微灌工程技术要点.pdf

1 1 滴灌工程技术要点 李光永 中国农业大学水利系教授 教育部农业节水与水资源工程中心主任 滴灌工程技术要点 李光永 中国农业大学水利系教授 教育部农业节水与水资源工程中心主任 2 内容内容 一、滴灌系统的组成 二、水量平衡计算 三、主要设计参数 四、工程模式 五、滴灌带间距与种植模式 六、管网水力学计算 七、设备选择 八、系统试运行测定参数与验收指标 九、小麦滴灌 十、其他问题 一、滴灌系统的组成 二、水量平衡计算 三、主要设计参数 四、工程模式 五、滴灌带间距与种植模式 六、管网水力学计算 七、设备选择 八、系统试运行测定参数与验收指标 九、小麦滴灌 十、其他问题 2 3 微灌系统组成示意图 一、滴灌系统组成 4 二、水量平衡计算二、水量平衡计算(单项工程)(单项工程) ? 在水源供水量稳定且无调蓄时，微灌面积 A－可灌面积，hm2；Q－水源可供流量，(m3/h）； Ia－设计供水强度，mm/d； t－每日最大运行小时数，h/d；n－灌溉水利用系数 a I Qt A 10 η = 3 5 二、水量平衡计算二、水量平衡计算(单项工程)(单项工程) ? 灌溉系统供水能力（系统流量）应不小于： ? 可根据轮灌组划分的具体情况确定 ? 通过水量平衡，确定灌溉面积或蓄水池容积，或调 整种植比例，减少灌溉面积或增辟水源 t AI Q a η 10 = 6 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 2030405060708090100110120 Q（吨/时） A(亩) I=3.5mm I=4.0mm I=4.5mm I=5.0mm I=6.0mm t=22h, η=0.9 4 7 5.0 5.9 6.6 7.4 8.5 1 594 713 792 891 1018 120 396 475 528 594 679 80 297 356 396 446 509 60 248 297 330 371 424 50 198 238 264 297 339 40 149 178 198 223 255 30 99 119 132 149 170 20 6.0 5.0 4.5 4.0 3.5 水泵流量Q （吨/ 时) 水泵流量Q （吨/ 时) 设计耗水强度(mm)设计耗水强度(mm) t=22h, η=0.9 8 由调蓄容积确定微灌面积 K—复蓄系数，取1.0～1.4； —蓄水利用系数，取0.6～0.7 V—蓄水工程容积，m3； Ii—灌溉季节各月的毛供水强度，mm/d； Ti—灌溉季节各月的供水天数，d。

0 η ∑ = iiT I KV A 10 0 η 5 9 三、主要设计参数三、主要设计参数 1.1. 灌溉设计保证率灌溉设计保证率 2.2. 微灌设计湿润比微灌设计湿润比 3.3. 设计耗水强度与供水强度设计耗水强度与供水强度 4.4. 灌水均匀度控制灌水均匀度控制 5.5. 系统日最大运行时数系统日最大运行时数 6.6. 微灌灌溉制度设计微灌灌溉制度设计 10 1、灌溉设计保证率1、灌溉设计保证率 ? 不低于85％不低于85％ ? 灌溉保证率与水文气象、作物、经济效益等 有关 ? 分析水文气象、来水量，确定代表年（与灌 溉保证率一致）可供水量及其过程、灌溉制 度、用水量及其过程可供水量与用水量应 达到平衡 6 11 设计中普遍存在的问题设计中普遍存在的问题 ? 只列出了建设标准：保证率为只列出了建设标准：保证率为85或或90% ? 在水资源分析、灌溉定额与灌溉用水量分析 中缺乏水文年的概念，没有用到保证率 在水资源分析、灌溉定额与灌溉用水量分析 中缺乏水文年的概念，没有用到保证率,没 有考虑水文年 没 有考虑水文年 12 2、微灌设计湿润比与滴头流量选择2、微灌设计湿润比与滴头流量选择 重要性：重要性： ?影响作物生长影响作物生长 ?影响滴灌带和滴头的布置影响滴灌带和滴头的布置 ?影响系统投资影响系统投资 ?影响灌溉制度影响灌溉制度 7 13 深度 深度 流量：2L/h 流量：4L/h 流量：2L/h 流量：4L/h 壤土壤土 沙土沙土 不 同 滴 头 流 量 在 不 同 土 壤 中 的 湿 润 体 不 同 滴 头 流 量 在 不 同 土 壤 中 的 湿 润 体 14 2、微灌设计湿润比与滴头流量选择2、微灌设计湿润比与滴头流量选择 ? 应根据自然条件、植物种类、种植方式及微灌的形 式，并结合当地试验资料确定。

在无实测资料时可 按表选取 100――草、灌木 ―― ――草、灌木 ――60～～90粮、棉、 油等植物 粮、棉、 油等植物 40～～7030～～50葡萄、瓜类葡萄、瓜类 70～～10060～～90蔬菜蔬菜40～～6025～～40果树、乔木 微喷灌滴灌作 物微喷灌滴灌、涌泉灌作 物 果树、乔木 微喷灌滴灌作 物微喷灌滴灌、涌泉灌作 物 微灌设计土壤湿润比参考值（微灌设计土壤湿润比参考值（%）） 8 15 滴灌带 地膜 地膜 图 6-5-9 棉花膜下滴灌带布置 a- 单管四行 b-单管两行 滴灌带 地膜 地膜 棉花滴灌湿润比实验棉花滴灌湿润比实验 16 表中数据，是在灌水定额为40mm的湿润比表中数据，是在灌水定额为40mm的湿润比 滴头流量(L/h) 推荐的滴头间距（m） 土壤湿润比土壤湿润比P P 值表值表 毛管有效间距 9 17 100 120 40 滴灌带 50 40 80 Q=2L/h P=0.8/1.2=67% 18 低压运行（1-4m）的结果 ? 小流量（小流量（0.5-1L/h）） ? 宽度不够宽度不够 ? 灌水时间加长灌水时间加长 10 19 3、设计耗水强度与供水强度3、设计耗水强度与供水强度 ? 设计耗水强度设计耗水强度Ea：：设计年设计年设计年设计年- -灌溉临界期灌溉临界期灌溉临界期灌溉临界期- -植物植物植物植物 月平均日耗水强度或需水量峰值月平均日耗水强度或需水量峰值月平均日耗水强度或需水量峰值月平均日耗水强度或需水量峰值。

? 设计供水强度设计供水强度Ia：设计年灌溉临界期月平均 灌水量（深度） ：设计年灌溉临界期月平均 灌水量（深度） ⎩ ⎨ ⎧ + = La a a IE E I a ds I tQ A 10 η = 20 设计耗水强度参考值（设计耗水强度参考值（mm/d）） 3~5――暖季型草 ―― ――暖季型草 ――2～～4蔬菜（保护地）蔬菜（保护地） 5～～8――冷季型草――――冷季型草――4～～7粮、棉、油等植物粮、棉、油等植物 5～～84～～7蔬菜（露地）蔬菜（露地）4～～83～～7葡萄、树、瓜类 微喷灌滴灌作 物微喷灌滴灌作 物 葡萄、树、瓜类 微喷灌滴灌作 物微喷灌滴灌作 物 注：注：1 干旱地区宜取上限值；干旱地区宜取上限值； 2 对于在灌溉季节敞开棚膜的保护地，应按露地选取设计 耗水强度值 对于在灌溉季节敞开棚膜的保护地，应按露地选取设计 耗水强度值 11 21 4、灌水器设计允许流量偏差4、灌水器设计允许流量偏差 灌水小区均匀度的控制灌水小区均匀度的控制 22 4、灌水器设计允许流量偏差4、灌水器设计允许流量偏差 a v q q minmax− = 支管进口 压力调节器 支管 最末一条毛管 干管 h min h 第一条毛管 支 H∆ 毛 H∆ qmax q min qa hmax h ha %20 minmax ≤ − = a v q q 12 23 灌水小区灌水小区 ? 灌水小区进口宜设有压力（流量）控制（调节）设备。

? 如果灌水小区进口未设压力（流量）控制（调节）设 备，应将一个轮灌组视为一个灌水小区 并应满足 流量偏差的要求以此来选择干管和分干管的直径， 而不能由经济管径来选择 24 qmax qmin 13 25 5、系统日最大运行时数td5、系统日最大运行时数td ? 系统设计时，应留出一段非运行时间用于系统检修 和其它预想不到的停机故障等 ? 我国现行规范规定，日最大运行小时数不大于22小 时 a ds I tQ A 10 η = t AI Q a η 10 = 26 当面积A=20hm2；I=6mm时 167 133 111 95 83 74 67 61 0 50 100 150 200 81012141618202224 日运行时间（h） 水泵流量（m3/h) 14 27 6、滴灌设计灌溉制度6、滴灌设计灌溉制度 ? 滴灌最大灌水定额滴灌最大灌水定额 mmax−最大净灌水深度，mm； γ−土壤容重kg/cm3； z−计划湿润层深度，cm; p−设计土壤湿润比，%； θmax、θmin−适宜土壤含水率上下限(重量的百分比)，%； )(001.0 minmaxmax θθγ−=zpm )(001. 0 minmax θθγ−=zpm而不是：而不是： 28 15 29 土壤特性参数土壤特性参数 水 分 常 数水 分 常 数 重 量 比 （重 量 比 （ % ）） 体 积 比 （体 积 比 （ % ）） 质 地 名 称质 地 名 称 容 重容 重t/m 3 凋 萎 系 数凋 萎 系 数 田 间 持 水 量田 间 持 水 量 凋 萎 系 数凋 萎 系 数 田 间 持 水 量田 间 持 水 量 紧 砂 土紧 砂 土 1.45~1.60 - 16~22 - 26~32 砂 壤 土砂 壤 土 1.36~1.54 4~6 22~30 5~9 32~42 轻 壤 土轻 壤 土 1.40~1.52 4~9 22~28 6~12 30~36 中 壤 土中 壤 土 1.40~1.55 6~10 22~28 8~15 30~35 重 壤 土重 壤 土 1.38~1.54 6~13 22~28 9~18 32~42 轻 粘 土轻 粘 土 1.35~1.44 15 28~32 20 40~45 中 粘 土中 粘 土 1.30~1.45 12~17 25~35 17~24 35~45 重 粘 土重 粘 土 1.32~1.40 30~35 40~50 30 设计灌水周期 T max T a max max I m T= ≤ 16 31 设计灌水定额 ad ITm⋅= η d m m = ' d m —设计净灌水定额，mm； m'—设计毛灌水定额，mm。

32 一次灌水延续时间 d le q SSm t ' = e S l S t —一次灌水延续时间，h； — 灌水器间距，m； —毛管间距，m； 17 33 土 壤 含 水 率 土 壤 含 水 率 1234567891011121314 Irrigation point 凋萎点凋萎点 由土壤持水能力决定的 最大灌水定额 由土壤持水能力决定的 最大灌水定额 饱和饱和 田间持水量 在滴灌条件下，高灌水频率，土壤湿度接近田间持水量 田间持水量 在滴灌条件下，高灌水频率，土壤湿度接近田间持水量 34 几中灌溉制度的表达方式：几中灌溉制度的表达方式： ? 滴灌设计灌溉制度：滴灌设计灌溉制度：耗水高峰期无降雨条件 下的灌溉制度：灌水定额、滴灌周期、一次 灌水时间， 耗水高峰期无降雨条件 下的灌溉制度：灌水定额、滴灌周期、一次 灌水时间， ? 典型年滴灌灌溉制度：典型年滴灌灌溉制度：符合灌溉保证率条件 下水文年的作物灌溉制度：灌水定额、灌水 次数、灌水时间 符合灌溉保证率条件 下水文年的作物灌溉制度：灌水定额、灌水 次数、灌水时间 ? 实际滴灌灌溉制度：实际滴灌灌溉制度：具体年份采用的灌溉制 度，与作物实时耗水、实时降雨量、土壤等 有关； 具体年份采用的灌溉制 度，与作物实时耗水、实时降雨量、土壤等 有关； 18 35 四、工程管网建设模式 36 全地表系统 19 37 厚壁支管+滴灌带模式厚壁支管+滴灌带模式 38 薄壁支管+滴灌带模式薄壁支管+滴灌带模式 20 39 40 21 41 出地管63-75mm 间距30-50m 42 薄壁支管+辅管+滴灌带模式薄壁支管+辅管+滴灌带模式 22 43 44 23 45 支管轮灌与辅管轮灌 直径与。