微灌工程技术指南.

微灌工程技术指南
目录
前言
第一章概述
第一节微灌的特点
第二节微灌工程的组成和分类
第三节微灌的优缺点
第四节微灌技术的发展与展望
第二章微灌设备与工作原理
第一节灌水器
第二节管道与连接件
第三节控制、量测与保护装置
第四节净化设备与设施
第五节施肥（农药）装置
第三章微灌工程规划设计参数的确定
第一节微灌条件下的作物需水量计算
第二节微灌的耗水强度与灌溉补充强度计算
第三节微灌的土壤湿润比计算
第四节设计灌水均匀度的确定
第五节灌溉水有效利用率的确定
第六节灌水设计工作水头的确定
第四章微灌工程的规划
第一节微灌工程规划的任务和原则
第二节基本资料的搜集
第三节水利计算
第四节微灌工程的总体布置
第五章微灌系统的设计
第一节微灌系统的布置
第二节灌水器的选择
第三节微灌灌溉制度的确定
第四节微灌系统工作制度的确定
第五节微灌系统的流量计算
第六节微灌管道计算常用公式
第七节多口出流管道的能量坡度线与压力分布曲线第八节管网水力计算
第九节首部枢纽设计
第十节沉淀池、蓄水池与镇墩的设计
第六章微灌工程的施工与安装
第一节施工安装的要求及其准备工作
第二节工程施工与安装
第三节冲洗与试运行
第四节竣工验收
第七章微灌工程的管理
第一节运行管理
第二节维修与保养
第三节灌溉用水管理
第四节组织管理
第八章微灌工程的技术经济分析
第一节投资计算
第二节年费用计算
第三节经济效益计算
第四节经济分析
第五节其它经济技术指标计算
前言
随着世界水资源和能源的紧张，采用节水、节能的农业灌溉技术是本世纪灌溉技术发展的总趋势。

继喷灌技术的发展与应用，60年代以来，一种新型的灌溉技术___滴灌得到了迅速的发展。

它是目前各种灌溉方法中用水量最省、灌水有效利用率最高的一种，因此受到各国的重视。

随着滴灌技术的发展与日趋完善，已由滴灌发展为包括微喷灌、地表下渗灌和涌泉灌等多种形式的微灌技术。

国际灌排委员会为了交流、促进各国微灌技术的发展，特设立了专门机构……国际微灌工作组。

我国自1974年引进滴灌技术以来，进行了大量的试验研究工作，并在辽宁、山东、河北等省进行了较为集中的大面积推广，取得了一定的成绩和经验。

目前，全国绝大多数省、自治区和直辖市都建立了各种类型的微灌技术应用试点。

1986年6月中共中央书记处农村政策研究室和水利电力部在北京联合召开的农村水利工作座谈会上明确指出，要把“节水工作作为一项长期的基本国策抓好，发展节水农业”；“实行用水技术改造，搞好配套防渗，因地帛宜的推广喷滴灌，促进节约用水”。

为了更积极稳妥地推广微灌技术，水利电力科学技术司领导、组织编写了《微灌工程技术指南》这本书。

本书主要总结了我国十多年来微灌技术试验研究成果和推广经
验，并结合国外先进技术和成功经验，头版介绍了微灌专用设备和微灌工程的规划设计方法，并简要介绍了微灌工程的施工安装和运行管理技术。

按照便于自学和实用的要求，除各章中编有必要的计算例题外，还特编写了“微灌工程设计示例”一章，并在附录中列出了供设计者查用的必要数据表格。

参加本书编写的人员有（以姓氏笔划排列）于振洲（第七章）、傅琳（第一、四、九章及附录）、刘云发（第七章）、宋苓珠（第信八章）、杜茂林（第四章）、岳兵（第二章）、郑耀泉（第三、四、五、九章）、张国祥（第五章）、胡若愚（第六章）、董文楚（第一、二、三、七、八章及附录），傅琳任主编，董文楚、郑耀泉任副主编。

全书由董文楚统稿。

陈炯新、李纬质、许志方、施钧亮、刘忠潮、茆智、冯广志、杨刚、陈大雕、刘婴谷、钱佩杰、李绍铭、徐明俊、王金如、马存奎等对本书进行了评审，陈炯新任主审，杨刚任副主审，对本书提出了很多宝贵意见。

最后由李纬质对本书进行了全面的审核。

在本书的编写过程中，得到了武汉水利电力学院、山西省水利厅、福建省水利水电厅等单位的大力支持，在此一并表示衷心的感谢。

由于我们的水平有限，书中的缺点和错误在所难免，敬请广大读者批评指正。

编者著
1987.5
第一章概述
第一节微灌的特点
微灌，即是按照作物需水要求，通过低压管道系统与安装在末级管道上的特帛灌水器，将水和作物生长所需的养分以较小的流量均匀、准确地直接输送到作物根部附近的土壤表面或土层中的灌水方法。

与传统的地面灌溉和全面积都湿润的喷灌相比，微灌只以少量的水湿润作物根区附近的部分土壤，因此，又叫局部灌溉。

微灌的特点是灌水流量小，一次灌水延续时间较长，灌水周期短，需要的工作压力低，能够较精确地控制灌水量，能把水和养分直接地输送到作物根部的土壤中去。

按灌水时水流出流的方式的不同，可以将微灌分为如下四种形式。

1、滴灌(Drip Irrigation)
滴灌是通过安装在毛管上的滴头、孔口或滴灌带等灌水器将水一滴一滴地、均匀而又缓慢地滴入作物根区附近土壤中的灌水形式。

由于滴水流量小，水滴缓慢入土，因而在滴灌条件下除紧靠滴头下面的土壤水分处于饱和状态外，其它部位的土壤水分均处于非饱和状态，土壤水分主要借助毛管张力作用入渗和扩散。

2、地表下滴灌（Subsurface Drip Irrigation）
一表下滴灌是将全部滴灌管道和灌水器埋入地表下面的一种灌水形式。

这种方式能克服地面毛管易于老化的缺陷，防止毛管损坏或丢失，同时方便田间作业。

与地下渗灌和通过控制地下水位的浸润灌溉相比，区别仍然是仅湿润部分土体，因此叫地表下滴灌。

3、微型喷洒灌溉（Micro-Spray or Micro-Jet Irrigation）
利用折射式、辐射式或旋转式微型喷头将水洒在枝叶上或树冠下地面上的一种灌水形式，简称微喷。

微喷既可以增加土壤水分又可提高空气湿度，起到调节田间小气候的作用。

由于微喷的工作压力低，流量小，在果园灌溉中仅湿润部分土壤，因而习惯上将这种微喷灌划在微灌范围内。

严格来讲，它不完全属于局部灌溉的范畴。

4、涌泉灌溉(Bubble Irrigation)
涌泉灌溉是通过安装在毛管上的涌水器形成的小股水流，以涌泉方式使水流入土壤的一种灌水形式。

涌泉灌溉的流量比滴灌和微喷大，一般都超过土壤的渗吸速度。

为了防止产生地表径流，需要在涌水器附近挖一小灌水坑暂时储水。

涌泉灌尤其适于果园和植树造林的灌溉。

第二节微灌工程的组成和分类
一、微灌工程的组成
微灌工程通常由水源工程、首部枢纽、输配水管网和灌水器4部分组成，其形式见图1-2。

1、水源
河流、湖泊、塘堰、沟渠、井泉等，只要水质符合微灌要求，均
可作为微灌的水源。

为了充分利用各种水源进行灌溉，往往需要修建引水、蓄水和提水工程，以及相应的输配电工程。

这些通称为水源工程。

2、首部枢纽
微灌工程的首部通常由水泵及动力机、控制阀门、水质净化装臵、施肥装臵、测量和保护设备等组成。

首部枢纽担负着整个系统的驱动、检测和调控任务，是全系统的控制调度中心。

3、输配水管网
干、支、毛管担负着输水和配水的任务，一般均埋入地下一定深度。

根据灌区大小，管网的等级划分也有所不同。

4、灌水器
微灌的灌水器有滴头、微喷头、涌水器和滴灌带等多种形式。

或臵于地表，或埋入地下。

灌水器的结构不同，水流的出流形式也不同，有滴水式，漫射式，喷水式和涌泉式等，相应的灌水方法亦称为滴灌、微喷灌和涌泉灌。

二、微灌系统的分类
根据微灌工程中毛管在田间的布臵方式、移动与否以及进行灌水的方式不同，可以将微灌系统分成如下四类：
1、地面固定式微灌系统
毛管布臵在地面，在灌水期间毛管和灌水器不移动的系统称为地面固定式系统。

这种系统主要用于宽行大间距果园灌溉，也可用于条播作物灌溉。

地面固定式系统一般使用流量为4～8L/h的单出水口或流量为2～8L/h的多出水口滴头，也可以用微喷头。

这种系统的优点是安装、拆卸清洗毛管和灌水器比较方便，也便于检查土壤湿润和测量滴头流量变化的情况。

缺点是毛管和灌水器易于损坏和老化，
2、地下固定式灌溉系统
近年来随着微灌技术的改进和提高，微灌的堵塞现象减少，出现了将毛管和滴水器（主要是使用滴头）全部埋入地下的系统。

与地面固定式系统相比，地下微灌系统的优点是免除了毛管在作物种植和收获前后安装和拆卸的工作，不影响其它农事操作，延长了设备的使用寿命。

缺点是不能检查土壤湿润和灌水器的堵塞情况。

3、移动式微灌系统
在灌水期间，毛管和灌水器由一个位臵灌水完毕后移向加一个位臵进行灌水的系统叫做移动式微灌系统。

按移动毛管的方式不同又分
为机械移动和手工移动两种。

与固定式相比，移动式具有设备投资低的优点，但是管理运行费用较高。

4、间歇式微灌系统
间歇式又称脉冲式微灌系统。

工作方式是系统每隔一定时间喷水一次，灌水器的流量比普通滴头的流量大4～10倍。

由于间歇式微灌系统使用的灌水器的孔口比较大，减少了堵塞，同时由于间隔灌水，避免了地面径流的产生和深层渗漏损失。

缺点是灌水制造工艺要求高。

第三节微灌的优缺点
一、优点
1、省水
微灌系统全部由管道输水，很少有沿程渗漏和蒸发损失；微灌属局部灌溉，灌水时一般只湿润作物根部附近的部分土壤，灌水流量小，不易发生地表径流和深层渗漏；另外，微灌能适时适量地按作物生长需要供水，较其它灌水方法，水的利用率高。

因此一般比地面灌溉省水1/3～1/2，比喷灌省水15～25%。

2、节能
微灌的灌水器在低压条件下运行，一般工作压力为50～150，比喷灌低；又因微灌比地面灌溉省水，灌水利用率高，对提水灌溉来说这意味着减少了能耗。

3、灌水均匀
微灌系统能够做到有效地控制每个灌水器的出水量，灌水均匀度高，均匀度一般可达80～90%。

4、增产
微灌能适时适量地向作物根区供水供肥，有的还可调节棵间的温度和湿度，不会造成土壤板结，为作物生长提供了良好的条件，因而有利于实现高产稳产，提高产品质量，许多地方的实践证明，微灌较其它灌水方法一般可增产30%左右。

5、对土壤和地形的适应性强
微灌系统的灌水速度可快可慢，对于入渗率低的粘性土壤，灌水速度可以放慢，使其不产生地面径流；对于入渗率很高的沙质土，灌水速度可以提高，灌水时间可以缩短或进行间歇灌水，这样做既能使
作物根系层经常保持适宜的土壤水分，又不至于产生深层渗漏。

由于微灌是压力管道输水，不一定要求对地面整平。

6、在一定条件下可以利用咸水资源
微灌可以使作物根系层土壤经常保持较高含水状态，因而局部土壤溶液浓度较低，渗透压比较低，作物根系可以正常吸收水分和养分而不受盐碱危害。

实践证明，使用咸水滴灌，灌溉水中含盐量在2～4g/L时作物仍能生长，并能获得较高产量。

但是利用咸水滴灌会使滴水湿润带外围形成盐斑，长期使用会使土壤恶化，因此，在干旱和半干旱地区，在灌溉季节末期应用淡水进行洗盐。

二、缺点
1、易于引起堵塞
灌水器的堵塞是当前微灌应用中最主要的问题，严重时会使整个系统无法正常工作，甚至报废。

引起堵塞的原因可以是物理因素、生物因素或化学因素。

如水中的泥沙、有机物质或是微生物以及化学沉凝物等。

因此，微灌对水质要求较严。

一般均应经过过滤，必要时还需经过沉淀和化学处理。

2、可能引起盐分积累
当在含盐量高的土壤上进行微灌或是利用咸水微灌时，盐分会积累在湿润区的边缘，若遇到小雨，这些盐分可能会被冲到作物根区而引起盐害，这时应继续进行微灌。

在没有充分冲洗条件下的地方或是秋季无充足降雨的地方，则不要在高含盐量的土壤上进行微灌或利用咸水微灌。

3、可能限制根系的发展
由于微灌只湿润部分土壤，加之作物的根系有向水性，这样就会引起作物根系集中向湿润区生长。

另外，在没有灌溉就没有农业的地区，如我国西北干旱地区，应用微灌时，应正确的布臵灌水器；在平面上要布臵均匀，在深度上最好采用深埋方式。

总之，微灌的适应性较强，使用范围较广，各地应根据当地自然条件、作物种类等因地制宜地选用。

第四节微灌技术的发展与展望
一、微灌技术的发展概况
（一）国外微灌技术的发展概况
最初，滴灌是从地下灌溉发展起来。

1860年在德国首次利用排水瓦管进行地下灌溉实验，管材是明接头的短瓦管，瓦管的间距5m，埋深0.8m，管上覆盖0.3～0.5m的过滤层。

试验结果，作物产量成倍增加。

这项试验连续进行了20年。

1920年德国在水的出流方面实现了一次突破，采用了穿孔管，使水沿管道输送时从孔眼流入土壤。

1923年苏联和法国也进行了类似的试验，研究穿孔管系统的灌溉方法。

1934年美国研究用帆布管渗水灌溉。

自1935年以后着重试验各种不同材料制成孔管系统，研究根据土壤水分的张力确定管道中流到土壤里的水量。

荷兰、英国首先应用这种灌溉方法灌溉温室中的花卉和蔬菜。

第二次世界大战后，塑料工业迅速发展，出现了各种塑料管。

由于它易于穿孔和连接，且价格低廉，使滴灌系统在技术上实现了第二次突破，成为今天所采用的形式。

当时使用的滴头是绕在管子上的一些微管，流道长，便于消能。

到了50年代后期，以色列研制成功长流道管式滴头，在微灌技术的发展中又迈出了重要的一步。

70年代以来许多国家对滴灌开始重视，认识到滴灌不仅是一种灌溉方法，而且是一种现代化的农业技术措施，因此发展很快。

1971年在以色列特拉维夫，1974年在美国加利福尼亚斯诺，先后召开了两次国际滴灌会议，有力地促进了滴灌的发展。

据统计1974年全世界滴灌面积仅86.7万亩，到1983年就发展到640万亩，其中美国占1/2以上，是世界上滴灌面积最大、发展最快的国家。

其次是澳大利亚、以色列、南非、墨西哥、英国、法国、意大利等，约有20多个国家试验推广了滴灌技术。

在当今世界上工农业生产迅速发展，人口不断膨胀，水资源危机波及全球的情况下，滴灌特别引起人们的重视，促使人们在滴灌技术和滴灌设备方面进行深入研究。

由于滴头易于堵塞，它是限制滴灌发展的关键问题，因此各国都在集中进行对滴头结构和水力性能的研究，各种各样的新型滴头不断问世。

美国研制的滴灌带已由第一代发展第四代；以色列和意大利联合研制成了脉冲式滴灌装臵；为了克服喷灌用水多，耗能大和滴灌易堵塞的问题，澳大利亚研制成了多种微型喷水装臵；苏联的雾灌，美国的涌流灌溉业已问世。

所有这些灌溉方式都远远超出了滴灌原有的范畴，形成了局部灌溉的新概念。

这些灌溉方式的基本特点是相同的，即运行压力低，灌水流量小，灌水频
繁，能精确控制灌溉水量，灌水均匀，湿润作物根区部分土壤。

因此，国际灌溉排水委员会将这一类的灌溉方法统称为微灌，并成立了专门的机构…………国际微灌工作小组。

1982年国际微灌工作会议在鳊召开，这次会议对“微灌”给予了明确的定义，指出微灌包括滴灌（Drip Irrigation）、微喷灌（Micro-Sprinkles Irrigation and Micro-Jet Irrigation）和涌泉灌溉（Bubble Irrigation）。

微灌最先是用在干旱和半干旱地的地方，现在，在那些年降雨量较充沛，但时空分配不均匀的地方发展孔较快。

在灌溉作物方面，由果树、蔬菜等少数经济作物向行播大田作物发展，如美国西部的棉花和夏威夷的甘蔗滴灌。

在微灌方式上由地表微灌系统向地埋式微灌系统发展，这样既方便了耕作，也防止了毛管过早老化，延长了使用期。

在设备研制上由小孔径灌水器逐渐向低压大孔径方向发展，对防止堵塞有一定的作用。

由单一的滴灌向多种形式的节水节能型微灌发展，为了节省劳力，提高微灌设备的利用率，进行了机械化、自动化移动式微灌系统的试验研究工作。

电子计算机、激光、太阳能利用等现代化技术开始在微灌中应用，这些都标志着微灌技术已开始进行现代化科学技术领域。

（二）我国微灌技术的发展
我国新疆地区沿用已久的“瓜打吊针”就是滴灌的一种原始形式。

它是利用酒瓶盛满水后，将瓶口用玉米心塞住，中心通一小孔，插入几根芨芨草，把瓶倾斜倒放，瓶口靠近瓜身根部，使水一滴一滴渗入土壤进行灌溉。

这样作既省水又高产，它是我国劳动人民在抗旱斗争中的一种创造。

我国现代微灌技术的试验研究是从1974年引进墨西哥滴灌设备开始的，当时试点仅三个，面积约80亩，但试验都取得了显著的增产、省水效果。

在学习国外经验的基础上，结合我国国情，本着经济实用、易于安装和便于推广的精神，由水电部水科院水得所、辽宁省水科所与原沈阳大东塑料厂协作研制了我国第一代滴灌设备，为在我国开展滴灌试验研究提供了设备条件。

随之一些省市开展了滴灌试点工作，积累了一定的资料和经验；并多次举办滴灌技术培训班；同时也进行了多次国际技术交流。

这些都促使我国滴灌事业有了较快的发展。

我国的滴灌是从北方几个省市首先发展起来的。

辽宁省的苹果滴灌发展最早，面积也最大，山西、河南、陕西等省也都进行了果树、蔬菜、以及大田粮食作物的滴灌试验，均取得了较好的经济效益。

我
国南方的一些省，如江西、福建、湖南、广东等省也先后进行了试验工作。

在作物品种上，各地因生产需要和经济状况不同各有所取。

但都以灌溉经济作物为主，如苹果、葡萄、板栗、柑桔、茶叶、蔬菜、各种瓜类、苗木花卉及药材等。

我国已步入了世界微灌的行业。

现在不仅有滴灌，而且也发展了微喷和地表下滴灌等。

在规划设计方面，结合我国情况进行了分析研究，对某些方面作了简化和修改，使微灌工程建设投资下降。

微灌工程与解决人畜饮水的工程相结合，使单一目标的灌溉向综合利用方向发展。

在管理方面总结出了以专业承包和家庭承包为主的管理形式。

在用水上以亩定量，按合同供水，以用水量收费等管理办法，使已建成的微灌系统保持正常的运行和效益的发挥。

二、我国微灌技术的发展前景
我国是一个水资源不丰富的国家，按人口平均占有径流量仅2700m3，为世界人均占有量的1/4。

许多城市供水不足，工农业争水的矛盾日益尖锐，农业用水量占总用水量的80%以上。

为此发展节水型农业，推广节水节能的各种灌水技术势在必行。

微灌事业在我国有着广阔的前景。

我国幅员辽阔，自然条件变化很大，根据综合农业气候区划，可以划分为干旱地区、半干旱地区、半湿润地区和湿润地区4种类型。

干旱地区年降雨量在200mm以下，包括西北和西南部分省区，为我国的农牧业区；半干旱地区年降雨量在200～400mm之间，包括东北西部，内蒙、宁夏、甘肃大部分地区；半湿润区面积包括黄淮海平原和东北松辽平原，是工国主要的棉粮产区，年降雨量为500～800mm，但时空分布不均匀，干旱威胁一直是农业高产稳产的最大障碍；湿润地区包括长江以南的省区，为我国水稻和重要经济作物茶叶、柑桔的产区，这一地区虽然雨量充沛，但因降雨量分布与作物需水之间的矛盾，也时常出现季节性春旱、夏旱和秋旱。

南方的坡耕地和旱田仍有1亿多亩，急需发展灌溉。

据统计我国现有7亿多亩的灌溉面积，尚有8亿多亩坡耕地和40亿亩草原没有灌溉设施，5000多万亩的果园处于山丘地区也急需灌溉。

这类地区的水利化难度大，投资高，一般不采用地面灌溉，刊登发展喷灌、微灌和其它先进的灌溉技术。

大城市郊区是蔬菜集中产区，约有1000万亩。

由于城市供水紧张，迫使菜田的灌溉寻求节水型灌水技术。

一些工业发达地区，由于工业用水量大，不得不挤占农业用水，迫使原有的灌区减少用水，甚
至为保证工业用水而停灌。

在这些地方有可能利用微灌来对原有的灌区进行改造，在没有灌溉就没有农业的干旱缺水的西北地区，发展节水型微灌大有可为。

第二章微灌设备与工作原理
一个完整的微灌工程，从灌溉受水点到水源，一般由灌水器、各级输水管道和管件，各种控制和量测设备、过滤器、施肥（农药）装臵和水泵机电安装组成。

上述所属的微灌设备，如灌水器、施肥装臵、过滤器等，本章将做较为详细的介绍。

为了读者使用方便，对一些灌溉工程中常用的设备，如闸阀、水泵、电机等，也作些简单介绍。

第一节灌水器
一、对灌水器的基本要求
灌水器的作用是把末级管道中的压力水流均匀而又稳定地分配到田间，满足作物生长对水分的需要。

灌水器的质量好坏直接影响到微灌系统是否可靠及灌水质量的高低。

因此，常把灌水器称为微灌的“心脏”，对它的要求如下：
（1）出水量小。

灌水器出水量的大小取决于工作水头高低、过水流道断面大小和出流受阻的情况。

微灌的灌水器的工作水头一般为5～15m，过水流道直径或孔径一般在0.3～2.0mm之间，出水流量在2～200L/h之间变化。

（2）出水均匀稳定。

一般情况下灌水器的出流量随工作水头大小而变化。

因此，要求灌水器本身具有一定的调节能力，使得在水头变化时引起的流量变化较小。

（3）抗堵塞性能好。

灌溉水中总绘含有一定的污物和杂质，由于灌水器流道和孔口较小，在设计和制造灌水器时要尽量采取措施提高它的抗堵塞性能。

（4）制造精度高。

如上所述，灌水器的流量大小除受工作水头影响外，还受设备精度的影响。

如果制造偏差过大，每个灌水器的过水断面大小差别就会很大。

因此，为了保证微灌灌水质量，要求灌水器的制造偏差系数Cv值一般应控制在0.03-0.07之间。

（5）结构简单，便于制造和安装。