膜下滴灌技術(shù)講座

關(guān)于膜下滴灌技術(shù)講座主要內(nèi)容膜下滴灌簡介膜下滴灌系統(tǒng)組成膜下滴灌系統(tǒng)主要配套設(shè)備膜下滴灌管網(wǎng)系統(tǒng)主要產(chǎn)品膜下滴灌系統(tǒng)規(guī)劃膜下滴灌工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)優(yōu)化膜下滴灌系統(tǒng)的運(yùn)行管理滴灌自動(dòng)控制技術(shù)簡介第2頁,共147頁，2024年2月25日，星期天一、膜下滴灌簡介滴灌從誕生至今已發(fā)展了近一個(gè)世紀(jì)，作為一種新型灌溉技術(shù)，尤其在缺水比較嚴(yán)重的國家和地區(qū)，顯示出前所未有的節(jié)水能力現(xiàn)代滴灌技術(shù)于20世紀(jì)50年代末產(chǎn)生于以色列，但它作為成熟技術(shù)在農(nóng)業(yè)較大范圍應(yīng)用是20世紀(jì)70年代的事。至2000年，全世界微灌面積達(dá)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3頁,共147頁，2024年2月25日，星期天我國于1974年開始發(fā)展滴灌技術(shù)，至2000年全國微灌面積已發(fā)展至26.7萬公頃（400.5萬畝），兵團(tuán)至2004年累計(jì)推廣應(yīng)用膜下滴灌408萬畝膜下滴灌是將覆膜種植技術(shù)與滴灌技術(shù)相結(jié)合的一種高效節(jié)水灌溉技術(shù)，滴灌利用管道系統(tǒng)供水，使灌溉水成滴狀、緩慢、均勻、定時(shí)、定量地浸潤作物根系發(fā)育區(qū)域，使作物主要根系區(qū)的土壤始終保持在最優(yōu)含水狀態(tài)，地膜覆蓋則進(jìn)一步減少了作物棵間水分的蒸發(fā)。一、膜下滴灌簡介第4頁,共147頁，2024年2月25日，星期天一、膜下滴灌簡介第5頁,共147頁，2024年2月25日，星期天濕潤鋒積鹽區(qū)擴(kuò)散濕潤球體滴灌條件下，滴頭布置有較大的間距，單個(gè)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(yùn)動(dòng)規(guī)律關(guān)系到滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣。一、膜下滴灌簡介第6頁,共147頁，2024年2月25日，星期天二、膜下滴灌系統(tǒng)組成下滴灌系統(tǒng)一般由水源工程、首部樞紐、輸配水管網(wǎng)、滴頭及控制、量測和保護(hù)裝置等組成。第7頁,共147頁，2024年2月25日，星期天第8頁,共147頁，2024年2月25日，星期天1、水源工程滴灌系統(tǒng)的水源可以是機(jī)井、泉水、水庫、渠道、江河、湖泊、池塘等，但水質(zhì)必須符合灌溉水質(zhì)的要求。滴灌系統(tǒng)的水源工程一般是指：為從水源取水進(jìn)行滴灌而修建的攔水、引水、蓄水、提水和沉淀工程，以及相應(yīng)的輸配電工程。

2、首部樞紐滴灌系統(tǒng)的首部樞紐包括動(dòng)力機(jī)、水泵、施肥（藥）裝置、過濾設(shè)施和安全保護(hù)及量測控制設(shè)備。其作用是從水源取水加壓并注入肥料（農(nóng)藥）經(jīng)過濾后按時(shí)按量輸送進(jìn)管網(wǎng)，擔(dān)負(fù)著整個(gè)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)、量測和調(diào)控任務(wù)，是全系統(tǒng)的控制調(diào)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(tǒng)所需壓力并將其輸送到輸水管網(wǎng)。動(dòng)力機(jī)可以是電動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)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(tǒng)壓力要求，則可省去水泵和動(dòng)力。二、膜下滴灌系統(tǒng)組成第9頁,共147頁，2024年2月25日，星期天

過濾設(shè)備是將水流過濾，防止各種污物進(jìn)入滴灌系統(tǒng)堵塞滴頭或在系統(tǒng)中形成沉淀。過濾設(shè)備有攔污柵、離心過濾器、砂石過濾器、篩網(wǎng)過濾器、疊片過濾器等。當(dāng)水源為河流和水庫等水質(zhì)較差的水源時(shí)，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(nóng)藥、除草劑、化控藥品等在施肥罐內(nèi)充分溶解，然后再通過滴灌系統(tǒng)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(hù)裝置用來保證系統(tǒng)在規(guī)定壓力范圍內(nèi)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(dòng)閥、空氣閥等。調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)滴灌系統(tǒng)的流量和壓力。

二、膜下滴灌系統(tǒng)組成第10頁,共147頁，2024年2月25日，星期天3、輸配水管網(wǎng)

輸配水管網(wǎng)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(gè)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(diào)節(jié)設(shè)備。由于滴灌系統(tǒng)的大小及管網(wǎng)布置不同，管網(wǎng)的等級劃分也有所不同。

4、滴頭

滴頭是滴灌系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部件，是直接向作物施水肥的設(shè)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?yōu)樗尉鶆虻厥┤胱魑锔鶇^(qū)土壤中。

二、膜下滴灌系統(tǒng)組成第11頁,共147頁，2024年2月25日，星期天三、膜下滴灌系統(tǒng)主要配套設(shè)備（膜下滴灌系統(tǒng)配套設(shè)備主要有施肥（藥）裝置、過濾設(shè)施、水泵和安全保護(hù)及量測控制設(shè)備）1、過濾設(shè)施

微灌系統(tǒng)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(zhì)，而實(shí)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(zhì)。因此對灌溉水源進(jìn)行嚴(yán)格的凈化處理是必不可少的，是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行、延長灌水器使用壽命和保證灌水質(zhì)量的關(guān)鍵措施。

過濾設(shè)備主要有沉淀池、攔污柵、離心過濾器、砂石過濾器、篩網(wǎng)過濾器、疊片過濾器等。各種過濾設(shè)備可以在首部樞紐單獨(dú)使用，也可根據(jù)水源水質(zhì)情況組合使用。第12頁,共147頁，2024年2月25日，星期天離心過濾器（旋流水砂分離器）:

常見的結(jié)構(gòu)形式有圓柱形和圓錐形兩種。它由進(jìn)口、出口、旋渦室、分離室、儲(chǔ)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(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，水流產(chǎn)生離心力（力學(xué)原理），在離心力作用下，比水重的雜質(zhì)移向四周，逐漸下沉，清水上升，水砂分離?？梢赃B續(xù)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(zhì)及有機(jī)物，過濾作用不明顯.

離心式過濾器能連續(xù)過濾高含沙量的灌溉水，缺點(diǎn)是不能除去與水比重相近和比水輕的有機(jī)質(zhì)等雜物，特別是水泵起動(dòng)和停機(jī)時(shí)過濾效果下降，會(huì)有較多的砂粒進(jìn)入系統(tǒng)，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(zhì)進(jìn)行再處理三、膜下滴灌系統(tǒng)主要配套設(shè)備第13頁,共147頁，2024年2月25日，星期天由進(jìn)口、出口、旋渦室、分離室、儲(chǔ)污室和排污口等部分組成。圓柱形圓錐形三、膜下滴灌系統(tǒng)主要配套設(shè)備第14頁,共147頁，2024年2月25日，星期天網(wǎng)式過濾器篩網(wǎng)過濾器是一種簡單而有效的過濾設(shè)備，造價(jià)也較便宜，在國內(nèi)外灌溉系統(tǒng)中使用最為廣泛。篩網(wǎng)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(zhì)是尼龍篩網(wǎng)或不銹鋼篩網(wǎng)，利用網(wǎng)孔過濾。篩網(wǎng)目數(shù)的選定根據(jù)灌水器的類型及流道斷面大小而定，一般要求所選用濾網(wǎng)的孔徑大小應(yīng)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(jī)物質(zhì)，主要用于過濾灌溉水中的粉粒、沙和水垢等無機(jī)污物，對于有機(jī)物質(zhì)和生物雜質(zhì)易堵塞。當(dāng)有機(jī)物含量稍高時(shí)過濾效果很差，尤其是當(dāng)壓力較大時(shí)，大量的有機(jī)污物會(huì)擠過篩網(wǎng)而進(jìn)入管道，造成系統(tǒng)與灌水器的堵塞。

篩網(wǎng)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(dòng)清洗。三、膜下滴灌系統(tǒng)主要配套設(shè)備第15頁,共147頁，2024年2月25日，星期天

篩網(wǎng)過濾器由篩網(wǎng)、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(tǒng)主過濾器的篩網(wǎng)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(wǎng)也可用尼龍或銅絲成。

三、膜下滴灌系統(tǒng)主要配套設(shè)備第16頁,共147頁，2024年2月25日，星期天疊片過濾器

疊片式過濾器用大量薄塑料圓盤作為過濾介質(zhì)，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(jī)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(zhì)。該過濾器適用于有機(jī)質(zhì)和混合雜質(zhì)過濾。其它結(jié)構(gòu)和形式與篩網(wǎng)過濾器基本相同。三、膜下滴灌系統(tǒng)主要配套設(shè)備第17頁,共147頁，2024年2月25日，星期天砂石過濾器:

它是利用砂石作為過濾介質(zhì)的，在過濾罐中放1.5～4４毫米厚的砂礫石，污水通過進(jìn)水口進(jìn)入濾罐經(jīng)過砂石之間的孔隙截流和浮獲而達(dá)到過濾的目的，表面積大、附著力強(qiáng)、對細(xì)小顆粒及有機(jī)質(zhì)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(jī)物雜質(zhì)的過濾。砂石過濾器過濾可靠、清潔度高；缺點(diǎn)是價(jià)格高、體積大、重量重。

沉淀池:

降低流速、減少擾動(dòng)、增加停留時(shí)間、沉淀、絮凝，處理絕大多數(shù)粗砂顆粒（0.25-1.0mm）、大部分細(xì)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(wǎng)式（疊片）過濾器只能作為保險(xiǎn)裝置，不能處理大量泥砂三、膜下滴灌系統(tǒng)主要配套設(shè)備第18頁,共147頁，2024年2月25日，星期天三、膜下滴灌系統(tǒng)主要配套設(shè)備第19頁,共147頁，2024年2月25日，星期天砂石過濾器三、膜下滴灌系統(tǒng)主要配套設(shè)備第20頁,共147頁，2024年2月25日，星期天離心網(wǎng)式過濾器組合三、膜下滴灌系統(tǒng)主要配套設(shè)備第21頁,共147頁，2024年2月25日，星期天2、施肥施藥裝置

向系統(tǒng)的壓力管道內(nèi)注入可溶性肥料或農(nóng)藥溶液的設(shè)備稱為施肥、施藥裝置。為了確保灌溉系統(tǒng)在施肥施藥時(shí)運(yùn)行正常并防止水源污染，必須注意以下幾點(diǎn)：第一，化肥或農(nóng)藥的注入一定要放在水源與過濾器之間，肥（藥）液先經(jīng)過過濾器之后再進(jìn)入灌溉管道，使未溶解的化肥和其它雜質(zhì)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(tǒng)內(nèi)肥（藥）液全部沖洗干凈，防止設(shè)備被腐蝕。第三，在化肥或農(nóng)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(jìn)水源，更嚴(yán)禁直接把化肥和農(nóng)藥加進(jìn)水源而造成環(huán)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(tǒng)主要配套設(shè)備第22頁,共147頁，2024年2月25日，星期天文丘里注入器主要適用于小型微灌系統(tǒng)（如溫室微灌）向管道注入肥料或農(nóng)藥。優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單、造價(jià)低廉、使用方便缺點(diǎn)：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(lián)安裝來克服。自壓式施肥裝置：

在自壓灌溉系統(tǒng)中，使用儲(chǔ)液箱（池）可以很方便地對作物進(jìn)行施肥施藥。把儲(chǔ)液箱（池）置于自壓水源的正常水位下部適當(dāng)?shù)奈恢蒙?，將?chǔ)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(chǔ)液箱供水閥，水進(jìn)入儲(chǔ)液箱將藥劑溶解。關(guān)閉供水管閥門，打開儲(chǔ)液罐輸液閥，儲(chǔ)液箱中的藥劑溶液就自動(dòng)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(tǒng)主要配套設(shè)備第23頁,共147頁，2024年2月25日，星期天壓差式施肥罐

一般由儲(chǔ)液罐、進(jìn)水管、供肥液管、調(diào)壓閥等組成。其工作原理是在輸水管上的兩點(diǎn)形成壓力差，并利用這個(gè)壓力差將化學(xué)藥劑注入系統(tǒng)管道。儲(chǔ)液罐為承壓容器，承受與管道相同的壓力。儲(chǔ)液罐采用耐腐蝕、抗壓能力強(qiáng)的塑料或金屬材料制造，罐內(nèi)容積應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)控制面積（或輪灌區(qū)面積大?。┘皢挝幻娣e施肥量和化肥溶液濃度等因素確定。優(yōu)點(diǎn)：加工制造簡單、造價(jià)低、不需外加動(dòng)力設(shè)備缺點(diǎn)：溶液濃度變化大、無法控制、罐體容積有限，添加化肥次數(shù)頻繁且較麻煩，輸水管道設(shè)有調(diào)壓閥造成一定水頭損失三、膜下滴灌系統(tǒng)主要配套設(shè)備第24頁,共147頁，2024年2月25日，星期天四、膜下滴灌管網(wǎng)系統(tǒng)主要產(chǎn)品

滴灌管網(wǎng)系統(tǒng)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(tǒng)的水流經(jīng)各級管道進(jìn)入毛管，經(jīng)過滴頭流道的消能減壓及其調(diào)節(jié)作用，均勻、穩(wěn)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(tǒng)中最重要的設(shè)備，其性能、質(zhì)量的好壞將直接影響到滴灌系統(tǒng)工作的可靠性及灌水質(zhì)量的優(yōu)劣。滴灌系統(tǒng)常用的滴頭有三種，單翼迷宮式、內(nèi)鑲式和壓力補(bǔ)償式滴頭。其中單翼迷宮式為一次性薄壁塑料滴灌帶，內(nèi)鑲式可為滴灌帶或滴灌管，壓力補(bǔ)償式滴頭一般安裝在滴灌管上，可根據(jù)需要在流水線上安裝，也可在施工現(xiàn)場安裝。下面簡要介紹滴頭的基本要求和使用特點(diǎn)。第25頁,共147頁，2024年2月25日，星期天①出流量小、均勻、穩(wěn)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(chǎn)生徑流，因此滴頭流量要小。一般情況下滴頭流量隨系統(tǒng)壓力變化而改變，為保證滴頭流量均勻穩(wěn)定，要求滴頭具有一定的調(diào)節(jié)能力，在滴頭壓力變化時(shí)引起的流量變化較小。②抗堵塞性能好?？苟氯阅芎玫牡晤^，不但能夠保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，而且可以簡化過濾裝置結(jié)構(gòu)，降低水質(zhì)處理所需的高昂費(fèi)用。③結(jié)構(gòu)簡單，便于制造、鋪設(shè)和安裝。④價(jià)格低廉。滴灌帶占滴灌系統(tǒng)總投資的30-40%左右。滴灌產(chǎn)品的用戶是農(nóng)民，中國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)相對落后，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值較低，農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)承受能力較弱，因此只有開發(fā)價(jià)格低廉，農(nóng)民用的起的產(chǎn)品才有推廣前景。⑤制造精度高。滴頭灌水均勻度除受系統(tǒng)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(wǎng)系統(tǒng)主要產(chǎn)品第26頁,共147頁，2024年2月25日，星期天常用滴頭簡介內(nèi)鑲式滴頭滴頭一次注塑成型，流量偏差??；滴頭自帶過濾窗特殊的流量設(shè)計(jì)，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(jià)格低，屬經(jīng)濟(jì)型滴灌管；在田間易于布置和收?。坏晤^間距可根據(jù)用戶要求調(diào)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(wǎng)系統(tǒng)主要產(chǎn)品第27頁,共147頁，2024年2月25日，星期天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(wǎng)系統(tǒng)主要產(chǎn)品第28頁,共147頁，2024年2月25日，星期天大流量壓力補(bǔ)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(shè)滴灌管的工程四、膜下滴灌管網(wǎng)系統(tǒng)主要產(chǎn)品第29頁,共147頁，2024年2月25日，星期天2、輸配水管道滴灌系統(tǒng)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(wǎng)均為壓力管網(wǎng)，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(qiáng)。滴灌管網(wǎng)中，干管、支管使用年限一般都很長，因此要求具有較強(qiáng)的抗老化性能，以保證管道長期安全、可靠地運(yùn)行。③規(guī)格型號多樣化、系列化。為滿足各種滴灌系統(tǒng)的不同供水要求，滴灌工程中往往需要各種規(guī)格型號的滴灌管材。必須有多種規(guī)格、多種型號、系列化的產(chǎn)品供用戶選用。④規(guī)格尺寸與公差必須符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。各種管道必須按照有關(guān)部門的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行生產(chǎn)。⑤價(jià)格低廉。滴灌管道在滴灌工程中所占比重較大，應(yīng)力求選擇滿足滴灌工程要求且價(jià)格便宜的管道。⑥便于運(yùn)輸和施工安裝。各種管道均應(yīng)按規(guī)定制成一定長度，以便于運(yùn)輸及安裝和減少連接管件用量，節(jié)省投資。四、膜下滴灌管網(wǎng)系統(tǒng)主要產(chǎn)品第30頁,共147頁，2024年2月25日，星期天干管為滴灌系統(tǒng)輸送全部灌溉水量。根據(jù)滴灌系統(tǒng)灌溉面積可采用一級或兩級干管系統(tǒng)，一級干管系統(tǒng)只有一條主干管。兩級干管系統(tǒng)由一條主干管和若干條分干管組成。干管一般采用農(nóng)用UPVC管，管長一般為10米，一端擴(kuò)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(tǒng)中起控制滴灌帶適宜長度、劃分輪灌區(qū)的作用。滴灌系統(tǒng)中的支管和輔管一般采用PE黑管，四、膜下滴灌管網(wǎng)系統(tǒng)主要產(chǎn)品第31頁,共147頁，2024年2月25日，星期天3、管道附件滴灌系統(tǒng)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(shè)計(jì)和地形地貌的要求將管道連成一定的網(wǎng)絡(luò)形狀。有直通、彎頭、三通、法蘭、異徑接頭等。四、膜下滴灌管網(wǎng)系統(tǒng)主要產(chǎn)品第32頁,共147頁，2024年2月25日，星期天控制件的作用是控制和量測管道系統(tǒng)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(diào)節(jié)器等等。四、膜下滴灌管網(wǎng)系統(tǒng)主要產(chǎn)品第33頁,共147頁，2024年2月25日，星期天五、膜下滴灌系統(tǒng)規(guī)劃1、規(guī)劃的基本原則

滴灌工程的規(guī)劃應(yīng)與農(nóng)田基本建設(shè)規(guī)劃相結(jié)合。

必須與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)區(qū)劃、農(nóng)業(yè)發(fā)展計(jì)劃、水利規(guī)劃及農(nóng)田基本建設(shè)規(guī)劃相適應(yīng)，特別是應(yīng)與低壓管道輸水灌溉等灌水技術(shù)相結(jié)合統(tǒng)籌安排。綜合考慮與規(guī)劃區(qū)域內(nèi)溝、渠、林、路、輸電線路、水源等布置的關(guān)系，考慮多目標(biāo)綜合利用，充分發(fā)揮已有水利工程的作用。近期需要與遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃相結(jié)合。根據(jù)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)狀況和今后農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，把近期安排與長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃結(jié)合起來，講求實(shí)效，量力而行。根據(jù)人力、物力和財(cái)力，做出分期開發(fā)計(jì)劃。規(guī)劃應(yīng)綜合考慮工程的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益滴灌工程的最終用戶是農(nóng)民，目前我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)相對落后，能否為農(nóng)民帶來實(shí)效應(yīng)是滴灌工程建設(shè)的基本出發(fā)點(diǎn)。同時(shí)，為了水資源的可持續(xù)利用和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，滴灌工程的社會(huì)和生態(tài)效益也是至關(guān)重要的。因此，充分發(fā)揮滴灌技術(shù)節(jié)水、節(jié)支、增效、節(jié)約勞力，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，增加農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，改善產(chǎn)品品質(zhì)等優(yōu)勢，把滴灌的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、和生態(tài)效益很好地結(jié)合起來，使滴灌工程的綜合效益最大，是滴灌工程規(guī)劃的目標(biāo)。五、膜下滴灌系統(tǒng)規(guī)劃第34頁,共147頁，2024年2月25日，星期天2、規(guī)劃的內(nèi)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(guī)模。④選擇適當(dāng)?shù)娜∷绞健８鶕?jù)水源條件，選擇引水到高位水池、提水到高位水池、機(jī)井直接加壓、地面蓄水池配機(jī)泵加壓等滴灌取水方式。⑤滴灌系統(tǒng)選型。要根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件和經(jīng)濟(jì)條件，因地制宜地從技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性方面選擇系統(tǒng)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(zhì)地、作物種植密度、種植方向、地面坡度等因素的基礎(chǔ)上，確定滴灌系統(tǒng)的總體布置方案。⑦作出工程概算。五、膜下滴灌系統(tǒng)規(guī)劃第35頁,共147頁，2024年2月25日，星期天3、資料的收集①自然條件地理位置及地形：項(xiàng)目區(qū)經(jīng)緯度、海拔高程及有關(guān)自然地理特征；地形圖，比例尺一般為1/1000～1/5000，圖上要標(biāo)清項(xiàng)目區(qū)范圍，水源位置，交通道路，輸電線路，地面附著物等。土壤：項(xiàng)目區(qū)土壤特性，包括土壤質(zhì)地、土層厚度、滲透系數(shù)、容重、土壤水分常數(shù)、土壤溫度及鹽堿情況等。水文地質(zhì)、工程地質(zhì)資料：淺層地下水位及其隨季節(jié)的變化，滴灌工程中各項(xiàng)建筑設(shè)施位置的地質(zhì)條件等。作物：作物種類、品種、種植結(jié)構(gòu)及分布，生育期，各生育階段及天數(shù)，日需水量，當(dāng)?shù)毓喔仍囼?yàn)資料、灌溉制度、灌水經(jīng)驗(yàn)、主要根系活動(dòng)層深度等。水源：水源水位（機(jī)井的靜水位、動(dòng)水位或地表水源在灌溉期低水位、高水位），供水流量、水質(zhì)分析報(bào)告，水中泥沙含量、泥沙粒徑級配等氣象：氣溫、濕度、蒸發(fā)量、多年平均降水量、灌溉季節(jié)有效降水量，無霜期及最大凍土深度等。五、膜下滴灌系統(tǒng)規(guī)劃第36頁,共147頁，2024年2月25日，星期天②生產(chǎn)條件水利工程現(xiàn)狀：引水、蓄水、提水、輸水和機(jī)井等工程的類別、規(guī)模、位置、容量、配套完好程度和效益情況生產(chǎn)現(xiàn)狀：作物歷年平均畝產(chǎn)，受旱、鹽堿、蟲災(zāi)、干熱風(fēng)、低溫霜凍災(zāi)害及減產(chǎn)情況。動(dòng)力和機(jī)械設(shè)備：電力或燃料供應(yīng)，動(dòng)力消耗情況，已有動(dòng)力機(jī)械、農(nóng)用耕種、收割機(jī)械情況。當(dāng)?shù)夭牧虾驮O(shè)備生產(chǎn)供應(yīng)情況：如滴灌工程建筑材料和各種管材、設(shè)備來源、單價(jià)、運(yùn)距及當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的產(chǎn)品、設(shè)備質(zhì)量、性能、市場供銷情況等。農(nóng)田規(guī)劃及現(xiàn)狀：項(xiàng)目區(qū)農(nóng)田規(guī)劃，路、渠、林、電力線路等布置狀況。第37頁,共147頁，2024年2月25日，星期天③社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況項(xiàng)目區(qū)的行政區(qū)劃和管理：包括所在縣、市、鄉(xiāng)、鎮(zhèn)或團(tuán)場、營連名稱，人口、勞力、民族及文化和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)承包方式，管理體制，技術(shù)管理水平等。經(jīng)濟(jì)條件：工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平、經(jīng)營管理水平、勞動(dòng)力管理方式及農(nóng)業(yè)人口的經(jīng)濟(jì)狀況等。第38頁,共147頁，2024年2月25日，星期天滴灌工程規(guī)劃設(shè)計(jì)常用參數(shù)表序號分項(xiàng)內(nèi)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(gòu)筑物、水源的具體位置2土壤土壤質(zhì)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(fā)量（mm/年):年平均降雨量（mm/年）:有效降雨強(qiáng)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(qiáng)度Ea（mm/d）：5水源水源類型：地下水位(m)：水質(zhì)pH值：有機(jī)質(zhì)含量：含沙量：離子含量：6動(dòng)力

7管理方式

第39頁,共147頁，2024年2月25日，星期天4、滴灌系統(tǒng)的布置

控制面積的確定

總體布置

五、膜下滴灌系統(tǒng)規(guī)劃第40頁,共147頁，2024年2月25日，星期天井水滴灌控制面積

作物需水水源供水能力土地面積五、膜下滴灌系統(tǒng)規(guī)劃第41頁,共147頁，2024年2月25日，星期天河水控制面積河水單系統(tǒng)控制面積需考慮造價(jià)、運(yùn)行管理、灌水均勻性、地形地貌、行政區(qū)域、水源及承包方式等。（1）造價(jià)因素在只考慮一次性投入情況下，河水滴灌系統(tǒng)有以下幾部分組成（單位造價(jià)：畝造價(jià)）：

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(tǒng)規(guī)劃第42頁,共147頁，2024年2月25日，星期天單系統(tǒng)面積大則單位面積首部投入小，但管網(wǎng)投入高（管線長度及管徑增加），反之單系統(tǒng)面積小則單位面積首部投入高，管網(wǎng)投入低。單位造價(jià)（元/畝）系統(tǒng)面積A（畝）F管-AF首-AF-A注：可調(diào)查各地滴灌系統(tǒng)各部分造價(jià)，推導(dǎo)出各地河水滴灌單系統(tǒng)合理的造價(jià)第43頁,共147頁，2024年2月25日，星期天（2）運(yùn)行管理因素許多團(tuán)場片面地認(rèn)為單系統(tǒng)面積越大則首部數(shù)量少，管理方便，管理費(fèi)用低。但是單系統(tǒng)面積大，則每個(gè)系統(tǒng)包含的地塊多，管網(wǎng)及土地復(fù)雜，管理難度增加，對管理人員素質(zhì)及責(zé)任心要求高，容易出現(xiàn)誤操作而造成損失。而且大系統(tǒng)管線多，水量大，以開啟的管道多，關(guān)聯(lián)的承包戶多，容易造成爭水爭肥的問題，出現(xiàn)故障時(shí)，查找及處理都較為麻煩。（3）均勻性單系統(tǒng)面積過大，則壓力分布不易均勻，各地塊土質(zhì)差異也相對較大，灌水質(zhì)量很難保證，系統(tǒng)的安全性也差，系統(tǒng)規(guī)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(xiàn)接頭脫落及爆管故障。單系統(tǒng)面積也不宜過小，以免首部投入過高。五、膜下滴灌系統(tǒng)規(guī)劃第44頁,共147頁，2024年2月25日，星期天總體布置規(guī)劃階段工程布置主要是確定灌區(qū)具體位置、面積、范圍及分區(qū)界限；確定水源位置，對沉淀池、泵站、首部等工程進(jìn)行總體布局；合理布設(shè)主干管線。地形狀況和水源在灌區(qū)中的位置對管道系統(tǒng)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(tǒng)根據(jù)水源位置及系統(tǒng)規(guī)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(yīng)設(shè)置進(jìn)排氣閥，管道末端設(shè)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(shè)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(jìn)行。五、膜下滴灌系統(tǒng)規(guī)劃第45頁,共147頁，2024年2月25日，星期天管網(wǎng)布置時(shí)各級管道布置的相對關(guān)系作物種植方向是干管、分干管、支管、毛管布置方向的主導(dǎo)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(cè)布置并力求對稱，以節(jié)省投資，方便輪灌設(shè)計(jì)和運(yùn)行(下同)；支管在分干管兩側(cè)布置并力求對稱；毛管在支管兩側(cè)布置。因?yàn)槊茕佋O(shè)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(shè)方向與作物種植方向則平行。大田滴灌系統(tǒng)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46頁,共147頁，2024年2月25日，星期天六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)概述1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定（1）基本參數(shù)設(shè)計(jì)保證率：應(yīng)根據(jù)自然條件和經(jīng)濟(jì)條件確定，滴灌不應(yīng)低于85%。(氣象水文典型年)灌溉水的利用率應(yīng)不低于0.90。設(shè)計(jì)系統(tǒng)的日工作小時(shí)應(yīng)根據(jù)不同水源和農(nóng)業(yè)技術(shù)條件確定，一般不宜大于20h。設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度（Ea）：應(yīng)采用作物耗水強(qiáng)度峰值，并應(yīng)由當(dāng)?shù)卦囼?yàn)資料確定，無實(shí)測資料時(shí)，對糧、棉、油等大田作物采用膜下滴灌時(shí)，根據(jù)本地情況Ea可在3～6mm/d之間選取。六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第47頁,共147頁，2024年2月25日，星期天滴頭設(shè)計(jì)工作水頭規(guī)范規(guī)定滴頭設(shè)計(jì)工作水頭應(yīng)取所選滴頭的額定工作水頭，或由滴頭壓力與流量關(guān)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(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用高。灌水器的設(shè)計(jì)工作水頭應(yīng)根據(jù)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(yīng)根據(jù)所選滴灌帶滴頭的流態(tài)指數(shù)及其實(shí)際工作水頭確定滴頭實(shí)際出流量以及相應(yīng)的允許水頭差。以Φ16x300-1.8滴灌帶為例說明(qd=0.411H0.615)Hd=10m時(shí)，qd=1.8l/hqv=0.2，則[hv]=0.33，[h]=[hv]Hd=0.33x10=3.3Hd=5m時(shí)，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(shè)計(jì)第48頁,共147頁，2024年2月25日，星期天計(jì)劃土壤濕潤層深度（Z）：不同作物不同生育階段的計(jì)劃濕潤層深度不一樣，根據(jù)各地的經(jīng)驗(yàn)，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(guī)灌溉條件下上述作物的根系深度大于上述經(jīng)驗(yàn)值，但其絕大多數(shù)的毛根分布于此深度內(nèi)，因此沒有必要根據(jù)主根深度來確定滴灌條件下的濕潤深度。根據(jù)石河子墾區(qū)六年來對棉花根系發(fā)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(nèi)，并且在此土層內(nèi)滴灌比溝灌棉花的根系發(fā)生量高25-35%。幾年來的生產(chǎn)實(shí)踐也證明，該墾區(qū)棉花的濕潤層深度設(shè)計(jì)為40cm是可行的。六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第49頁,共147頁，2024年2月25日，星期天（2）灌溉制度設(shè)計(jì)灌水定額：應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)卦囼?yàn)資料按下面公式之一計(jì)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(shè)計(jì)第50頁,共147頁，2024年2月25日，星期天設(shè)計(jì)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(xù)時(shí)間t=m?Se?Sr/（ηqd）灌水次數(shù)與灌水總量灌水總量應(yīng)由當(dāng)?shù)毓喔仍囼?yàn)資料確定，無試驗(yàn)資料時(shí)，可根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料按彭曼法計(jì)算，計(jì)算出總需水量后，應(yīng)根據(jù)作物各生育期的需水量確定不同時(shí)期的灌水定額及灌水周期，確定總的灌水次數(shù)，合理分配灌溉水量。六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第51頁,共147頁，2024年2月25日，星期天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(jì)劃濕潤層內(nèi)的土壤最大儲(chǔ)水量，當(dāng)灌水量大于計(jì)算值時(shí)，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(huì)造成灌溉水的深層滲漏，造成灌溉水的浪費(fèi)上面求得的灌水周期和一次灌水延續(xù)時(shí)間，為作物需水高峰期的值，作物不同的生長時(shí)期，需水量也不相同，應(yīng)根據(jù)作物的生長過程作相應(yīng)的調(diào)整。前面計(jì)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(jù)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(shù)）為5mm/天，則一次灌水30mm(20m3/畝)，那么6天就為一個(gè)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(gè)灌水周期。第52頁,共147頁，2024年2月25日，星期天（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(jìn)行水質(zhì)處理解決，在微灌水力設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)經(jīng)可能減少水力摩阻損失所造成的不均勻性。設(shè)計(jì)時(shí)可將灌水小區(qū)內(nèi)的流量偏差率控制在20%內(nèi)，以保證灌水小區(qū)內(nèi)的均勻性，各小區(qū)間的均勻性可以通過調(diào)壓措施保證。各輪灌組之間的均勻性則可通過調(diào)整運(yùn)行時(shí)間、系統(tǒng)流量、壓力等措施來實(shí)現(xiàn)。六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第53頁,共147頁，2024年2月25日，星期天2、滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)

內(nèi)容包括系統(tǒng)的布置，灌水器的選擇，系統(tǒng)及各級管道設(shè)計(jì)流量的確定，管網(wǎng)的水力計(jì)算及管徑的確定，以及泵站、沉淀池、首部的設(shè)計(jì)等，寫出設(shè)計(jì)說明書，提出工程材料、設(shè)備及預(yù)算清單、施工和運(yùn)行管理要求。

六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第54頁,共147頁，2024年2月25日，星期天

(1)滴頭的選擇

滴頭選擇是否恰當(dāng)，直接影響工程的投資和灌水質(zhì)量。設(shè)計(jì)人員應(yīng)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(zhì)。工作壓力及范圍。。流量壓力關(guān)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(jià)格。六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第55頁,共147頁，2024年2月25日，星期天滴頭選擇中的幾個(gè)誤區(qū)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(shí)際工作流量第56頁,共147頁，2024年2月25日，星期天(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(huán)狀布置六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第57頁,共147頁，2024年2月25日，星期天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(jīng)過新疆各地不斷的實(shí)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(jī)械采棉等布置方式。在種植模式上也作了大量的實(shí)驗(yàn)，在不同寬度地膜上進(jìn)行試驗(yàn)，地膜的寬度從0.7m-2.3m膜寬都作了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果都很成功。毛管的長度直接影響灌水的均勻度和工程費(fèi)用，毛管長度越大，支管間距越大，支管數(shù)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(yīng)控制在允許的最大長度以內(nèi)，而允許的最大毛管長度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)均勻的要求，并由水力計(jì)算確定。干管、支管、毛管應(yīng)綜合考慮。六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第58頁,共147頁，2024年2月25日，星期天1.毛管鋪設(shè)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(jié)構(gòu)——株距和行距及其需水要求，結(jié)合土壤性質(zhì)及毛管自身的水力特性決定的。3.毛管的鋪設(shè)間距SL一旦被確定，則毛管畝用量和本滴灌系統(tǒng)毛管的總用量是一個(gè)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(tǒng)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(tǒng)毛管總用量(m)；

A為滴灌系統(tǒng)總面積。第59頁,共147頁，2024年2月25日，星期天毛管的計(jì)算極限長度Lm，是毛管的最大鋪設(shè)長度的限值；毛管的實(shí)際鋪設(shè)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(shí)際鋪設(shè)長度最后確定是多長，其畝用量、系統(tǒng)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(zhì)、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(cè)對稱布設(shè)。在均勻坡地形條件下，毛管在支(輔)管兩側(cè)布設(shè)，并依據(jù)毛管水力特性計(jì)算，逆坡向短，順坡向長；當(dāng)逆坡向水力特性不佳時(shí)，則僅采用順坡向鋪設(shè)。布設(shè)毛管時(shí)，不能穿越田間機(jī)耕作業(yè)道路。平坡及一定的均勻坡地形范圍大多采用非補(bǔ)償式灌水器，地形坡度大或起伏大時(shí)，壓力變化大則采用壓力補(bǔ)償式灌水器。必要時(shí)，需在毛管進(jìn)口設(shè)置壓力流量調(diào)節(jié)器

第60頁,共147頁，2024年2月25日，星期天⑤支管的布置形式支管往往是構(gòu)成灌水小區(qū)的關(guān)鍵因素，支管的長短要滿足小區(qū)內(nèi)灌水均勻度的要求。當(dāng)有輔管，并構(gòu)成輔管的灌水范圍內(nèi)的灌水小區(qū)時(shí)，則支管的長度不受灌水小區(qū)水力特性的牽制。當(dāng)有輔管，并由毛管、輔管、支管共同形成灌水小區(qū)時(shí)，支(輔)管的長度要根據(jù)小區(qū)內(nèi)允許水頭差、允許流量偏差來確定，其實(shí)際鋪設(shè)長度還要根據(jù)其鋪設(shè)方向線上地塊的長度，進(jìn)行合理調(diào)整。支管的實(shí)際鋪設(shè)長度決定著分干管的列數(shù)，鋪設(shè)長度長，分干管列數(shù)減少，對降低管網(wǎng)系統(tǒng)投資起明顯作用。支管的間距是由毛管的實(shí)際鋪設(shè)長度制約，并依據(jù)毛管鋪設(shè)方向線上地塊的尺寸合理調(diào)整決定。毛管長度長，支管間距大，支管的列數(shù)②就減少，對降低管網(wǎng)系統(tǒng)投資起著一定的作用。第61頁,共147頁，2024年2月25日，星期天按系統(tǒng)壓力均衡需要，必要時(shí)要在支管進(jìn)口設(shè)置壓力—流量調(diào)節(jié)器。就大田棉花膜下滴灌而言，支管的實(shí)際鋪設(shè)長度100—150m較適宜，常用PE管材鋪設(shè)于地表，灌溉期結(jié)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(shè)毛管的支管，不要使毛管穿越田間機(jī)耕道路。當(dāng)毛管在支管一側(cè)布置時(shí)，支管可以平行田間道路布設(shè)。輔管的布置及其與其它管道的相互關(guān)系與支管類同，文中多處用“支(輔)管”表達(dá)，即是這個(gè)含意。詳見第七章設(shè)計(jì)實(shí)例中介紹。沿毛管鋪設(shè)方向地形為均勻坡時(shí)，如毛管在支管兩側(cè)雙向布置，上、下坡毛管進(jìn)口壓力相等、鋪設(shè)長度不同，支管位置應(yīng)能使上、下坡毛管上的最小壓力水頭相等。

第62頁,共147頁，2024年2月25日，星期天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(shí)際鋪設(shè)長度制約。支管長度長，分干管的列數(shù)少，分干管的總數(shù)量就小。分干管與干管垂直并在干管的兩側(cè)布置，力求對稱。若因干管布置的要求，有時(shí)只能在干管一側(cè)布設(shè)。每條分干管的實(shí)際鋪設(shè)長度根據(jù)支管布置確定。管網(wǎng)系統(tǒng)中分干管采用PVC-U管，埋設(shè)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(shè)盡量與道路、溝渠同向，以便運(yùn)輸、安裝、維護(hù)，但需考慮由其供水的支管鋪設(shè)和運(yùn)行需求。減少分干管數(shù)量對降低系統(tǒng)投資有顯著作用。

第63頁,共147頁，2024年2月25日，星期天⑦干管布置⑧干管是管網(wǎng)系統(tǒng)中的綱，它的起點(diǎn)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(shè)位置方向決定著整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)的布置和運(yùn)行方式，從而決定著管網(wǎng)系統(tǒng)的總投資。一般將干管進(jìn)口及其走向布置在整個(gè)滴灌區(qū)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(shè)要盡量順直，其總長度最短，在其平面與立面上盡量減少轉(zhuǎn)折。干管應(yīng)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(jìn)入田間前的輸水總干管兼顧綜合利用的要求。干管應(yīng)盡量布設(shè)在地基較好處，若只能布置在較差的地基上，要妥善處理。

第64頁,共147頁，2024年2月25日，星期天(3)系統(tǒng)工作制度及設(shè)計(jì)流量的確定①系統(tǒng)工作制度滴灌系統(tǒng)的工作制度通常分為續(xù)灌、輪灌和隨機(jī)供水三種情況。不同的工作制度要求系統(tǒng)的流量不同，因而工程費(fèi)用也不同，在確定工作制度時(shí)，應(yīng)根據(jù)作物種類，水源條件和經(jīng)濟(jì)狀況等因素作出合理選擇。

輪灌組的數(shù)目根據(jù)水源流量和各級管道的經(jīng)濟(jì)管徑、輸水能力和作物的需水要求確定，同時(shí)使水源的水量與計(jì)劃灌溉的面積相協(xié)調(diào)，一般可由下式計(jì)算：

N≤CT/t實(shí)踐表明，輪灌組過多，會(huì)造成運(yùn)行管理不便和各農(nóng)戶的用水矛盾，按上式計(jì)算的N值為允許的最多輪灌組數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況確定合理的輪灌組數(shù)目六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第65頁,共147頁，2024年2月25日，星期天。劃分輪灌小區(qū)要考慮以下因素造價(jià)使每個(gè)輪灌組的面積和流量盡量接近，以使系統(tǒng)工作穩(wěn)定，水泵高效率運(yùn)行，減少能耗。承包方式：輪灌組的劃分應(yīng)照顧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)責(zé)任制和田間管理的要求。一個(gè)輪灌組包括若干片責(zé)任地，盡可能減少農(nóng)民之間的用水矛盾，并使灌水與其他農(nóng)業(yè)技術(shù)措施得到較好的配合。地形地貌管網(wǎng)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(tǒng)的運(yùn)行管理。有時(shí)，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66頁,共147頁，2024年2月25日，星期天井水、泉水、湖水、池塘水井（泉）水：粘粒及有機(jī)質(zhì)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(wǎng)式過濾器，涌砂量多可采用離心+網(wǎng)式過濾器。湖水、池塘水：一般滋生有機(jī)質(zhì)多，視水質(zhì)情況，采用砂石+網(wǎng)式過濾器處理或直接采用網(wǎng)式過濾器。(5)首部樞紐設(shè)計(jì)

水源過濾設(shè)備選型

六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第67頁,共147頁，2024年2月25日，星期天河水應(yīng)根據(jù)水源水質(zhì)情況（粒徑、濃度、有機(jī)物等）選配規(guī)范規(guī)定：過濾系統(tǒng)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(guī)范規(guī)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(yàn)，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(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過最大粒徑0.2mm，濃度1000mg/l，但粘粒含量多時(shí)，停滴后顆粒沉積結(jié)塊，再滴時(shí)易堵塞。六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第68頁,共147頁，2024年2月25日，星期天過濾器選擇（規(guī)范）水質(zhì)情況可選用的過濾器種類污物指標(biāo)離心篩網(wǎng)砂疊片無機(jī)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(jī)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69頁,共147頁，2024年2月25日，星期天過濾器優(yōu)化選型目前過濾器的選擇都是根據(jù)系統(tǒng)流量在廠家過濾器目錄中選擇，沒有考慮水頭損失及運(yùn)行費(fèi)的問題。過濾器的選擇應(yīng)使過濾器造價(jià)及使用過濾器所消耗的電費(fèi)之和最低(年費(fèi)用最低)過濾器年費(fèi)用可表示如下：其中：六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第70頁,共147頁，2024年2月25日，星期天施肥設(shè)備選型

根據(jù)設(shè)計(jì)流量和灌溉面積的大小，灌溉作物所需肥料和化學(xué)藥物的性質(zhì)，在下表中選擇合適的施肥罐。施肥罐容量（L）103050100150施肥時(shí)間（min）10-2020-5030-5050-100120-150適用條件大棚大田六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第71頁,共147頁，2024年2月25日，星期天(6)沉淀池設(shè)計(jì)隨著微灌技術(shù)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(zhì)：一類是藻類、水生物和漂浮物；另一類是懸浮泥沙。當(dāng)水中泥沙含量大于過濾器的處理能力時(shí)，使用篩網(wǎng)過濾器和介質(zhì)過濾器將因頻繁的沖洗而不能正常工作，此時(shí)需借助沉淀池對灌溉水進(jìn)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(guān)鍵是恰當(dāng)?shù)倪x用水質(zhì)指標(biāo)，使沉淀池處理后的水質(zhì)達(dá)到滴灌對懸浮泥砂含量的要求。

應(yīng)盡可能利用現(xiàn)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(jīng)濟(jì)、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(jié)約工程造價(jià)六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第72頁,共147頁，2024年2月25日，星期天（7）水泵工況點(diǎn)及水泵選型許多人認(rèn)為滴灌系統(tǒng)配備流量為100m3/h，揚(yáng)程為50m的水泵時(shí)，其在滴灌系統(tǒng)工作時(shí)的流量一定是100m3/h揚(yáng)程一定是50m。事實(shí)上，這個(gè)概念是錯(cuò)誤的，該流量與揚(yáng)程是水泵的額定流量與揚(yáng)程，一般為水泵最高效率點(diǎn)所對應(yīng)的流量與揚(yáng)程。但是水泵在不同的管路條件下工作時(shí)，其流量及揚(yáng)程也都會(huì)不同，是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化值，如下兩個(gè)簡單的例子可以說明問題：一臺(tái)水泵：KQW125/400-30/4，其主要參數(shù)如下：型號流量(m3/h)揚(yáng)程(m)轉(zhuǎn)速(r/min)電機(jī)功率(kw)KQW125/400-30/460521480301005012048.5六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第73頁,共147頁，2024年2月25日，星期天假設(shè)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(dǎo)致水泵揚(yáng)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(yīng)流量Q=60管長100m，水損h=50，則其對應(yīng)流量Q=100管長97m，水損h=48.5，則其對應(yīng)流量Q=120第74頁,共147頁，2024年2月25日，星期天水泵性能曲線主要有Q-H，Q-η

，Q-P，Q-△h，重點(diǎn)考慮Q-H，Q-η

曲線六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第75頁,共147頁，2024年2月25日，星期天水泵選型滴灌系統(tǒng)中各輪灌組出流點(diǎn)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(shí)，工況點(diǎn)可能會(huì)有很大的差別，有的可能偏離高效區(qū)。因此選水泵時(shí)應(yīng)考慮每個(gè)輪灌組的情況，但這樣會(huì)使設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，所以設(shè)計(jì)時(shí)可按滴灌所需流量作為設(shè)計(jì)流量，考慮經(jīng)濟(jì)管徑因素確定各級管道管徑，計(jì)算出各級管道水損，確定水泵揚(yáng)程，然后校核水泵在各個(gè)論灌組工作時(shí)的工況點(diǎn)。六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第76頁,共147頁，2024年2月25日，星期天

選擇水泵的方法由于滴灌各輪灌組運(yùn)行時(shí)揚(yáng)程變化較大，所選水泵及要滿足滿足揚(yáng)程低的輪灌組又要滿足揚(yáng)程高的輪灌組，因此選擇水泵時(shí)應(yīng)現(xiàn)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量和最大、最小揚(yáng)程的平均值選取水泵，即按照Q設(shè)、

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

注：計(jì)算揚(yáng)程時(shí)，應(yīng)考慮地面坡度。六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第77頁,共147頁，2024年2月25日，星期天水泵工作點(diǎn)校核對最高揚(yáng)程輪灌組及最低揚(yáng)程輪灌組進(jìn)行工作點(diǎn)校核時(shí)，要先作出該輪灌組的管路損失隨流量變化的關(guān)系曲線，即管路損失特性曲線，再與系統(tǒng)所需凈揚(yáng)程疊加后得到管路需要揚(yáng)程曲線Q-H需，它與水泵特性Q-H甭曲線的交點(diǎn)就是該輪灌組運(yùn)行時(shí)的相應(yīng)水泵工作點(diǎn)。六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第78頁,共147頁，2024年2月25日，星期天最大、最小揚(yáng)程輪灌組工作點(diǎn)都應(yīng)落在水泵高效工作區(qū)內(nèi)，以保證水泵在所有輪灌區(qū)高效率工作HAA′A′QQ-H甭Q-H需H凈注：每一個(gè)輪灌組都有一條Q-H需曲線，但一臺(tái)水泵只有一條Q-H甭曲線六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第79頁,共147頁，2024年2月25日，星期天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(chǔ)上派生的產(chǎn)品，維修方便，六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第80頁,共147頁，2024年2月25日，星期天ISW臥式離心泵是在IS系列單級泵的基礎(chǔ)上派生的新產(chǎn)品ISW臥式離心泵是在IS系列單級泵的基礎(chǔ)上派生的新產(chǎn)品ISW臥式離心泵是在IS系列單級泵的基礎(chǔ)上派生的新產(chǎn)品ISW臥式離心泵是在IS系列單級泵的基礎(chǔ)上派生的新產(chǎn)品ISW臥式離心泵是在IS系列單級泵的基礎(chǔ)上派生的新產(chǎn)品，安裝方便六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第81頁,共147頁，2024年2月25日，星期天DL、DLR型泵為立式安裝，具有結(jié)構(gòu)緊湊、噪音低、占地面積小等特點(diǎn)進(jìn)、出水口可選擇0°、-90°、-180°、-270°六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第82頁,共147頁，2024年2月25日，星期天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(shù)、水力模型。機(jī)泵一體，進(jìn)出口徑相同且位于同一水平線上，軸封采用機(jī)械密封遠(yuǎn)距離輸水、增壓六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第83頁,共147頁，2024年2月25日，星期天水泵安裝高度離心泵能將進(jìn)水池內(nèi)的水吸入泵內(nèi)？這是由于葉輪旋轉(zhuǎn)后在葉輪進(jìn)口處會(huì)形成低壓區(qū)（即真空），而進(jìn)水池水面承受的是大氣壓力，因此水就能不斷得到補(bǔ)充而進(jìn)入泵內(nèi)。真空度與允許吸上真空度：稱低壓區(qū)壓力低于大氣壓的數(shù)值為真空度，每臺(tái)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(jìn)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(shè)計(jì)第84頁,共147頁，2024年2月25日，星期天一般情況下，允許吸上真空度的值多介于4～6m之間，與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力（≈10.3m水柱高度）尚有一定的距離，即水泵進(jìn)口還要保持一定的壓力。當(dāng)壓力減小到一定程度時(shí)，水即會(huì)產(chǎn)生汽化，若氣泡被水流帶到葉輪流道的高壓處，就會(huì)迅速破裂或再次急劇凝結(jié)于水中，這個(gè)過程使水流質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生很大的沖擊力量，如果反復(fù)不斷地作用在葉輪流道的壁上，就會(huì)破壞葉輪金屬表面，甚至破壞水泵部件，這被稱為汽蝕現(xiàn)象。為了避免水泵的汽蝕，需要對水泵進(jìn)口的真空度加以限制，這便是允許吸上真空高度HS多規(guī)定為4～6m，而在水泵進(jìn)口還要保持一定壓力的原因。六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第85頁,共147頁，2024年2月25日，星期天對水泵允許吸上真空度HS的修正：

H‘s=Hs-10.0+Hd(Hd--裝機(jī)地點(diǎn)的大氣壓力,mH2O)

水泵安裝高度H安（水泵軸心線到進(jìn)水池最低水面間的距離）可用下式計(jì)算：

hw--吸水損失揚(yáng)程因?yàn)樗檬且粋€(gè)比較粗糙的機(jī)器，每一臺(tái)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(shí)水位波動(dòng)較大，最低水位的確定往往不夠準(zhǔn)確。確定出H安以后，在實(shí)際安裝時(shí)還應(yīng)當(dāng)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(shè)計(jì)第86頁,共147頁，2024年2月25日，星期天地面式泵房的優(yōu)點(diǎn)是施工方便，造價(jià)較低和運(yùn)行條件較好，但同時(shí)存在水泵啟動(dòng)前需要進(jìn)行引水等缺點(diǎn)。而地下式泵房水泵啟動(dòng)比較方便，缺點(diǎn)是用材多、施工復(fù)雜、造價(jià)高，工作環(huán)境不如地面式，易被水淹，日常運(yùn)行管理不方便，水泵效率降低。第87頁,共147頁，2024年2月25日，星期天滴灌系統(tǒng)水泵變頻調(diào)速水泵變速調(diào)節(jié)是通過改變水泵轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)水泵工作狀況，在滿足用戶需水要求的同時(shí)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。滴灌系統(tǒng)水泵大都采用鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，其調(diào)速方式主要是調(diào)壓調(diào)速、變極調(diào)速、和變頻調(diào)速。而變頻調(diào)速以其調(diào)速范圍大、機(jī)械特性硬、調(diào)速精度高、平滑無機(jī)調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，被一些滴灌系統(tǒng)所采用。然而目前變頻調(diào)速產(chǎn)品較為昂貴，在滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對其經(jīng)濟(jì)適用性進(jìn)行合理的分析。

六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第88頁,共147頁，2024年2月25日，星期天水泵變頻調(diào)速基本原理變頻調(diào)速是通過改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)的,由電工原理可知異步電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比,即:

式中,n為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；f為定子繞組供電電源頻率；p為旋轉(zhuǎn)磁場磁極數(shù)；s為轉(zhuǎn)差率通過變頻器可改變電源輸出頻率從而調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)平滑的無級調(diào)速。六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第89頁,共147頁，2024年2月25日，星期天

在變頻調(diào)速中使用最多的變頻調(diào)速器是電壓型變頻調(diào)速器,由整流器、濾波系統(tǒng)和逆變器三部分組成。在其工作時(shí)首先將三相交流電經(jīng)橋式整流為直流電,脈動(dòng)的直流電壓經(jīng)平滑濾波后在微處理器的調(diào)控下,用逆變器將直流電再逆變?yōu)殡妷汉皖l率可調(diào)的三相交流電源,輸出到需要調(diào)速的電動(dòng)機(jī)上。由電工原理可知電機(jī)的轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)平滑的無級調(diào)速。

六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第90頁,共147頁，2024年2月25日，星期天滴灌水泵調(diào)速節(jié)能原理

大田滴灌系統(tǒng)水泵變頻調(diào)速應(yīng)考慮如下兩個(gè)特點(diǎn)，一是保證調(diào)速后的流量與設(shè)計(jì)流量相同，二是調(diào)速后的效率要高于調(diào)速之前。六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第91頁,共147頁，2024年2月25日，星期天經(jīng)濟(jì)分析對于有調(diào)壓裝置的滴灌系統(tǒng),由于水泵在各個(gè)輪灌小區(qū)運(yùn)行時(shí)的工況點(diǎn)基本相同,只要設(shè)計(jì)合理,選擇合理的水泵及工作點(diǎn),完全能保證水泵在各個(gè)輪灌組都工作于高效區(qū)內(nèi),采用調(diào)頻器達(dá)不到節(jié)能的目的。因此,在有調(diào)壓裝置的滴灌系統(tǒng)中沒有必要采用變頻調(diào)速器。無調(diào)壓裝置的滴灌系統(tǒng)，雖然通過變頻調(diào)速可節(jié)能降耗，降低運(yùn)行費(fèi)用。但目前市場上的變頻設(shè)備價(jià)格很高，因此在選用變頻設(shè)備時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析。采用變頻設(shè)備所節(jié)約的運(yùn)行費(fèi)用可按下式計(jì)算：六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第92頁,共147頁，2024年2月25日，星期天大田滴灌系統(tǒng)輪灌組數(shù)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(jié)能效果，但僅在一定的適用條件下才具有經(jīng)濟(jì)合理性。一般當(dāng)?shù)喂嘞到y(tǒng)水泵揚(yáng)程高無調(diào)壓裝置，而且輪灌組間管路特性差異較大時(shí)，變頻調(diào)速經(jīng)濟(jì)可行。對于低揚(yáng)程滴灌系統(tǒng)而且輪灌組間管路特性差異小，或有調(diào)壓裝置的滴灌系統(tǒng)，變頻調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性較差?？梢酝ㄟ^合理設(shè)計(jì)及合理選擇水泵使滴灌系統(tǒng)中各輪灌組的工作點(diǎn)都在水泵高效區(qū)內(nèi)降低系統(tǒng)的能耗并保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。六、膜下滴灌工程設(shè)計(jì)第93頁,共147頁，2024年2月25日，星期天管網(wǎng)優(yōu)化管網(wǎng)優(yōu)化的基本概念

滴灌管網(wǎng)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(wǎng)，滴灌管網(wǎng)系統(tǒng)中，田間管網(wǎng)的優(yōu)化問題只與田間管網(wǎng)允許水頭差有關(guān)，允許水頭差一般是一個(gè)固定值，與干管尺寸無關(guān)，在選擇水泵揚(yáng)程可作為一個(gè)常數(shù)考慮。也就是說干管管網(wǎng)與田間管網(wǎng)的優(yōu)化問題是彼此獨(dú)立的，可分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后結(jié)合起來，便是整個(gè)滴灌管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。七、系統(tǒng)優(yōu)化第94頁,共147頁，2024年2月25日，星期天田間管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)滴灌田間管網(wǎng)由支管和其控制的毛管組成，其優(yōu)化設(shè)計(jì)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(wǎng)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(wǎng)投資最小。膜下滴灌現(xiàn)主要用于大田作物，為適應(yīng)大田機(jī)械化作業(yè)及運(yùn)行管理的要求，毛管均選用相同的管徑，目前滴灌系統(tǒng)產(chǎn)品，毛管使用的是滴灌帶，設(shè)計(jì)滴灌系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)作物、土壤性質(zhì)及農(nóng)業(yè)技術(shù)等因素，可選擇滴頭流量及間距等技術(shù)參數(shù)，這些參數(shù)一經(jīng)確定，滴灌帶的規(guī)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(wǎng)布置已確定的情況下，干管兩側(cè)支管的總長度也就確定了。所以田間管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可歸結(jié)為在毛管管徑及干管兩側(cè)支管總長度一定情況下，確定使田間管網(wǎng)造價(jià)最低的毛管長度和支管管徑。

第95頁,共147頁，2024年2月25日，星期天對于一塊確定的條田，在毛管管徑及灌水小區(qū)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(qū)實(shí)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(qū)內(nèi)的支管數(shù)目就越少，則灌區(qū)內(nèi)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(qū)內(nèi)的支管數(shù)目就越多，那么灌區(qū)內(nèi)的支管總長度就越長。也就是說，要減小支管管徑，則灌區(qū)的支管總長度增加。而要使灌區(qū)的支管總長減小，則支管所需管徑就大。因此，選取適當(dāng)?shù)拿荛L度、支管數(shù)目及支管管徑使田間管網(wǎng)的造價(jià)最低，就形成了一個(gè)優(yōu)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(cè)的毛管一邊為上坡一邊就為下坡，為使兩側(cè)毛管壓力差相同，下坡毛管的長度就應(yīng)大于上坡毛管的長度。同樣，在均勻坡度情況下，干管兩側(cè)的支管也是一邊為上坡一邊為下坡，有兩個(gè)辦法可保證兩側(cè)支管壓力差相同，一個(gè)辦法是兩側(cè)支管采用相同的管徑而長度不一樣，另一個(gè)辦法是兩側(cè)支管均采用變徑管而長度相同。

第96頁,共147頁，2024年2月25日，星期天（1）水泵未選干管管網(wǎng)優(yōu)化

當(dāng)沒有選定水泵時(shí)，干管管網(wǎng)首端壓力未定，此時(shí)管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)一方面要考慮降低管網(wǎng)投資，另一方面又要降低運(yùn)行費(fèi)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(wǎng)投資，則干管的管徑小,水頭損失大，所需水泵的揚(yáng)程就大，系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用就將增加。反之若要降低運(yùn)行費(fèi)用，就要增大管徑，則管網(wǎng)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(tǒng)的年費(fèi)用最低，就是優(yōu)化設(shè)計(jì)所要解決的問題。第97頁,共147頁，2024年2月25日，星期天數(shù)學(xué)模型F為管網(wǎng)年費(fèi)用（元/年）；y為折舊年限（年）；B為年平均維修費(fèi)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(jià)（元/m）；E為電價(jià)（元/kw·h）；T為水泵年工作小時(shí)數(shù)（h）；Q為水泵流量（m3/h）；H為水泵揚(yáng)程（m）；η水泵效率；N為管網(wǎng)管段數(shù)；M為標(biāo)準(zhǔn)管徑數(shù)。

七、干管管網(wǎng)優(yōu)化第98頁,共147頁，2024年2月25日，星期天壓力滿足條件七、干管管網(wǎng)優(yōu)化第99頁,共147頁，2024年2月25日，星期天（2）水泵已選干管管網(wǎng)優(yōu)化當(dāng)水泵已經(jīng)選定時(shí)，干管管網(wǎng)入口壓力就確定了，而支管入口壓力由田間管網(wǎng)允許水頭差確定，那么干管管網(wǎng)的總水頭損失為干管管網(wǎng)入口壓力減田間管網(wǎng)的允許水頭差，此時(shí)管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的任務(wù)是在管路水頭損失已定的情況下，尋求使管網(wǎng)造價(jià)最低的各級管道管徑。七、干管管網(wǎng)優(yōu)化第100頁,共147頁，2024年2月25日，星期天數(shù)學(xué)模型目標(biāo)函數(shù)：目標(biāo)函數(shù)是使干管管網(wǎng)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(wǎng)進(jìn)口壓力水頭差（m）；Hz

為支管入口壓力水頭差（m）；

七、干管管網(wǎng)優(yōu)化第101頁,共147頁，2024年2月25日，星期天2.設(shè)備優(yōu)化

主要是首部設(shè)備優(yōu)化（沉淀池、沙石、網(wǎng)式過濾器、水泵等）

3.結(jié)構(gòu)優(yōu)化

主要是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化：首部位置，盡可能多系統(tǒng)共用一個(gè)首部；管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，干管的級數(shù)，無輔管系統(tǒng)等

4.材料優(yōu)化

降低材料壓力等級，減小壁厚，降低造價(jià)

5.布置優(yōu)化

管網(wǎng)的優(yōu)化布置：主干管、分干管的方向及位置第102頁,共147頁，2024年2月25日，星期天八、膜下滴灌運(yùn)行管理

運(yùn)行方式與系統(tǒng)造價(jià)及水力特性的關(guān)系滴灌系統(tǒng)的運(yùn)行管網(wǎng)的運(yùn)行管理首部樞紐的運(yùn)行管理滴灌系統(tǒng)的組織管理滴灌系統(tǒng)的操作要點(diǎn)第103頁,共147頁，2024年2月25日，星期天1、運(yùn)行方式與系統(tǒng)造價(jià)及水力特性的關(guān)系滴灌系統(tǒng)管網(wǎng)中，正在運(yùn)行的管路處在壓力流狀態(tài)下，一處水力狀態(tài)發(fā)生變化，將使全系統(tǒng)運(yùn)行管路中的水力狀態(tài)發(fā)生相應(yīng)的變化。目前，大田滴灌系統(tǒng)普遍采用輪灌運(yùn)行工作制度，不同的輪灌運(yùn)行組，水流途徑不同，產(chǎn)生管網(wǎng)系統(tǒng)水力狀態(tài)的不同，系統(tǒng)投資、年運(yùn)行費(fèi)和管理工作也不同。設(shè)計(jì)上要求對不同水力狀態(tài)的管路進(jìn)行節(jié)點(diǎn)壓力均衡驗(yàn)算，進(jìn)行比較和分析，尋求出有利的運(yùn)行方式，避開不利的運(yùn)行方式，以采取相應(yīng)措施，滿足灌水均勻度的要求。第104頁,共147頁，2024年2月25日，星期天以一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例說明運(yùn)行方式與系統(tǒng)造價(jià)及水力特性的關(guān)系每條支管上有十二條毛管第105頁,共147頁，2024年2月25日，星期天地塊總面積1026畝，系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量Q=187m3/h，灌水器一次灌水延續(xù)時(shí)間t=4.5h，灌水周期T=6d，輪灌組數(shù)N=24組。

本系統(tǒng)共有6條分干管，36條支管，432條輔管，按每天4個(gè)輪灌組運(yùn)行，每個(gè)輪灌組需同時(shí)開啟18條輔管。使同時(shí)開啟的18條輔管在位置上安排得恰當(dāng)，是輪灌編組的關(guān)鍵。即如果將其安排得分散，相應(yīng)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(yīng)管段中分配的流量大，水頭損失增加或需增大管徑。運(yùn)行方式比較，按輔管所控制的運(yùn)行范圍為一個(gè)灌水小區(qū)，用調(diào)整支管進(jìn)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(nèi)各灌水小區(qū)灌水均勻度滿足要求。據(jù)此，在系統(tǒng)總供水流量均相同的條件下，利用本地塊及管網(wǎng)布置的對稱性，將系統(tǒng)輪灌運(yùn)行方式劃分為具有代表性的6種，并列表進(jìn)行比較。

第106頁,共147頁，2024年2月25日，星期天6種運(yùn)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107頁,共147頁，2024年2月25日，星期天運(yùn)行方式系統(tǒng)需要水泵揚(yáng)程(m)費(fèi)用(元)地埋材料運(yùn)行合計(jì)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(yùn)行方式管徑調(diào)整、揚(yáng)程及費(fèi)用變化比較表

第108頁,共147頁，2024年2月25日，星期天2、滴灌系統(tǒng)的運(yùn)行一個(gè)滴灌系統(tǒng)的運(yùn)行與種植的作物、作物的各生長階段、灌區(qū)來水情況、電力供應(yīng)條件、農(nóng)業(yè)承包制度和勞