微灌技术

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设计土壤湿润比：
• 湿润比大小对微灌系统的影响
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％
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微 灌 技 术
1
内
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
容
• 第一章 微灌系统与微灌设备
微灌的定义、分类与组成 微灌设备 过 滤 器 施肥器 典型微灌系统 滴灌管与灌水器的布置方式 微灌系统规划设计参数 微灌水量平衡计算 微灌管网布置 设计灌溉制度 管网水力学计算 举例
墨西哥
意大利
葡萄牙
澳大利亚
哥伦比亚
塞浦路斯
中国台湾
11
摩洛哥
其它
世界微灌面积占灌溉面积的比例
1.5%
世界灌溉面积：247,620,000公顷 世界微灌面积： 3,767,154公顷
12
世界微灌面积的增长速度
700% 600% 500% 400% 300%
633%
136%
200% 100% 0%
77%
– 结构简单 – 没有运动部件,工作可靠 – 价格便宜
• 缺点：
水滴太微细,在空气十分干燥、温度高、风大的地区,蒸发漂移损 失大。
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离心式微喷头
• 工作原理： 水流从切线方向进入离心室，绕垂直轴旋转，通 过处于离心式中心的喷嘴射出的水膜同时具有离心 速度和圆周速度，在空气阻力的作用下水膜被粉碎 成水滴散落在微喷头四周。 • 特点： –工作压力低 –雾化程度高 –孔口较大
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灌水器的 结构参数和水力性能参数
• 结构参数 – 流道或孔口的尺寸 – 滴灌带直径和壁厚 • 水力性能参数 – 流态指数 – 制造偏差系数 – 工作压力 – 射程 – 喷灌强度
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灌水器的流量与压力关系
• 微灌灌水器的流量与压力关系用下式表示：

式中：
q—灌水器流量； h—工作水头； k—流量指数； x—流态指数。
• 微喷灌：7/1
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第四节 施肥器
• 压差式 • 文丘里式 • 注射泵
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压 差 式 施 肥 罐
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文丘里注入器
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注射泵
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水力驱动施肥装置 组装图
1-进水阀；2-接头； 3-过滤器；4-进水管； 5-肥液吸头；6-肥液； 7-空气释放阀；8-送肥阀； 9-排水口；10-检查阀
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第三节 过 滤 器
• 用途
• 分类
– – – – 筛网过滤器 水砂分离器 砂石过滤器 叠片过滤器
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筛网过滤器
图 14 筛网过滤器
1— 手柄；2—横旦； 3—顶盖； 4—不锈钢滤网； 5—壳体； 6—冲洗阀门； 7—出水口； 8—进水口 40
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图 15 叠片式过滤器
1-壳体; 2-塑料叠片 ; 3-进水口; 4-出水口; 5-冲洗阀
• 特点：
– 有效湿润半径较大 – 喷水强度较低 – 水滴较大 – 寿命较短。
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折射式微喷头
• 工作原理：
水流由喷嘴垂直向上喷出，遇到折射锥即被击散成薄水膜 沿四周射出，在空气阻力作用下形成细微水滴散落在四周地 面上。折射式微喷头又称为雾化微喷头。
• 组成：
– 喷嘴 – 折射锥 – 支架
• 特点
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射流式微喷头
• 工作原理：
水流从喷水嘴喷出后，集中成一束向上喷射到一个可以旋 转的单向折射臂上，折射臂上的流道形状不仅可以使水流按 一定喷射仰角喷出，而且还可以使喷射出的水舌反作用力对 旋转轴形成一个力矩，从而使喷射出来的水舌随着折射臂作 快速旋转。故它又移为旋转式微喷头。
• 组成：
– 折射臂 – 支架 – 喷嘴
• 表示方法：
S Cv q
1 n 2 S ( q q ) n 1 i 1 i
q
q
i 1
n
i
式中： Cv—灌水器的流量偏差系数； S—流量标准偏差； qi—所测每个滴头的流量L/h； n—所测灌水器的个数。
n
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ASAE 标准 EP405.1 灌水器制造偏差系数分类
q 15.93 A H 0.5 q A 15.93 H 0.5 当q 2 l/h 时， A 0.2mm 2 , 孔口直径d 0.39mm
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滴头的分类
孔口型滴头
孔口型滴头是靠孔口出流造成的局部水头损 失来消能调节出量的大小。
毛管
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• 长流道型滴头
长流道型滴头是靠水流与流道壁之间的摩阻消能 来调节出水量的大小，如微管滴头，内螺纹管式滴 头等
76%
1981－1986
1986－1991
1991－2000
1981－2000
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微灌系统的组成
– 水源 – 首部枢纽：水泵、过滤器、施肥器、控制设 备和仪表等 – 输配水管网 – 灌水器
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水源来水
施肥罐 阀
逆止阀 阀 压力表 阀 过滤器 压力表 流量表
排水口
进排气阀
干管 压力调节器 毛管
灌水单元 2
湿润比计算举例
• 果树株行距为3×3米，采用内 嵌式滴灌管灌溉，滴灌管滴头 滴 间距为1米，滴头流量2.3升/时， 头 土壤为砂壤土，试计算滴灌湿 润比。 • 一般，当滴头为2升/时，在砂 壤土中的湿润直径为0.8～1米 • 湿润比＝每棵果树的湿润面积/ 每棵果树的占地面积＝ 1.0×3/(3×3)＝33％
阀 电磁阀 阀 支管
灌水单元 1
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图 6-5-6
微灌系统组成示意图
第二节 微灌设备
• • • • • 灌水器 过滤器 施肥器 管道 控制监测仪表
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微灌灌水器
灌水器的分类与结构特点
• 按结构和出流形式可将灌水器分为
– – – – 滴头 滴灌带 微喷头 涌水器
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滴 头
什么叫滴头？ 通过流道或孔口将毛管中的压力水流变成滴状或细 流状的装置称为滴头。其流量一般不大于12 L/h。 为什么要有滴头？ 孔口出流： 孔径小，易堵塞； 孔径的微小变化会 造成较大的流量变化。
q=k×hx
• 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等于1，即流量与工作 水头成正比； – 当滴头内水流为全紊流时，流态指数x等于0.5； – 全压力补偿器的流态指数x等于0，即出水流量不受压力变化 的影响，其它各种形式的灌水器的流态指数在0~1.0之间变化，
2
• 第二章 微灌系统规划设计
• 第三章 微灌自动控制技术与设备
第一章 微灌系统与微灌设备
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第一节 微灌的定义、 分类与组成
• 什么叫微灌？ 微灌是利用微灌 设备组装成微灌 系统，将有压水 输送并均匀地分 配到田间，通过 灌水器以微小的 流量湿润作物根 部附近土壤的一 种局部灌水技术。

4
微灌的分类
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微喷灌 • 工作原理：
微喷灌是利用直接安装在毛管上，或与 毛管连接的微喷头将压力水以喷洒状湿 润土壤。微喷头的流量通常为20~250L/h。
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涌泉灌（小管出流灌）
• 工作原理：
小管出流灌溉是利用Φ4的小塑料管与毛管连接作为 灌水器，以细流 (射流) 状局部湿润作物附近土壤， 小管灌水器的流量为40－250L/h。对于高大果树通常 在围绕树杆修一渗水小沟，以分散水流，均匀湿润果 树周围土壤。在国内称这种微灌技术为小管出流灌溉
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两行植物一条滴灌带（膜下）
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密植果树（如葡萄）毛管与滴头布置ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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疏植果树毛管与滴头布置
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果 树 微 喷 灌 ： 微 喷 头 与 毛 管 布 置
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毛管悬挂，微喷头倒悬
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盆栽系统滴灌布置
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盆 栽 微 喷 灌
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第二节
微灌系统 规划设计参数
–设计土壤湿润比 –作物需水量 –灌水均匀度 –灌溉水利用系数
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水 砂 分 离 器
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砂过滤器
图 12 单罐反冲洗砂过滤器
1- 进水阀 ; 2- 进水管 ; 3- 冲洗阀 ; 4- 冲洗管 ; 5- 输水 阀 ; 6- 输水管 ; 7-排水阀 ; 8- 排水管 ; 9- 压力表 ; 10- 集水管 ; 11-150 目网 ; 12-过滤砂 ; 13- 排污 阀 ; 14- 排污管 ; 15- 压力表
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比例施肥器
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比例施肥器
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第五节 典型微灌系统
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第二章 微灌系统规划设计
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第一节 滴灌管与灌水器的布置方式
一行植物一条滴灌带（地表）
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一行植物一条滴灌带（膜下）
质量分类 好 一般 较差 差 不能接受
滴头或微喷头 Cv<0.05 0.05<Cv<0.07 0.07<Cv<0.11 0.11<Cv<0.15 0.15<Cv
滴灌带 Cv<0.1 0.1<Cv<0.2
0.2<Cv<0.3 0.3<Cv
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• 对灌水器的基本要求：
–(1) 制造偏差小； –(2) 出水量受水头变化的影响较小，即流态 指数小； –(3) 流道大，抗堵塞性能强； –(4) 结构简单，便于安装、清洗； –(5) 坚固耐用，价格低廉。