膜下滴管技術應用講座第一頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二主要內容膜下滴灌簡介膜下滴灌系統組成膜下滴灌系統主要配套設備膜下滴灌管網系統主要產品膜下滴灌系統規劃膜下滴灌工程設計系統優化膜下滴灌系統的運行管理滴灌自動控制技術簡介第二頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二一、膜下滴灌簡介滴灌從誕生至今已發展了近一個世紀，作為一種新型灌溉技術，尤其在缺水比較嚴重的國家和地區，顯示出前所未有的節水能力現代滴灌技術于20世紀50年代末產生于以色列，但它作為成熟技術在農業較大范圍應用是20世紀70年代的事。至2000年，全世界微灌面積達到376.7萬公頃（5650萬畝）。其中美國105萬公頃（1575萬畝），居世界首位。以色列居七位（16.1萬公頃），以色列滴灌面積占全部灌溉面積的2/3。第三頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二我國于1974年開始發展滴灌技術，至2000年全國微灌面積已發展至26.7萬公頃（400.5萬畝），兵團至2004年累計推廣應用膜下滴灌408萬畝膜下滴灌是將覆膜種植技術與滴灌技術相結合的一種高效節水灌溉技術，滴灌利用管道系統供水，使灌溉水成滴狀、緩慢、均勻、定時、定量地浸潤作物根系發育區域，使作物主要根系區的土壤始終保持在最優含水狀態，地膜覆蓋則進一步減少了作物棵間水分的蒸發。一、膜下滴灌簡介第四頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二一、膜下滴灌簡介第五頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二濕潤鋒積鹽區擴散濕潤球體滴灌條件下，滴頭布置有較大的間距，單個滴頭條件下作物水分在粘性土壤和沙性土壤中的分布情況不同，所形成的濕潤球體的形狀異不同，分析這一情況下作物水的運動規律關系到滴灌系統設計的優劣。一、膜下滴灌簡介第六頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二二、膜下滴灌系統組成下滴灌系統一般由水源工程、首部樞紐、輸配水管網、滴頭及控制、量測和保護裝置等組成。第七頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二第八頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二1、水源工程滴灌系統的水源可以是機井、泉水、水庫、渠道、江河、湖泊、池塘等，但水質必須符合灌溉水質的要求。滴灌系統的水源工程一般是指：為從水源取水進行滴灌而修建的攔水、引水、蓄水、提水和沉淀工程，以及相應的輸配電工程。

2、首部樞紐滴灌系統的首部樞紐包括動力機、水泵、施肥（藥）裝置、過濾設施和安全保護及量測控制設備。其作用是從水源取水加壓并注入肥料（農藥）經過濾后按時按量輸送進管網，擔負著整個系統的驅動、量測和調控任務，是全系統的控制調配中心。滴灌常用的水泵有潛水泵、離心泵、深井泵、管道泵等，水泵的作用是將水流加壓至系統所需壓力并將其輸送到輸水管網。動力機可以是電動機、柴油機等。如果水源的自然水頭（水塔、高位水池、壓力給水管）滿足滴灌系統壓力要求，則可省去水泵和動力。二、膜下滴灌系統組成第九頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二

過濾設備是將水流過濾，防止各種污物進入滴灌系統堵塞滴頭或在系統中形成沉淀。過濾設備有攔污柵、離心過濾器、砂石過濾器、篩網過濾器、疊片過濾器等。當水源為河流和水庫等水質較差的水源時，需建沉淀池。施肥裝置的作用是使易溶于水并適于根施的肥料、農藥、除草劑、化控藥品等在施肥罐內充分溶解，然后再通過滴灌系統輸送到作物根部。流量、壓力測量儀表用于管道中的流量及壓力測量，一般有壓力表、水表等。安全保護裝置用來保證系統在規定壓力范圍內工作，消除管路中的氣阻和真空等，一般有控制器、傳感器、電磁閥、水動閥、空氣閥等。調節控制裝置一般包括各種閥門，如閘閥、球閥、蝶閥等，其作用是控制和調節滴灌系統的流量和壓力。

二、膜下滴灌系統組成第十頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二3、輸配水管網

輸配水管網的作用是將首部樞紐處理過的水流按照要求輸送分配到每個灌水單元和滴頭，包括干管、支管、毛管及所需的連接管件和控制、調節設備。由于滴灌系統的大小及管網布置不同，管網的等級劃分也有所不同。

4、滴頭

滴頭是滴灌系統中最關鍵的部件，是直接向作物施水肥的設備。其作用是利用滴頭的微小流道或孔眼消能減壓，使水流變為水滴均勻地施入作物根區土壤中。

二、膜下滴灌系統組成第十一頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二三、膜下滴灌系統主要配套設備（膜下滴灌系統配套設備主要有施肥（藥）裝置、過濾設施、水泵和安全保護及量測控制設備）1、過濾設施

微灌系統中灌水器的水流孔徑一般都很小，要求灌溉水中不含有造成灌水器堵塞的污物和雜質，而實際上任何水源如湖泊、庫塘、河溪及井水中，都不同程度地含有各種污物和雜質。因此對灌溉水源進行嚴格的凈化處理是必不可少的，是保證系統正常運行、延長灌水器使用壽命和保證灌水質量的關鍵措施。

過濾設備主要有沉淀池、攔污柵、離心過濾器、砂石過濾器、篩網過濾器、疊片過濾器等。各種過濾設備可以在首部樞紐單獨使用，也可根據水源水質情況組合使用。第十二頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二離心過濾器（旋流水砂分離器）:

常見的結構形式有圓柱形和圓錐形兩種。它由進口、出口、旋渦室、分離室、儲污室和排污口等部分組成。將壓力水流沿切線方向流入圓形或圓錐形過濾罐，作旋轉運動，水流產生離心力（力學原理），在離心力作用下，比水重的雜質移向四周，逐漸下沉，清水上升，水砂分離。可以連續過濾高含沙量的滴灌水，處理比重較大的砂大顆(0.075mm以上)，但是與水比重相近或較輕的雜質及有機物，過濾作用不明顯.

離心式過濾器能連續過濾高含沙量的灌溉水，缺點是不能除去與水比重相近和比水輕的有機質等雜物，特別是水泵起動和停機時過濾效果下降，會有較多的砂粒進入系統，另外，水頭損失較大。因此只能作為初級過濾器，還需要其它類型的過濾器對水質進行再處理三、膜下滴灌系統主要配套設備第十三頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二由進口、出口、旋渦室、分離室、儲污室和排污口等部分組成。圓柱形圓錐形三、膜下滴灌系統主要配套設備第十四頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二網式過濾器篩網過濾器是一種簡單而有效的過濾設備，造價也較便宜，在國內外灌溉系統中使用最為廣泛。篩網式過濾器外殼由耐壓耐腐蝕的金屬或塑料制造，它的過濾介質是尼龍篩網或不銹鋼篩網，利用網孔過濾。篩網目數的選定根據灌水器的類型及流道斷面大小而定，一般要求所選用濾網的孔徑大小應為所使用的灌水器孔徑大小的1/7~1/10。該過濾器適用于過濾無機物質，主要用于過濾灌溉水中的粉粒、沙和水垢等無機污物，對于有機物質和生物雜質易堵塞。當有機物含量稍高時過濾效果很差，尤其是當壓力較大時，大量的有機污物會擠過篩網而進入管道，造成系統與灌水器的堵塞。

篩網過濾器種類繁多。按安裝方式可分為立式和臥式；按材料可分為塑料和金屬；按清洗方式可分為人工清洗和自動清洗。三、膜下滴灌系統主要配套設備第十五頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二

篩網過濾器由篩網、殼體、頂蓋等主要部分組成。過濾器各部分要用耐壓耐腐蝕的金屬或塑料制造。系統主過濾器的篩網一般用不銹鋼絲制成，用于支管和毛管上的過濾器，所受壓力較小，其篩網也可用尼龍或銅絲成。

三、膜下滴灌系統主要配套設備第十六頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二疊片過濾器

疊片式過濾器用大量薄塑料圓盤作為過濾介質，圓盤的兩面均有溝槽，將帶槽的許多層圓片疊加壓緊而成，兩疊片間的槽形成縫隙，灌溉水流過疊片，泥沙和有機物等留在疊片溝槽中，清水通過疊片的溝槽流出過濾器。可松開疊片除去清洗雜質。該過濾器適用于有機質和混合雜質過濾。其它結構和形式與篩網過濾器基本相同。三、膜下滴灌系統主要配套設備第十七頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二砂石過濾器:

它是利用砂石作為過濾介質的，在過濾罐中放1.5～4４毫米厚的砂礫石，污水通過進水口進入濾罐經過砂石之間的孔隙截流和浮獲而達到過濾的目的，表面積大、附著力強、對細小顆粒及有機質等比重較小顆粒效果好（0.05mm以上），比重較大顆粒不易反沖洗。該過濾器主要適用于有機物雜質的過濾。砂石過濾器過濾可靠、清潔度高；缺點是價格高、體積大、重量重。

沉淀池:

降低流速、減少擾動、增加停留時間、沉淀、絮凝，處理絕大多數粗砂顆粒（0.25-1.0mm）、大部分細紗顆粒（0.05-0.25）及一部分泥土(粘性)顆粒(0.005-0.05)。（注:砂石和網式（疊片）過濾器只能作為保險裝置，不能處理大量泥砂三、膜下滴灌系統主要配套設備第十八頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二三、膜下滴灌系統主要配套設備第十九頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二砂石過濾器三、膜下滴灌系統主要配套設備第二十頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二離心網式過濾器組合三、膜下滴灌系統主要配套設備第二十一頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二2、施肥施藥裝置

向系統的壓力管道內注入可溶性肥料或農藥溶液的設備稱為施肥、施藥裝置。為了確保灌溉系統在施肥施藥時運行正常并防止水源污染，必須注意以下幾點：第一，化肥或農藥的注入一定要放在水源與過濾器之間，肥（藥）液先經過過濾器之后再進入灌溉管道，使未溶解的化肥和其它雜質被清除掉，以免堵塞管道及灌水器。第二，施肥和施藥后必須利用清水把殘留在系統內肥（藥）液全部沖洗干凈，防止設備被腐蝕。第三，在化肥或農藥輸液管出口處與水源之間一定要安裝逆止閥，防止肥（藥）液流進水源，更嚴禁直接把化肥和農藥加進水源而造成環境污染。常用的肥罐有自壓式、文丘里注入式、壓差式、開敞式和注射泵等４種形式。肥料罐一般安裝在過濾器之前，以防造成堵塞。三、膜下滴灌系統主要配套設備第二十二頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二文丘里注入器主要適用于小型微灌系統（如溫室微灌）向管道注入肥料或農藥。優點：構造簡單、造價低廉、使用方便缺點：直接裝在骨干管道上注入肥料，則水頭損失較大；可將文丘里注入器于管道并聯安裝來克服。自壓式施肥裝置：

在自壓灌溉系統中，使用儲液箱（池）可以很方便地對作物進行施肥施藥。把儲液箱（池）置于自壓水源的正常水位下部適當的位置上，將儲液箱供水管（及閥門）與水源相連接，將輸液管及閥門與主管道連接，打開儲液箱供水閥，水進入儲液箱將藥劑溶解。關閉供水管閥門，打開儲液罐輸液閥，儲液箱中的藥劑溶液就自動地隨水流輸送到灌溉管道和灌水器中，對作物施肥施藥。三、膜下滴灌系統主要配套設備第二十三頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二壓差式施肥罐

一般由儲液罐、進水管、供肥液管、調壓閥等組成。其工作原理是在輸水管上的兩點形成壓力差，并利用這個壓力差將化學藥劑注入系統管道。儲液罐為承壓容器，承受與管道相同的壓力。儲液罐采用耐腐蝕、抗壓能力強的塑料或金屬材料制造，罐內容積應根據系統控制面積（或輪灌區面積大小）及單位面積施肥量和化肥溶液濃度等因素確定。優點：加工制造簡單、造價低、不需外加動力設備缺點：溶液濃度變化大、無法控制、罐體容積有限，添加化肥次數頻繁且較麻煩，輸水管道設有調壓閥造成一定水頭損失三、膜下滴灌系統主要配套設備第二十四頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二四、膜下滴灌管網系統主要產品

滴灌管網系統主要由灌水器（滴頭）、干、支、毛管及管道附件組成1、滴頭滴管系統的水流經各級管道進入毛管，經過滴頭流道的消能減壓及其調節作用，均勻、穩定地分配到田間，滿足作物生長對水份的需要。滴頭是滴灌系統中最重要的設備，其性能、質量的好壞將直接影響到滴灌系統工作的可靠性及灌水質量的優劣。滴灌系統常用的滴頭有三種，單翼迷宮式、內鑲式和壓力補償式滴頭。其中單翼迷宮式為一次性薄壁塑料滴灌帶，內鑲式可為滴灌帶或滴灌管，壓力補償式滴頭一般安裝在滴灌管上，可根據需要在流水線上安裝，也可在施工現場安裝。下面簡要介紹滴頭的基本要求和使用特點。第二十五頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二①出流量小、均勻、穩定，對壓力變化的敏感性小。滴灌是一種局部灌溉，要求地表不產生徑流，因此滴頭流量要小。一般情況下滴頭流量隨系統壓力變化而改變，為保證滴頭流量均勻穩定，要求滴頭具有一定的調節能力，在滴頭壓力變化時引起的流量變化較小。②抗堵塞性能好。抗堵塞性能好的滴頭，不但能夠保證系統運行的可靠性，而且可以簡化過濾裝置結構，降低水質處理所需的高昂費用。③結構簡單，便于制造、鋪設和安裝。④價格低廉。滴灌帶占滴灌系統總投資的30-40%左右。滴灌產品的用戶是農民，中國農村經濟相對落后，農業產值較低，農民的經濟承受能力較弱，因此只有開發價格低廉，農民用的起的產品才有推廣前景。⑤制造精度高。滴頭灌水均勻度除受系統壓力影響外，還受制造精度的影響。如果制造偏差大，無論采用那種措施，都很難保證滴頭出水的均勻性。四、膜下滴灌管網系統主要產品第二十六頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二常用滴頭簡介內鑲式滴頭滴頭一次注塑成型，流量偏差小；滴頭自帶過濾窗特殊的流量設計，水流呈全紊流；扁平滴頭與管在線一體化擠壓成型，使用方便，價格低，屬經濟型滴灌管；在田間易于布置和收取；滴頭間距可根據用戶要求調整。適用于大田作物，溫室蔬菜及花卉林木等的種植四、膜下滴灌管網系統主要產品第二十七頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二單翼迷宮式滴灌帶適用于大田作物，溫室蔬菜及花卉果木等的種植四、膜下滴灌管網系統主要產品第二十八頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二大流量壓力補償式滴頭適用于果園、葡萄園、樹木綠化及高差顯著的山地或需要長距離鋪設滴灌管的工程四、膜下滴灌管網系統主要產品第二十九頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二2、輸配水管道滴灌系統的輸配水管道一般有干管、支管、毛管組成，其作用是為各級管道輸送所需流量。目前滴灌所用管道大都為塑料管，基本要求如下。

①能承受一定的水壓力。滴管各級管網均為壓力管網，必須能承受一定的壓力才能保證安全輸水與配水。②抗老化性能強。滴灌管網中，干管、支管使用年限一般都很長，因此要求具有較強的抗老化性能，以保證管道長期安全、可靠地運行。③規格型號多樣化、系列化。為滿足各種滴灌系統的不同供水要求，滴灌工程中往往需要各種規格型號的滴灌管材。必須有多種規格、多種型號、系列化的產品供用戶選用。④規格尺寸與公差必須符合技術標準。各種管道必須按照有關部門的技術標準要求進行生產。⑤價格低廉。滴灌管道在滴灌工程中所占比重較大，應力求選擇滿足滴灌工程要求且價格便宜的管道。⑥便于運輸和施工安裝。各種管道均應按規定制成一定長度，以便于運輸及安裝和減少連接管件用量，節省投資。四、膜下滴灌管網系統主要產品第三十頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二干管為滴灌系統輸送全部灌溉水量。根據滴灌系統灌溉面積可采用一級或兩級干管系統，一級干管系統只有一條主干管。兩級干管系統由一條主干管和若干條分干管組成。干管一般采用農用UPVC管，管長一般為10米，一端擴口，兩管采用承插方式連接，膠圈止水。支管和輔管在滴灌系統中起控制滴灌帶適宜長度、劃分輪灌區的作用。滴灌系統中的支管和輔管一般采用PE黑管，四、膜下滴灌管網系統主要產品第三十一頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二3、管道附件滴灌系統管道附件分為管材連接件和控制件兩種。管材連接件簡稱管件，管件的作用是按照滴灌設計和地形地貌的要求將管道連成一定的網絡形狀。有直通、彎頭、三通、法蘭、異徑接頭等。四、膜下滴灌管網系統主要產品第三十二頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二控制件的作用是控制和量測管道系統水流的流量和壓力大小，如閥門、壓力表、流量表、空氣閥、逆止閥、減壓閥、安全閥、流量和壓力調節器等等。四、膜下滴灌管網系統主要產品第三十三頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二五、膜下滴灌系統規劃1、規劃的基本原則

滴灌工程的規劃應與農田基本建設規劃相結合。

必須與當地農業區劃、農業發展計劃、水利規劃及農田基本建設規劃相適應，特別是應與低壓管道輸水灌溉等灌水技術相結合統籌安排。綜合考慮與規劃區域內溝、渠、林、路、輸電線路、水源等布置的關系，考慮多目標綜合利用，充分發揮已有水利工程的作用。近期需要與遠景發展規劃相結合。根據當前經濟狀況和今后農業發展的需要，把近期安排與長遠發展規劃結合起來，講求實效，量力而行。根據人力、物力和財力，做出分期開發計劃。規劃應綜合考慮工程的經濟、社會和生態效益滴灌工程的最終用戶是農民，目前我國農村經濟相對落后，能否為農民帶來實效應是滴灌工程建設的基本出發點。同時，為了水資源的可持續利用和農業的可持續發展，滴灌工程的社會和生態效益也是至關重要的。因此，充分發揮滴灌技術節水、節支、增效、節約勞力，提高勞動生產率，減輕農民的勞動強度，增加農產品產量，改善產品品質等優勢，把滴灌的經濟效益、社會效益、和生態效益很好地結合起來，使滴灌工程的綜合效益最大，是滴灌工程規劃的目標。五、膜下滴灌系統規劃第三十四頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二2、規劃的內容①勘測收集基本資料。②論證工程的必要性和可行性。③確定工程的控制范圍和規模。④選擇適當的取水方式。根據水源條件，選擇引水到高位水池、提水到高位水池、機井直接加壓、地面蓄水池配機泵加壓等滴灌取水方式。⑤滴灌系統選型。要根據當地自然條件和經濟條件，因地制宜地從技術可行性和經濟合理性方面選擇系統形式、灌水器類型。⑥工程布置。在綜合分析水源加壓形式、地塊形狀、土壤質地、作物種植密度、種植方向、地面坡度等因素的基礎上，確定滴灌系統的總體布置方案。⑦作出工程概算。五、膜下滴灌系統規劃第三十五頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二3、資料的收集①自然條件地理位置及地形：項目區經緯度、海拔高程及有關自然地理特征；地形圖，比例尺一般為1/1000～1/5000，圖上要標清項目區范圍，水源位置，交通道路，輸電線路，地面附著物等。土壤：項目區土壤特性，包括土壤質地、土層厚度、滲透系數、容重、土壤水分常數、土壤溫度及鹽堿情況等。水文地質、工程地質資料：淺層地下水位及其隨季節的變化，滴灌工程中各項建筑設施位置的地質條件等。作物：作物種類、品種、種植結構及分布，生育期，各生育階段及天數，日需水量，當地灌溉試驗資料、灌溉制度、灌水經驗、主要根系活動層深度等。水源：水源水位（機井的靜水位、動水位或地表水源在灌溉期低水位、高水位），供水流量、水質分析報告，水中泥沙含量、泥沙粒徑級配等氣象：氣溫、濕度、蒸發量、多年平均降水量、灌溉季節有效降水量，無霜期及最大凍土深度等。五、膜下滴灌系統規劃第三十六頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二②生產條件水利工程現狀：引水、蓄水、提水、輸水和機井等工程的類別、規模、位置、容量、配套完好程度和效益情況生產現狀：作物歷年平均畝產，受旱、鹽堿、蟲災、干熱風、低溫霜凍災害及減產情況。動力和機械設備：電力或燃料供應，動力消耗情況，已有動力機械、農用耕種、收割機械情況。當地材料和設備生產供應情況：如滴灌工程建筑材料和各種管材、設備來源、單價、運距及當地生產的產品、設備質量、性能、市場供銷情況等。農田規劃及現狀：項目區農田規劃，路、渠、林、電力線路等布置狀況。第三十七頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二③社會經濟狀況項目區的行政區劃和管理：包括所在縣、市、鄉、鎮或團場、營連名稱，人口、勞力、民族及文化和農業生產承包方式，管理體制，技術管理水平等。經濟條件：工農業生產水平、經營管理水平、勞動力管理方式及農業人口的經濟狀況等。第三十八頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二滴灌工程規劃設計常用參數表序號分項內容1地塊面積A(hm2或畝):地勢：地理位置：地形圖：見平面布置圖，包括地塊周邊尺寸、地面坡降、地面附著物、構筑物、水源的具體位置2土壤土壤質地(分砂土、砂壤土、壤土、壤粘土、粘土):土壤容重γ(g/cm3):田間持水量θ田（%）：土層厚度（cm)：3氣象年平均蒸發量（mm/年):年平均降雨量（mm/年）:有效降雨強度P0（mm/d）：初霜日：終霜日：4作物作物名稱:種植方向:

株行距（cm）:作物耗水強度Ea（mm/d）：5水源水源類型：地下水位(m)：水質pH值：有機質含量：含沙量：離子含量：6動力

7管理方式

第三十九頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二4、滴灌系統的布置

控制面積的確定

總體布置

五、膜下滴灌系統規劃第四十頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二井水滴灌控制面積

作物需水水源供水能力土地面積五、膜下滴灌系統規劃第四十一頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二河水控制面積河水單系統控制面積需考慮造價、運行管理、灌水均勻性、地形地貌、行政區域、水源及承包方式等。（1）造價因素在只考慮一次性投入情況下，河水滴灌系統有以下幾部分組成（單位造價：畝造價）：

F=F首+F管

F首=F池+F房+F泵+F濾+F線

F管=F干+F田五、膜下滴灌系統規劃第四十二頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二單系統面積大則單位面積首部投入小，但管網投入高（管線長度及管徑增加），反之單系統面積小則單位面積首部投入高，管網投入低。單位造價（元/畝）系統面積A（畝）F管-AF首-AF-A注：可調查各地滴灌系統各部分造價，推導出各地河水滴灌單系統合理的造價第四十三頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二（2）運行管理因素許多團場片面地認為單系統面積越大則首部數量少，管理方便，管理費用低。但是單系統面積大，則每個系統包含的地塊多，管網及土地復雜，管理難度增加，對管理人員素質及責任心要求高，容易出現誤操作而造成損失。而且大系統管線多，水量大，以開啟的管道多，關聯的承包戶多，容易造成爭水爭肥的問題，出現故障時，查找及處理都較為麻煩。（3）均勻性單系統面積過大，則壓力分布不易均勻，各地塊土質差異也相對較大，灌水質量很難保證，系統的安全性也差，系統規模大管線長，一般首部壓力大，距首部近的干、支、毛管所受壓力過高極易出現接頭脫落及爆管故障。單系統面積也不宜過小，以免首部投入過高。五、膜下滴灌系統規劃第四十四頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二總體布置規劃階段工程布置主要是確定灌區具體位置、面積、范圍及分區界限；確定水源位置，對沉淀池、泵站、首部等工程進行總體布局；合理布設主干管線。地形狀況和水源在灌區中的位置對管道系統布置影響很大，一般將首部樞紐與水源工程布置在一起滴灌系統根據水源位置及系統規模大小，其管道一般分為四級或五級，即干管、支管、（輔管）、毛管或主干管、分干管、支管、（輔管）、毛管。干管埋入地下≥80cm，在管道起伏的高處、順坡管道上端閥門下游、逆止閥的上游均應設置進排氣閥，管道末端設排水閘閥，可將余水排入滲井或排水渠.支管、輔管和毛管鋪設于地面，支管通過出地管與干管相連，毛管鋪在地膜下與播種同步進行。五、膜下滴灌系統規劃第四十五頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二管網布置時各級管道布置的相對關系作物種植方向是干管、分干管、支管、毛管布置方向的主導因素。干、分干、支(含輔管)、毛管四級依次成正交，即干管與分干，分干與支管(含輔管)，支管(含輔管)與毛管相互垂直。盡量使分干管在干管兩側布置并力求對稱，以節省投資，方便輪灌設計和運行(下同)；支管在分干管兩側布置并力求對稱；毛管在支管兩側布置。因為毛管鋪設走向要與作物種植方向同向，所以，支管(含輔管)與作物種植方向垂直，分干管布設方向與作物種植方向則平行。大田滴灌系統的位置形式基本上是“樹枝狀”。一般，以干管為“綱”呈“豐”字型和梳子型。第四十六頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二六、膜下滴灌工程設計概述1、系統設計參數的確定（1）基本參數設計保證率：應根據自然條件和經濟條件確定，滴灌不應低于85%。(氣象水文典型年)灌溉水的利用率應不低于0.90。設計系統的日工作小時應根據不同水源和農業技術條件確定，一般不宜大于20h。設計耗水強度（Ea）：應采用作物耗水強度峰值，并應由當地試驗資料確定，無實測資料時，對糧、棉、油等大田作物采用膜下滴灌時，根據本地情況Ea可在3～6mm/d之間選取。六、膜下滴灌工程設計第四十七頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二滴頭設計工作水頭規范規定滴頭設計工作水頭應取所選滴頭的額定工作水頭，或由滴頭壓力與流量關系曲線確定，但不宜低于2m。灌水器的工作水頭越高，灌水均勻度易保證，但系統的運行費用高。灌水器的設計工作水頭應根據地形和所選用的灌水器的水力性能決定。單翼迷宮式滴灌帶的工作壓力最好在0.05-0.1MPa之間，注意應根據所選滴灌帶滴頭的流態指數及其實際工作水頭確定滴頭實際出流量以及相應的允許水頭差。以Φ16x300-1.8滴灌帶為例說明(qd=0.411H0.615)Hd=10m時，qd=1.8l/hqv=0.2，則[hv]=0.33，[h]=[hv]Hd=0.33x10=3.3Hd=5m時，qd=1.1l/hqv=0.2，則[hv]=0.33，[h]=[hv]Hd=0.33x5=1.65六、膜下滴灌工程設計第四十八頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二計劃土壤濕潤層深度（Z）：不同作物不同生育階段的計劃濕潤層深度不一樣，根據各地的經驗，各種作物的適宜土壤濕潤層深度為：蔬菜0.2-0.3m,大田作物0.3-0.6m，果樹1.0-1.2m。一般而言，常規灌溉條件下上述作物的根系深度大于上述經驗值，但其絕大多數的毛根分布于此深度內，因此沒有必要根據主根深度來確定滴灌條件下的濕潤深度。根據石河子墾區六年來對棉花根系發育情況的觀測，溝灌棉花的主根深度一般都大于60cm，但滴灌與溝灌棉花的毛根，有80%以上分布在地表下30cm土層以內，并且在此土層內滴灌比溝灌棉花的根系發生量高25-35%。幾年來的生產實踐也證明，該墾區棉花的濕潤層深度設計為40cm是可行的。六、膜下滴灌工程設計第四十九頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二（2）灌溉制度設計灌水定額：應根據當地試驗資料按下面公式之一計算

m=0.1γZP(θmax-θmin)/η適宜土壤含水率上、下限（占干土重的百分比），θmax可取田間持水率的90%，θmin可取田間持水率的60%。六、膜下滴灌工程設計第五十頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二設計灌水周期：T=（m/Ea）η按上式求得的值為作物需水高峰期的灌水周期。一次灌水延續時間t=m?Se?Sr/（ηqd）灌水次數與灌水總量灌水總量應由當地灌溉試驗資料確定，無試驗資料時，可根據當地的氣象資料按彭曼法計算，計算出總需水量后，應根據作物各生育期的需水量確定不同時期的灌水定額及灌水周期，確定總的灌水次數，合理分配灌溉水量。六、膜下滴灌工程設計第五十一頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二上面求得的灌水定額是在作物的適宜土壤含水率范圍條件下，在計劃濕潤層內的土壤最大儲水量，當灌水量大于計算值時，土壤含水量將超過作物所要求的適宜值，影響作物生長，還會造成灌溉水的深層滲漏，造成灌溉水的浪費上面求得的灌水周期和一次灌水延續時間，為作物需水高峰期的值，作物不同的生長時期，需水量也不相同，應根據作物的生長過程作相應的調整。前面計算的灌水周期和灌水量也可以說是最大值，但不一定是最合理的值，可以根據作物日耗水量確定作物的灌水量和灌水周期，如作物日平均毛耗水量（凈耗水量除以田間灌溉水利用系數）為5mm/天，則一次灌水30mm(20m3/畝)，那么6天就為一個灌水周期，也就是說30mm水夠作物消耗6天。如果一次灌水15mm(15m3/畝)，則3天就為一個灌水周期。第五十二頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二（3）灌水均勻度

影響灌水均勻度的因素主要有：水力影響（水頭損失引起的壓力變化）、制造偏差、堵塞、地面坡度、滴頭流量及滴頭間距等，其中制造偏差、地面坡度、滴頭流量及滴頭間距可視為已知量，堵塞引起的均勻度變化帶有一定偶然性，可通過增加灌水器泥沙通過能力和過濾裝置進行水質處理解決，在微灌水力設計時，應經可能減少水力摩阻損失所造成的不均勻性。設計時可將灌水小區內的流量偏差率控制在20%內，以保證灌水小區內的均勻性，各小區間的均勻性可以通過調壓措施保證。各輪灌組之間的均勻性則可通過調整運行時間、系統流量、壓力等措施來實現。六、膜下滴灌工程設計第五十三頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二2、滴灌系統設計

內容包括系統的布置，灌水器的選擇，系統及各級管道設計流量的確定，管網的水力計算及管徑的確定，以及泵站、沉淀池、首部的設計等，寫出設計說明書，提出工程材料、設備及預算清單、施工和運行管理要求。

六、膜下滴灌工程設計第五十四頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二

(1)滴頭的選擇

滴頭選擇是否恰當，直接影響工程的投資和灌水質量。設計人員應熟悉各種灌水器的性能和適用條件，考慮以下因素選擇適宜的灌水器。作物種類和種植模式。土壤性質。工作壓力及范圍。。流量壓力關系。灌水器的制造精度。對溫度變化的敏感性。對堵賽、淤積、沉淀的敏感性。主要影響因素：流道尺寸<0.7mm非常敏感，0.7~1.5mm敏感，>1.5mm不敏感。流速4~6m/s滿足抗堵性能。滴頭與毛管連接處的水頭損失成本與價格。六、膜下滴灌工程設計第五十五頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二滴頭選擇中的幾個誤區滴頭流量越大越好滴頭流量大輪灌周期短，輪灌速度快滴頭額定流量就是滴頭的實際工作流量第五十六頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二(2)滴頭的布置①單行毛管直線布置

②雙行毛管平行布置③單行毛管環狀布置六、膜下滴灌工程設計第五十七頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二④大田作物滴灌毛管的布置形式大田棉花、番茄膜下滴灌毛管的布置形式，經過新疆各地不斷的實踐和探索，已形成一膜兩管四行（一幅地膜布置兩條滴灌帶種植四行作物）、一膜一管四行、機械采棉等布置方式。在種植模式上也作了大量的實驗，在不同寬度地膜上進行試驗，地膜的寬度從0.7m-2.3m膜寬都作了試驗，試驗結果都很成功。毛管的長度直接影響灌水的均勻度和工程費用，毛管長度越大，支管間距越大，支管數量越少。工程投資越少，但灌水均勻度降低。因此，布置的毛管長度應控制在允許的最大長度以內，而允許的最大毛管長度應滿足設計均勻的要求，并由水力計算確定。干管、支管、毛管應綜合考慮。六、膜下滴灌工程設計第五十八頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二1.毛管鋪設方向必須順延作物種植方向。2.毛管的間距(SL)是由作物的種植結構——株距和行距及其需水要求，結合土壤性質及毛管自身的水力特性決定的。3.毛管的鋪設間距SL一旦被確定，則毛管畝用量和本滴灌系統毛管的總用量是一個定值。即：毛管畝用量或每公頃用量:(m/畝)或(m/hm2)

L畝=666.7/SL(m/畝)

系統毛管總用量:L系=L畝*A式中：L畝——毛管畝用量(m/畝)；L系——系統毛管總用量(m)；

A為滴灌系統總面積。第五十九頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二毛管的計算極限長度Lm，是毛管的最大鋪設長度的限值；毛管的實際鋪設長度視本地塊尺寸及由其制約的支管間距來確定。但無論毛管的實際鋪設長度最后確定是多長，其畝用量、系統毛管總用量不變。毛管上出水孔間距和孔的出水量由作物需水要求、土壤性質、氣候條件等綜合確定。在平坡地形條件下，毛管與支(輔)管相互垂直，并在支(輔)管兩側對稱布設。在均勻坡地形條件下，毛管在支(輔)管兩側布設，并依據毛管水力特性計算，逆坡向短，順坡向長；當逆坡向水力特性不佳時，則僅采用順坡向鋪設。布設毛管時，不能穿越田間機耕作業道路。平坡及一定的均勻坡地形范圍大多采用非補償式灌水器，地形坡度大或起伏大時，壓力變化大則采用壓力補償式灌水器。必要時，需在毛管進口設置壓力流量調節器

第六十頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二⑤支管的布置形式支管往往是構成灌水小區的關鍵因素，支管的長短要滿足小區內灌水均勻度的要求。當有輔管，并構成輔管的灌水范圍內的灌水小區時，則支管的長度不受灌水小區水力特性的牽制。當有輔管，并由毛管、輔管、支管共同形成灌水小區時，支(輔)管的長度要根據小區內允許水頭差、允許流量偏差來確定，其實際鋪設長度還要根據其鋪設方向線上地塊的長度，進行合理調整。支管的實際鋪設長度決定著分干管的列數，鋪設長度長，分干管列數減少，對降低管網系統投資起明顯作用。支管的間距是由毛管的實際鋪設長度制約，并依據毛管鋪設方向線上地塊的尺寸合理調整決定。毛管長度長，支管間距大，支管的列數②就減少，對降低管網系統投資起著一定的作用。第六十一頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二按系統壓力均衡需要，必要時要在支管進口設置壓力—流量調節器。就大田棉花膜下滴灌而言，支管的實際鋪設長度100—150m較適宜，常用PE管材鋪設于地表，灌溉期結束后回收保管，多年使用，管徑一般為de63、de75、de90。輔管基本上采用de32，較少采用de40。雙向布設毛管的支管，不要使毛管穿越田間機耕道路。當毛管在支管一側布置時，支管可以平行田間道路布設。輔管的布置及其與其它管道的相互關系與支管類同，文中多處用“支(輔)管”表達，即是這個含意。詳見第七章設計實例中介紹。沿毛管鋪設方向地形為均勻坡時，如毛管在支管兩側雙向布置，上、下坡毛管進口壓力相等、鋪設長度不同，支管位置應能使上、下坡毛管上的最小壓力水頭相等。

第六十二頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二⑥分干管布置分干管的作用是按輪灌方案向支管配水。它的布置受支管的實際鋪設長度制約。支管長度長，分干管的列數少，分干管的總數量就小。分干管與干管垂直并在干管的兩側布置，力求對稱。若因干管布置的要求，有時只能在干管一側布設。每條分干管的實際鋪設長度根據支管布置確定。管網系統中分干管采用PVC-U管，埋設在凍土深度以下。棉花滴灌常用de110、de160、de200等管徑作分干管。分干管布設盡量與道路、溝渠同向，以便運輸、安裝、維護，但需考慮由其供水的支管鋪設和運行需求。減少分干管數量對降低系統投資有顯著作用。

第六十三頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二⑦干管布置⑧干管是管網系統中的綱，它的起點由所灌溉地塊的地形條件和形狀及首部樞紐的位置來確定。其鋪設位置方向決定著整個管網系統的布置和運行方式，從而決定著管網系統的總投資。一般將干管進口及其走向布置在整個滴灌區的高處，如有地形落差條件，盡可能形成自壓滴灌條件。干管布設要盡量順直，其總長度最短，在其平面與立面上盡量減少轉折。干管應與道路、林帶、電力線路平行布置，盡量少穿越障礙物，不要干擾油、氣、光纜等線路。在可能與需要情況下，進入田間前的輸水總干管兼顧綜合利用的要求。干管應盡量布設在地基較好處，若只能布置在較差的地基上，要妥善處理。

第六十四頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二(3)系統工作制度及設計流量的確定①系統工作制度滴灌系統的工作制度通常分為續灌、輪灌和隨機供水三種情況。不同的工作制度要求系統的流量不同，因而工程費用也不同，在確定工作制度時，應根據作物種類，水源條件和經濟狀況等因素作出合理選擇。

輪灌組的數目根據水源流量和各級管道的經濟管徑、輸水能力和作物的需水要求確定，同時使水源的水量與計劃灌溉的面積相協調，一般可由下式計算：

N≤CT/t

實踐表明，輪灌組過多，會造成運行管理不便和各農戶的用水矛盾，按上式計算的N值為允許的最多輪灌組數，設計時應根據具體情況確定合理的輪灌組數目六、膜下滴灌工程設計第六十五頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二。劃分輪灌小區要考慮以下因素造價使每個輪灌組的面積和流量盡量接近，以使系統工作穩定，水泵高效率運行，減少能耗。承包方式：輪灌組的劃分應照顧農業生產責任制和田間管理的要求。一個輪灌組包括若干片責任地，盡可能減少農民之間的用水矛盾，并使灌水與其他農業技術措施得到較好的配合。地形地貌管網布置：輪灌組的控制范圍宜集中連片，順序最好是由下而上或由上而下分組輪灌，以方便系統的運行管理。有時，為了減少輸水干管的流量，也可采用插花操作的方法劃分輪灌組。第六十六頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二井水、泉水、湖水、池塘水井（泉）水：粘粒及有機質含量一般較少，多為粗砂和粉砂顆粒，若涌砂量少可直接用網式過濾器，涌砂量多可采用離心+網式過濾器。湖水、池塘水：一般滋生有機質多，視水質情況，采用砂石+網式過濾器處理或直接采用網式過濾器。(5)首部樞紐設計

水源過濾設備選型

六、膜下滴灌工程設計第六十七頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二河水應根據水源水質情況（粒徑、濃度、有機物等）選配規范規定：過濾系統須濾除大于灌水器最小直徑1/7-1/10的顆粒，且濃度不大于100mg/l。迷宮式滴灌帶流道直徑為0.8-1.0mm，若按規范規定，過濾器要處理掉0.08-0.1mm以上顆粒粒徑。但通過室外試驗，迷宮式滴灌帶通過的最大粒徑為0.15mm，濃度為2137mg/l,需要100目過濾器。室內實驗結果，通過最大粒徑0.2mm，濃度1000mg/l，但粘粒含量多時，停滴后顆粒沉積結塊，再滴時易堵塞。六、膜下滴灌工程設計第六十八頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二過濾器選擇（規范）水質情況可選用的過濾器種類污物指標離心篩網砂疊片無機物粒徑d>500?m用作初級過濾沉淀后再選用沉淀后再選用沉淀后選用再d=80-500?m可選用可選用可選用可選用d<80?m不選用可選用可選用可選用含量<10ppm可選用可選用可選用可選用10-100ppm可選用可選用可選用可選用>100ppm用作初級過濾沉淀后再選用沉淀后再選用沉淀后再選用有機物<10ppm不選用可選用可選用可選用>10ppm不選用不選用處理后選再用處理后再選用第六十九頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二過濾器優化選型目前過濾器的選擇都是根據系統流量在廠家過濾器目錄中選擇，沒有考慮水頭損失及運行費的問題。過濾器的選擇應使過濾器造價及使用過濾器所消耗的電費之和最低(年費用最低)過濾器年費用可表示如下：其中：六、膜下滴灌工程設計第七十頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二施肥設備選型

根據設計流量和灌溉面積的大小，灌溉作物所需肥料和化學藥物的性質，在下表中選擇合適的施肥罐。施肥罐容量（L）103050100150施肥時間（min）10-2020-5030-5050-100120-150適用條件大棚大田六、膜下滴灌工程設計第七十一頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二(6)沉淀池設計隨著微灌技術在新疆的推廣，渠水滴灌利用越來越引起人們的重視。渠水中含有兩類容易堵塞灌水器的雜質：一類是藻類、水生物和漂浮物；另一類是懸浮泥沙。當水中泥沙含量大于過濾器的處理能力時，使用篩網過濾器和介質過濾器將因頻繁的沖洗而不能正常工作，此時需借助沉淀池對灌溉水進行初級沉淀處理。沉淀池的主要目的是去除水中大量的泥沙，用于滴灌的關鍵是恰當的選用水質指標，使沉淀池處理后的水質達到滴灌對懸浮泥砂含量的要求。

應盡可能利用現有的一些工程（輸水渠道、排堿渠、洼地、池塘等），在有條件的情況下（經濟、場地等），盡可能將沉淀池修建的大一些，可以將砂石過濾器省略，節約工程造價六、膜下滴灌工程設計第七十二頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二（7）水泵工況點及水泵選型許多人認為滴灌系統配備流量為100m3/h，揚程為50m的水泵時，其在滴灌系統工作時的流量一定是100m3/h揚程一定是50m。事實上，這個概念是錯誤的，該流量與揚程是水泵的額定流量與揚程，一般為水泵最高效率點所對應的流量與揚程。但是水泵在不同的管路條件下工作時，其流量及揚程也都會不同，是一個動態變化值，如下兩個簡單的例子可以說明問題：一臺水泵：KQW125/400-30/4，其主要參數如下：型號流量(m3/h)揚程(m)轉速(r/min)電機功率(kw)KQW125/400-30/460521480301005012048.5六、膜下滴灌工程設計第七十三頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二假設該水泵在下述三條管線工作三條管線管徑地面坡度等都相同，只有長度不同，則水頭損失不同，導致水泵揚程不同，使水泵在不同工況下工作。管長104m，水損h=52，則其對應流量Q=60管長100m，水損h=50，則其對應流量Q=100管長97m，水損h=48.5，則其對應流量Q=120第七十四頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二水泵性能曲線主要有Q-H，Q-η

，Q-P，Q-△h，重點考慮Q-H，Q-η

曲線六、膜下滴灌工程設計第七十五頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二水泵選型滴灌系統中各輪灌組出流點高程和距水源的管線長度管徑及流量都有可能不同，因此各輪灌組具有不同的管路特性曲線。水泵在不同輪灌組工作時，工況點可能會有很大的差別，有的可能偏離高效區。因此選水泵時應考慮每個輪灌組的情況，但這樣會使設計非常復雜，所以設計時可按滴灌所需流量作為設計流量，考慮經濟管徑因素確定各級管道管徑，計算出各級管道水損，確定水泵揚程，然后校核水泵在各個論灌組工作時的工況點。六、膜下滴灌工程設計第七十六頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二

選擇水泵的方法由于滴灌各輪灌組運行時揚程變化較大，所選水泵及要滿足滿足揚程低的輪灌組又要滿足揚程高的輪灌組，因此選擇水泵時應現根據系統設計流量和最大、最小揚程的平均值選取水泵，即按照Q設、

H=(Hmax+Hmin)/2選擇水泵，再按照最高揚程輪灌組及最低揚程輪灌組校核水泵的工作點。

注：計算揚程時，應考慮地面坡度。六、膜下滴灌工程設計第七十七頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二水泵工作點校核對最高揚程輪灌組及最低揚程輪灌組進行工作點校核時，要先作出該輪灌組的管路損失隨流量變化的關系曲線，即管路損失特性曲線，再與系統所需凈揚程疊加后得到管路需要揚程曲線Q-H需，它與水泵特性Q-H甭曲線的交點就是該輪灌組運行時的相應水泵工作點。六、膜下滴灌工程設計第七十八頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二最大、最小揚程輪灌組工作點都應落在水泵高效工作區內，以保證水泵在所有輪灌區高效率工作HAA′A′QQ-H甭Q-H需H凈注：每一個輪灌組都有一條Q-H需曲線，但一臺水泵只有一條Q-H甭曲線六、膜下滴灌工程設計第七十九頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二IS、IR型單級單吸離心泵IS型熱水離心泵是在IS系列單級離心泵基礎上派生的產品，維修方便，六、膜下滴灌工程設計第八十頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二ISW臥式離心泵是在IS系列單級泵的基礎上派生的新產品ISW臥式離心泵是在IS系列單級泵的基礎上派生的新產品ISW臥式離心泵是在IS系列單級泵的基礎上派生的新產品ISW臥式離心泵是在IS系列單級泵的基礎上派生的新產品ISW臥式離心泵是在IS系列單級泵的基礎上派生的新產品，安裝方便六、膜下滴灌工程設計第八十一頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二DL、DLR型泵為立式安裝，具有結構緊湊、噪音低、占地面積小等特點進、出水口可選擇0°、-90°、-180°、-270°六、膜下滴灌工程設計第八十二頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二ISG、IRG、GRG、IHG、YG、TEB系列單能單吸立式管道離心泵，采用IS型泵性能參數、水力模型。機泵一體，進出口徑相同且位于同一水平線上，軸封采用機械密封遠距離輸水、增壓六、膜下滴灌工程設計第八十三頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二水泵安裝高度離心泵能將進水池內的水吸入泵內？這是由于葉輪旋轉后在葉輪進口處會形成低壓區（即真空），而進水池水面承受的是大氣壓力，因此水就能不斷得到補充而進入泵內。真空度與允許吸上真空度：稱低壓區壓力低于大氣壓的數值為真空度，每臺離心泵可以形成的真空度值為其允許吸上真空度或允許真空度。葉輪進口處的真空度越大，水泵能吸水的高度就越大；反之，真空度越小，則水泵的吸水高度就越小。六、膜下滴灌工程設計第八十四頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二一般情況下，允許吸上真空度的值多介于4～6m之間，與標準大氣壓力（≈10.3m水柱高度）尚有一定的距離，即水泵進口還要保持一定的壓力。當壓力減小到一定程度時，水即會產生汽化，若氣泡被水流帶到葉輪流道的高壓處，就會迅速破裂或再次急劇凝結于水中，這個過程使水流質點產生很大的沖擊力量，如果反復不斷地作用在葉輪流道的壁上，就會破壞葉輪金屬表面，甚至破壞水泵部件，這被稱為汽蝕現象。為了避免水泵的汽蝕，需要對水泵進口的真空度加以限制，這便是允許吸上真空高度HS多規定為4～6m，而在水泵進口還要保持一定壓力的原因。六、膜下滴灌工程設計第八十五頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二對水泵允許吸上真空度HS的修正：

H‘s=Hs-10.0+Hd(Hd--裝機地點的大氣壓力,mH2O)

水泵安裝高度H安（水泵軸心線到進水池最低水面間的距離）可用下式計算：

hw--吸水損失揚程因為水泵是一個比較粗糙的機器，每一臺水泵真正的允許最大吸上高度有一定的誤差；而且在抽水時水位波動較大，最低水位的確定往往不夠準確。確定出H安以后，在實際安裝時還應當留有充分的余地，一般是再減小0.5m左右。六、膜下滴灌工程設計第八十六頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二地面式泵房的優點是施工方便，造價較低和運行條件較好，但同時存在水泵啟動前需要進行引水等缺點。而地下式泵房水泵啟動比較方便，缺點是用材多、施工復雜、造價高，工作環境不如地面式，易被水淹，日常運行管理不方便，水泵效率降低。第八十七頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二滴灌系統水泵變頻調速水泵變速調節是通過改變水泵轉速來調節水泵工作狀況，在滿足用戶需水要求的同時，達到經濟運行的目的。滴灌系統水泵大都采用鼠籠型異步電動機，其調速方式主要是調壓調速、變極調速、和變頻調速。而變頻調速以其調速范圍大、機械特性硬、調速精度高、平滑無機調速等優點，被一些滴灌系統所采用。然而目前變頻調速產品較為昂貴，在滴灌系統設計時，應對其經濟適用性進行合理的分析。

六、膜下滴灌工程設計第八十八頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二水泵變頻調速基本原理變頻調速是通過改變旋轉磁場的轉速進行調節的,由電工原理可知異步電機的同步轉速與電源頻率成正比,即:

式中,n為轉子的轉速；f為定子繞組供電電源頻率；p為旋轉磁場磁極數；s為轉差率通過變頻器可改變電源輸出頻率從而調節電機轉速,實現平滑的無級調速。六、膜下滴灌工程設計第八十九頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二

在變頻調速中使用最多的變頻調速器是電壓型變頻調速器,由整流器、濾波系統和逆變器三部分組成。在其工作時首先將三相交流電經橋式整流為直流電,脈動的直流電壓經平滑濾波后在微處理器的調控下,用逆變器將直流電再逆變為電壓和頻率可調的三相交流電源,輸出到需要調速的電動機上。由電工原理可知電機的轉速與電源頻率成正比,通過變頻器可任意改變電源輸出頻率從而任意調節電機轉速,實現平滑的無級調速。

六、膜下滴灌工程設計第九十頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二滴灌水泵調速節能原理

大田滴灌系統水泵變頻調速應考慮如下兩個特點，一是保證調速后的流量與設計流量相同，二是調速后的效率要高于調速之前。六、膜下滴灌工程設計第九十一頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二經濟分析對于有調壓裝置的滴灌系統,由于水泵在各個輪灌小區運行時的工況點基本相同,只要設計合理,選擇合理的水泵及工作點,完全能保證水泵在各個輪灌組都工作于高效區內,采用調頻器達不到節能的目的。因此,在有調壓裝置的滴灌系統中沒有必要采用變頻調速器。無調壓裝置的滴灌系統，雖然通過變頻調速可節能降耗，降低運行費用。但目前市場上的變頻設備價格很高，因此在選用變頻設備時，應先進行經濟分析。采用變頻設備所節約的運行費用可按下式計算：六、膜下滴灌工程設計第九十二頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二大田滴灌系統輪灌組數目較多,各輪灌組間管路特性存在一定差異,采用變頻器具有一定的節能效果，但僅在一定的適用條件下才具有經濟合理性。一般當滴灌系統水泵揚程高無調壓裝置，而且輪灌組間管路特性差異較大時，變頻調速經濟可行。對于低揚程滴灌系統而且輪灌組間管路特性差異小，或有調壓裝置的滴灌系統，變頻調速的經濟性較差。可以通過合理設計及合理選擇水泵使滴灌系統中各輪灌組的工作點都在水泵高效區內降低系統的能耗并保證系統工作的穩定性。六、膜下滴灌工程設計第九十三頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二管網優化管網優化的基本概念

滴灌管網一般由主干管、分干管、支管和毛管組成，其中支管與毛管組成田間管網，滴灌管網系統中，田間管網的優化問題只與田間管網允許水頭差有關，允許水頭差一般是一個固定值，與干管尺寸無關，在選擇水泵揚程可作為一個常數考慮。也就是說干管管網與田間管網的優化問題是彼此獨立的，可分別進行設計，然后結合起來，便是整個滴灌管網的優化設計。七、系統優化第九十四頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二田間管網的優化設計滴灌田間管網由支管和其控制的毛管組成，其優化設計的目的就是在保證滿足灌水均勻度要求的情況下，如何分配田間管網允許水頭差，選擇支管與毛管管徑或確定支管與毛管長度，使田間管網投資最小。膜下滴灌現主要用于大田作物，為適應大田機械化作業及運行管理的要求，毛管均選用相同的管徑，目前滴灌系統產品，毛管使用的是滴灌帶，設計滴灌系統時，根據作物、土壤性質及農業技術等因素，可選擇滴頭流量及間距等技術參數，這些參數一經確定，滴灌帶的規格型號也就確定了，那么毛管的管徑也就確定了。支管一般對稱于干管成魚骨式布置，干管間距決定了支管的長度，在干管管網布置已確定的情況下，干管兩側支管的總長度也就確定了。所以田間管網的優化設計，可歸結為在毛管管徑及干管兩側支管總長度一定情況下，確定使田間管網造價最低的毛管長度和支管管徑。

第九十五頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二對于一塊確定的條田，在毛管管徑及灌水小區允許壓力差一定的情況下，毛管長度越大則毛管壓力差越大，為保證灌水小區實際壓力差不大于允許壓力差，支管允許水頭差就必須減小，所需支管管徑就越大，而毛管長度越大就意味著支管間距越大，那么灌區內的支管數目就越少，則灌區內的支管總長度就越短。反之，若毛管長度越小，所需支管管徑越小，灌區內的支管數目就越多，那么灌區內的支管總長度就越長。也就是說，要減小支管管徑，則灌區的支管總長度增加。而要使灌區的支管總長減小，則支管所需管徑就大。因此，選取適當的毛管長度、支管數目及支管管徑使田間管網的造價最低，就形成了一個優化問題。毛管一般對稱于支管布置，在均勻坡度情況下，支管兩側的毛管一邊為上坡一邊就為下坡，為使兩側毛管壓力差相同，下坡毛管的長度就應大于上坡毛管的長度。同樣，在均勻坡度情況下，干管兩側的支管也是一邊為上坡一邊為下坡，有兩個辦法可保證兩側支管壓力差相同，一個辦法是兩側支管采用相同的管徑而長度不一樣，另一個辦法是兩側支管均采用變徑管而長度相同。

第九十六頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二（1）水泵未選干管管網優化

當沒有選定水泵時，干管管網首端壓力未定，此時管網優化設計一方面要考慮降低管網投資，另一方面又要降低運行費用，而兩者大小是相互影響的。在其他因素都相同的情況下，要降低管網投資，則干管的管徑小,水頭損失大，所需水泵的揚程就大，系統的運行費用就將增加。反之若要降低運行費用，就要增大管徑，則管網的一次性投入將增加，那么如何選擇管道的直徑和水泵的型號使系統的年費用最低，就是優化設計所要解決的問題。第九十七頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二數學模型F為管網年費用（元/年）；y為折舊年限（年）；B為年平均維修費率（%）；si為第i管段管道的長度（m）；Cij為第i管段選第j種管道的單價（元/m）；E為電價（元/kw·h）；T為水泵年工作小時數（h）；Q為水泵流量（m3/h）；H為水泵揚程（m）；η水泵效率；N為管網管段數；M為標準管徑數。

七、干管管網優化第九十八頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二壓力滿足條件七、干管管網優化第九十九頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二（2）水泵已選干管管網優化當水泵已經選定時，干管管網入口壓力就確定了，而支管入口壓力由田間管網允許水頭差確定，那么干管管網的總水頭損失為干管管網入口壓力減田間管網的允許水頭差，此時管網優化設計的任務是在管路水頭損失已定的情況下，尋求使管網造價最低的各級管道管徑。七、干管管網優化第一百頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二數學模型目標函數：目標函數是使干管管網投資最少

滿足條件（1）.管徑：d1≤dj≤dmax（2）.壓力：0≤Hi

≤[H]式中，[H]為干管管路的允許水頭差，[H]=Hm-Hz

；Hm

為干管管網進口壓力水頭差（m）；Hz

為支管入口壓力水頭差（m）；

七、干管管網優化第一百零一頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二2.設備優化

主要是首部設備優化（沉淀池、沙石、網式過濾器、水泵等）

3.結構優化

主要是系統結構的優化：首部位置，盡可能多系統共用一個首部；管網結構的優化，干管的級數，無輔管系統等

4.材料優化

降低材料壓力等級，減小壁厚，降低造價

5.布置優化

管網的優化布置：主干管、分干管的方向及位置第一百零二頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二八、膜下滴灌運行管理

運行方式與系統造價及水力特性的關系滴灌系統的運行管網的運行管理首部樞紐的運行管理滴灌系統的組織管理滴灌系統的操作要點第一百零三頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二1、運行方式與系統造價及水力特性的關系滴灌系統管網中，正在運行的管路處在壓力流狀態下，一處水力狀態發生變化，將使全系統運行管路中的水力狀態發生相應的變化。目前，大田滴灌系統普遍采用輪灌運行工作制度，不同的輪灌運行組，水流途徑不同，產生管網系統水力狀態的不同，系統投資、年運行費和管理工作也不同。設計上要求對不同水力狀態的管路進行節點壓力均衡驗算，進行比較和分析，尋求出有利的運行方式，避開不利的運行方式，以采取相應措施，滿足灌水均勻度的要求。第一百零四頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二以一個設計實例說明運行方式與系統造價及水力特性的關系每條支管上有十二條毛管第一百零五頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二地塊總面積1026畝，系統設計流量Q=187m3/h，灌水器一次灌水延續時間t=4.5h，灌水周期T=6d，輪灌組數N=24組。

本系統共有6條分干管，36條支管，432條輔管，按每天4個輪灌組運行，每個輪灌組需同時開啟18條輔管。使同時開啟的18條輔管在位置上安排得恰當，是輪灌編組的關鍵。即如果將其安排得分散，相應管段中流量就分配得少，水頭損失就減少，或可使管徑減小。反之，若安排得集中，則相應管段中分配的流量大，水頭損失增加或需增大管徑。運行方式比較，按輔管所控制的運行范圍為一個灌水小區，用調整支管進口上游的分干管管徑、出地管或主干管管徑，使每次輪灌組內各灌水小區灌水均勻度滿足要求。據此，在系統總供水流量均相同的條件下，利用本地塊及管網布置的對稱性，將系統輪灌運行方式劃分為具有代表性的6種，并列表進行比較。

第一百零六頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二6種運行方式示意圖

第二種第四種第六種第一種第三種第五種第一百零七頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二運行方式系統需要水泵揚程(m)費用(元)地埋材料運行合計第1種28768001188088680第2種28.54830731212394196第3種28700121188081892第4種27.69616951177273467第5種28.14615001188073380第6種32.88768001404090840各種運行方式管徑調整、揚程及費用變化比較表

第一百零八頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二2、滴灌系統的運行一個滴灌系統的運行與種植的作物、作物的各生長階段、灌區來水情況、電力供應條件、農業承包制度和勞動力安排都有關系。在滴灌系統設計時就要充分考慮上述各因素及他們間相互的制約關系，一個滴灌系統在其每年的灌溉期內，上述所涉及的各種因素或多或少都會發生這樣或那樣的變化，這就要求在運行時合理地、科學地進行安排處置，使滴灌系統正常運行，充分發揮其作用。種植作物的結構變化對運行之要求同一個滴灌系統中，種植的作物種類及其比例，對輪灌運行是有直接影響的。若一個滴灌系統內種植的均為同一種作物，則就可以按照前面介紹的有利的運行方式進行運行。若種植的作物不同，則要盡量做到在設計運行工況的輪灌組內盡量安排種植同一種作物，以利輪灌組按設計工況運行。若不能做這一點，則要求同一輪灌組內的面積不能超過設計運行工況時的面積，不能為了照顧同一種作物在一個輪灌組內灌水而任意擴大該輪灌組的面積。第一百零九頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二作物需水高峰期的運行滴灌系統設計時，首部樞紐和管網系統及其與之配套的各種附屬設施的容量、能力等均是按照作物需水量峰值的要求進行的，因而，作物需水高峰期，系統運行必須嚴格按設計工況下輪灌運行的分組及所確定的各種運行參數運行，不能隨意改變輪灌分組及改變運行參數。否則，系統就不能正常運行，達不到設計要求，嚴重時將導致系統損壞或其它嚴重后果。作物生長期各階段的運行作物生長期各階段，其日耗水強度是不一樣的，比設計時采取的日耗水強度峰值要小，還由于生長期各階段降雨、地下水補給條件的變化，作物需要的灌溉補充強度也是不同的。因而，首先要合理地確定作物整個生長期的設計灌溉制度，求出各階段的灌水定額，以對作物的各生長階段實施適時適量的灌溉。雖說各階段的灌水量不同，但還是要按設計工況下輪灌分組進行運行，按本階段作物的日耗水強度及灌溉補充強度求出灌水器一次灌水延續時間運行，以適應作物日耗水強度減小的情況。第一百一十頁，共一百四十四頁，編輯于2023年，星期二3、管網的運行管理在每個灌溉季節開始前，將管網中的每個設備與部件重新安裝連接，檢查所有的地埋管、出地豎管、地面管、各級閥門、連接管件是否有缺損，及時更換或修理。每個灌溉季節工作前應對管網進行徹底沖洗，在運行過程中，要檢查系統水質情況，視水質情況對系統進行沖洗。沖洗時，首先打開一定數量的輪灌組閥門（一般少于灌溉時正常輪灌組的閥門），開啟水泵，依次打開干管、支管和毛管的末端，采用高壓輪流沖洗每個輪灌組，將管道內的污物沖洗出去。定期對管網進行巡視，檢查管網運行情況，如有漏水要立即處理。灌水時每次開啟一個輪灌組，當一個輪灌組結束后，先開啟下一個輪灌組，再關閉上一個輪灌組，嚴禁先關后開。八、膜下滴灌運行管理第一百一十一頁，共一百四十四頁，編輯于2023