第4章 微灌技术 第5节 微灌系统规划与设计

一次灌水延续时间：一次灌水延续时间是指把 设计灌水定额水量，在不产生径流的条件下， 均匀分布于保护地田间所用的灌水时间，用下 式计算，即
t m滴
式中： t
m滴
Se S l q滴
Se Sl
q滴
—次灌水延续时间（h）； —设计灌水定额（mm）； —滴头间距（m）； —毛管间距（m）； —滴头流量（l/h）

轮灌区数目的确定：对于固定式滴灌系统，轮 灌区数目可按下式计算：
N 24 KT / t
式中：N — K — t — T — 轮灌区数目（个） 水泵每天开启时间比例，通常选0.5～0.8 每条或每组开启的时间（h） 灌水周期（d）
对于移动式微灌系统可按下式计算：
N 24 KT / n移t
式中： m 滴 ——设计灌水定额
a
max
H
——允许消耗的水量占田间持水量的比例（﹪）
a =20﹪～40﹪ 对于耐旱作物或控水生生育阶段 a =30﹪～40﹪
对于需水敏感性植物； ——土壤田间（体积百分率持水量，﹪）
min
P
——凋萎含水量（体积百分率持水量，﹪）
——计划湿润层深度（m），一般蔬菜0.20～0.30m；果 ——土壤湿润比，70%～90%
当管道有多个出水口时，管道的沿程阻力应考 虑多口出流对沿程阻力的折减问题，多口出流 折减系数k如下表所示，对应计算公式为
hf 0.948 10 kLQ
5
1.77
/D
4.77
折减系数

勃拉休斯公式：
1.75 Q 4 h f 8.4 × 10 × L 4.75 D
式中：
hf－沿程水头损，m Q－流量，m3/h D－管道内径，mm L－管道长度，m
式中：
n 移 ——滴灌系统控制面积内毛管移动的次数
t ——每条或每组开启的时间（h）
对于固定式微灌系统，毛管固定在一个位置上灌水，
控制面积按下式计算：
f Sl L
式中：f——每条毛管控制的灌溉面积（m2）
Sl——毛管间距，m
L——毛管长度（m），移动式滴灌系统 中为出流毛管长度
对于移动式微灌系统，一条毛管控制的灌溉
轮 灌
较大的微灌系统为了减少工程投资，提 高设备利用率，增加灌溉面积，通常采 用轮灌的工作制度 一般是将支管分成若干组，由干管轮流 向各组支管供水，而支管内部则同时向 毛管供水
A 划分轮灌组的原则
轮灌组的数目应满足作物需水要求，同时使水源的 水量与计划灌溉的面积相协调 每个轮灌组控制的面积应尽可能接近相等 轮灌组的划分应照顾农业生产责任制和田间管理的 要求 为了便于运行操作和管理，通常一个轮灌组管辖的 范围宜集中连片，轮灌顺序可通过协商自上面下或 自下而上进行。
树0.3～1.0m
2、设计灌水周期
设计灌水周期：滴灌设计灌水周期是指按一定 的灌水定额灌水后，在作物适宜土壤含水率的 条件下，保障作物正常生长的可能延续时间 T ， 用下式计算，即
T m滴 / e
式中： T——灌水周期（d）； e——作物需水旺盛日平均耗水量（mm/d）
3. 一次灌水延续时间

沿程水头损失
h f 0.948 10 LQ
5
1.77
/D
4.77
式中： hf——沿程阻力损失（m） Q——管道流量（m3/h） D——管道内径（mm） L——管道长度（m）
本公式具体应用于塑料管
沿程水头损失公式中的f、m、b值
管 材 f m b
混凝土管或钢筋混凝土管 n=0.013 n=0.014 n=0.015 n=0.017 旧钢管、旧铸铁管 石棉水泥管 硬塑料管 铝管、铝合金管
B 轮灌组数目的确定

按作物需水要求，全系统轮灌组的数目划分如下 对于固定式系统 N≤CT/t 对于移动式系统 N≤CT/n移t N—— 允许的轮灌组最大数目，取整数 c—— 一天运行的小时数，一般为12～20h T—— 灌水时间间隔(周期)，d t—— 一次灌水延续时间，h n移—— 一条毛管在所管辖的面积内移动的次数
4
5
6
2. 局部阻力损失
h j [i v (2 g ) ]
2 1
式中：
h j——管网局部阻力（m）
i ——管网某处局部阻力系数
v
——管道内水流流速（m/s） ——重力加速度
g
工程设计中为了计算方便，局部阻力损失也 常按沿程阻力损失的10％估算
3. 管道系统设计
管道系统设计包括各级管道的管材与管 径的选择、各级固定管道的纵剖面设计 管道系统的结构设计

一般情况下，经验公式估算管道的直径：
D 13 Q
当Q≥120m3/h时
D 11.5 Q
式中：D——管径（mm）
Q——管道流量（m3/h）
管道纵剖面设计
管道纵剖面设计应在系统平面市置图绘 制后进行 设计的主要内容是确定各级固定管道在 平面上的位置及各种管道附件的位置 管道的纵剖面应力求平顺，减少折点， 有起伏时应避免产生负压
规划原则
微灌工程的规划，应与其它的灌溉工程 统一安排 微灌工程规划应考虑多目标综合利用 微灌工程规划要重视经济效益 因地制宜地合理地选择微灌形式 近期发展与远景规划相结合
资料收集
形地资料 土壤资料：土壤质地、田持、渗透系数等 作物分区：果树应搜集树种，树龄、密度、走向等。 产量与农业措施：灌溉方法，施肥方法。灌溉情况： 现有灌水方法，灌水经验等 水文资料：取水点来水系列及年内月分配资料，泥沙 含量，水井位置，供电保证率，水井出水量，PH值 气象资料：逐月降雨、蒸发、平均温度、湿度、风速、 日照、冻土深 其它社会经济情况：行政单位人口，土地面积，耕地 面积，管理体制等
面积按 式计算：
f n移S 移L
式中：
S移
—— 一条毛观每次移动的距离（m）
在灌溉水源能够得到充分保证的条件下，滴灌面 积的大小取决于管道的输水能力。对于水源流量 不能满足整个区域需要时，滴灌面积为
A nfN
式中：
N Q / Q毛
A —— 滴灌系统控制的灌溉面积 （ m2 ） 2 f ——每条毛管控制的灌溉面积（m ） N ——同时工作的毛管条数
一、微灌系统布置
于等高线布置 毛管沿支管两侧布置 固定式（果树），移动式（大田） 首部枢纽（井、水泵） 毛管和灌水器的布置
灌 （水 滴 器 灌 ）布 置
滴灌时毛管与灌水器的布置 （a）单行毛管直线布置 （b）单行毛管带环状布置 （c）双行毛管平行布置 1—灌水器；2—绕树环状管；3—双行毛管平行布置
管材的选择
应该根据滴灌区的具体情况结合各种管材的特 性及适用条件进行选择 一般情况下，对于地理固定管道，可选用钢筋 混凝土管、钢丝网水泥管、石棉水泥管、铸铁 管和硬塑料管。塑料管易老化，应尽量避免经 常暴露在阳光下使用，缩短使用寿命

通常选用同一级管道在各轮灌组中可能通过的 最大流量，作为本级管道的设计流量，依据这 个设计流量来确定管道的管径
第4节 微灌系统规划与设计
微灌系统规划与设计
管网布置 规划任务 规划原则 基本资料收集 水力计算 微灌工程总体布置
毛管平行与主干管
分两个轮灌组 （1，3）和（2，4） 或4个轮灌组
毛管垂直于主干管（平地）
毛管平行于干管 （有坡度）
毛管平行于干管 （有坡度，双向）
规划的任务
勘测和收集基本资料 根据当地的自然条件，社会和经济状况 等，论证工程的必要性和可行性 确定工程的规模和微灌系统的控制范围 根据水源位置、地形和作物种植情况， 合理布置引、蓄、提水源工程、微灌枢 纽位置和骨干输配水管网 提出工程概算
果园平面布置图
400m
324m
井



滴灌设计日耗水强度I＝5mm／d 滴灌土壤湿润比不得小于30％ 设计供水均匀度98％ 灌溉水利用系数95％
(三)、水量平衡计算
用水分析： 选取设计典型年，计算典型年的灌溉用 水量和用水过程

井、泉类水源
河渠类水源
塘、坝类水源
微灌水量平衡计算
已知来水量确定灌溉面积
Q(m 3 / h ) t(小时） A 0.667 I(mm/d ）
式中： A——井水可灌面积，亩；
Q ——微灌用水井可供水量，m3/d
I——微灌作物耗水强度,mm/d
五、微灌工程总体规划
灌区范围的确定 水源工程的布置 系统首部枢纽和输水干管的布置
用水分析
灌溉用水量
灌溉毛供水强度为: 灌溉供水量为
Ig=Ia/η水 W=0.667 Ig· A
式中
Ig——微灌毛用水强度，mm／d Ia——微灌补充强度，mm／d ; η水——灌溉水利用系数，η水=0.9～0.95 W——每日灌溉供水量，m3／d A——灌溉面积，亩
供水分析
供水分析的任务是研究水源在不同设 计保证率年份的供水量、水位和水质， 为工程规划设计提供依据，微灌工程水 源通常有以下几种类型
式中
三、管网水力计算
微灌系统各级管道布置好以后，即可从最 末端或最不利毛管位置开始，逐级推算各 级管道的水头损失（沿程水头损失和局部 水头损失） 同一条支管上的第一条毛管最前端出水孔 处水头与最末一条毛管最末端出水孔处水 头之间的差值，不超过滴头设计工作压力 的20％，流量差值不超过10％
Q ——水源流量（l/h） Q毛 ——每条毛管的输水流量（l/h） n ——轮灌组数量
7. 微灌工作制度确定
续灌 轮灌
续 灌
续灌是对系统内全部管道同时供水，灌溉面 积内所有作物同时灌水的一种工作制度 优点：每株作物都能得到适时灌水；灌溉供 水时间短，有利于其他农事活动的安排
缺点：干管流量大，增加工程的投资和运行 费用；设备的利用率低；在水源流量小的地 区，可能缩小灌溉面积