农田水利学第二章 灌水方法(喷滴灌)

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–施肥、喷药、控制病虫害。
• 5.促进农业生产环境改善和可持续发展。
灌水方法与灌水技术
三、灌水评价指标
• 灌溉水量的去向:
–(1)储存于计划湿润层V1 –(2)深层渗漏V2 –(3)蒸发漂移V3 –(4)地表径流V4
灌水方法与灌水技术
1.田间灌溉水有效利用率Ea
–储存于计划湿润层中的水量占实际灌水量的 比值。 –要求Ea大于0.85 • 超量灌溉; • 渗漏过多; • 漂移、蒸发过大。 –田间水利用系数ᵑ田
• 造成水量浪费。
灌水方法与灌水技术
二、沟灌
• 主要依靠毛管力向沟壁和沟底渗透湿润土壤; • 水流部分依靠重力向沟底入渗, – 不破坏土壤结构,不容易板结 – 可以利用沟道蓄积降雨 • 若在坡地等高修建沟埂,具有水保作用。
• 棉花、玉米、烟草、辣椒等。
灌水方法与灌水技术
1.沟道的规格
• 沟道的间距
二、喷灌分类
• 1.固定式喷灌系统 – 除喷头外,其他部分在整个灌溉季节固定不动 – 干管、支管多为地埋式管道 • 2.移动喷灌 – 系统各部分可以移动 – 设备利用率高,成本低。 • 3.半固定式喷灌 – 动力、水泵和干管固定,支管和喷头移动。
三、喷头与管道
• 1、喷头种类
–按压力分类:高压喷头、低压喷头、中压喷 头 –按结构分类:旋转式、固定式、喷管带
重点是设计喷头间距和支管的间距 • 1、喷头布置形式
–支管尽可能垂直主风向; –喷头布置满足均匀度要求;
• 多采用正方形或者矩形布置; • 不同风速时,参考设计规范,得到支管和喷头的间距。 • 喷头间距:Sl=Cl*R; • 支管间距:Sm=Cm*R
2、管道系统规划布置
–一般分干管、支管两级;多者3-4级 • 总干、分干、支干、支管 –(1)干管垂直等高线,支管平行等高线 –(2)支管压力尽可能一致
3、水滴打击强度
• 水滴对作物和土壤的打击动能; – 与雨滴大小、降落速度有关 • 通常用雨滴大小和雾化指标表示
• 反应雨滴大小与打击强度 • 蔬菜类需要喷灌雾化指标为4000-5000; 粮食作物需要的喷灌雾化指标为3000- 4000;林木、饲料作物需要喷灌雾化指标 为2000-3000。
五、喷灌系统规划布置
– (1)节水、节能; – (2)节肥、增产; – (3)自动化程度高; – (4)地形适应能力强; – (5)可利用盐水。
• 缺点:
– 易堵塞,对水质杂质要求高; – 造价高,运行管理复杂; – 需要较高的技术管理水平。
Partial irrigation
一、微灌系统的组成与分类
• 1.系统组成: –枢纽
3、涌流灌溉
• 向沟道(渠道)间歇供水,利用水流的平整作 用和减渗效果,增加单位水量的推进长度,减 少灌溉定额。 • 技术关键:
– 间隔时间:足以影响土壤糙率和入渗速率;
– 放水时间和单宽流量。 • 适合畦田、沟道比较长的情况。
灌水方法与灌水技术
4、膜上灌
• 在沟道、畦田敷设地膜,在地膜上进行灌溉。 – 通过放苗孔后者放水孔入渗 – 优点:入渗少,推进快,渗漏少; – 均匀、省水; – 蒸发少。
隙率的百分数):
H-计划湿润层深度(cm)。
• 可以利用地面灌溉的灌水定额方法; • 主要是合理确定计划湿润层和控制上下限。
2、设计灌水周期
T设=m设计*η/e
e-耗水最大时期的日平均耗水强度;
η-利用系数
3、灌水延续时间(喷头在一个位置的工作时间) t=m设计/ρ系统 ρ系统=1000qη/(Sl×Sm)(平均喷灌强度)
灌水方法与灌水技术
2、田间储水效率Es
• 储存于计划湿润层的水量与设计储水量的比值。 – 表ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ灌溉需水被满足的程度。 – 与灌水量和Ea有关
灌水方法与灌水技术
3、灌水均匀度
• 灌水后土壤入渗水量的均匀程度。
– 不是计划湿润层内的均匀程度。 – 一般要求Ed大于0.85. – 与灌水方法有关。
灌水方法与灌水技术
第二节
地面灌水方法
透水底板上的非均匀流
– 灌溉水在田面上向前推进,同时向土壤入渗; – 流速和流量沿程减小。
• 推进曲线与消退曲线
– 湿润峰位置随时间的变化; – 落干峰随时间的变化(有坡度时)
• 同一位置,推进曲线与消退曲线之间的时间差为 入渗时间。
灌水方法与灌水技术
一、畦田灌溉
• 适合密植条播、撒播的作物 • 1.畦田布置: – 沿着长边方向有一定坡度(水平畦田) – 沿短边方向必须平整防止横向流动。 • 2.畦田规格
3、毛管是最末级管道,流量要求同喷 灌支管;
• 毛管进口压力可由压力调节器或阀门调节; • 采用单行、多行灌溉作物。
三、灌水器选择与布置
• 1.选择的原则
–符合流量要求,对温度、压力敏感性小;
–工作可靠,不易堵塞;
–结构简单,价格低廉;
–制造精度高。
2.滴头与毛管的布置形式
• 单行毛直线布置:蔬菜 等 • 双行直线布置;果树等 宽行作物 • 单行带环状布置:果树 等宽行作物
6、涌泉灌溉
• 或称为涌泉灌溉。通过位于根附近的小管涌出 的小水流(地面放置)或小涌泉将水灌至地面 (地下放置). • 涌流灌溉出水口流量一般较,超过土壤渗吸速 度,有径流产生,需要在地面形成水洼控制水 量分布。 • 特点:工作压力低、抗堵塞。 • 尤其适于地势平坦的果树灌溉。
• 水源、水泵、过滤器、安全阀、施肥罐等;
–管道与管件 –微灌水器:滴头、微喷头、滴管带、细管。 • 2.微灌分类
– (1)固定式:地面和地下固定式 – (2)移动式:毛管和灌水器可移动。 – (3)间歇式:脉冲式。
• 流量大,不易堵塞,但设备复杂。
二、微灌系统布置
• 1.枢纽布置 –与水源系统相结合; –以节约投资、管理方便为宜。 • 2.干支管管道布置 –与喷灌类似;
灌水方法与灌水技术
5、细流沟灌
• 较小的入沟流量;
– 0.5-1.0L/s
• 沟内水深较小;
• 水流推进到沟道末端被完全入渗。
– 与流量配合,被全部消耗与推进长度上。 – 选择适合的长度,使得灌溉均匀度满足要求。
灌水方法与灌水技术
6、隔沟交替灌溉(分根交替灌溉)
• 原理: – 胁迫根系发出的化学信号,调节地上部分气 孔和耗水过程
• 可用前述任何灌水方法。
灌水方法与灌水技术
四、淹灌
• 水稻、水生蔬菜、淋洗等。 • 关键因素: – 平整程度; – 入田流量; • 不能冲刷 – 格田的规格 – 田埂高度。 – 蓄水控灌要高一些。
灌水方法与灌水技术
第三节 喷灌(Sprinkle irrigation)
第三节 喷灌(Sprinkle irrigation)
七、喷灌设计要求
• 1.满足喷灌强度要求
– 地面不能产生径流:小于允许喷灌强度; – 不产生土壤侵蚀。
• 2.满足水滴打击强度要求
– 雾化度要求
• 3.满足均匀度要求
– 组合后喷灌系统的均匀度。一般大于0.85。

4、满足灌水量要求。
第四节 微

• 管道中灌溉水通过特制微灌水器直接灌在作物根部,然 后渗入土壤. –滴灌、微喷、小管出流。 • 优点:
灌水方法与灌水技术
第二章 灌水方法与灌水技术
• 第一节 概述 – 灌水方法的基本类型
灌水方法
地面灌
喷灌
微灌
渗灌
灌水方法与灌水技术
二、灌水方法选择的要求
• 1.定量灌溉 • 2.灌水质量高
–灌水均匀、水分利用效率高、对土壤结构破坏少
• 3.成本低,易于掌握和推广使用。 • 4.方便与奇特农业措施配合
• 同一支管上,第一条毛管的第一个滴头与最末毛管的最后 一个滴头的水头差,不超过设计工作压力的20%。 • 保证滴头流量比较均匀。 • 以此确定管道的长度和直径。
• (3)考虑枢纽过滤设施的水头损失。
5、微喷灌
• 称为微型喷灌。用小喷头将水喷洒在土 壤表面,水流在空中消能。可以是局部 灌溉,也可以是全部灌溉。 • 湿润面积较大,所用的灌水器少,抗堵 塞性能好,可创造良好生长环境。 • 与喷灌的区别:工作压力低(喷灌一般 高于15米〕,流量小,水源象其他滴灌
四、微灌水技术参数设计
• (1)灌水定额
–有湿润比要求;可用地面灌灌水定额计算; –考虑田间水利用系数
• (2)设计灌水周期(灌水间隔)
T=m/e
–e--很低
• (3)一次灌水的延续时间
• 滴头控制面积、滴头流量、数量、灌水定额有关
• t=m*Sl*Sm/(q*n)
五、微灌系统水力计算
• (1)确定水头损失 • (2)选择适宜的管径、流量
–支管喷头的工作压力差小于20%,流差小于10% –支管不能太长。
–(3)支管尽可能垂直主要方向; –(4)输水管道尽可能短、并尽量分散水流 –(5)布置使管道用量少,不同轮灌组流量接近 等。
六、喷灌工作制度
• 1、设计灌水定额
m设计=0.1*H*(θmax-θmin)/ή
式中:θmax,θmin -允许灌水上下限(占空
• B*L*m=q*B*t,即t=L*m/q
• 此时的灌水m一般大于计算出的灌水定额?
灌水方法与灌水技术
(1)当m和L一定时(已成灌区)
• 选择合适的q,使灌水均匀度最大。 – 模拟水流推进和消退曲线,使二者尽可能平行。 – q不能引起冲刷。 – 若渠道流量过小,可减小畦田宽度,或者实行轮灌。 • 改水成数
• 考虑喷头重叠情况下的喷灌强度; • 用单喷头的实际控制面积计算。
–喷灌设计强度要低于土壤入渗速率(允许喷 灌强度),避免产生径流
• 喷灌的地形适应性强的原因之一。
2、喷灌均匀度
• 喷灌面积上水量分布的均匀程度 –大于0.85 • 随着距离增加,水量减少; • 采用适宜的喷头布置,通过喷洒范围的 叠加,可以获得较高的喷灌均匀度。
灌水方法与灌水技术
(3)若防水结束后,沟道内无积水
• 沟口的防水时间由设计入渗水深确定;m=kt1-a • 入沟流量和长度的关系 • qt=m*a*L 或L=qt/(m*a)
• 若L已知,q可求;若质量较差,缩短L;
• 关键:必须使q和L相互配合,推进曲线和消
退曲线尽可能平行。
灌水方法与灌水技术
– 当供水停止时,水流推进的长度与畦长之比。
• 若发现横向流动严重,应减小畦田宽度。
灌水方法与灌水技术
(2)q和L确定(新灌区)
• 选择适宜的q和L组合,使灌水尽可能均匀。 – 若q达到最大时,仍然无法满足均匀度要求,可考
虑采用长畦分段灌。
• 采用软管,逐次后退,逐段灌溉。
– 为了满足储水效率要求,可能需要加大灌水定额。
• 利用专门设备将有压水输送至灌溉地段, 喷射到空中,以降雨方式进行灌溉。 • 优点:均匀、地形适应性强、可调节湿度 和温度、机械化程度高 • 缺点:造价高、受风影响大。打击强度过
大可能伤害幼苗。
一、喷灌系统的组成
• 水源工程 • 首部枢纽 – 水泵、动力设备、保护装置(安全阀)。 • 输配水压力管道及管件 • 喷头与支架
• 2、喷头参数
–工作压力、射程、流量和雾化指标; –雾化指标:压力与喷咀直径的比值。
3、喷灌管道
• 金属管:薄壁铝管、钢管 • 塑料管:PVC、PE管; • 混凝土管(少)
–管道的管径按照相关标准生产,非连续。
四、喷灌技术参数
• 1、喷灌强度
–点喷灌强度 –平均喷灌强度:各点喷灌强度算术平均值。 –设计系统喷灌强度:
– 取决于作物种类,一般和行距相等。 – 透水性强的土壤,沟距较小,使相邻沟土壤湿润范 围交叉。
• 沟道深度
– 与作物栽培要求有关; • 沟道长度 – 与土壤透水性有关。透水性强,可缩短。 – 一般30-100m。
灌水方法与灌水技术
2.沟灌灌水技术
• 寻找合适的入沟流量和沟道长度,使灌水质量最佳。 • (1)长度L和q均未知 – 根据不同组合,模拟或者试验得出最佳组合; – 得出适宜的防水时间。 • (2)当长度L一定时,寻找适宜的流量; – 满足:qt=B*L*m
– 畦田的长度、宽度、纵向坡度、畦埂高度等。
– 若畦田过长,可能导致前段入渗过多而后段入渗不足。
灌水方法与灌水技术
3.畦田灌水技术
• 选择适合的畦田长度、宽度、单宽流量和放水时间 – 宽度一般由种植作物确定,避免横向水流。 • 一般2-4m,小畦灌0.5-1.0m – 采用定量灌溉时,放水时间由畦长和单宽流量确定
• 4.系统同时工作的喷头数
A t N喷头= S m Sl T设 C
–C--系统每日工作时间,t-喷头灌水延续时间时间。
• 5.同时工作的支管数量:
N支=N喷头/n喷头
n喷头—每根支管上的喷头数。
6、支管工作方式
• 齐头并进方式:流量集中 • 首尾相向运动:流量分散 • 中间向两侧运动:流量分散
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