灌、微喷灌等较低。§4.1概述

563一、低压管道输水灌溉技术的优点1．节水低压管道输水是在低压条件下运用的。目前主要用于输配水系统层次少(一级或二级)的小型灌区(特别是井灌区)，也可用于输配水系统层次多的大型灌区的田间配水系统。其工作压力相对于喷灌、微喷灌等较低。管道输水系统可以减少渗漏和蒸发损失，提高水的有效利用率。低压管道的输水效率可达95％左右，比土渠提高30－40％，同时管道灌水均匀，水的利用率高，因此节水效果明显，节水的同时也就节约了动力。第一节概述

564§4.1概述（2）减少土渠占地，节省土地以管代渠在井灌区一般可比土渠减少占地2%左右。对于我国土地资源紧缺，人均占有耕地不足1.5亩的现实来说，这是一个很大的社会和经济效益，其意义极为深远。

565§4.1概述（3）输水快和省时、省力管道输水灌溉是在一定压力下进行的，一般比土渠输水流速大、输水快，供水及时，有利于提高灌水效率，适时供水，节约灌水劳力。（4）节能用管道输水灌溉，比土渠输水多消耗一定能耗，但通过节水，提高水的有效利用率所减少的能耗，一般可节省能耗20%一25%。

566§4.1概述（5）对地形适应性较强管道输水灌溉灌溉属有压供水，能适应各种地形，可使原来渠道难以达到灌溉的耕地实现灌溉，扩大灌溉面积。（6）灌水及时促进增产增收管道输水灌溉，减少水量损失，同时改善了田间灌水条件，缩短了轮灌周期，从而有效地满足了作物生长的需水、可收到增产增收的效果。另外，采用管道输水，还便于管理便于机耕。

567§4.1概述二、低压管道灌溉的缺点：（1）低压管道输水灌溉的技术标准低。（2）缺少大口径管材、系列配套管材及附属设备。（3）工程规划设计水平有待提高。（4）田间工程的标准和配套程度低。（5）重建轻管的现象依然存在，使低压管道灌溉工程不能发挥其应有的效益。

568§4.1概述三、国外发展概况美国：早在20年代就在加利福尼亚州的图尔洛克灌区应用低比管道输水灌溉技术，其形式是地面闸管系统和地下管道阀门系统。

569前苏联：典型的(相当于农渠一级的)低压管网系统采用地下固定式石棉管或塑料硬管，从架空的“U”型槽的斗渠通道虹吸管或管式放水口引水。日本：灌溉输水系统已由部分管道输水向多级组合的完整的管道输水系统发展。以色列：以色列为干旱半干旱地区，有300万亩灌溉土地，90％以上实现了管道化．水的有效利用系数很高。全国主要水系已连结成统一水网。其他如罗马尼亚、保加利业等国家，管道输水灌溉发展也都比较快。

570四、国内发展概况我国低压管道输水灌溉技术从50年代就开始试点应用，但因技术设备不配套，造价较高以及当时我国农村的经济水平较低而未能大面积推广应用。进入80年代以来，我国北方一些地区连年干旱，地面与地下水资源日益紧张，使得低压管道输水灌溉这项节水技术得到飞速发展。下一页第一节概述

571全国现有耕地面积14.72亿亩，有效灌溉面积8.28亿亩，有效实灌面积6.915亿亩，总人口12.14亿人，其中农业人口为8.865亿人。截止2005年底，全国共有节水灌溉工程面积3.22亿亩，管道输水控制面积9933.3万亩，占节水灌溉面积的33%。规划“十五”期间全国新增节水灌溉工程面积2.305亿亩，管道输水控制面积4785万亩。第一节概述

572对于地下水资源严重超采的北方地区，井灌区应大力推行低压管道输水技术，特别是新建井灌区，要力争实现输水管道化；近几年南方经济条件的渠灌区也在大力推广低压管灌。由于低压管道输水灌溉技术的一次性投资较低（与喷灌和微灌相比），要求设备简单，管理方便，农民易于掌握，故特别适合我国农村当前的经济状况和土地经营管理模式，深受广大农民的欢迎。第一节概述

573五、管道系统组成低压管道输水灌溉系统，根据各部分承担的功能由：水源(机井)、输水管道、给配水装置(出水口、给水栓)、安全保护设施(安全阀、排气阀)、田间灌水设施等部分组成,见图1-1所示。

574

575(一)水源低压管道输水灌溉的水源有井、河、渠、水库、塘等，配套的提水动力多为机泵(有自压条件的除外)。低压输水管道灌溉系统中，主要采用叶片泵中的离心泵包括单级单吸离心泵(如BA型、B型、IB型、IS等)，单级双吸离心泵(如Sh型、S型等)〕及井泵(包括长轴深井泵，如JD型、J型、JC型等及深井潜水电泵，如QJ型、JQ型、NQ型)等。对于其他的一些农用泵，如轴流泵、混流泵等，因低压输水灌溉系统比较少用，在此不作介绍。低压管灌中的水泵选型等与喷灌工程基本相同，这里就不在赘述了。

576井泵的几种安装形式

577(二)输水系统输水系统是由输水管道、管件(三通、四通、弯头、变径接头等)连接成的输水通道。按管道材料可分为混凝上管、水泥砂土管、缸瓦管、石棉水泥管、塑料管等。

578(三)给配水装置由地下输水管道向田间沟、畦配水的给水装置，一般称出水口，如能连接下一级田间移动管道的，则称给水栓。(四)保护设备为防止水泵突然关闭或其它事故等产生的水锤,在管道系统首部或适当位置安置调压或进排气阀等保护设置。(五)田间灌水设施田间灌水设施一股是指与出水口相连接的闸管系统。

579§4.1概述六、管道系统的类型1.按配水方式分为水泵输水和自压输水水泵直送式蓄水池式

580§4.1概述2.按管网形式分类树状管网和环状管网树状网分干管、支管、分支管只有分流无汇流；环状网，管网通过节点奖各管道连接成闭合环状网。根据给水栓位置和控制阀起笔情况狂，水流可作正逆方向流动。

5813.按固定方式分类固定式半固定式移动式管渠结合式第一节概述

5821.固定式低压管道输水灌溉系统中的各级管道及分水设施均埋于地下，固定不动。田间毛渠较短，固定管道密度大、标准高，一次性投资大，但运行管理方便，灌水均匀。多用于蔬菜保护地。下一页第一节概述

5832.半固定式低压管道输水灌溉系统的机泵、地下输水管道和出水口（给水栓）是固定的，而地面软管是可以移动的，灌水时通过埋设于地下的固定管道将水输送到控制一定灌溉面积的出水口，再在出水口处接上地面移动软管，将水输送到沟、畦进行灌溉。这种形式广泛应用于大田和裸地经济作物，经济条件一般的地区，宜采用半固定式系统。下一页第一节概述

5843.移动式管道灌溉系统中除水源外，机泵和地面管道都是可移动的，机泵有的固定，有的也可移动，管道多采用软管，简便易行，一次性投资低，多在井灌区临时抗旱时用。但这种形式耗能大，劳动强度大，管道易破损，使用寿命短，在作物生育期运行不是很方便。适用于小流量、小机组、小面积的条件。第一节概述

5854.管、渠结合式这种系统大致与半固定式系统相同，所不同的是不用地面软管，而采用田间毛渠配水。即机泵、输水管、出水口固定，田间毛渠配水。这种类型投资较少，应用较为广泛。第一节概述