农田水利学：第三章 灌水方法.ppt

第三章 灌水方法•第一节 灌水方法的评价标准、分类及使用条件•一、评价指标•1、灌水均匀度 •2、灌溉水利用效率•3、贮水效率其他评价指标•和农业措施的结合，施肥、喷药、调节气候等•劳动生产率高水平畦田灌溉、机械化程度•地形适应性•管理与基建费用低•占地少二、灌水方法分类•<一> 全面灌溉•1、地面灌溉•畦灌•沟灌•淹灌(水稻)•漫灌(牧草)2、喷灌sprinkle irrigation•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Sprinkle irrigation 喷头水泵二、局部灌溉Prtial irrigation•特点：只湿润作物周围局部土壤，其他远离作物根系的土壤保持干燥亦称为微灌（micro-irrigation）•通常需要专门的管道系统和灌水器，将水和养分输送至根系附近•优点：节水、节能、均匀、适应性强、可结合施肥可提高作物的品质和产量，利用劣质水源灌溉Partial irrigation 局部灌溉的种类•1、渗灌•利用地下管道将水引至作物根系层，借助毛管作用自下而上湿润土壤。

亦称地下灌溉（滴灌亦可埋入地下）•优点：蒸发少、占地少、压力低•缺点：地面湿润差、容易堵塞、造价高(2)滴 灌Drip irrigation •管道中灌溉水通过特制滴头直接滴在作物根部,然后渗入土壤.•特点:节水、自动化程度高、地形适应能力强、作物可处于最佳水分状态•缺点：易堵塞、造价高Drip irrigation3、微喷灌micro-sprinkle•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，水源象其他滴灌和渗灌一样需要过滤4、涌灌•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5、模上灌•灌溉水流在地膜上流动，通过地膜上的出苗孔或者灌水孔借助重力渗入土壤•特点：水流沿地膜运动，深层渗漏容易控制，可以增加畦田(沟)长度。

无效蒸发减少•目前在新疆地区应用较多6、模下灌•地膜覆盖与滴灌结合将滴头铺设在地膜下，可以减少棵间蒸发•可以利用劣质水灌溉抑制盐分在根系层中累积•以色列应用较多7、蒸馏灌溉•利用太阳能将污水蒸发，经冷凝后流向作物根系，可以防止污水中的有害成分在土壤中累积•疑问：造价如何？防范措施能否过关？第二节 地面灌水方法Surface irrigation•简介：•地面灌溉的重要性 中国90％以上采用地面灌溉技术•节水灌溉与喷灌技术(杂志)•美国喷灌协会与灌溉协会更名.•地面灌溉的优点:投入少、管理费用低、技术要求低？一、畦田灌溉Border irrigation •适宜作物：窄行密植作物或牧草、蔬菜等•畦田规格：长30～100米，宽2～4米•灌水技术要素：畦田长度、宽度、单宽流量、畦田坡度、灌水延续时间、改水成数等地面灌水方法surface irrigation灌水技术要素确定•1、灌水延续时间说明• 上式为畦田各点为入渗到设计灌水定额应该持续的时间•每点的入渗时间若超过t，出现深层渗漏，否则灌水不足•由于水流运动过程的复杂性，很难使得各点的入渗时间一致为此需要采用及时封口的方法。

2、畦田水量平衡•3600qt=ml–灌水时间由灌水定额确定–由于存在深层渗漏，田间灌水量一般要比设计灌水定额大提高地面灌水质量的措施•1、合理控制入田单宽流量•2、确定合理的畦田规格•3、控制灌水时间（和入田流量有关〕•4、提高地面平整程度第二节 沟灌( Furrow Irrigation) •在作物行间开挖灌水沟，水流入沟后，在流动过程中主要借助毛管作用湿润土壤–和畦灌相比，不会破坏作物根系的土壤结构，不容易板结？–适于宽行作物，如棉花、烟草等•1.技术参数:–沟长、（坡度）和入沟流量•2.水量平衡方程–m-灌水定额（深度）；a-沟间距；l-沟长；h-沟内水深；b0-平均水面宽度；p0-湿周；kt-平均入渗水深–计划灌水定额＝t时间(灌水延续时间)内入渗水量＋沟中蓄水量•3.沟长度与沟坡度的关系•4.灌水时间确定Ø上述时间仅能够保证定量灌溉，无法保证灌溉质量；Ø提高灌溉质量（如均匀度），主要在于控制各点入渗时间的一致，需要合理选择沟灌技术参数，即沟长和如沟流量的组合，使水流推进曲线与消退曲线尽可能平行沟灌新技术•1、尾水回收系统(tail water recovery system)•适于透水性差、大坡度沟灌。

•原理：灌水后沟中难以蓄水、部分水从尾部流走这部分水流可以由集水系统回收后供灌溉之用•系统构成：集水沟、蓄水池、提水系统、输水系统2、波涌灌溉(surge Irrigation)•原理：水流消退过程中形成致密层（类似于板结），减少入渗速率，原理：水流消退过程中形成致密层（类似于板结），减少入渗速率，以较小的水量可以推进更远的距离以较小的水量可以推进更远的距离–适于入渗速率大、畦田坡度小的田块–提高均匀度，减少灌水定额（？）•方法：间歇向沟中灌水当水流推进到沟中一段距离后，停止灌水，方法：间歇向沟中灌水当水流推进到沟中一段距离后，停止灌水，间隔一定时间后再灌水间隔一定时间后再灌水–分二、三次灌，每次推进1/2或1/3沟长时停水一段时间–可以用于畦田灌溉第三节第三节 喷灌（喷灌（Sprinkle irrigation）） •（Recorder on CD ）•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、喷灌技术指标•1、喷灌强度–单位时间内喷洒在单位面积上的水量–平均喷灌强度是各点单位时间内喷灌水深的平均值。

喷灌系统平均喷灌强度•喷灌设计中，各喷头面积必须有一定重叠才能达到一定的设计均匀度，系统喷灌强度与喷头的间距和支灌的间距有关2、喷灌均匀度、喷灌均匀度•衡量灌水质量的主要指标用于评价灌溉面积上水量分布的均匀程度•常用表示方法： 喷洒均匀度/水量分布图B 水量分布图水量分布图（略）（略）•喷洒范围内的等水量图表示喷头组合的水量分布情况比较直观准确，但缺少定量指标3、水滴打击强度、水滴打击强度•单位喷洒面积内水滴对土壤和作物的打击动能•水滴过大可能破坏土壤结构和损毁作物•常用的测量方法是测水滴直径–设计中采用雾化指标控制–不同的作物、不同时期雾化指标要求不同蔬菜>4000，大田作物：3000雾化指标雾化指标二二 喷头种类和工作原理（略）喷头种类和工作原理（略）•1、旋转式喷头（简）–水目前最常用的喷头形式A 摇臂式：原理Ø结构简单，最为常用缺点是受风影响大，支杆要垂直尤其用于固定系统B 叶轮式 Ø水舌冲击叶轮转动，带动喷头旋转需要减速装置Ø特点：不受振动影响，但制造工艺要求较高，应用较少C反冲式:Ø利用水舌离开喷头时的反作用力直接推动喷头转动Ø结构简单，但是不够可靠，应用较少。

2、固定喷头、固定喷头–特点：没有运动部件，水流作全园或扇形喷射–射程短–压力低–喷灌强度高、单个喷头均匀度不足，远处强度大–多用于绿地、蔬菜、苗圃等固定式喷头的主要种类•A 折射式：•原理：喷头上方有折射锥，水流遇到折射锥后被击成薄水层沿四周射出，在空气阻力作用下分散成细小水滴散落•B 缝隙式：•管端开出一定形状的缝隙，使水流均匀散成细小的水滴工作可靠、容易堵塞3、孔管式喷头（略）•管道上分布小的喷水孔，水流朝一个方向喷射，管道上分布小的喷水孔，水流朝一个方向喷射，管道可以摆动或者管道上开多排小孔，可以管道可以摆动或者管道上开多排小孔，可以不安装摇摆器不安装摇摆器•结构简单，不要专门灌水器工作压力低结构简单，不要专门灌水器工作压力低•国内较少国内较少三、旋转式喷头的主要水力参数及影响因素(一）影响喷头射程的因素一）影响喷头射程的因素l1、工作压力和喷咀直径、工作压力和喷咀直径Ø压力增加，射程增加Ø压力一定时，喷嘴直径增加，射程增加l2、喷射仰角、喷射仰角–28～32度时射程最远，通常为30度l3 转速转速Ø转速增加，射程减小一般1～3r/min(中)Ø3～5r/min(远射程)l4、水舌形状、水舌形状Ø水舌掺气少则射程大，减少紊流，水流整直。

Ø加粉碎针可增加掺气，减小水滴直径，提高雾化度（二）影响喷灌水量分布的因素（简）（二）影响喷灌水量分布的因素（简）•1、工作压力–压力适中，水量分布曲线近似于一个偏平的等角三角形；–当压力过低时，由于水舌粉碎不足，水量大部分集中在远处，中间水量少，成“轮胎形”分布；当压力过高时，由于水舌过度粉碎，近处水量集中，远处水量不足2、喷头的布置形式和间距、喷头的布置形式和间距•一般由计算或者试验确定，设计时可参考设计手册•常用形式：矩形分布、等腰三角形分布或正方形分布3、风向、风力、风向、风力•逆风减少的射程要比顺风增加的射程大–在布置喷头时，适当密布一些以抵消风的影响（三）影响水滴直径的因素（略）•喷头工作压力和喷嘴直径（雾化指标H/d)•粉碎机构•喷形状四、喷灌技术参数及其确定方法•（一）喷头组合间距（经验系数法）–确定支灌和喷头间距（支灌一般平行布置）–支灌间距：–喷头间距：–CL、Cm为经验系数，R为喷头设计射程•对于支灌数量、喷头数量和工程量有影响(二）支管道布置•与作物种植方向平行•与主风向垂直–可以增加均匀度五、灌水定额和灌水周期五、五、 喷灌系统设计喷灌系统设计•（一）、收集基本资料• 喷灌系统设计前必须进行现场勘查，了解规划范围、面积、水源情况，收集地形，气象、水文、土壤等有关资料及灌区作物种植情况，当地高产灌水经验，动力和有关设备资料。

••勘查和收集资料工作是搞好规划设计的前提，如水源情况，要优选水源位置，同时还要满足水质和水量的要求，地形资料，需要地形图，这样才能进行管网平面布置并绘制管道纵剖面图气象、水文作物种植资料主要用于确定灌溉制度，对北方地区还要了解冻土层厚度以确定管道埋深，土壤资料以确定允许喷灌强度等（二）、喷灌系统选型•根据地形、水源、作物种类，经济及设备等条件，选定喷灌系统型式•固定式•半固定式•移动式（三）、喷头选择（三）、喷头选择•根据动力条件作物种植情况，土壤允许喷灌强度，作物适宜的雾化指标以及设备供应条件等因素，确定喷头的工作压力、射程、流量以及喷灌强度，喷嘴直径等技术指标范围并选择喷头四）、确定喷头组合形式和间距四）、确定喷头组合形式和间距•喷头组合形式是指管道式喷灌系统中喷头部的相对位置在全圆喷洒情况下，有正方形、正三角形、矩形和三角形等组合形式详细方法可参阅有关设计手册•确定喷头组合间距的原则是：保证喷洒不留空白，并有较高的均匀度•间距过大会造成喷洒不均匀或漏喷；过密会使喷头和管道用量大，增大了投资，且会增大组合喷灌强度（五）布置管道系统（五）布置管道系统•根据地形水源等条件提出管道系统的最佳布置方案，一般就考虑以几点原则：•、使管道总长度短，造价低，有利于水锤的防护。

•考虑备用水单位的需要，管理方便，有利于组织轮灌和迅速分散流量•尽量使支管垂直主风向且与作物种植方向一致在山丘区，支管一般沿等高线布置•管线的纵剖面应力求平顺，减少折点，避免产生负压•力求使支管各喷头工作压力接近一致，或者允许差值范围内（支管首尾压力小于工作压力的20％）•泵站应尽量布置在系统的中心，以减少水头损失（五）拟定喷灌工作制度–（（1）拟定喷灌工作制度）拟定喷灌工作制度–1）设计灌水定额（mm)»m=0.1H(θmax－θmin)θmax，θmin －允许灌水上下限(占空隙率的百分数）»可以利用地面灌溉的灌水定额方法2）设计灌水周期T＝m设计/e e－耗水最大时期的日平均耗水强度;3）灌水延续时间t=m设计/ρ系统Øρ系统＝1000qn/(Sl×Sm)（平均喷灌强度）•4.系统同时工作的喷头数。