設施水環(huán)境因素綜述

設施水環(huán)境因素綜述第1頁/共45頁第一節(jié)設施水環(huán)境的特點1、高空氣濕度：表現(xiàn)：①濕度90%左右；②夜間濕度高，白天濕度低；③與天氣、溫度、通風換氣量、土壤含水量、設施大小、設施結(jié)構(gòu)等有關(guān)。①封閉系統(tǒng)，室內(nèi)外空氣交換度低；②室內(nèi)外溫差大，圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面易結(jié)露；③作物本身從土壤中吸水；④室內(nèi)易發(fā)生霧靄。出現(xiàn)原因：一、設施內(nèi)部的濕度特點第2頁/共45頁2、土壤濕度較大原因：溫室內(nèi)空氣濕度更接近飽和，蒸發(fā)量、蒸騰量僅為露地的70%左右?！镌O施內(nèi)水份收支決定土壤濕度，★土壤濕度直接影響作物的產(chǎn)量、品質(zhì)。第3頁/共45頁1、通風和強制通風2、加熱提高空氣含水量3、采用節(jié)水灌溉措施4、采用吸濕材料二、設施濕度的調(diào)節(jié)方法第4頁/共45頁三、濕度對作物生長的影響種子發(fā)芽期：需要大量水分水分不足胚軸不能伸長幼苗生長期：土壤需要保持濕潤土壤濕度過高導致幼苗徒長或爛根營養(yǎng)生長期：作物抗旱，但需水量大土壤濕度過高容易引起土傳病害生殖生長期：對空氣、土壤濕度要求嚴格土壤不得缺水，空氣濕度應當較低空氣濕度是設施水分多少的反映：水分不足：影響細胞分裂及伸長，影響產(chǎn)量品質(zhì)。水分嚴重不足：蒸騰受阻，氣孔關(guān)閉，光合下降。濕度過大：莖葉徒長、影響花果；甚至導致病害多發(fā)。第5頁/共45頁第二節(jié)作物對設施內(nèi)水環(huán)境的要求一、蔬菜二、花卉三、果樹第6頁/共45頁第三節(jié)設施水環(huán)境的調(diào)節(jié)技術(shù)及設備一、設施灌溉系統(tǒng)的組成水源首部樞紐供水管網(wǎng)灌溉系統(tǒng)（自動）控制系統(tǒng)第7頁/共45頁（一）滴灌（二）微噴灌（三）地面灌溉節(jié)水技術(shù)（四）地膜覆蓋灌溉技術(shù)（五）農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)二、設施灌溉系統(tǒng)的主要類型及技術(shù)設備第8頁/共45頁（一）滴灌：將水通過輸送管路，利用安裝在末級管道上的灌水器，或與管道制成一體的滴管帶，將壓力水以水滴狀濕潤土壤的一種微灌方式。1、滴灌水量分布2、滴灌灌水器的種類及其性能特點3、滴灌系統(tǒng)的設計第9頁/共45頁1、滴灌水量分布黏性土壤：形成淺而寬的濕潤球；沙性土壤：形成窄而深的濕潤球第10頁/共45頁不同土壤條件下單滴頭最大濕潤直徑第11頁/共45頁2、滴灌灌水器的種類及其性能特點1）滴灌帶2）內(nèi)鑲式滴頭3）管上式滴頭4）多出口滴頭5）管間式滴頭6）微管滴頭7）滴箭型滴頭第12頁/共45頁（1）滴灌帶定義

滴頭與毛管制造成一整體，兼具配水和滴水功能的滴灌管稱為滴灌帶是目前干旱缺水地區(qū)最有效的一種節(jié)水灌溉方式，其水利用率可達95%。滴灌較噴灌具有更高的節(jié)水增產(chǎn)效果，同時可以結(jié)合施肥，提高肥效一倍以上。不足之處是滴頭易結(jié)垢和堵塞，因此應對水源進行嚴格的過濾處理。滴灌帶的分類

滴灌帶有單翼迷宮式與虎頭式滴灌帶兩種

第13頁/共45頁單翼迷宮式滴灌帶迷宮式滴灌帶是在制造薄壁管的同時，在管的一側(cè)或中間部位熱合出各種形狀減壓流道的滴水出口。特點：1、加大了滴灌帶直徑，通水量提高明顯；2、改變流道形狀，抗堵塞能力加強；第14頁/共45頁迷宮穩(wěn)流第15頁/共45頁（2）內(nèi)鑲式滴頭

滴頭鑲嵌在管帶內(nèi)部，對軟管的厚度要求較高，使用壽命比滴灌帶長。圓柱形滴頭條形滴頭第16頁/共45頁（3）管上式滴頭在毛管上直接打孔，然后將計劃使用的滴頭安插在毛管上。滴頭的間距可以根據(jù)實際需要任意調(diào)整，滴頭在安裝時間上也較隨意。根據(jù)滴頭是否補償壓力情況，管上式滴頭分：

壓力補償型可使滴頭流量自動保持在一個變化幅度很小的范圍

內(nèi)，流量隨壓力變化不大；

非壓力補償型流量隨壓力增大而增大。

常見的壓力補償型滴頭有：孔口滴頭紐扣管上式滴頭第17頁/共45頁壓力補償?shù)晤^利用水流壓力對滴頭內(nèi)的彈性體的作用，使流道形狀改變或過水斷面面積發(fā)生變化。

即當壓力減小時，增大過水斷面積；壓力增大時，減小過水斷面積，從而使滴頭出流量自動保持穩(wěn)定，同時還具有自清洗功能。

第18頁/共45頁孔口消能型滴頭靠孔口出流造成的局部水頭損失消能來調(diào)節(jié)出水量的大小。第19頁/共45頁紐扣管上式滴頭第20頁/共45頁（4）多出口滴頭滴頭的每個滴孔連接一根管線，水從各分流管線直接流向作物根部。多出口滴頭一般為壓力補償式第21頁/共45頁（5）管間式滴頭管間式滴頭：連接、安裝在2段輸水毛管之間，內(nèi)有迷宮式渦流流道，滴水孔為單出口狹縫。當出現(xiàn)堵塞時便于拆卸清洗。第22頁/共45頁（6）微管滴頭把一種直徑為0.8mm—1.5mm的塑料管插入毛管，水在微管中流動消能，并以滴流狀出流，主要形式有纏繞式和直線散放式第23頁/共45頁（7）滴箭型滴頭

滴箭可以與壓力補償式接頭相連，保證灌溉量不受水流壓力和安裝位置的影響；滴箭還可以多頭出水，多用于盆栽作物和無土栽培。消能方式有：①通過微管流道內(nèi)壁的阻力消能；②依靠滴箭頭部的迷宮型流道消能。第24頁/共45頁3、滴頭的選擇滴頭的選擇直接影響灌水質(zhì)量和工程成本選擇滴頭時應考慮：①作物種類及種植模式：線源滴頭點源滴頭

②土壤性質(zhì)：沙土黏土

③工作壓力及范圍：選用工作壓力小、范圍大的滴頭；

④流量壓力關(guān)系：選用流態(tài)指數(shù)小的滴頭

⑤成本與價格

⑥使用壽命第25頁/共45頁滴頭水流量與水壓間的關(guān)系q——滴頭流量k——流量指數(shù)h——工作水頭，流動中水流的壓力在水力學中用水頭來表示x——流態(tài)指數(shù)流態(tài)指數(shù)反映了灌水器流量與水管壓力之間的關(guān)系。當采用非壓力補償灌水器時，x=1。流量與工作水頭成正比；當采用理想的壓力補償灌水器時，x=0。說明灌水器流量不受水管壓力影響。x取值范圍在0~1之間。第26頁/共45頁4、滴頭的布置（1）單行毛管直線布置：毛管沿作物行向布置，一行作物布置一條毛管。適用于窄行密植作物和幼樹。（2）雙行毛管平行布置：（3）單行毛管環(huán)狀布置：用于滴灌較為高大的樹木。每棵成齡果樹都圍繞布置一條環(huán)狀灌水管。第27頁/共45頁（二）微噴灌微噴灌：通過管道系統(tǒng)將有壓水送到田間，用微噴頭或多孔管將灌溉水噴灑出去的灌溉方式。

1、微噴灌系統(tǒng)水源首部樞紐:水泵、過濾設備、施肥設備、測控設備等供水管網(wǎng)微噴頭自動控制設備第28頁/共45頁微噴頭孔徑較滴灌灌水器大，比滴灌抗堵塞，供水快。微噴適合于果樹、花卉、部分露地蔬菜，各種土壤條件下都適用。在設施環(huán)境中灌溉花卉、育苗效果較好。第29頁/共45頁①折射式微噴頭②旋轉(zhuǎn)式微噴頭③離心式微噴頭④縫隙式微噴頭2、微噴頭作用：將管道內(nèi)的連續(xù)水噴射到空中，形成小液滴，灑落到空氣中或地面上，在一定范圍內(nèi)補充土壤水分。類別及工作原理：技術(shù)參數(shù)第30頁/共45頁①折射式微噴頭結(jié)構(gòu)原理特點進水口噴嘴折射錐支架優(yōu)點：簡單可靠、價格便宜，霧化度高。缺點：射程小、水滴大小不一，噴水力度大，噴水不均勻；霧化度過高，干旱地區(qū)水霧易蒸發(fā)。第31頁/共45頁②旋轉(zhuǎn)式微噴頭結(jié)構(gòu)原理特點進水口噴嘴分流器支架優(yōu)點：射程遠，噴灌強度低，噴灑均勻度較高。缺點：水滴尺寸大、霧化度低，分流器精密易磨損，使用壽命短。第32頁/共45頁③離心式微噴頭結(jié)構(gòu)原理：利用離心力來噴灑的微噴頭，主體是一個離心室，水流從切線方向進入離心室，使水流繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，這樣經(jīng)過處于離心室中心的噴嘴射出的水膜同時具有離心速度和圓周速度，在空氣阻力的作用下水膜被粉碎成水滴散落在微噴頭的四周。

特點進水口噴嘴離心室優(yōu)點：所需工作水壓低；水滴尺寸小，霧化度、均勻度高；噴嘴孔口大，不易堵塞。缺點：射程小。第33頁/共45頁④縫隙式微噴頭結(jié)構(gòu)原理：縫隙式微噴頭水流經(jīng)過縫隙噴出，在空氣阻力作用下，裂散成水滴的微噴頭。

特點進水口噴嘴緩沖室優(yōu)點：水滴尺寸小，噴灑均勻度很高；噴灑效果可調(diào)節(jié)。缺點：射程小。第34頁/共45頁微噴頭的技術(shù)參數(shù)①工作壓力②流量③射程④霧化效果⑤噴灌強度⑥水量分布第35頁/共45頁工作壓力

微噴頭的工作壓力是指微噴頭入口處的壓力，由于此處距噴嘴距離很短，實用中往往可以反映噴嘴處的壓力大小。微噴頭可在一定的壓力范圍內(nèi)工作，其工作壓力上限、下限雖不能固定在某一具體數(shù)值上，但也有較為明確的界定。第36頁/共45頁（1）最小工作壓力

是指水量分布能達到一定均勻度的最低壓力，在此壓力下，水滴相對較大。

（2）額定工作壓力

是指微噴頭的最優(yōu)運行壓力，微噴頭普遍采用的額定壓力為0.2MPa，有些折射式微噴頭的額定壓力為0.15MPa。

（3）最大工作壓力

是指在保持有效的水滴尺寸和濕潤直徑條件下的最大壓力，不同類型的微噴頭，可以有不同的最大壓力。

第37頁/共45頁額定壓力是影響微噴頭性能的一個關(guān)鍵參數(shù)，當額定壓力變化時，微噴頭的射程和霧化度將發(fā)生變化。當微噴頭低于額定壓力工作時，噴頭霧化度較低，噴灑直徑隨壓力增加而增大；而當超過額定壓力工作時，因霧化度增大，水滴直徑變小，受到的空氣阻力增大，噴灑直徑隨壓力增大而降低。噴頭射程工作壓力額定壓力額定壓力低，能量消耗少，運行成本低，但射程小使得管道用量增加，設備成本高；額定壓力高則相反。第38頁/共45頁流量常見微噴頭流量一般在20~250L/h之間。流量較小時，輸水管道尺寸小，設備成本低。但噴嘴流道直徑小，易堵塞，對過濾設備性能要求高，增加了過濾設備的投資和管理費用。流量較大時正好相反，流量過大時會造成噴灌強度過高。單位時間內(nèi)流經(jīng)噴頭的灌溉水體積。第39頁/共45頁射程包括濕潤半徑和有效濕潤半徑。有效濕潤半徑濕潤半徑有效濕潤半徑：單位面積上的受水量高于

平均受水量10%處與噴頭之間的距離。濕潤半徑：噴灑水能夠到達的最大距離。射程大小主要取決于噴頭種類；同種噴頭的射程與噴嘴直徑、

工作壓力大小呈正相關(guān)。噴頭射程與成本間的關(guān)系第40頁/共45頁霧化效果反映了微噴頭噴灑水被粉碎的程度。水滴直徑：噴灑出的水珠大小，常用水滴平均直徑

或中數(shù)直徑表示。霧化指標：微噴頭的工作壓力和噴嘴直徑的比值。H：噴頭的工作壓力（kPa）d：噴嘴直徑（mm）霧化效果與成本間的關(guān)系。第41頁/共45頁噴灌強度單位時間內(nèi)微噴頭噴灑在土壤表面上的水層厚度。q:單個噴頭的流量（L/h）r:噴頭的射程（m）第42頁/共45頁水量分布水量分布取決于噴頭的噴灑形狀，也會受到工作壓力、風力等條件影響。第43頁/