现代农业园区喷灌规划设计(滴灌、微喷灌等设计与施工事例).dpf

5、对土壤和地形适应性强。微灌系统的灌水速度可快可慢，对于入渗率很低的粘性土壤，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，适应性强，不一定要求地形平坦。
（2）作物增产幅度大。喷灌能适时适量进行灌溉，有效地调节土壤水分，使土壤中水、热、气、 营养状况良好，并能调节田间小气候（microclimate），有利于作物的生长，一般可增产 10%～20%。
（3）喷灌的适应性强。喷灌对土地的平整性要求不高，在地形复杂的岗地、缓坡地及强透水性土 壤中均可采用。
（4）喷灌可以用于防止或减小灾害性天气对作物的影响。例如可以用喷灌防止霜冻（frostbite）， 在干热风时期喷灌可提高空气湿度，降低气温。
4. 涌灌 涌灌又称为涌泉灌溉、小管灌溉，是通过从开口小管涌出的小水流将水灌入土壤的灌水方式。由
于灌水流量较大（但一般不大于 220L/h），有时需筑沟埂在地表来控制灌水。此灌水方式的工作压力很 低，不易堵塞，但田间工程量较大，适合地形较平坦地区果树等灌溉。 为克服滴灌堵塞，将滴灌系统的滴头取下，称作小管出流灌溉的灌水方法，也隶属于涌灌。
2、节能。微灌的灌水器在低压条件下运行，一般工作压力为 50～150kPa，比喷灌低；又因微灌比 地面灌溉省水，灌水利用率高，对提水灌溉来说就意味着减少了能耗。
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，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，微灌较其他灌水方法一般可增产 30%左右。
过滤设备的作用是将灌溉水中的固体颗粒滤去，避免污物进入系统，造成系统堵塞。过滤设备应 安装在输配水管道之前。
肥料和化学药品注入设备用于将肥料、除草剂、杀虫剂等直接施入微灌系统，注入设备应设在过 滤设备之前。
流量及压力量测仪表用于测量管线中的流量或压力，包括水表、压力表等。水表用于测量管线中 流过的总水量，根据需要可以安装于首部，也可以安装于任何一条干、支管上。如安装在首部，须设 于施肥装置之前，以防肥料腐蚀。压力表用于测量管线中的内水压力，在过滤器和密封式施肥装置的 前后各安设一个压力表，可观测其压力差，通过压力差的大小能够判定施肥量的大小和过滤器是否需 要清洗。
现代农业园区喷灌规划设计
12.1.1 喷灌的定义及优缺点
一、喷灌的定义 喷灌(sprinkler irrigation)是利用水泵加压或自然落差将水通过压力管道送到田间，经喷头喷射到空
中，形成细小的水滴，近似天然降水洒落在农田，来灌溉土地或作物的一种先进的灌水方法。 喷灌技术(sprinkler irrigation technique)是喷灌实践中积累起来的技能、装备、方法及经验的总称。
13.1.2 微灌系统的组成及分类 二、微灌系统的分类 由于组成微灌系统的灌水器不同，其相应的微灌系统也分为滴灌系统、微喷灌系统、渗灌系统、
涌灌系统以及雾灌系统等。 根据配水管道在灌水季节中是否移动，每一类微灌系统可分为固定式、半固定式和移动式。 固定式微灌系统的各个组成部分在整个灌水季节都是固定不动的，干管、支管一般埋在地下，根
灌水均匀度——灌溉范围内，田间土壤湿润的均匀程度。 水的利用率——灌入田间可被作物利用的水量与渠首引进的总水量的比值。 小气候——不同物理特性的下垫面、自然地理环境和天气、气候条件相互作用所形成的近地表局部气 候，也包括近地表和植物根系层以及与农田作物之间的微气候。 自压喷灌-利用自然水头获得喷头工作压力的喷灌。
13.1.2 微灌系统的组成及分类 一、微灌系统的组成
微灌系统通常由水源工程、首部枢纽、输配水管网和灌水器四部分组成，其形式见图 13.1。
图 13.1 微灌系统组成示意图
放大浏览 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，否则
将使水质净化设备过于复杂，甚至引起微灌系统的堵塞。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。
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 部的土壤溶液浓度较低，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 时作物仍能正常生长，并能获得较高产量。但是利用咸 水滴灌会使滴水湿润区外围形成盐斑，长期使用会使土质恶化，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。
1. 滴灌 滴灌即滴水灌溉，是利用塑料管道和直径约 10mm 毛管上的孔口非常小的滴水器（滴头或滴灌带
等），消减水中具有的能量，使水一滴一滴缓慢而又均匀地滴在作物根区土壤中进行局部灌溉的灌水形 式。
由于滴头流量很小，只湿润滴头所在位置的土壤，水主要借助土壤毛管张力入渗和扩散。它是目 前干旱缺水地区最有效的一种节水灌溉方式，在管理良好的条件下，其水的利用率可达 95%。因此较 喷灌具有更高的节水增产效果，同时还可以结合灌溉给作物施肥，提高肥效一倍以上。适用于果树、 蔬菜、经济作物及温室大棚灌溉，在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。其不足之处是滴头出流 孔口小、流程长，流速又非常缓慢，易结垢和堵塞，因此应对水源进行严格的过滤处理。目前，国产 设备的质量Байду номын сангаас基本过关，有条件的地区应积极发展。
据条件，毛管有的埋在地下，有的放在地表或悬挂在离地面几十厘米高的支架上。固定式微灌系统常 用于经济价值较高的经济作物。
半固定式微灌系统的首部枢纽及干、支管是固定的，毛管连同其上的灌水器是可以移动的。根据 设计要求，一条毛管可在多个位置工作。移动式微灌系统各组成部分都可移动。在灌溉周期内按计划 移动安装在灌区内不同的位置灌溉。半固定式和移动式微灌系统提高了微灌设备的利用率，降低了单 位面积微灌的投资，常用于大田作物。但操作管理比较麻烦，适合在干旱缺水、经济条件较差的地区 使用。
控制器用于对系统进行自动控制，一般控制器具有定时或编程功能，根据用户给定的指令操作电 磁阀或水动阀，进而对系统进行控制。
阀门是直接用来控制和调节微灌系统压力流量的操纵部件，布置在需要控制的部位上，一般有闸 阀、逆止阀、空气阀、水动阀、电磁阀等。
3．输配水管网。 输配水管网的作用是将首部枢纽处理过的水按照要求输送分配到每个灌水单元 和灌水器，输配水管网包括干、支管和毛管三级管道。毛管是微灌系统的最末一级管道，其上安装或 连接灌水器。微灌系统中，直径小于或等于 63mm 的管道常用聚乙烯管材，大于 63mm 的管道常用聚 氯乙烯管材。
按管道的固定程度，滴灌可分固定式、半固定式和移动式三种类型。 ①固定式滴灌。其各级管道和滴头的位置在灌溉是季节固定的。其优点是操作简便、省工、省时， 滴水效率高、效果好。国产设备投资约为 1000 元（果树）～2000 元（大棚蔬菜），进口设备亩投资为 2500～3500 元。 ②半固定式滴灌。其干、支管固定，毛管由人工移动。亩投资为 700～1000 元。 ③移动式滴灌。其干、支、毛管均由人工移动，设备简单，但用工较多。亩投资为 500～700 元。
3．渗灌 渗灌又称土表下灌溉或土表下滴灌，是通过埋在地下作物根系活动层（约 20～50cm）的滴灌带上
的滴头或渗灌孔将水灌入土中的灌水方式。它具有蒸发损失少、省水、省电、省肥、省工和增产效益 显着等优点，且不会妨碍耕作。果树、棉花、粮食作物等均可采用。其缺点为：一是堵塞不易发现， 也不便于维护；二是当管道间距较大时灌水不够均匀，在土壤渗透性很大或地面坡度较陡的地方不宜 使用。亩投资为 400～1000 元。其效益为：节水 50%～60%，省电 40%～50%，省工 95%，增产 30% 左右。
二、喷灌的优缺点 与传统的地面灌水方法相比，喷灌具有明显的特点。 1．喷灌的优点 （1）灌水均匀，用水量省。灌水均匀度（irrigation uniformity;efficiency of distribution）可达 80%～
90%，水的利用率（water efficiency of irrigation）达到 60%～85%，与地面灌溉相比，一般可以省水 20%～ 40%。
5. 雾灌 雾灌又称弥雾灌溉，与微灌很相似，只是工作压力较高（可达到 200～400kPa），喷出的水滴极细，
灌水时形成水雾以调节田间空气湿度，如全日照喷雾育苗就要采用雾灌。
13.1.3 微灌的优缺点及水质标准 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；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，较其他灌水方法，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%。
4．灌水器。 灌水器是微灌设备中最关键的部件，是直接向作物施水的设备，其作用是消减压力， 将水流变为水滴或细流或喷洒状施入土壤，包括微喷头、滴头、涌水器和滴灌带等多种形式。微灌的 灌水器安装在毛管上或通过连接小管与毛管连接，或置于地表，或埋入地下。灌水器大多数是用塑料 注塑成型的。
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 。
（5）喷灌省地省工。喷灌可节省田间渠系占地，一般可提高土地利用率 7%～10%。喷灌的机械化 程度高，大大减轻灌水的劳动强度和提高作业效率，免去年年修筑田埂和田间沟渠的重复劳动。
2．喷灌的缺点 （1）喷灌受风的影响大。一般风力大于 3 级(3.4～5.4m/s)时不宜进行喷洒作业。灌溉季节多风的 地区应在设备选型的规划设计上充分考虑风的不利影响，如难以解决，则应考虑采用其他灌溉方法。 （2）设备投资高。喷灌系统工作压力较高，对设备的耐压要求也高，因而设备投资一般较高。这 也是当前制约喷灌发展的主要因素。 （3）能耗大。喷灌需要较高的压力，耗能大，在能源紧张的情况下，其发展受到限制。目前，喷 灌正逐步向低压化方向发展。
7．节省劳动力和耕地。微灌系统不需平整土地、筑渠和开沟打畦，还可实行自动控制，大大减少 了田间灌水的劳动量和劳动强度。
灌水均匀度(irrigation uniformity ；efficiency of water distribution)：灌溉范围内，田间土壤湿润的均匀程 度。 二、缺点
结合我国劳动力多、资金缺乏的具体情况而研究开发的半固定式、移动式滴灌系统，大大降低了 工程造价，为滴灌在大田作物和经济欠发达地区的推广应用创造了条件。
2．微喷灌 微喷灌又称微型喷洒灌溉，是利用塑料管道输水，通过很小的喷头（微喷头）将水喷洒在土壤或
作物表面进行局部灌溉。它是新发展起来的一种喷灌形式，与一般的喷灌相比，微喷头的工作压力明 显下降，有利于节约能源、节省设备投资，同时具有调节田间小气候的优点，又可结合灌溉为作物施 肥，提高肥效，可使作物增产 30%。微喷灌与滴灌相比，微喷头的工作压力与滴头相近，不同的是微 喷头可以充分利用水中能量，将水喷到空中，在空气中消杀能量；且微喷头不仅比滴头湿润面积大， 流量和出流孔口都较大，水流速度也明显加快，大大减小了堵塞的可能性。可以说微喷灌是扬喷灌和 滴灌之所长，避其所短的一种理想灌水形式。微喷灌主要用于果树、经济作物、花卉、草坪、温室大 棚等灌溉。
2．首部枢纽。首部枢纽包括水泵、动力机、肥料和化学药品注入设备、过滤设备、控制阀、进排 气阀、压力及流量量测仪表等。其作用是从水源取水增压并将其处理成符合微灌要求的水流送到系统 中去。
微灌常用的水泵有潜水泵、深井泵、离心泵等。动力机可以是柴油机、电动机等，在有足够自然 水头的地方可以不安装水泵。
对于供水量需要调蓄或含沙量很大的水源，常要修建蓄水池和沉淀池。沉淀池用于去除灌溉水源 中的大固体颗粒，为了避免在沉淀池中产生藻类植物，应尽可能将沉淀池或蓄水池加盖。