微灌工程规划与设计(课件)
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微灌工程规划和设计
式中： A——井水可灌面积，亩； Q ——微灌有水井可供水量，m3/d I——微灌作物耗水强度,mm/d
水量平衡计算-1
水量平衡计算-2
在水源有调蓄能力并且调蓄容积已定时 可按照上面公式确定微灌面积
6、管网布置原则（P67）
原则： 符合微灌工程总体要求原则； 管道总长度最短、少穿障碍物原则； 满足需要、分配水流迅速、维护管理方 便原则； 管道布置科学化原则； 管道纵剖面平顺原则
2 0.785 Dw p 100 % S e SL
p
——土壤湿润比，％； 壤质地、滴头流量和灌水量的大小
Dw ——水分扩散直径或湿润带（m），的大小取决于土
S e ——灌水器或出水点间距，m
S L ——毛管间距，m
双行直线毛管布置
P1 S1 P2 S 2 p 100% Sr
S1 S2 p1
4、水利计算（P66）
用水分析 灌溉用水量
微灌毛供水强度为 Ig=Ia/η水 灌溉供水量为 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
人畜生活及村乡工副业用水量
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
§3-5-2 微灌系统设计参数
3.5.2 微灌工程设计参数确定(P671、作物需水量(P67) 2、设计耗水强度(P67-8) 3、微灌的土壤湿润比(P68-9) 4、微灌的灌水均匀度(P69-70) 5、灌水器流量和工作水头偏差率(P70) 6、灌水器设计工作水头(P70) 7、过滤器设计进口与出口压力差(P70)
水量平衡计算-1
水量平衡计算-2
在水源有调蓄能力并且调蓄容积已定时 可按照上面公式确定微灌面积
6、管网布置原则（P67）
原则： 符合微灌工程总体要求原则； 管道总长度最短、少穿障碍物原则； 满足需要、分配水流迅速、维护管理方 便原则； 管道布置科学化原则； 管道纵剖面平顺原则
2 0.785 Dw p 100 % S e SL
p
——土壤湿润比，％； 壤质地、滴头流量和灌水量的大小
Dw ——水分扩散直径或湿润带（m），的大小取决于土
S e ——灌水器或出水点间距，m
S L ——毛管间距，m
双行直线毛管布置
P1 S1 P2 S 2 p 100% Sr
S1 S2 p1
4、水利计算（P66）
用水分析 灌溉用水量
微灌毛供水强度为 Ig=Ia/η水 灌溉供水量为 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
人畜生活及村乡工副业用水量
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
§3-5-2 微灌系统设计参数
3.5.2 微灌工程设计参数确定(P671、作物需水量(P67) 2、设计耗水强度(P67-8) 3、微灌的土壤湿润比(P68-9) 4、微灌的灌水均匀度(P69-70) 5、灌水器流量和工作水头偏差率(P70) 6、灌水器设计工作水头(P70) 7、过滤器设计进口与出口压力差(P70)
《微灌工程设计》课件
《微灌工程设计》PPT课 件
微灌工程设计课程将介绍微灌系统的定义、特点以及设计流程，探讨为什么 需要进行微灌工程设计以及微灌工程的应用前景和经济效益分析。
什么是微灌工程
定义
微灌工程是一种精确、高效利用水资源的灌溉 系统，通过将水精确地输送到植物的根系，实 现节水灌溉。
特点
微灌工程的特点包括微喷灌、滴灌和微喷滴混 合灌等多种灌溉方式，以及精确的灌水定额和 操作简便。
根据田间试验的结果，调整和安装微灌系统，确保系统的正常运行。
微灌工程设计的注意事项
土壤水分状况
了解土壤的含水量、渗透性等状况，设计合适 的灌溉方案。
安装方式
选择适合的安装方式，如地上式、地下式等， 以便于灌溉和管理。
土壤类型
根据土壤类型选择合适的微灌器具，以实现最 佳的农业生产效果。
设计水平度
根据地形和土壤情况，设计合适的水平度，确 保灌溉均匀。
成本分析
分析微灌工程设计和建设所需的总成本，包括硬件 设备、人工投入和维护费用。
效益分析
评估微灌工程带来的效益，包括水资源节约、农作 物产量提升和土地利用效率提高等。
微灌工程的应农业发展的重视，微灌工程将得到更多的政策支持。
市场前景
由于传统灌溉方式的不足，微灌工程在农业领域有着广阔的市场前景。
为什么要进行微灌工程设计
1 土地资源短缺
由于城市化进程加速以及土地开发的扩大，农田面积减少，需要提高土地利用效率。
2 水资源短缺
水是宝贵的资源，传统灌溉方式浪费水资源，微灌工程可以实现高效利用。
3 高效节水
微灌工程能够将水精确输送到植物根系，减少水的蒸发和流失，实现高效节水。
微灌工程设计的基本流程
发展趋势
微灌工程设计课程将介绍微灌系统的定义、特点以及设计流程，探讨为什么 需要进行微灌工程设计以及微灌工程的应用前景和经济效益分析。
什么是微灌工程
定义
微灌工程是一种精确、高效利用水资源的灌溉 系统，通过将水精确地输送到植物的根系，实 现节水灌溉。
特点
微灌工程的特点包括微喷灌、滴灌和微喷滴混 合灌等多种灌溉方式，以及精确的灌水定额和 操作简便。
根据田间试验的结果，调整和安装微灌系统，确保系统的正常运行。
微灌工程设计的注意事项
土壤水分状况
了解土壤的含水量、渗透性等状况，设计合适 的灌溉方案。
安装方式
选择适合的安装方式，如地上式、地下式等， 以便于灌溉和管理。
土壤类型
根据土壤类型选择合适的微灌器具，以实现最 佳的农业生产效果。
设计水平度
根据地形和土壤情况，设计合适的水平度，确 保灌溉均匀。
成本分析
分析微灌工程设计和建设所需的总成本，包括硬件 设备、人工投入和维护费用。
效益分析
评估微灌工程带来的效益，包括水资源节约、农作 物产量提升和土地利用效率提高等。
微灌工程的应农业发展的重视，微灌工程将得到更多的政策支持。
市场前景
由于传统灌溉方式的不足，微灌工程在农业领域有着广阔的市场前景。
为什么要进行微灌工程设计
1 土地资源短缺
由于城市化进程加速以及土地开发的扩大，农田面积减少，需要提高土地利用效率。
2 水资源短缺
水是宝贵的资源，传统灌溉方式浪费水资源，微灌工程可以实现高效利用。
3 高效节水
微灌工程能够将水精确输送到植物根系，减少水的蒸发和流失，实现高效节水。
微灌工程设计的基本流程
发展趋势
第4章微灌技术第5节微灌系统规划与设计
2. 局部阻力损失
hj [iv2 (2g)1]
h 式中： ——管网局部阻力（m） j ——管网某处局部阻力系数 i v ——管道内水流流速（m/s）
g ——重力加速度 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
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 24KT /t
式中：N — 轮灌区数目（个） K — 水泵每天开启时间比例，通常选0.5～0.8 t — 每条或每组开启的时间（h） T — 灌水周期（d）
对于移动式微灌系统可按下式计算：
N 24KT / n移t
式中： n移 ——滴灌系统控制面积内毛管移动的次数
（a）单向微喷局部喷洒 （b）双向微喷头局部喷洒 （c）全圆微喷头全面喷洒（d）全圆微喷头局部喷洒
1毛管；2灌水器(微喷头）；3喷洒湿润区；4果树
1. 灌水定额
灌水定额：是指作为微灌系统设计的单位面积上的一次灌水量， 如果用灌水深度表示，可用下式计算，即
m滴 a max min PH 1000
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
4微灌工程设计
Ea krEc
(3-11)
kr
Gc 0.85
(3-12)
式中: Ea——微灌的作物耗水强度，mm／d； kr——作物遮荫率对耗水量的修正系数，当由式(3-12) 计算
出的数值大于1时，取kr=1； Gc——作物遮荫率，又称作物覆盖率，随作物种类和生育阶
段而变化，对于大田和蔬菜作物，设计时可取0.8～0.9，对于果树 作物，可根据树冠半径和果树所占面积计算确定；
微灌的特点是灌水流量小，一次灌水延续时间长，周期 短，需要的工作压力较低，能够较精确地控制灌水量，把水 和养分直接输送到作物根部附近的土壤中，满足作物生长发 育之需要。
(一) 水源 江河、湖泊、水库、井、渠、泉等水质符合微灌 要求的均可作为水源。
(二）首部枢纽 包括泵组、动力机、肥料罐、过滤设备、 控制阀、进排气阀、压力表、流量计等。其作用是从水源中取 水增压并将其处理成符合微灌要求的水流送到系统中去。
E 0 c W n 1 W R f ( u ) e a ( e d ) (3-5)
式中 E。——参照作物腾发量，mm／d；
Rn——到达地面的净辐射总量，以蒸发的水层深度计,mm／d W ——与温度有关的权系数；查表(3-4) f(u)——风函数；(温室中影响较小,可以勿略)
ea、 ed——分别为在平均温度条件下的饱和水汽压和实际水气压 mba; c——考虑白天与夜晚风速变化的修正系数。(温室中影响较小,可以勿略)
常用水泵有潜水泵、深井泵、离心泵等。动力机可以是柴油 机、电动机等。也可以利用自来水、蓄水池的压力水。
（三）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。包括:干 管——主要输送从首部泵组出来的灌溉水，支管——到田间 后输配给毛管，毛管——接尾部灌水器，三级管道.
《设施灌溉系统设计》PPT课件
（1）条播密植作物 大部分经济作物如棉花、玉米、蔬菜、 花生、甘蔗等均属于条播密植作物，行间距稍大，株间距 较小，要求采用较高的湿润比，一般宜大于60%。这时毛 管应平行作物种植行向布置，滴头间距根据作物株距和土 壤质地进行确定，一般为0.3~1.0米，具体布置形式有以下 两种：
精选ppt
8
①每行作物一条毛管 当作物行距较大（超过一米） 或土壤质地为砂壤或砂土时，应每行作物至少布置 一条毛管，见图4-8
第四章 设施灌溉系统设计
第三节 微灌系统规划设计
精选ppt
1
1.微灌的优点
1）省水。微灌系统全部由管道输水，严格控制灌水量 ，灌域流量较小，仅湿润作物根区附近土壤较少蒸发 和杂草对土壤水分的消耗，避免深层渗漏，不受风的 影响，漂移损失较少。
2）节能。微灌的灌水器是在低压下运行。
3）灌水均匀。能控制田间的灌水量，均匀系数达0.8~
制造质量
制造偏差系数Cv值应满足作物对灌 水均匀度的要求
地形
地面坡度会引起同一毛管上不同位 置的滴头流量不均匀。
作物种类 及种植间距 确定滴头类型决定滴头的流量
土壤性质 土壤质地是决定滴头流量的主要因
素
精选ppt
13
（二）微喷灌系统布置
微喷灌系统根据其支管、毛管和灌水器的布设可以分 为以下几种形式。
②每两行或多行作物一条毛管 当作物行间距较小 （一般小于1米）时，可根据滴头流量的大小、土 壤质地选择每两行作物布置一条毛管或多行作物布 置一条毛管，见图4-9。值得注意的是，砂性土壤上 毛管间距不宜过大。
土壤质地越黏重，则相同流量的滴头其湿润半径越大， 反之则越小。在同一质地土壤上，流量越大的滴头，其湿 润半径越大，反之则越小。因而选择何种滴头和毛管的布 置形式，要对作物的株行距大小、土壤质地、滴头流量大 小进行综合分析确定，且不可仅按作物行距而确定，否则 可能造成整个田间严重灌水不均精选匀ppt，导致产量下降。 9
精选ppt
8
①每行作物一条毛管 当作物行距较大（超过一米） 或土壤质地为砂壤或砂土时，应每行作物至少布置 一条毛管，见图4-8
第四章 设施灌溉系统设计
第三节 微灌系统规划设计
精选ppt
1
1.微灌的优点
1）省水。微灌系统全部由管道输水，严格控制灌水量 ，灌域流量较小，仅湿润作物根区附近土壤较少蒸发 和杂草对土壤水分的消耗，避免深层渗漏，不受风的 影响，漂移损失较少。
2）节能。微灌的灌水器是在低压下运行。
3）灌水均匀。能控制田间的灌水量，均匀系数达0.8~
制造质量
制造偏差系数Cv值应满足作物对灌 水均匀度的要求
地形
地面坡度会引起同一毛管上不同位 置的滴头流量不均匀。
作物种类 及种植间距 确定滴头类型决定滴头的流量
土壤性质 土壤质地是决定滴头流量的主要因
素
精选ppt
13
（二）微喷灌系统布置
微喷灌系统根据其支管、毛管和灌水器的布设可以分 为以下几种形式。
②每两行或多行作物一条毛管 当作物行间距较小 （一般小于1米）时，可根据滴头流量的大小、土 壤质地选择每两行作物布置一条毛管或多行作物布 置一条毛管，见图4-9。值得注意的是，砂性土壤上 毛管间距不宜过大。
土壤质地越黏重，则相同流量的滴头其湿润半径越大， 反之则越小。在同一质地土壤上，流量越大的滴头，其湿 润半径越大，反之则越小。因而选择何种滴头和毛管的布 置形式，要对作物的株行距大小、土壤质地、滴头流量大 小进行综合分析确定，且不可仅按作物行距而确定，否则 可能造成整个田间严重灌水不均精选匀ppt，导致产量下降。 9
管道灌溉-微灌ppt课件
灌溉水以水滴或细小水流的形式湿润作物根 部土壤的灌水方法。（发源于以色列） 如果将滴头埋于地下，则成为地下滴灌 (subsurface drip irrigation)。
（2）微喷灌(micro-spray，micro jet irrigation)
将输水管内的有压水头，通过微喷头将灌溉 水喷洒在作物根部土壤表面的灌水方法。
再见
单行毛管带环状布置
适用于果树，第根环状管安装4~6个滴头。
双行毛管平行布置
适用于滴灌高大作物。如灌果树,每株树两边各安装 2~3个滴头。
单行毛管带微灌布置
适用于果树。每棵果树安装4~6条微管。
5. 微喷头布置
毛管顺行布置。 毛管间距与微喷头间距根据微喷头喷洒半径
确定。
（四）计算灌溉制度
2）单株多灌水器（如果树滴灌） 式中 n：每棵果树的滴头数。
例题 已知qd=4L/h,每株作物布置一个滴头。 作物株距为0.6m，行距为0.8m, 湿润比 p=75%, H=0.4m, =1.45t/m3,
田=25%(重量百分比),max=90%田, min=70%田, e=6mm/d, =0.9 。 求: (1) m；(2)T；(3)t。
3.微灌的优缺点 （1）优点 节水 节水效果最好的灌水方法 节能 压力低于喷灌 增产 能适时适量水，增产效果好 省工 可施肥 适应性强 适用于各类地形 省地 （2）缺点 易堵塞，造价较高
二、微灌系统的组成
1.水源：河流、渠道、湖泊、水库、井、泉 等
2.枢纽部分：水源工程、水泵与动力、闸阀、 化肥罐、过滤器、水表
关于流态指数：
流态指数（x）：反映流量对压力变化的敏 感程度。 q=khx
式中：q：灌水器的流量；k：流量系数；h: 工作压力；x:流态指数。
（2）微喷灌(micro-spray，micro jet irrigation)
将输水管内的有压水头，通过微喷头将灌溉 水喷洒在作物根部土壤表面的灌水方法。
再见
单行毛管带环状布置
适用于果树，第根环状管安装4~6个滴头。
双行毛管平行布置
适用于滴灌高大作物。如灌果树,每株树两边各安装 2~3个滴头。
单行毛管带微灌布置
适用于果树。每棵果树安装4~6条微管。
5. 微喷头布置
毛管顺行布置。 毛管间距与微喷头间距根据微喷头喷洒半径
确定。
（四）计算灌溉制度
2）单株多灌水器（如果树滴灌） 式中 n：每棵果树的滴头数。
例题 已知qd=4L/h,每株作物布置一个滴头。 作物株距为0.6m，行距为0.8m, 湿润比 p=75%, H=0.4m, =1.45t/m3,
田=25%(重量百分比),max=90%田, min=70%田, e=6mm/d, =0.9 。 求: (1) m；(2)T；(3)t。
3.微灌的优缺点 （1）优点 节水 节水效果最好的灌水方法 节能 压力低于喷灌 增产 能适时适量水，增产效果好 省工 可施肥 适应性强 适用于各类地形 省地 （2）缺点 易堵塞，造价较高
二、微灌系统的组成
1.水源：河流、渠道、湖泊、水库、井、泉 等
2.枢纽部分：水源工程、水泵与动力、闸阀、 化肥罐、过滤器、水表
关于流态指数：
流态指数（x）：反映流量对压力变化的敏 感程度。 q=khx
式中：q：灌水器的流量；k：流量系数；h: 工作压力；x:流态指数。
微灌技术第二讲
当滴灌系统中滴头流量为3L/h，滴头间距为300mm、滴灌均匀度为 95%时，不考虑地形的变化，φ16mm毛管允许铺设的最大长度L毛 为：
第四步：计算分析（第四部分）
上式中：L毛------毛管的极限长度(m)； S---------滴头间距，0.3m INT------取整符号 [△h]毛---毛管允许水头偏差，1.38m；
使用如下公式：
T=m/ Ea
式中： T------为灌水周期，单位天（d）； m------为灌水定额，m=23.37mm,单位mm Ea------最大日平均需水强度(mm/d)，4.0mm/d
经计算，T=23.37/4=5.84天,T取值6天。
第四步：计算分析
四、一次灌水延续时间：
根据设计中选择的灌水器和毛管的布置方式，滴灌区作物系统 定点灌水延续时间如下（单条毛管在设计灌水定额下）：
4、单根毛管的设计流量
Q毛=40m/0.3m*3L/h=400L/h=0.4m³ /h 得知水井出水量为80m³ /h，则同时可以进行滴灌的毛管数量为： N=Q井/Q毛=80/0.4=200(条)
第四步：计算分析（第四部分）
5、确定支管（辅管）的极限长度
在井出水量为80m³ /h的情况下，单边铺设毛管40m，可以铺设200 条；双边铺设毛管80m，可以铺设100条，垄距为1.2m，则可判断 单边铺设时，支管长度为200*1.2=240m，双边铺设时，支管长度 为100*1.2=120m。 考虑灌水均匀度及灌溉区轮灌，采用折半方法，既定： 毛管单边铺设长度为40m的情况下，支管铺设长度为120m 毛管双边铺设长度为80m的情况下，支管铺设长度为60m 本系统使用双边铺设方法，则一个轮灌小区的灌溉面积为： S轮=80*60=4800㎡=7.2亩，一次开两个轮灌小区，灌溉总面积为 14.4亩。
第十八节第十九节第二十节 微灌工程规划设计
• 流态指数x反映了灌水器的 流量对压力变化的敏感程度。
– – – –
当滴头内水流为全层流时，流态指数x=1，即流量与工作水头成正比； 当滴头内水流全为紊流式，流态指数x=0.5， 全压力补偿器的流态指数x=0，即出水流量不受压力变化的影响。 其他各种形式的灌水器的流态指数在0-0.1之间变化
• 右图表示流态指数不同时，滴头的流量变化与压力变化之间 的关系。
13
三、水源分析与用水计算
• ⑴规划必须对水源的水量、水位和水质进行分析。 • ⑵以水量丰富的江、河、水库、湖泊为水源时，可不做供 水量计算，但必须进行年内水位变化和水质分析。 • ⑶以小河、山溪、塘坝为水源时，应根据调查资料并参考 周边地区水文手册或图集，分析计算设计水文年的径流量 和年内分配过程线。 • ⑷以井、泉为水源时，应根据已有资料分析确定可供水量。 无资料时，应对水井做抽水试验，对泉水进行调查，实测 出流量来确定可供水流量。 • ⑸灌溉水质必须符合《农田灌溉水质标准》规定。 • ⑹微灌用水量应根据设计水文年的降雨、蒸发、作物种类 及种植面积等因素计算确定。
• 4. 滴头数可随作物生长而增加；
4
滴头的分类
• 滴头按照结构和出流形式（消能方式）可分为流道型、 孔口型、涡流型及压力补偿型。 • 除此而外，按滴头流态分类为层流式和紊流式滴头； • 什么是流态？
– 在研究液体的沿程损失与断面平均流速的关系时，人 们发现流体运动存在层流和紊流两种流态。 – 雷诺试验：英国物理学家雷诺根据其在圆管中进行的 试验研究，在1883年发表的研究报告中指出流动中存 在两种流态，这两种流态的沿程损失与流速的关系存 在明显差异。 – 层流：液体质点以平行而不混杂的方式流动； – 紊流：液体质点运动轨迹极为紊乱，水质点相互混杂 和碰撞；
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2 0.785 Dw p 100 % S e SL
p
Dw
——土壤湿润比，％； ——水分扩散直径或湿润带（m），的大小取决于土 壤质地、滴头流量和灌水量的大小
S e ——灌水器或出水点间距，m
S L ——毛管间距，m
双行直线毛管布臵
P1 S1 P2 S 2 p 100% Sr
S1 S2 p1
1、规划的任务（P65）
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 根据水源位臵、地形和作物种植情况， 合理布臵引、蓄、提水源工程、微灌枢 纽位臵和骨干输配水管网 提出工程概算
2、规划原则（P65）
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 由自然及经济条件确定微灌工程设计保 证率
4、水利计算（P66）
用水分析 灌溉用水量
微灌毛供水强度为 Ig=Ia/η水 灌溉供水量为 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
人畜生活及村乡工副业用水量
常用下式表示微灌有效利用率，即
Vm Vn
式中
——灌水有效利用系数
V——微灌时存在作物根层的水量 m
——微灌的灌溉供水量 Vn 由于微 灌的水量损失很小，建议微灌的灌水有效利用系数 0.95 取0.9～
6灌水器设计工作水头的确定 （P70）
灌水器的工作水头越高，灌水均匀度越 高，但系统的运行费用越大 灌水器的设计工作水头应根据地形和所 选用的灌水器的水力性能决定
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：
井、泉类水源
河渠类水源
塘、坝类水源
5、微灌水量平衡计算（P66-7）
已知来水量确定灌溉面积
Q(m 3 / h ) t (小时） A 0.667 I(mm/d）
微灌工程规划与设计
3.5 微灌工程规划与设计
3.5.1 微灌工程规划 3.5.2 微灌工程设计参数确定 3.5.3 微灌系统的设计 3.5.4 微灌系统管道水力设计 3.5.5 机泵选型配套及工程结构设计 3.5.6 工程预算编制
3.5.1 微灌工程规划
微灌工程规划包括内容： 1、规划任务(P65) 2、规划原则(P65) 3、基本资料的收集(P66) 4、水源分析与用水分析(P66) 5、水量平衡计算(P66-7) 6、管网布臵(P67)
1—灌水器；2—绕树环状管；3—双行毛管平行布臵
微喷灌时毛管与灌水器的布置
（a）单向微喷局部喷洒（b）双向微喷头局部喷洒 （c）全圆微喷头全面喷洒（d）全圆微喷头局部喷洒 1—毛管；2—灌水器(微喷头）；3—喷洒湿润区；4—果树
灌水定额
灌水定额：是指作为微灌系统设计的单位面积上的一次灌 水量，如果用灌水深度表示，可用下式计算，即
m滴 a max min PH1000
式中：滴 m
——设计灌水定额
a ——允许消耗的水量占田间持水量的比例（﹪） 对于需水敏感性植 物； a =20﹪～40﹪ 对于耐旱作物或控水生生育阶段 a =30﹪～40﹪
max——土壤田间（体积百分率持水量，﹪）
min ——凋萎含水量（体积百分率持水量，﹪）
3 微灌土壤湿润比（P68-9）
定义： 微灌时被土壤湿润的土体占计划湿润层 深度土体的百分比。 影响湿润比的因素： 毛管的布臵方式;灌水器的类型和布臵方 式;灌水器的流量和大小;土壤的种类和结 构。
微灌土壤湿润模式
计算土壤湿润比的方法
根据毛管和灌水器布臵方式，计算公式如下： 单行直线毛管布臵
3、资料收集（P66）
地形资料 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，水井位臵，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
微灌工程设计（三） §3-5-3 微 灌 系 统 设 计
§3-5-3 微 灌 系 统 设 计
1、微灌系统的布置 2、微灌灌溉制度的确定 3、微灌系统工作制度的确定
1、微灌系统的布置
⑴ 首部枢纽位臵确定 ⑵ 毛管和灌水器的布臵
首部枢纽位置确定原则（P71）
投资少、便于管理原则。
⑵ 毛管和灌水器的布置
2、微灌灌溉制度的确定（P71-2）
⑴ 设计灌水定额m ⑵ 设计灌水周期T ⑶ 一次灌水延续时间t ⑷ 确定灌水次数和灌溉定额
灌溉制度及相关概念（P71）
灌溉制度 灌水定额 灌溉定额
⑴ 设计灌水定额m（P71-2）
m 0.1rzp( max min ) /
式中： m为灌水定额，(mm)； r为土壤容重，(g/cm3)； z为计算湿润层深度，(cm)， 蔬菜取20-30cm， 大田作物取30-60cm， 果树取80-120cm； 适宜土壤含水量上、下限(占干土重的百分比)； 为灌溉水利用系数，取0.90-0.95； p为微灌设计土壤湿润比，(%)。
—对毛管的窄间距，m； —对毛管宽间距，m； —与 对应土壤湿润比，％ 1 —与 S对应土壤湿润比，％ —作物行距，m S
2
P2
Sr
设计土壤湿润比的确定
在实际工程中不仅要考虑到作物对水分的需求， 还要考虑到工程投资的合理性。湿润比过小， 投资和运行费用小，不能满足作物水量需求； 湿润比过大，易满足作物需求但投资和运行费 用高 一般，对于果树，北方干旱和半干旱地区，设 计土壤湿润比可取20％－30％，南方，可取25 ％－35％。对于蔬菜和大田密植作物可取70％ －90％
均匀度与流量偏差的关系
Cv (％) Fv (%) 98 10 95 20 92 30
思考题：微灌的均匀系数Eu与灌水器的流量偏差率Fv之间的关系是什么？ 存在着一一对应的关系
5 流量偏差与工作水头偏差的关系
1 1 x Hv (1 0.12 qv ) x x q max q min qv qa
H ——计划湿润层深度（m），一般蔬菜0.20～0.30m；果树0.3～1.0m
ห้องสมุดไป่ตู้
P
——土壤湿润比，70%～90%
(2) 设计灌水周期T（P72）
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
滴灌时通常为10m水头 涌泉灌时，工作水头可为5～7m
微喷时工作水头一般以10～15m为宜
7 过滤器设计进口、出口压力差 （P70）
为“过滤器通过洁净水流时进、出口水 头差”加上“过滤器工作时允许进、出 口增加的水头差”。
思考题：微灌系统设计参数有 哪些？
作物需水量：包括作物蒸腾量和棵间蒸发量。 设计耗水强度：采用设计年灌溉季节月平均耗水强度 峰值，并由当地试验资料确定。 微灌土壤湿润比：是指被湿润的土壤的体积占计划湿 润层总土壤体积的百分比，通常以地面以下20-30cm处 湿润面积占灌溉总面积的百分比来表示。 微管的灌水均匀度：灌水均匀度用克里斯琴森系数Eu 来表示，且微管不能低于0.8 灌水器流量和工作水头偏差率： 灌水器设计水头：灌水器的设计工作水头应选取灌水 器的额定工作水头。 过滤器设计进口与出口压力差
式中：
x ——灌水器的流态指数
hmax ——灌水器的最大工作水头，m
hmin——灌水器的最小工作水头，m
ha ——灌水器的平均工作水头，m
q max ——相应与 hmax 的灌水器的流量，L/h
q min ——相应与 hmin 的灌水器的流量，L/h
qa ——灌水器的平均流量， L/h
水头偏差（允许水头差）的分配
式中： A——井水可灌面积，亩； Q ——微灌有水井可供水量，m3/d I——微灌作物耗水强度,mm/d
水量平衡计算-1
水量平衡计算-2
在水源有调蓄能力并且调蓄容积已定时 可按照上面公式确定微灌面积
6、管网布置原则（P67）
原则： 符合微灌工程总体要求原则； 管道总长度最短、少穿障碍物原则； 满足需要、分配水流迅速、维护管理方 便原则； 管道布臵科学化原则； 管道纵剖面平顺原则
思考题：微灌系统设计参数有哪些？
1 作物需水量的计算（P67）
利用参考作物需水量的计算： ETC=KC*E0
根据蒸发皿蒸发量估算：
E C kC k p EP
根据灌溉试验经验确定（一般不考虑 棵间蒸发量）
2 微灌耗水强度（P67）
微灌耗水强度(日耗水量)
E a kr Ec
式中
kr GC 0.85
4 设计灌水均匀度（P69-70）
灌水均匀度的表示(克里斯琴森均匀系数Eu)
q
1
N
i
q
Eu 1
式中： q
N q
－灌水器平均流量
Eu－均匀系数 qi－灌水器流量 N－灌水器个数
设计灌水均匀度的确定
灌水均匀度高，灌水质量好，水利用率高，但 投资和运行费高，应根据作物、经济价值、水 源、地形、和气候等综合确定。 一般建议： 取 Eu＝0.90－0.98 或Fv=10%-30%
在干旱地区降雨量很少，地下水很深，作物生长所消
p
Dw
——土壤湿润比，％； ——水分扩散直径或湿润带（m），的大小取决于土 壤质地、滴头流量和灌水量的大小
S e ——灌水器或出水点间距，m
S L ——毛管间距，m
双行直线毛管布臵
P1 S1 P2 S 2 p 100% Sr
S1 S2 p1
1、规划的任务（P65）
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 根据水源位臵、地形和作物种植情况， 合理布臵引、蓄、提水源工程、微灌枢 纽位臵和骨干输配水管网 提出工程概算
2、规划原则（P65）
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 由自然及经济条件确定微灌工程设计保 证率
4、水利计算（P66）
用水分析 灌溉用水量
微灌毛供水强度为 Ig=Ia/η水 灌溉供水量为 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
人畜生活及村乡工副业用水量
常用下式表示微灌有效利用率，即
Vm Vn
式中
——灌水有效利用系数
V——微灌时存在作物根层的水量 m
——微灌的灌溉供水量 Vn 由于微 灌的水量损失很小，建议微灌的灌水有效利用系数 0.95 取0.9～
6灌水器设计工作水头的确定 （P70）
灌水器的工作水头越高，灌水均匀度越 高，但系统的运行费用越大 灌水器的设计工作水头应根据地形和所 选用的灌水器的水力性能决定
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：
井、泉类水源
河渠类水源
塘、坝类水源
5、微灌水量平衡计算（P66-7）
已知来水量确定灌溉面积
Q(m 3 / h ) t (小时） A 0.667 I(mm/d）
微灌工程规划与设计
3.5 微灌工程规划与设计
3.5.1 微灌工程规划 3.5.2 微灌工程设计参数确定 3.5.3 微灌系统的设计 3.5.4 微灌系统管道水力设计 3.5.5 机泵选型配套及工程结构设计 3.5.6 工程预算编制
3.5.1 微灌工程规划
微灌工程规划包括内容： 1、规划任务(P65) 2、规划原则(P65) 3、基本资料的收集(P66) 4、水源分析与用水分析(P66) 5、水量平衡计算(P66-7) 6、管网布臵(P67)
1—灌水器；2—绕树环状管；3—双行毛管平行布臵
微喷灌时毛管与灌水器的布置
（a）单向微喷局部喷洒（b）双向微喷头局部喷洒 （c）全圆微喷头全面喷洒（d）全圆微喷头局部喷洒 1—毛管；2—灌水器(微喷头）；3—喷洒湿润区；4—果树
灌水定额
灌水定额：是指作为微灌系统设计的单位面积上的一次灌 水量，如果用灌水深度表示，可用下式计算，即
m滴 a max min PH1000
式中：滴 m
——设计灌水定额
a ——允许消耗的水量占田间持水量的比例（﹪） 对于需水敏感性植 物； a =20﹪～40﹪ 对于耐旱作物或控水生生育阶段 a =30﹪～40﹪
max——土壤田间（体积百分率持水量，﹪）
min ——凋萎含水量（体积百分率持水量，﹪）
3 微灌土壤湿润比（P68-9）
定义： 微灌时被土壤湿润的土体占计划湿润层 深度土体的百分比。 影响湿润比的因素： 毛管的布臵方式;灌水器的类型和布臵方 式;灌水器的流量和大小;土壤的种类和结 构。
微灌土壤湿润模式
计算土壤湿润比的方法
根据毛管和灌水器布臵方式，计算公式如下： 单行直线毛管布臵
3、资料收集（P66）
地形资料 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，水井位臵，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
微灌工程设计（三） §3-5-3 微 灌 系 统 设 计
§3-5-3 微 灌 系 统 设 计
1、微灌系统的布置 2、微灌灌溉制度的确定 3、微灌系统工作制度的确定
1、微灌系统的布置
⑴ 首部枢纽位臵确定 ⑵ 毛管和灌水器的布臵
首部枢纽位置确定原则（P71）
投资少、便于管理原则。
⑵ 毛管和灌水器的布置
2、微灌灌溉制度的确定（P71-2）
⑴ 设计灌水定额m ⑵ 设计灌水周期T ⑶ 一次灌水延续时间t ⑷ 确定灌水次数和灌溉定额
灌溉制度及相关概念（P71）
灌溉制度 灌水定额 灌溉定额
⑴ 设计灌水定额m（P71-2）
m 0.1rzp( max min ) /
式中： m为灌水定额，(mm)； r为土壤容重，(g/cm3)； z为计算湿润层深度，(cm)， 蔬菜取20-30cm， 大田作物取30-60cm， 果树取80-120cm； 适宜土壤含水量上、下限(占干土重的百分比)； 为灌溉水利用系数，取0.90-0.95； p为微灌设计土壤湿润比，(%)。
—对毛管的窄间距，m； —对毛管宽间距，m； —与 对应土壤湿润比，％ 1 —与 S对应土壤湿润比，％ —作物行距，m S
2
P2
Sr
设计土壤湿润比的确定
在实际工程中不仅要考虑到作物对水分的需求， 还要考虑到工程投资的合理性。湿润比过小， 投资和运行费用小，不能满足作物水量需求； 湿润比过大，易满足作物需求但投资和运行费 用高 一般，对于果树，北方干旱和半干旱地区，设 计土壤湿润比可取20％－30％，南方，可取25 ％－35％。对于蔬菜和大田密植作物可取70％ －90％
均匀度与流量偏差的关系
Cv (％) Fv (%) 98 10 95 20 92 30
思考题：微灌的均匀系数Eu与灌水器的流量偏差率Fv之间的关系是什么？ 存在着一一对应的关系
5 流量偏差与工作水头偏差的关系
1 1 x Hv (1 0.12 qv ) x x q max q min qv qa
H ——计划湿润层深度（m），一般蔬菜0.20～0.30m；果树0.3～1.0m
ห้องสมุดไป่ตู้
P
——土壤湿润比，70%～90%
(2) 设计灌水周期T（P72）
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
滴灌时通常为10m水头 涌泉灌时，工作水头可为5～7m
微喷时工作水头一般以10～15m为宜
7 过滤器设计进口、出口压力差 （P70）
为“过滤器通过洁净水流时进、出口水 头差”加上“过滤器工作时允许进、出 口增加的水头差”。
思考题：微灌系统设计参数有 哪些？
作物需水量：包括作物蒸腾量和棵间蒸发量。 设计耗水强度：采用设计年灌溉季节月平均耗水强度 峰值，并由当地试验资料确定。 微灌土壤湿润比：是指被湿润的土壤的体积占计划湿 润层总土壤体积的百分比，通常以地面以下20-30cm处 湿润面积占灌溉总面积的百分比来表示。 微管的灌水均匀度：灌水均匀度用克里斯琴森系数Eu 来表示，且微管不能低于0.8 灌水器流量和工作水头偏差率： 灌水器设计水头：灌水器的设计工作水头应选取灌水 器的额定工作水头。 过滤器设计进口与出口压力差
式中：
x ——灌水器的流态指数
hmax ——灌水器的最大工作水头，m
hmin——灌水器的最小工作水头，m
ha ——灌水器的平均工作水头，m
q max ——相应与 hmax 的灌水器的流量，L/h
q min ——相应与 hmin 的灌水器的流量，L/h
qa ——灌水器的平均流量， L/h
水头偏差（允许水头差）的分配
式中： A——井水可灌面积，亩； Q ——微灌有水井可供水量，m3/d I——微灌作物耗水强度,mm/d
水量平衡计算-1
水量平衡计算-2
在水源有调蓄能力并且调蓄容积已定时 可按照上面公式确定微灌面积
6、管网布置原则（P67）
原则： 符合微灌工程总体要求原则； 管道总长度最短、少穿障碍物原则； 满足需要、分配水流迅速、维护管理方 便原则； 管道布臵科学化原则； 管道纵剖面平顺原则
思考题：微灌系统设计参数有哪些？
1 作物需水量的计算（P67）
利用参考作物需水量的计算： ETC=KC*E0
根据蒸发皿蒸发量估算：
E C kC k p EP
根据灌溉试验经验确定（一般不考虑 棵间蒸发量）
2 微灌耗水强度（P67）
微灌耗水强度(日耗水量)
E a kr Ec
式中
kr GC 0.85
4 设计灌水均匀度（P69-70）
灌水均匀度的表示(克里斯琴森均匀系数Eu)
q
1
N
i
q
Eu 1
式中： q
N q
－灌水器平均流量
Eu－均匀系数 qi－灌水器流量 N－灌水器个数
设计灌水均匀度的确定
灌水均匀度高，灌水质量好，水利用率高，但 投资和运行费高，应根据作物、经济价值、水 源、地形、和气候等综合确定。 一般建议： 取 Eu＝0.90－0.98 或Fv=10%-30%
在干旱地区降雨量很少，地下水很深，作物生长所消