节水灌溉理论与技术教案概要.pdf

节水灌溉理论与技术教案主讲教师主讲教师 第一章第一章绪论（绪论（2 2 学时）学时）第一节 节水灌溉的内涵及研究内容一、节水灌溉的内涵1、定义2、内涵3、表述二、节水灌溉的环节三个环节第二节节水灌溉的主要措施一、水资源合理开发利用技术措施(开源节流，以供定需)1、多种水资源联合运用技术2、雨水汇集利用技术3、地下水利用技术4、劣质水资源化5、水资源优化配置技术二、节水灌溉的工程技术措施1、渠道防渗技术2、低压管道输水技术3、喷灌技术4、微灌技术5、覆膜灌溉技术6、地下灌溉技术7、坐水种(点灌)8、沟畦灌溉改造技术9、调亏灌溉10、非充灌溉11、交替灌溉12、精细灌溉三、农艺节水措施1、耕作保墒技术2、覆盖保墒技术23、水肥耦合技术4、节水作物品种筛选技术5、化控节水6、调整农业结构四、节水管理措施1、节水灌溉制度设计2、土壤墒情监测与灌溉预报技术3、灌区配水技术4、灌区量水技术5、现代化灌溉管理技术6、农业水价问题第三节发展节水灌溉的意义一、全球水资源概况二、我国水资源概况1、来水量2、需水量3、可供水量4、节水灌溉潜力第二章第二章节水灌溉基础理论（节水灌溉基础理论（8 8 学时）学时）第一节 作物需水量一、农田水分消耗途径农田水分消耗的途径主要有植株蒸腾、棵间蒸发和深层渗漏。

二、影响作物需水量的主要因素（一）作物因素（二）气象因素（三）土壤因素（四）农业技术三、作物需水量的计算方法现有计算作物需水量的方法，大致可归纳为两类，一类是直接计算作物需水量，另一类是通过计算参照作物需水量来计算实际作物需水量3（一）直接计算需水量的方法1、以水面蒸发为参数的需水系数法（简称“值法”或称蒸发皿法）2、以产量为参数的需水系数法（简称“K值法”）（二）通过计算参照作物需水量来计算实际作物需水量的方法1、参照作物需水量的计算2、实际需水量的计算3、作物需水量等值线图第二节 作物水分生产函数一、作物水分生产函数的基本概念1、定义2、作物生活的基本要求二、作物水分生产函数1、定义2、作物水分生产函数的特征三、作物水分生产函数的数学模型（一）、静态模型1、全生育阶段水分生产函数的数学模型2、生育阶段水分生产函数的数字模型1)乘法模型(2)加法模型（二）、动态模型1、机理型动态模型2、经验型模型第三节 作物灌溉制度一、灌溉制度的内涵及确定方法（一）灌溉制度的内涵（二）制定灌溉制度的方法常采用以下四种方法来确定灌溉制度：1、总结群众丰产灌水经验2、根据灌溉试验资料制定灌溉制度3、根据作物的生理指标制定灌溉制度4、按水量平衡原理分析制定作物灌溉制度二、充分灌溉条件下旱作物的灌溉制度（一）水量平衡法基本原理4水量平衡可表示为：WtW0WT P0 K M ET（式 2-10）或：(t0)H WT(p k me)t（式 2-11）（二）水量平衡法参数的确定1、有效降水量P02、土壤计划湿润层深度3、土壤适宜含水率上、下限的确定4、地下水补给量（K）5、由于计划土壤湿润层深度增加而增加的可利用水量（WT）（三）旱作物播前灌水定额（M1）的确定播前灌水是为了土壤有足够的底墒，以保证种子发芽和出苗或储水于土壤中，供作物生育期使用。

播前灌水往往只进行一次，M1（m3/亩）一般可按下式计算：M1 667H(max0)干土/水（式 2-17）（四）旱作物生育期灌溉制度的拟定根据水量平衡原理，可用图解法或列表法制定全生育期的灌溉制度，旱作物的计算一般以旬为时段进行计算第三章第三章 地面节水灌溉理论技术（地面节水灌溉理论技术（2 2 学时）学时）第一节 概述一、地面节水灌溉技术的发展二、地面节水灌溉技术的优缺点第二节 传统地面灌溉技术根据灌溉水向田间输送的形式和湿润土壤的方式不同，地面灌溉可分为畦灌、沟灌和淹灌三类一、畦灌（一）畦灌的含义与分类（二）畦田规格与畦田灌水要素二、沟灌（一）沟灌的含义与分类（二）灌水沟的规格三、淹灌第三节 改进型地面节水灌溉技术5一、节水型畦灌技术（一）小畦灌水技术（二）长畦分段短灌技术（三）宽浅式畦沟结合灌水技术二、节水型沟灌技术（一）加长垄沟灌水技术（二）细流沟灌技术（三）沟垄灌灌水技术（四）沟畦灌灌水技术（五）播种沟灌水技术（六）沟浸灌田字形沟灌水技术（七）隔沟灌技术（八）果园节水型沟灌技术三、膜上灌灌水技术（一）开沟扶埂膜上灌（二）打埂膜上灌（四）膜孔灌溉（五）膜缝灌（六）温室波涌膜孔灌溉（七）格田膜上灌四、波涌灌溉技术第四章第四章喷灌理论与技术（喷灌理论与技术（8 8 学时）学时）第一节喷灌及其特点一、喷灌的定义：二、喷灌的优缺点一)优点：1、节水(1)喷洒质量高；(2)水利用系数高；(3)水分生产率高2、省工(1)机械化作业(2)减少田间劳动量(3)综合利用3、省地4、保土5、适应性强(1)各种作物；(2)各个地方与场所；(3)适应于各种土壤和地形；6、增加产量(1)定额灌溉(2)保土(3)调节田间小气候67、机械化程度高二)缺点1、投资高(1)机械设备(2)管道(3)土建2、风影响大3、能耗大三、喷灌发展展望四、喷灌的其它用途1、防霜冻2、施肥3、灭火4、防治病虫害5、城市园林6、水果工程第二节喷灌系统组成及分类一、喷灌设备1、喷洒设备2、增压设备3、输水设备4、行走设备5、量测设备6、控制设备二、喷灌系统组成1、定义：水源、喷灌设备、田间工程2、组成水源、输水系统、喷灌设备(1)水源水源种类、对水源的要求(2)水泵(3)动力(4)田间工程(5)管道工程(6)喷灌机三、喷灌机第三节喷灌的主要技术要素一、喷灌强度(一)定义(二)喷灌强度的表示方法1、点喷灌强度id Lim2、平均喷灌强度i1)点平均喷灌强度7hA0tt0wit一段时间t A2)单喷头点平均喷灌强度(1)计算值wqt2t A t AAR(2)实验值a 计算值1inni1b 加权值 si/sii1i1nn3、组合喷灌强度 kwcs1)平均喷灌强度s10002qR2)风系数Kw3)布置系数Cp4、允许喷灌强度1)定义2)要求3)修正值二、喷灌均匀度1、定义影响因素：布置方式、组合间距、喷头水力性能、地面平整度、风。

2、喷灌均匀度的表示法3、喷灌均匀度的实验与计算三、水滴打击强度1、定义2、表示方法第四节喷头一、喷头的分类1、按压力分类：低压喷头、中压喷头、高压喷头2、按喷洒特征分类：散水式与射流式二、喷头的基本参数和性能1、喷头的基本参数(1)进口直径 D10、15、20、30、40、50、60、80、100(2)喷嘴直径 d主喷咀(3)压力喷头工作压力 HP喷嘴压力 H(4)喷水量 =3600A 2gHA/m2，H/m 水柱8(5)喷头水力性能参数2、喷头水力性能参数HPqR3、喷头型号PY1系列、PY2系列、PYS 系列第五节喷灌泵一、我国目前喷灌泵的种类1、离心泵2、自吸离心泵3、离心泵加自吸装置4、各种井泵二、喷灌泵系列第六节喷灌机1、定义：2、分类按行走特征分为：定位喷洒式(定喷机)，行走喷洒式(行喷机)；按移动方式可分为：人工移动、机械移动式、自动行走式；第七节喷灌管材及附件一、喷灌管材铸铁管、钢管、塑料管、铝管、混凝土管1、铸铁管分类：承插管、法兰管、高压管、普压管、低压管安装：法兰、承插管、刚性连接、柔性连接要求：工作压力2、钢管分类水煤气钢管、热轧无缝钢管、冷轧无缝钢管、电焊钢管安装法兰、螺纹、焊接要求工作压力3、塑料管1)硬管分类聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管安装焊接、软化粘结或连接要求工作压力12)软管规格型号规格有：1、2、2、3 英寸四种。

2分类：软管和半软管软管有：麻布水龙带、锦沦塑料、维塑软管9半软管有：胶管、高压聚乙烯管安装：快速接头、承插4、铝管5、混凝土管二、管道附件1、控制件 1)阀门(闸阀、截止阀、球阀)2)排气阀3)泄水阀2、连接件(也称管件)三通、四通、弯头、堵头三、管道辅助件1、支墩2、镇墩3、仪表、压力表、流量计、水表及电工仪表等四、快速接头给水栓思考题第八节喷灌系统的规划设计(简称喷灌系统)机组式喷灌系统喷灌系统设计类型(简称喷灌工程)管道式喷灌系统一、喷灌工程规划设计的原则和内容(一)原则1、管道分级两级干支，三级干、分干支、四级、总干、分干、干、支2、管道布置原则(二)喷灌工程规划设计的程序1、项目建议书：依据国家政策，地方实际情况提出立项建议2、项目可行性报告：勘测、收集资料、确定喷灌工程类型和规模，进行喷灌工程初步规划设计，投资估算3、项目技术设计：工程设计、施工设计(详细)，工程度计划、工程概预算4、项目验收(三)主要设计成果1、喷灌工程规划设计说明书2、喷灌工程规划设计图纸(四)喷灌工程规划设计依据(标准)101、国家标准喷灌工程工程技术规范GBJ85-852、喷灌工程设计手册水电出版社二、喷灌工程规划的基本资料(一)地形资料地形图(二)土壤资料1、土壤质地砂土、砂壤土、轻壤土、中壤土、粘土等。

2、土壤容量3、田间持水率4、土壤入渗能力5、土壤化学性质6、土壤最大冻土层(三)气象资料(长系列和典型年)降雨量、蒸发量、气量、温度、日照、无霜期风向：一般分 8 个方位风力：风力等级和风速(四)水源条件(同灌排设计)(五)农作物作物种类、面积、种植方式、作用布局、复种指数、作物需水资料(六)农业经济概况1、农业发展规划2、水利区划3、农业经济情况4、交通条件5、行政区划6、动力设备情况三、喷灌工程类型选择1、管道式喷灌工程2、自压喷灌工程四、喷灌制度确定喷灌制度包括：灌溉定额、灌水定额、灌水次数、灌水周期等11(一)设计灌水定额m=0.1H(max-min)/(二)设计灌水周期T=mEa(三)喷灌制度确定方法1、水量平衡法 1)播前灌M0 rH(m a xm i n/)2)生育期内WtW0Wr P0 K m ET3)全生育期M Mn0 mii12、彭曼公式1)参照作物需水量计算ET02)实际需水量计算ET=Kc(ET0)五、喷灌工作制度定义：1、喷头在一个位置(工作点)的喷灌时间t=abm1000q2、同时工作的喷头数和支管数Nt=mTcqNz=NtN3、轮灌方案1)轮灌组划分要点：2)支管轮灌方式六、喷灌工程组合间距的确定(一)喷头选择1、喷灌方式全园喷洒、扇形喷洒2、喷头的选择1)工作压力2)喷头型号3)喷咀直径3、计算和校核(二)喷头的组合形式1、支管布置方向(1)受风影响时(2)山丘区坡耕地2、喷头的组合形式1)定义124)射程5)喷水量2)表示法3)喷头组合形式长方形、正方形、三角形(正三角形和等腰三角形)。

六、喷灌工程组合间距确定(三)确定喷头的组合间距1、定系数法a=CR设b=CR设R设=KR2、变系数法a=KaRb=KbR3、验算设计喷灌强度和组合均匀度是否满足要求七、喷灌管道水力计算(一)管道选择1、分级最末一级管道为支管，支管上安装喷头2、管网布置：树状网、环状网、混合网3、管材选择(二)喷灌支管设计1、竖管设计1)管径2)高度H竖=H作+h2、支管设计hw+z0.2Hp(三)输水管道优化设计1、经验公式法2、经济流速法3、非线性规划法4、微分法(四)管道水力计算1、沿程水头损失计算mLQhf=fbhf F hfd2、局部水头损失hj V2g23、水击验算131)直接水击h=(V0V1)g 1425HKDE2)直接水击Ts40时为间接水击(五)管道系统结构设计参照民用建筑供排水管道设计标准进行，提供管道安装图八、水泵与动力选型1、设计杨程H=HP+hfi+hji+i1i1nn2、设计流量Q=Ntq第五章第五章微灌理论与技术（微灌理论与技术（8 8 学时）学时）第一节微灌一、微灌(定义)二、微灌的特点1、局部灌溉2、灌水量小3、灌水质量高4、工作压力低，节能5、适应性强6、综合利用三、微灌分类(一)按灌水器出流方式分类1、滴灌2、地下滴灌3、微喷灌4、涌泉灌(二)按管道固定程度分类，以滴灌为例141、固定式1000-20002500-35002、半固定式700-10003、移动式500-700四、微灌组成1、水源工程2、道部枢纽3、输配水管网。