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河北华微微灌技术(一)

发布时间:2018-08-15 点击量:570

第一章  概述

第一节 微灌及其特点 

 (一)微灌的种类 

    微灌是利用微灌设备组装成微灌系统,将有压水输送分配到田间, 通过灌水器以微小的流量湿润作物根部附近土壤的一种灌水技术。 微灌按灌水器及出流形式的不同, 主要有滴灌、微喷灌、小管出流、渗灌等形式。 

    1.滴灌 

    滴灌是利用安装在末级管道 (称为毛管)上的滴头,或与毛管制作成一体的滴灌带 (或滴灌管)将压力水以水滴状湿润土壤,在灌水器流量较大时,形成连续细小水流湿润土壤。通常将毛管和灌水器放在地面,也可以把毛管和灌水器埋入地面以下30cm左右。前者称为地表滴灌,后者称为地下滴灌。滴灌灌水器的流量通常为 1.14~10L/h

    2.微喷灌

    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。 微喷头有固定式和旋转式两种。前者喷射范围小,水滴小;后者喷射范围较大,水滴也大些,

故安装的间距也比较大。微喷头的流量通常为20~250L/h。另外还有微喷带也属于微喷灌系

列,微喷带又称多孔管、喷水带,是在可压扁的塑料软管上采用机械或激光直接加工出水小

,进行微喷灌的设备。

    3.小管出流

    小管出流是利用 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的土壤, 小管出流的流量常为 40~250L/h 对于高大果树通常围绕树干修一渗水小沟,以分散水流,均匀湿润果树周围土壤。在国内,为增加毛管的铺设长度,减少毛管首末端流量的不均匀,通常在小塑料管上安装稳流器,以保证每个灌水器流量的均匀性。

4.渗灌

渗灌是利用一种特别的渗水毛管埋入地表以下30cm左右,压力水通过渗水毛管管壁的毛细孔以渗流的形式湿润其周围土壤。由于渗灌能减少土壤表面蒸发,从技术上来讲,是用水量很省的一种微灌技术,但目前使用起来,渗灌管常埋于地下,由于作物根系有向水性,

渗灌管经常遭受堵塞问题困扰。渗灌管的流量常为 2~3L/(h*m)

 (二)微灌的优缺点 

    1.优点 

微灌可以非常方便地将水灌到每一株植物附近的土壤中, 经常维持较低的水压力满足作物生长需要。微灌具有以下诸多优点:

1)省水、省工、节能。微灌是按作物需水要求适时适量地灌水,仅湿润根区附近的土壤,因而显著减少了水的损失。微灌是管网供水,操作方便,劳动效率高,而且便于自动控制,因而可明显节省劳力。同时微灌大部分属局部灌溉,大部分地表保持干燥,减少了杂草的生长,也就减少了用于除草的劳力和除草剂费用。肥料和药剂可通过微灌系统与灌溉水一起直接施到根系附近的土壤中,不需人工作业,提高了施肥、施药的效率和利用率。微灌灌水器的工作压力一般为50~150KPa,比喷灌低得多,又因微灌比地面灌溉省水,对提水灌溉来说意味着减少了能耗。 

     2)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流量,灌水均匀度高,一般可达 80%~90%

     3)增产。微灌能适时适量地向作物根区供水供肥,为作物根系活动层土壤创造了很好的水、热、气、养分状况,因而可实现稳产,提高产品质量。

     4)对土壤和地形的适应性强。微灌的灌水强度可根据土壤的入渗特性选用相应的灌水器,并对其调节,不产生地表径流和深层渗漏。微灌是采用压力管道将水输送到每棵作物的根部附近,可以在任何复杂的地形条件下有效工作,甚至在某些很陡的土地或在乱石滩上种的树也可以采用微灌。

    2.缺点 

微灌系统投资一般要高于地面灌;微灌灌水器出口很小,易被水中的矿物质或有机物堵塞,减少系统水量分布均匀度,严重时会使整个系统无法正常工作,甚至报废;微灌毛管一般铺设在地面,使用中会影响田间管理,有时会被拉断、割破,发生漏水,增加了后期维护费用。 

第二节 微灌系统的组成及分类

 (一)微灌系统的组成

    微灌系统由水源、首部枢纽、输配水管网和灌水器以及流量、压力控制部件和量测仪表等组成,如图 6-1所示。 

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                               6-1  微灌系统示意图

              

1水源      5 变频系统      9  螺翼水表      13  内丝接头   17 球阀       21 干管 

    2水泵      6 止回阀       10 压差式施肥罐   14 筛网过滤器  18 压力表     22 干支管 

    3闸阀      7 弯头         11 施肥阀         15 正三通      19 外丝接头   23 支管 

4 法兰盘    8 离心过滤器   12 活接头        16 异径三通    20 进排气阀   24 毛管及灌水器

 

    1.水源 

    河流、渠道、湖泊、水库、井、泉等均可作为微灌水源,但其水质需符合微灌要求。 

    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微灌系统中去。 

    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。在供水量需要调蓄或含砂量很大的水源,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。过滤设备的作用是将灌溉水中的固体颗料滤去,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的流过的总水量,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。

    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,其型式有闸阀、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。

    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,包括滴头、滴灌带、滴灌管、微喷头、微喷带、渗灌管等,灌水器多数是用塑料制成的。 

 (二)微灌系统的分类 

    由于组成微灌系统的灌水器不同,相应的分为滴灌系统、微喷灌系统、小管出流系统以及渗灌系统等。

    根据配水管道在灌水季节中是否移动,每一类微灌系统又可分为固定式、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,根据条件,毛管有的埋在地下,有的放在地表或悬挂在离地面一定高度的支架上。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,一条毛管可以在多个位置工作。

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进行灌溉。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,但操作管理比较麻烦,适合在经济条件较差的地区使用。

第二章 微灌主要设备

第一节 灌水器 

    灌水器的作用是把末级管道(毛管)的压力水流均匀而又稳定地灌到作物根区附近的土壤中,灌水器质量的好坏直接影响到微灌系统的寿命及灌水质量的高低。灌水器的种类繁多,各有特点,适用条件也各有差异。

 (一)灌水器的种类与结构特点

    按结构和出流形式不同灌水器主要有滴头、滴灌带、微喷头、微喷带、涌水器、渗灌管等。 

    1.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。按滴头的压力补偿与否可把它分为如下两种。

1)非压力补偿滴头

非压力补偿滴头是利用滴头内的固定水流流道消能,其流量随压力的提高而增大。

2)压力补偿型滴头

压力补偿型滴头的流量不随压力而变化。在水流压力的作用下,滴头内的弹性体(片)使流道(或孔口)形状改变或过水断面面积发生变化,当压力减小时,增大过水断面积,压力增大时,减小过水断面积,从而使滴头出流量保持稳定,压力补偿滴头同时还具有自清洗 功能。

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    2.滴灌带(管) 

    滴头与毛管制造成一个整体,兼具配水和滴水功能的带(管)称为滴灌带(管)。按滴灌带(管)的结构可分为两种。

   1)内镶式滴灌带(管)

内镶式滴灌带(管)是在毛管制造过程中,将预先制造好的滴头镶嵌在毛管内的滴灌带 (管)。内镶滴头有两种,一种是片式,另一种是管式。

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2)薄壁滴灌带 

 薄壁滴灌带为在制造薄壁管的同时,在管的一侧热合出各种形状的流道,灌溉水通过流道以滴流的形式湿润土壤。

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    滴灌带也有压力补偿式与非压力补偿式两种。 

    3.微喷头

微喷头是将压力水流以细小水滴喷洒在土壤表面的灌水器。单个微喷头的喷水量一般不超过250L/h,射程一般小于7m。按照结构和工作原理,微喷头分为旋转式、折射式、离心式和缝隙式四种。

1)旋转式微喷头

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。旋转式微喷头一般由三个零件构成,即折射臂、支架、喷嘴。旋转式微喷头有效湿润半径较大,喷水强度较低,由于有运动部件,加工精度要求较高,并且旋转部件容易磨损,因此使用寿命较短。

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2)折射式微喷头

折射式微喷头的主要部件有喷嘴、折射锥和支架,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。折射式微喷头的优点是水滴小,雾化高,结构简单,没有运动部件,工作可靠,价格便宜。

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    4.微喷带 

微喷带又称多孔管、喷水带,是在可压扁的塑料软管上采用机械或激光直接加工出水小孔,进行微喷灌的设备,微喷带的工作水头100~200Kpa(0.1-0.2MPa)

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    5.小管灌水器 

    小管灌水器是由 Φ4 的小塑料管和接头连接插入毛管壁而成。它的工作水头低, 孔口大,不容易被堵塞。在使用中,为增加毛管的铺设长度,减少毛管首末端流量的不均匀性,通常在小塑料管上安装稳流器,以保证每个灌水器流量的均匀性。这种稳流器在一定的压力范围内,出流量保持不便。 目前, 国内生产的稳流器的流量已形成系列化。如下是稳流器外形图,

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6.渗灌管

渗灌管是用大约 2/3 比例的废旧橡胶(多为旧轮胎)和 1/3 比例的 PE 塑料混合制成可以沿管壁向外渗水的多孔管。使用中常将渗灌管埋入地下,是非常省水的灌溉技术。

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