1、節水灌溉理論與技術教 案主講教師：張旭賢第一章 緒論（2學時）第一節 節水灌溉的內涵及研究內容 一、節水灌溉的內涵 1、定義 2、內涵 3、表述二、節水灌溉的環節 三個環節第二節 節水灌溉的主要措施 一、水資源合理開發利用技術措施(開源節流，以供定需) 1、多種水資源聯合運用技術 2、雨水匯集利用技術 3、地下水利用技術 4、劣質水資源化 5、水資源優化配置技術 二、節水灌溉的工程技術措施 1、渠道防滲技術 2、低壓管道輸水技術 3、噴灌技術 4、微灌技術 5、覆膜灌溉技術 6、地下灌溉技術 7、坐水種(點灌) 8、溝畦灌溉改造技術 9、調虧灌溉 10、非充灌溉 11、交替灌溉 12、精細灌溉

2、 三、農藝節水措施 1、耕作保墑技術 2、覆蓋保墑技術 3、水肥耦合技術 4、節水作物品種篩選技術 5、化控節水 6、調整農業結構 四、節水管理措施 1、節水灌溉制度設計 2、土壤墑情監測與灌溉預報技術 3、灌區配水技術 4、灌區量水技術 5、現代化灌溉管理技術 6、農業水價問題第三節 發展節水灌溉的意義 一、全球水資源概況 二、我國水資源概況 1、來水量 2、需水量 3、可供水量 4、節水灌溉潛力第二章 節水灌溉基礎理論（8學時）第一節 作物需水量一、農田水分消耗途徑農田水分消耗的途徑主要有植株蒸騰、棵間蒸發和深層滲漏。二、影響作物需水量的主要因素（一）作物因素（二）氣象因素（三）土壤因素（

3、四）農業技術三、作物需水量的計算方法現有計算作物需水量的方法，大致可歸納為兩類，一類是直接計算作物需水量，另一類是通過計算參照作物需水量來計算實際作物需水量。（一）直接計算需水量的方法1、以水面蒸發為參數的需水系數法（簡稱“值法”或稱蒸發皿法）2、以產量為參數的需水系數法（簡稱“值法”）（二）通過計算參照作物需水量來計算實際作物需水量的方法1、參照作物需水量的計算2、實際需水量的計算3、作物需水量等值線圖第二節 作物水分生產函數一、作物水分生產函數的基本概念 1、定義 2、作物生活的基本要求 二、作物水分生產函數 1、定義 2、作物水分生產函數的特征三、作物水分生產函數的數學模型 （一）、靜態

4、模型 1、全生育階段水分生產函數的數學模型。 2、生育階段水分生產函數的數字模型。 (1)乘法模型 (2)加法模型 （二）、動態模型 1、機理型動態模型 2、經驗型模型第三節 作物灌溉制度一、灌溉制度的內涵及確定方法（一）灌溉制度的內涵（二）制定灌溉制度的方法常采用以下四種方法來確定灌溉制度：1、總結群眾豐產灌水經驗2、根據灌溉試驗資料制定灌溉制度3、根據作物的生理指標制定灌溉制度4、按水量平衡原理分析制定作物灌溉制度二、充分灌溉條件下旱作物的灌溉制度（一）水量平衡法基本原理水量平衡可表示為： （式2-10）或： （式2-11）（二）水量平衡法參數的確定1、有效降水量2、土壤計劃濕潤層深度3、

5、土壤適宜含水率上、下限的確定4、地下水補給量（）5、由于計劃土壤濕潤層深度增加而增加的可利用水量（）（三）旱作物播前灌水定額（）的確定播前灌水是為了土壤有足夠的底墑，以保證種子發芽和出苗或儲水于土壤中，供作物生育期使用。播前灌水往往只進行一次，（m3/畝）一般可按下式計算： （式2-17）（四）旱作物生育期灌溉制度的擬定根據水量平衡原理，可用圖解法或列表法制定全生育期的灌溉制度，旱作物的計算一般以旬為時段進行計算。第三章 地面節水灌溉理論技術（2學時）第一節 概述一、地面節水灌溉技術的發展二、地面節水灌溉技術的優缺點第二節 傳統地面灌溉技術根據灌溉水向田間輸送的形式和濕潤土壤的方式不同，地面灌

6、溉可分為畦灌、溝灌和淹灌三類。一、畦灌（一）畦灌的含義與分類（二）畦田規格與畦田灌水要素二、溝灌（一）溝灌的含義與分類（二）灌水溝的規格三、淹灌第三節 改進型地面節水灌溉技術一、節水型畦灌技術（一）小畦灌水技術（二）長畦分段短灌技術（三）寬淺式畦溝結合灌水技術二、節水型溝灌技術（一）加長壟溝灌水技術（二）細流溝灌技術（三）溝壟灌灌水技術（四）溝畦灌灌水技術（五）播種溝灌水技術（六）溝浸灌田字形溝灌水技術（七）隔溝灌技術（八）果園節水型溝灌技術三、膜上灌灌水技術（一）開溝扶埂膜上灌（二）打埂膜上灌（四）膜孔灌溉（五）膜縫灌（六）溫室波涌膜孔灌溉（七）格田膜上灌四、波涌灌溉技術第四章 噴灌理論與技

7、術（8學時）第一節 噴灌及其特點 一、噴灌的定義： 二、噴灌的優缺點 一)優點：1、節水(1)噴灑質量高；(2)水利用系數高；(3)水分生產率高 2、省工 (1)機械化作業 (2)減少田間勞動量 (3)綜合利用 3、省地 4、保土 5、適應性強 (1)各種作物；(2)各個地方與場所；(3)適應于各種土壤和地形； 6、增加產量 (1)定額灌溉 (2)保土 (3)調節田間小氣候 7、機械化程度高 二)缺點 1、投資高 (1)機械設備 (2)管道 (3)土建 2、風影響大 3、能耗大 三、噴灌發展展望 四、噴灌的其它用途 1、防霜凍 2、施肥 3、滅火 4、防治病蟲害 5、城市園林 6、水果工程第二

8、節 噴灌系統組成及分類 一、噴灌設備 1、噴灑設備 2、增壓設備 3、輸水設備 4、行走設備 5、量測設備 6、控制設備 二、噴灌系統組成 1、定義：水源、噴灌設備、田間工程 2、組成 水源、輸水系統、噴灌設備 (1)水源 水源種類、對水源的要求 (2)水泵 (3)動力 (4)田間工程 (5)管道工程 (6)噴灌機 三、噴灌機第三節 噴灌的主要技術要素 一、噴灌強度 (一)定義 (二)噴灌強度的表示方法 1、點噴灌強度 2、平均噴灌強度 t 一段時間 1)點平均噴灌強度 2)單噴頭點平均噴灌強度 (1)計算值 (2)實驗值 a計算值 b加權值 3、組合噴灌強度 1)平均噴灌強度 2)風系數 K

9、w 3)布置系數 Cp 4、允許噴灌強度 1)定義 2)要求 3)修正值 二、噴灌均勻度 1、定義 影響因素：布置方式、組合間距、噴頭水力性能、地面平整度、風。 2、噴灌均勻度的表示法 3、噴灌均勻度的實驗與計算 三、水滴打擊強度 1、定義 2、表示方法第四節 噴頭 一、噴頭的分類 1、按壓力分類：低壓噴頭、中壓噴頭、高壓噴頭 2、按噴灑特征分類：散水式與射流式 二、噴頭的基本參數和性能 1、噴頭的基本參數 (1)進口直徑D 10、15、20、30、40、50、60、80、100 (2)噴嘴直徑d 主噴咀 (3)壓力 噴頭工作壓力HP 噴嘴壓力H (4)噴水量q q=3600 A/m2，H/m

10、水柱 (5)噴頭水力性能參數 2、噴頭水力性能參數 HP q R 3、噴頭型號 PY1系列、PY2系列、PYS系列第五節 噴灌泵 一、我國目前噴灌泵的種類 1、離心泵 2、自吸離心泵 3、離心泵加自吸裝置 4、各種井泵 二、噴灌泵系列第六節 噴灌機 1、定義： 2、分類按行走特征分為：定位噴灑式(定噴機)，行走噴灑式(行噴機)； 按移動方式可分為：人工移動、機械移動式、自動行走式；第七節 噴灌管材及附件 一、噴灌管材 鑄鐵管、鋼管、塑料管、鋁管、混凝土管 1、鑄鐵管分類：承插管、法蘭管、高壓管、普壓管、低壓管 安裝：法蘭、承插管、剛性連接、柔性連接 要求：工作壓力 2、鋼管分類 水煤氣鋼管、熱

11、軋無縫鋼管、冷軋無縫鋼管、電焊鋼管 安裝 法蘭、螺紋、焊接 要求 工作壓力 3、塑料管 1)硬管分類 聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管 安裝 焊接、軟化粘結或連接 要求 工作壓力 2)軟管 規格型號 規格有：1、2、3英寸四種。 分類：軟管和半軟管。 軟管有：麻布水龍帶、錦淪塑料、維塑軟管 半軟管有：膠管、高壓聚乙烯管 安裝：快速接頭、承插 4、鋁管 5、混凝土管 二、管道附件 1、控制件1)閥門(閘閥、截止閥、球閥) 2)排氣閥 3)泄水閥 2、連接件(也稱管件)三通、四通、彎頭、堵頭。 三、管道輔助件 1、支墩 2、鎮墩 3、儀表、壓力表、流量計、水表及電工儀表等。 四、快速接頭 給水栓思考

12、題第八節 噴灌系統的規劃設計 噴灌系統設計類型 一、噴灌工程規劃設計的原則和內容 (一)原則 1、管道分級 兩級干支，三級干、分干支、四級、總干、分干、干、支。 2、管道布置原則 (二)噴灌工程規劃設計的程序 1、項目建議書：依據國家政策，地方實際情況提出立項建議。 2、項目可行性報告：勘測、收集資料、確定噴灌工程類型和規模，進行噴灌工程初步規劃設計，投資估算。 3、項目技術設計：工程設計、施工設計(詳細)，工程度計劃、工程概預算。 4、項目驗收 (三)主要設計成果 1、噴灌工程規劃設計說明書 2、噴灌工程規劃設計圖紙 (四)噴灌工程規劃設計依據(標準) 1、國家標準噴灌工程工程技術規范GBJ

13、85-85 2、噴灌工程設計手冊水電出版社 二、噴灌工程規劃的基本資料 (一)地形資料 地形圖 (二)土壤資料 1、土壤質地 砂土、砂壤土、輕壤土、中壤土、粘土等。 2、土壤容量 3、田間持水率 4、土壤入滲能力 5、土壤化學性質 6、土壤最大凍土層 (三)氣象資料(長系列和典型年) 降雨量、蒸發量、氣量、溫度、日照、無霜期 風向：一般分8個方位 風力：風力等級和風速 (四)水源條件(同灌排設計) (五)農作物 作物種類、面積、種植方式、作用布局、復種指數、作物需水資料 (六)農業經濟概況 1、農業發展規劃 2、水利區劃 3、農業經濟情況 4、交通條件 5、行政區劃 6、動力設備情況 三、噴灌

14、工程類型選擇 1、管道式噴灌工程 2、自壓噴灌工程 四、噴灌制度確定 噴灌制度包括：灌溉定額、灌水定額、灌水次數、灌水周期等。 (一)設計灌水定額m=0.1H(max-min)/ (二)設計灌水周期 T= (三)噴灌制度確定方法 1、水量平衡法1)播前灌 2)生育期內 3)全生育期 2、彭曼公式 1)參照作物需水量計算 ET0 2)實際需水量計算 ET=Kc(ET0) 五、噴灌工作制度 定義： 1、噴頭在一個位置(工作點)的噴灌時間t= 2、同時工作的噴頭數和支管數Nt= Nz= 3、輪灌方案 1)輪灌組劃分要點： 2)支管輪灌方式 六、噴灌工程組合間距的確定 (一)噴頭選擇 1、噴灌方式 全

15、園噴灑、扇形噴灑 2、噴頭的選擇 1)工作壓力 2)噴頭型號 3)噴咀直徑 4)射程 5)噴水量 3、計算和校核 (二)噴頭的組合形式 1、支管布置方向(1)受風影響時 (2)山丘區坡耕地 2、噴頭的組合形式 1)定義 2)表示法3)噴頭組合形式 長方形、正方形、三角形(正三角形和等腰三角形)。 六、噴灌工程組合間距確定 (三)確定噴頭的組合間距 1、定系數法a=CR設 b=CR設 R設=KR 2、變系數法a=KaR b=KbR 3、驗算設計噴灌強度和組合均勻度是否滿足要求。 七、噴灌管道水力計算 (一)管道選擇 1、分級 最末一級管道為支管，支管上安裝噴頭。 2、管網布置：樹狀網、環狀網、混

16、合網。 3、管材選擇 (二)噴灌支管設計 1、豎管設計 1)管徑 2)高度 H豎=H作+h 2、支管設計hw+z0.2Hp (三)輸水管道優化設計 1、經驗公式法 2、經濟流速法 3、非線性規劃法 4、微分法 (四)管道水力計算 1、沿程水頭損失計算hf=f 2、局部水頭損失 3、水擊驗算 1)直接水擊h= 2)直接水擊Ts40 時為間接水擊 (五)管道系統結構設計 參照民用建筑供排水管道設計標準進行，提供管道安裝圖。 八、水泵與動力選型 1、設計楊程 H=HP+hfi+hji+ 2、設計流量 Q=Nt·q 第五章 微灌理論與技術（8學時）第一節 微灌 一、微灌(定義) 二、微灌的特

17、點 1、局部灌溉 2、灌水量小 3、灌水質量高 4、工作壓力低，節能 5、適應性強 6、綜合利用 三、微灌分類 (一)按灌水器出流方式分類 1、滴灌 2、地下滴灌 3、微噴灌 4、涌泉灌 (二)按管道固定程度分類，以滴灌為例 1、固定式 1000-2000 2500-3500 2、半固定式 700-1000 3、移動式 500-700 四、微灌組成 1、水源工程 2、道部樞紐 3、輸配水管網 4、灌水器第二節 微灌設備 微灌設備有：灌水器、管道及連接件、過濾器、施肥罐、控制、測量和保護設備。 一、灌水器 滴頭、微噴頭、涌水器和滴灌帶 1、滴頭 P234 1)按與毛管連接方式分：管間式、管上式

18、2)按灌水器出水方式：滴水式、涌泉式、滲水式、間歇式 3)按灌水器消能方式：長流道式、孔口消能式、渦流消能式、壓力補償式。 2、滴灌帶 內鑲式、薄壁式 3、微噴頭 1)折射式微噴頭 2)射流旋轉式微噴頭 二、微灌管道與連接件 1、管道 多用塑料管材 2、連接件1)外接式管件 北京綠源公司 2)內接式管件 山東萊蕪塑料制品總廠 三、微灌用過濾設備 初級過濾 水泵站進水池前設攔污柵，沉淀池設施。 主要過濾器有： 1、旋轉式水砂分離過濾器，又稱離心式過濾器。 1)用途 含沙水流的初級過濾 2)原理 離心力 2、砂石過濾器，又稱介質過濾器 用途 庫水、塘壩、溝渠等敞開水面水源有機物或泥沙。 3、篩網式

19、過濾器 用途 水質較好的水源。 4、混合式過濾器 四、壓差式施肥罐 用途 向微灌系統注入化肥、農藥等。 五、控制、量測與保護裝置 1、進排氣閥 2、流量調節器 3、壓力調節器 4、壓力表 5、水表第三節 微灌工程規劃設計 一、微灌工程規劃設計的類型 1、微噴灌工程規劃的類型 2、滴灌工程規劃設計 二、微灌工程規劃設計的主要內容 (一)微灌工程的布置 1/5001/2000 1、首部樞紐位置確定 2、毛管和灌水器的布置 (1)滴灌時毛管和灌水器的布置 1)單行毛管直線布置 2)單行毛管帶、環狀布置 3)雙行毛管平行布置 (2)微噴灌時毛管和灌水器的布置 平行作物種植方式，一行或多行布置一條毛管

20、三、干支管布置 1、平原區 干管平行于作物種植方向，支管垂直于作物種植方向。 2、山丘區 干管平行于等高線，支管垂于等高線。 (二)微灌灌溉制度設計 1、灌水定額 m=0.1rzp(Qmax-Qmin) 2、設計灌水周期 T= 3、一次灌水延續時間 (三)微灌系統工作制的確定 1、續灌 2、輪灌 (四)微灌工程流量確定 1、毛管進口流量 Qm=Nm·q 2、支管進口流量 Qz=Nz·q 3、干管流量 Q干=Q支i (五)微灌工程水力計算 1、微灌管道水頭損失 (1) (2)局部水頭損失 2、灌水小區內允許水頭偏差率 灌水小區內要求灌水均勻 (1)灌水器流量偏差率不應大于20

21、%。 (2)灌水小區內允許水頭偏差率。hhvhdhv= (六)首部樞紐設計 1、過濾器 hz=h0+hmax 2、選擇施肥罐 (七)管道工程結構設計 (八)水泵與動力選型 設計揚程 H設=h1+h2+zp-zb+h0+ 設計流量 Q設=Q支i (九)工程概預算 設備、土建和其它三部分編制 (十)工程施工計劃第六章 低壓管道輸水技術（4學時）第一節 概述一、管道輸水特點（一）節水節能（二）省地、省工（三）投資小、效益高（四)適應性強二、管道輸水系統的組成管道輸水灌溉系統由水源與取水工程部分、輸水配水管網系統和田間灌水系統3部分組成。三、管道輸水系統的分類管道輸水系統按其壓力獲取方式、管網形式、管

22、網可移動程度的不同等可分為以下類型。（一）按壓力獲取方式分類按壓力獲取方式不同可分為機壓輸水系統和自壓輸水系統。（二）按管網形式分類按管網形式不同可分為樹狀網和環狀網兩種類型。（三）按固定方式分類低壓管道輸水灌溉系統按固定方式可分為移動式、半固定式和固定式。第二節 低壓管道灌溉工程管材及附件一、管材（一）技術要求（二）選擇方法（三）井灌區管材的選擇目前井灌區低壓管道輸水工程所用管材，主要有塑料管、預制素混凝土管以及現場連續澆筑混凝土管等。（四）渠灌區大口徑管材的選擇渠灌區由于具有控制面積大、輸水流量大、輸配水系統層次多、地形復雜、線路長、管網水壓力分布復雜等特點，因此在管材選擇上要充分考慮其特點。（五）地面移動管道的選擇地面移動管道通常采用輕便柔軟易于