喷灌

第一节灌溉

管道系统的组

成与分类

一、管道系统的组成

灌溉管道系统是从水源取水经处理后，用有压或无压管道网输送到田间进行灌溉的全套工程，一般由首部枢纽、输配水管网、灌水器等部分组成。

1．首部枢纽

首部枢纽的作用是从水源取水，并进行处理以符合管道系统与灌溉的要求。这要求包括水量、水压、水质三方面。为使灌溉水具有一定压力，一般是用水泵机组(包括水泵和动力机)来加压。为使水质能达到要求，常用过滤或沉淀设备除去水中的固体杂质，用添加某些化学药剂的办法杀死微生物和藻类或改变水溶液的化学组成。不同的灌水方法，对水质与水压要求不相同，首部枢纽所包括设备也不相同(图5-1)。

2．输配水管网

根据灌区的大小及地形条件，管网一般分成干管、支管、毛管等几级(图5-1)，有时分成总干管、干管、分干管、支管、毛管五级。对于滴灌和微喷灌系统的末级管道一般为毛管，而对于喷灌系统的末级管道则为支管。管网由直管、管件和控制部件组成。管网的基本形状有树枝状和环状两种：

1) 环状管网：管网有一部分(某一级)形成环状，如图5-2(b)所示，这样可以使管网压力分布均匀，保证率较高，在环状管道有部分损坏时，管网大部分仍可正常供水，但是在多数情况下会增加管道的总长度而增加投资，适用于随机用水或泡田等用水量较大的情况。

2) 树枝状管网：管网是逐级向下分枝配水，成树枝的形状，如图5-2(a)所示。如果上一级管道损坏，以下管网就只好停止供水。这种管网的管道总长一般较短，因此现在大多数灌溉系统都用这种管网。除上述两种基本形式外，有时还采用两者结合的混合形式。

3．灌水器

是直接将水均匀地分布到田间和湿润土壤的设备或装置。对于不同的灌水方法采用不同的灌水器。喷灌的灌水器是喷头；滴灌——滴头；微喷灌——微喷头；渗灌——渗头这些灌水器的特点与选用范围可参看第三章灌水方法。

二、管道系统的分类

灌溉管道系统形式很多，特点各异，一般可按照以下几个特点来进行分类：

1．按结构形式分类

1) 开敞式：是在管道上下游高差不太大，可在一些重要位置设置有自由水面调节井的管道系统形式。调节井除具有调压作用外，一般还兼有分水功能。适用于低压管道输水的地面灌溉系统。

2) 封闭式：水流在封闭的管道内连续流动。管内可以保持一定的压力，只有打开给水栓才能向外供水。适用于喷灌、滴灌等需要较高压力的灌水方法。

3) 半封闭式：是在输水过程中使用浮球阀等来控制阀门启闭的一种输水形式。这样可以避免无效放水，适用于水田灌溉系统。

2．按工作压力分类

工作压力是在正常工作状态下系统内水流的压力。不同的灌水方法要求在管网中保持不同的压力范围，而不同的工作压力对系统的结构与所用的管材有很大的影响。因此按工作压力对灌溉管道系统进行分类便于设计与管理。

1) 无压灌溉管道系统：管道内水流有自由表面。其管材主要承受外面的土压力。由于管道是埋在地表之下，如在管内为无压流，则无法自流灌溉地表，要灌溉就要另加动力和水泵提水或临时提高水位，常用来为移动式喷灌机组供水或进行地下渗灌，其它情况用得比较少。

2) 低压灌溉管道系统；其工作压力一般为200kPa以下。管内水流为有压流，所以水能从出流口自流溢出，进行地面灌、滴灌，或在地下进行渗灌。

3) 中压灌溉管道系统：工作压力一般为200～400kPa。可以用于滴灌、微喷灌和中、低压喷灌。

4) 高压灌溉管道系统：工作压力在400kPa以上。由于压力较高所以对管道的强度要求较高，主要用于中、高压喷灌。

3．按照各部分在灌溉季节中可移动程度分类

1) 固定式灌溉管道系统：除个别外，所有各组成部分在整个灌溉季节中，甚至常年都是不动的。管道多是埋在地下。这种系统的全部设备在一个灌溉季节中只能在一块地上使用，所以需要大量管材，单位面积投资高。

2) 移动式灌溉管道系统：整个灌溉管道系统是可移动的，灌溉季节中轮流在不同地块上使用，非灌溉季节集中收藏保管。这样提高了设备利用率，降低了单位面积的投资，只是移动的劳动强度大。而且如管理不善，设备极易损坏。

3) 半固定式灌溉管道系统：又称半移动式灌溉管道系统。其组成部分有些是固定的，有些是移动的。最常见的是首部枢纽和干管是固定的，而末级配水管(支管和毛管)和灌水器则是可以移动的。由于首部枢纽和干管最笨重，固定下来就可以大大减少移动的劳动量。而末级配水管一般较轻，而且所占投资的比例又大，所以使之移动的劳动强度相对较小，而又可节约较多的投资。这样系统综合了固定式和移动式灌溉管道系统的优点，又在一定程度上克服了两者的缺点，因此使用最为广泛。至于，哪些部分固定，哪些部分移动，则可在设计时根据具体情况经过经济分析、技术比较加以确定。

4．按灌水方法分类

不同灌水方法的灌溉系统，其主要区别在于采用不同的灌水器，所以按灌水方法分类，实际上也就是按灌水器分类。由于灌水器不同，压力也就不同，对水质的要求也不同，所以管道规格、布置与首部枢纽的组成也都不相同，因此有一种灌水器就有一种灌水方法，就有一种灌溉系统，常见的有以下几种，

1) 喷灌系统：采用喷头作为灌水器，一般要求工作压力较高，所以常采用的是高压或中压灌溉管道系统。

2) 滴灌系统：采用的灌水器是滴头或滴灌带。要有中压灌溉管道系统与之配合。主要由塑料管构成输配水管网。

3) 微喷灌系统：以微喷头作为灌水器，采用中压灌溉管道系统。和滴灌系统相似，各级管道均采用塑料管。

4) 低压管道输水地面灌溉系统：是用低压管道将水一直送到田间，而在田间仍为畦灌或沟灌，有时还采用闸门孔管在各灌水沟之间配水。

5．按压力的来源分类

灌溉管道系统多数都是有压的，按其压力来源的不同可以分为自压和机压两大类：

1) 自压灌溉管道系统；一般是水源的水面高程高于灌区的地面高程，用压力管道引到灌区就具有一定的压力，如这压力已能满足灌区内输水水头损失与灌水器工作压力的要求，就可不另外加压而构成自压灌溉管道系统。

2) 机压灌溉管道系统：在水源的水面高程低于灌区的地面高程，或虽然略高一些但不足以形成灌区所需要的压力。这时就要利用水泵加压，以形成足够的压力。

以上是仅按某一种特点来分类，而在生产实际工作中有时也有按三个或两个特点来分类的，例如固定式喷灌系统，半固定式滴灌系统，移动式微喷灌系统、自压喷灌系统等。