1
微 灌 技 术
2
内 容
第一章 微灌系统与微灌设备第一节 微灌的定义、分类与组成第二节 微灌设备第三节 过 滤 器第四节 施肥器第五节 典型微灌系统
第二章 微灌系统规划设计第一节 滴灌管与灌水器的布置方式第二节 微灌系统规划设计参数第三节 微灌水量平衡计算第四节 微灌管网布置第五节 设计灌溉制度第六节 管网水力学计算举例
第三章 微灌自动控制技术与设备
3
第一章 微灌系统与微灌设备
4
第一节 微灌的定义、
分类与组成
什么叫微灌？
微灌是利用微灌设备组装成微灌系统，将 有压 水输送并 均匀 地分配到田间，通过灌水器以 微小的流量 湿润作物根部附近土壤的一种 局部灌水技术 。
5
微灌的分类微灌可以按不同的方法分类，按所用的设备 (主要是灌水器 )及出流形式不同，
分为：
滴灌（地表与地下滴灌）
微喷灌
涌泉灌（小管出流灌）
6
滴 灌
工作原理,
滴灌是利用安装在末级管道 (称为毛 管 ) 上的滴头，
或与毛管制成一体的滴灌带将压力水以水滴状湿润土壤，在灌水器流量较大时，形成连续细小水流湿润土壤。通常将毛管和灌水器放在地面，也可以把毛管和灌水器埋入地面以下 30－ 40cm 。前者称为地表滴灌，
后者称为地下滴灌 。 滴灌灌水器的流量为 2－ 12 L/h。
7
微 喷 灌
工作原理,
微喷灌是利用直接安装在毛管上，或与毛管连接的微喷头将压力水以喷洒状湿润土壤。 微喷头的流量通常为 20~250L/h。
8
涌泉灌（小管出流灌）
工作原理,
小管出流灌溉是利用 Φ4 的小塑料管与毛管连接作为灌水器，以细流 (射流 ) 状局部湿润作物附近土壤，
小管灌水器的流量为 40－ 250L/h。 对于高大果树通常在围绕树杆修一渗水小沟，以分散水流，均匀湿润果树周围土壤。在国内称这种微灌技术为小管出流灌溉
9
优点：
– 省水、省工、节能
–
–
–
– 对土壤和地形的适应性强
缺点：
– 灌水器易堵塞
– 系统投资高；
干土
10
0
200,000
400,000
600,000
800,000
1,000,000
1,200,000
美国西班牙中国 印度澳大利亚南非以色列法国墨西哥埃及 日本意大利泰国哥伦比亚约旦 巴西塞浦路斯葡萄牙中国台湾摩洛哥其它世界微灌面积统计（公顷）
11
0
200,000
400,000
600,000
800,000
1,000,000
1,200,000
美国西班牙中国 印度澳大利亚南非以色列法国墨西哥埃及 日本意大利泰国哥伦比亚约旦 巴西塞浦路斯葡萄牙中国台湾摩洛哥其它世界微灌面积统计（公顷）
12
世界微灌面积占灌溉面积的比例
1.5%
世界灌溉面积,247,620,000公顷世界微灌面积,3,767,154公顷
13
136%
77% 76%
633%
0%
100%
200%
300%
400%
500%
600%
700%
1981－ 1986 1986－ 1991 1991－ 2000 1981－ 2000
世界微灌面积的增长速度
14
微灌系统的组成
– 水源
– 首部枢纽：水泵、过滤器、施肥器、控制设备和仪表等
– 输配水管网
– 灌水器
15
逆止阀阀压力表阀阀阀压力表流量表进排气阀排水口过滤器施肥罐 水源来水电磁阀阀压力调节器支管毛管干管图 6 - 5 - 6 微灌系统组成示意图灌水单元 1
灌水单元 2
16
第二节 微灌设备
灌水器
过滤器
施肥器
管道
控制监测仪表
17
微灌灌水器灌水器的分类与结构特点
按结构和出流形式可将灌水器分为
– 滴头
– 滴灌带
– 微喷头
– 涌水器
18
滴 头什么叫滴头？
通过流道或孔口将毛管中的压力水流变成滴状或细流状的装置称为滴头。其流量一般不大于 12 L/h。
为什么要有滴头？
孔口出流：
孔径小，易堵塞；
孔径的微小变化会造成较大的流量变化。
0.39m md
,0.2m mA l/ h 2q
93.15
93.15
2
5.0
5.0
孔口直径时，当
H
q
A
HAq
19
孔口型滴头孔口型滴头是靠孔口出流造成的局部水头损失来消能调节出量的大小。
毛管滴头的分类
20
长流道型滴头是靠水流与流道壁之间的摩阻消能来调节出水量的大小，如微管滴头，内螺纹管式滴头等
21
迷宫紊流滴头
22
压力补偿滴头
23
滴 灌 带
什么叫滴灌带？
滴头与毛管制造成一整体，兼具配水和滴水功能的滴灌管称为滴灌带。
滴灌带的分类：
–
–
24
微 喷 头
什么叫微喷头？
微喷头是将压力水流以细小水滴喷洒在土壤表面的灌水器。 单个微喷头的喷水量一般不超过 250L/h，射程一般小于 5m。
微喷头的分类,
– 射流式
– 离心式
– 折射式
–
25
工作原理：
水流从喷水嘴喷出后，集中成一束向上喷射到一个可以旋转的单向折射臂上，折射臂上的流道形状不仅可以使水流按一定喷射仰角喷出，而且还可以使喷射出的水舌反作用力对旋转轴形成一个力矩，从而使喷射出来的水舌随着折射臂作快速旋转。故它又移为旋转式微喷头。
组成：
– 折射臂
– 支架
– 喷嘴
特点：
– 有效湿润半径较大
– 喷水强度较低
– 水滴较大
–
26
工作原理：
水流由喷嘴垂直向上喷出，遇到折射锥即被击散成薄水膜沿四周射出，在空气阻力作用下形成细微水滴散落在四周地面上。折射式微喷头又称为雾化微喷头。
组成：
– 喷嘴
– 折射锥
– 支架
特点
– 结构简单
– 没有运动部件,工作可靠
– 价格便宜
缺点：
水滴太微细,在空气十分干燥、温度高、风大的地区,蒸发漂移损失大。
27
离心式微喷头
工作原理：
水流从切线方向进入离心室，绕垂直轴旋转，通过处于离心式中心的喷嘴射出的水膜同时具有离心速度和圆周速度，在空气阻力的作用下水膜被粉碎成水滴散落在微喷头四周。
特点：
– 工作压力低
– 雾化程度高
– 孔口较大
28
工作原理：
水流经过缝隙喷出水舌，在空气阻力作用下，裂散成水滴的微喷头，一般由两部分组成，下部是底座，上部是带有缝隙的盖。
29
30
小管灌水器与涌水器
组成：
小管灌水器是由 Φ4 塑料小管和接头连接插入毛管壁而成。
特点：
– 工作水头低
–
31
灌水器的结构参数和水力性能参数
结构参数
– 流道或孔口的尺寸
– 滴灌带直径和壁厚
水力性能参数
– 流态指数
– 制造偏差系数
– 工作压力
– 射程
– 喷灌强度
32
灌水器的流量与压力关系
微灌灌水器的流量与压力关系用下式表示,
q=k× hx
式中：
q—
h—
k—
x—流态指数。
流态指数 x反映了灌水器的流量对压力变化的敏感程度：
– 当滴头内水流为全层流时，流态指数 x等于 1，即流量与工作水头成正比；
– 当滴头内水流为全紊流时，流态指数 x等于 0.5；
– 全压力补偿器的流态指数 x等于 0，即出水流量不受压力变化的影响，其它各种形式的灌水器的流态指数在 0~1.0之间变化，
33
X=1
X=0.8
X=0.4
X=0
0 5 10 15 20
Q(l/h)
2
6
4
H(m)
流态指数对灌水器流量变化的影响
34
35
压力补偿滴头的压力流量关系
36
意义：
灌水器的流量与流道直径的 2.5~4次幂成正比，制造上的微小编差将会引起较大的流量偏差。在灌水器制造中，由于制造工艺和材料收缩变形等的影响，不可避免地会产生制造偏差。实践中，一般用制造偏差系数来衡量产品的制造精度。
表示方法：
式中：
Cv—
S—
qi—所测每个滴头的流量 L/h
n—
Cv
S
q
S n q qi
i
n
1 1 2
1
( )q
q
n
i
i
n
1
37
ASAE 标准 EP405.1
灌水器制造偏差系数分类质量分类 滴头或微喷头 滴灌带好 Cv<0.05 Cv<0.1
一般 0.05<Cv<0.07 0.1<Cv<0.2
较差 0.07<Cv<0.11
差 0.11<Cv<0.15 0.2<Cv<0.3
不能接受 0.15<Cv 0.3<Cv
38
对灌水器的基本要求：
– (1) 制造偏差小；
– (2) 出水量受水头变化的影响较小，即流态指数小；
– (3) 流道大，抗堵塞性能强；
– (4) 结构简单，便于安装、清洗；
– (5)
39
第三节 过 滤 器
用途
分类
– 筛网过滤器
– 水砂分离器
– 砂石过滤器
– 叠片过滤器
40
筛网过滤器图 14筛网过滤器
1—手柄； 2—横旦； 3—顶盖； 4—不锈钢滤网；
5—壳体； 6—冲洗阀门； 7—出水口； 8—进水口
41
42
图 15 叠片式过滤器
1-壳体 ; 2-塑料叠片 ; 3-进水口 ;
4-出水口 ; 5-冲洗阀
43
水砂分离器
44
图 12单罐 反冲洗砂过滤器
1-进水阀 ; 2- 进水管 ; 3- 冲洗阀 ; 4- 冲洗管 ; 5- 输水阀 ; 6- 输水管 ; 7-排水阀 ; 8- 排水管 ; 9- 压力表 ;
10-集水管 ; 11-150 目网 ; 12-过滤砂 ; 13- 排污阀 ; 14-排污管 ; 15-压力表图 13 双罐反冲洗砂过滤器
1—进水管； 2—排污管； 3—反冲洗管；
4—三向阀； 5— 6—过滤罐体； 7—过滤罐出口； 8—集水管；
9—反冲洗管砂过滤器
45
46
47
48
49
50
51
过滤器目数的选择
52
53
54
滴头流道大小与过滤器过滤介质孔径的关系
滴灌,10/1
微喷灌,7/1
55
56
第四节 施肥器
压差式
文丘里式
注射泵
57
压差式施肥罐
58
文丘里注入器
59
注射泵
60
水力驱动施肥装置组装图
1-进水阀； 2-接头；
3-过滤器； 4-进水管；
5-肥液吸头； 6-肥液；
7-空气释放阀； 8-送肥阀；
9-排水口； 10-检查阀
61
62
比例施肥器
63
比例施肥器
64
65
66
67
第五节 典型微灌系统
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
第二章 微灌系统规划设计
85
第一节 滴灌管与灌水器的布置方式一行植物一条滴灌带（地表）
86一行植物一条滴灌带（膜下）
87
两行植物一条滴灌带（膜下）
88
密植果树（如葡萄）毛管与滴头布置
89疏植果树毛管与滴头布置
90
果树微喷灌
：
微喷头与毛管布置
91
毛管悬挂，微喷头倒悬
92盆栽系统滴灌布置
93
盆栽微喷灌
94
95
96
第二节 微灌系统规划设计参数
–设计土壤湿润比
–作物需水量
–灌水均匀度
–灌溉水利用系数
97
滴灌土壤湿润模式
98
滴头流量的影响
99
微喷灌与滴灌湿润体的区别
100
滴灌土壤湿润比
定义：
微灌时被土壤湿润的土体占计划湿润层深度土体的百分比
101
土壤湿润比与毛管、滴头布置
102
103
影响湿润比的因素,
毛管的布置方式，灌水器的类型和布置方式，灌水器的流量和大小，土壤的种类和结构
104
设计土壤湿润比,
湿润比大小对微灌系统的影响湿润比过小 －投资和运行费用小，不能满足 作物水量需求；
湿润比过大 －易满足作物需求但投资和运行费用高一般，对于果树，北方干旱和半干旱地区，设计土壤湿润比可取 20％－ 30％，南方，可取 25％－ 35％。
对于蔬菜和大田密植作物可取 70％－ 90％
105
湿润比计算举例
果树株行距为 3× 3米，采用内嵌式滴灌管灌溉，滴灌管滴头间距为 1米，滴头流量 2.3升 /时，
土壤为砂壤土，试计算滴灌湿润比。
一般，当滴头为 2升 /时，在砂壤土中的湿润直径为 0.8～ 1米
湿润比＝每棵果树的湿润面积 /
每棵果树的占地面积＝
1.0× 3/(3× 3)＝ 33％
1米
3米果树滴头 湿润区
106
设计灌水均匀度
灌水均匀度的表示式中,Cv－ 均匀系数
－灌水器平均流量
qi－ 灌水器流量
N－ 灌水器个数
C
q q
N
q
v
i
N
1
1
q
107
设计灌水均匀度的确定灌水均匀度高，灌水质量好，水利用率高，但投资和运行费高，应根据作物、
经济价值、水源、地形、和气候等综合确定一般建议：
取 Cv＝ 0.90－ 0.98
或 qv=10%-30%
108
作物需水量计算
利用参考作物需水量计算
根据蒸发皿蒸发量估算
根据灌溉试验经验确定
occ EKET
panpc EKET
109
微灌作物需水量
＝I
85.0
G
K
ETKET
r
crwc
式中,Kr－ 作物遮荫率对耗水量的修正系数
G－ 作物遮荫率
110
微灌设计耗水强度
设计年 灌溉季节月平均耗水强度峰值
)(m a x 12 1 w c ii ETI?＝
111
灌溉水利用系数
一般取：
0.9~0.95
112
第三节 微灌水量平衡计算
已知来水量时，确定灌溉面积
已知灌溉面积时，确定所需供水量
）（
小时）（
＝
dmmI
thmQ
A
/6 6 7.0
)(/3
113
水量平衡计算举例
某地区苹果树 7月日最大耗水量为 5mm/d，
果园中有一出水量为 50m3/h的水井，水泵日工作小时为 20小时，试计算可发展的微灌面积。
A＝ 50× 20× 0.95/(0.667× 5)=285亩
114
第四节 微灌管网布置
115
微灌管网布置形式毛管平行与主干管分两个轮灌组
（ 1,3）和（ 2,4）
或 4个轮灌组
116
毛管垂直于主干管（平地）
117
毛管平行于干管
（有坡度）
118
119
第五节 设计灌溉制度
设计灌水定额式中,m－ 设计灌水定额 mm
－ 土壤允许消耗的水量占有效水量的百分比
（一般为 30％－ 60％）
Fd－ 田持； Wo－ 作物凋萎系数 (占土体的％ )
Z－ 微灌计划湿润层深度 (菜,0.2-0.3;大田,0.3-0.6；
果树,1.0-1.2)
Pw－ 微灌土壤湿润比
1 0 0 0/)( wod ZWFm
120
或式中：
wo Zm )(1.0
''
m a x
'
max?
－田持（占干土重的％）
'
o?
－作物允许的土壤耗水量下限
121
灌水间隔或灌水周期式中,T－ 设计灌水周期 天
m－ 设计灌水定额,I－ 设计耗水强度峰值
I
m
T?
122
一次灌水延续时间
q
SSmm
t le
灌水器流量灌水利用系数行距株距灌水定额
123
第六节 管网水力学计算
124
管网水力学计算的与任务
在满足灌水器设计工作水头和小区灌水设计均匀度的条件下,确定 合理的支、
毛管长度和直径及干 管的直径 和 系统扬程,进而选配水泵
125
管道水力学计算方法基本概念
水头损失：
水流经过管道过程中机械能的损失，分为局部水头损失和沿程水头损失。
沿程水头损失：
发生在管道均匀流的直线段，由于水流内部磨擦而消耗的机械能
局部水头损失：
发生在水流边界突然发生变化的流段，由于水流运动状态紊乱从而引起水流内部磨擦而消耗的机械能。如在变径、管件等处
H
H1 H2
H3
126
水头损失计算
总水头损失：
h h hw f j
h Ld v gf
2
2
沿程水头损失：（达西公式）
局部水头损失计算：可根据水力学有关公式计算
127
微灌中管道水头损失常用计算公式
（ PE管）勃拉休斯公式,
（ PVC管）：
LDQh f 75.4
75.1
4104.8
式中,hf－ 沿程水头损,m
Q－ 流量,m3/h
D－ 管道内径,mm
L－ 管道长度,m
式中,Q－ 流量,m3/h； d－ 管道内径,mm,L－ 管长,m
L
d
Qh
f 77.4
77.1
510948.0
128
多口管水力学计算一般计算方法：
jifi
jfw
hh
HHH
hj1
0H
H1 2H
H3 H4 H5
H6
hf1
hf2
hf3
hf4
hf5
6fh?
H H Hw f j
简易计算方法：
微灌毛管的特点：每隔固定间距，就有一个灌水器分流，每个灌水器分流量或出水量近似相等，这种等间距、等流量分流的管称为多口出流管，
有一种简便计算沿程总水头损失的方法
129
多口管沿程水头损失的计算其方法为：
首先根据管首流量计算沿程流量不变时（不考虑分流）的水头损失 hf,然后再乘以一个小于 1的折减系数（多口系数） F
即得多口管的沿程水头损失：
多口系数 F与出流孔数目，孔口位置及流量指数等有关，其计算公式为：
式中,m－流量指数（与材质有关）
N－管上出水口总数（或喷头总数）
x－第一个出水口到管道进口距离与出水口间距的比值即：
F1－ x=1时的多口系数多口系数已制成表，不必计算，可直接查取
H F hf f
F N F xN x
F m N mN
1
1 2
1
1
1
1
1
2
1
6
x ll? 1
130
131
微灌管网水力学计算的步骤一、由设计灌水均匀度确定小区最大流量偏差：
均匀度 Cu＝ 98％ 95％ 92％
流量偏差 qv＝ 0.1 0.2 0.3
a
v q
qq
q m i nm a x
132
二、由允许的最大流量偏差确定小区内灌水器最大、最小水头及最大的水头偏差
133
134
小区内最大水头与最小水头计算公式：
d
x
v
d
x
v
hqh
hqh
1
m i n
1
m a x
)35.01(
)65.01(
式中,hd－ 灌水器设计工作水头
x－ 灌水器流态指数允许的最大水头差
m i nm a xm a x hhH
135
136
137
小区内水头偏差的分配
138
139
水头差分配方法式中,－毛管允许的水头差
－支管允许的水头差
hd－ 灌水器工作水头
H毛
H支
d
d
hHH
hHH
m a x
m a x
45.0
55.0
＝
＝
支毛
140
三、计算毛管允许的最大铺设长度
常采用试算的方法：
– 假定一种毛管长度，布置支毛管，假定支毛管直径，计算小区的水头偏差，使其在允许的水头偏差范围内。
也可以采用公式
141
142
四、支管水力计算
假定支管管径，计算其水头损失，
水头损失等于或接近于允许的支管最大水头损失时的支管管径就是恰当的支管管径
143
微灌干管计算
当 Q<120m3/h
当 Q>120m3/h
Q-管道内的流量,m3/h；
D-管道内径,mm。
QD 13?
QD 5.11?
144
五。选定干管直径，按最不利轮灌组计算干管水头损失和干管首部水头与首部水头。
六、选配水泵。
七、校核其他轮灌组，选配调压设施
145
微灌系统规划设计举例一,收集规划收集所需的资料地理位置,经纬度、海拔高程。
地形资料,比例尺一般采用 1/1000～ 1/5000。
土壤资料,质地，容重，田持，永久凋萎系数，
土壤盐分组成、含量，灌溉水矿化度，氮磷钾和有机质含量，土层厚度。
146
作物分区,作物品种，株行距，种植方向。
现有产量灌溉资料,需水量试验和灌水试验资料。
水文资料,取水点来水系列及年内月分配资料，
泥沙含量及粒径组成，水井出水量、动水位，
成井工艺，供电保证率。
气象资料 ；逐年逐月降雨、蒸发、平均温度、湿度、日照、冻土深度。
社会经济状况和管理体制资料现有水利设施
147
如，西北某苹果园面积 194亩，株行距为
3× 3米，地形平坦，土层厚度 1.5米，
1.0米土层平均干容重 1.32t/m3,田持
（占土体体积）为 21％，多年平均降雨量 250mm,多年平均蒸发量 1500mm,果园南边有一水井，出水量为 50m3/h,动水位为 20米，据田间试验，该地苹果最大日耗水量为 5mm/d
果园平面图如下图
148
400米
324米井
3× 3米北
149
二,滴灌系统规划设计参数确定
滴灌设计日耗水强度 I＝ 5mm/d
滴灌土壤湿润比不得小于 30％
设计灌水均匀度 98％
灌溉水利用系数 95％
150
用水分析：
选取设计典型年，计算典型年的灌溉用水量和用水过程降雨频率 50％－中等年降雨频率 75％－中等干旱年降雨频率 85-90％－干旱年微灌工程一般采用降雨频率 75-90％的水文年作为典型年三、水量平衡计算
151
供水分析
来用水平衡计算确定工程规模，如灌溉面积，蓄水工程规模，水泵流量等。
本例，如前所述，可控制微灌面积 285亩
>194亩，而 194亩需要的水泵供水流量为,
Q=A*I*0.667/t=194*5*0.667/20=32.3 m3/h
三、水量平衡计算
152
四、选择灌水器类型与确定毛管布置方式
选用进口滴灌管（以色列 Naan Tif），
该滴灌管滴头流量压力关系为
Q＝ 0.6869H0.524
工作水头 hd=10米 时，滴头流量为 2.3升 /
时，选择滴头间距为 1米的滴灌管，每行果树布置一条滴灌管，
如前所述，此种情况下，土壤湿润比为 33
％
153
五、根据设计灌水均匀度计算毛管最大铺设长度
154
当设计灌水均匀度为 98％时，小区最大流量偏差
qv=0.1，
小区内滴头最大 h和最小水头：
计算得 hmax=11.2米,hmin＝ 9.3米小区内滴头最大水头差 11.2－ 9.3=1.9米
d
x
v
d
x
v
hqh
hqh
1
m i n
1
m a x
)38.01(
)62.01(
sH
155
根据支毛管水头差分配比：
得：毛管允许水头差 1.05米根据毛管允许水头差，计算毛管最大允许铺设长度
s
s
HH
HH
45.0
55.0
＝
＝
支毛
156
毛管最大允许铺设长度（采用试算法）
毛管水头损失：
当 L＝ 150米时,hf=1.51米
当 L＝ 140米时,hf=1.25米
当 L＝ 130米时,hf=1.02米
当 L＝ 100米时,hf=0.5米
根据地块形状，取毛管长度 L＝ 100米，此时，
毛管水头损失为 hf=0.5米
FL
D
Qh
f 75.4
75.1
4104.81.1
157
六、布置管网系统
158
400米
324米井
100米支管 1－ 1
支管 1－ 2
支管 1－ 3
支管 1－ 4
分干管 1
分干管 2
干管 1
干管 2
159
水井出水量 50m3/h
单条毛管长度 100米，每米一个滴头，每个滴头流量 2.3升 /时，则每条毛管流量为
Q毛 ＝ 100× 2.3＝ 230升 /时＝ 0.23m3/h
七、轮灌组划分
160
六、轮灌组划分
每个轮灌组最大的毛管条数
n=50/0.23=217条取为偶数条，即 216条
整个灌区毛管总条数（ 3米一条毛）为：
324m/3× 4＝ 432条，
则轮灌组数为 432/216=2
161
400米
324米井
27条
27条
27条
27条
100米支管 1－ 1
支管 1－ 2
支管 1－ 3
支管 1－ 4
分干管 1
分干管 2
干管 1
干管 2
I II
III IV
162
六、轮灌组划分
轮灌组划分的原则：
– 轮灌组数应满足作物需水要求，最大轮灌组数应满足：
式中,c－ 一天运行的小时数； T－ 灌水周期；
t－ 一次灌水延续时间
– 与水源的水量相
– 各轮灌组的面积尽可能相等或接近
– 田间管理方便
t
cTN?
163
此题中，比较好的轮灌组划分为第 I和第 III灌水小区为一个轮灌组第 II和第 IV灌水小区为一个轮灌组
为说明管网水力学计算过程，我们将第 I
和 II灌水小区划分为第一轮灌组，第 III和第 IV灌水小区划分为第二轮灌组
164
由于当毛管为 100
米时，毛管水头损失为 0.5米，而小区内滴头最大水头差为 1.9米，则支管最大允许水头差或水头损失为
1.9－ 0.5=1.4米八、支干管水力计算和水泵扬程确定
（一）支管水力计算
27条
100米支管 1－ 1
分干管 1
165
（一）支管水力计算
支管选用 D63PE管（内径 53mm）
支管上毛管条数 27× 2条，即 27各出水口，
支管进口总流量 Q＝ 0.23× 2× 27＝
12.42m3/h,支管长度 L＝ 27× 3＝ 81米，
支管水头损失为 hf支 ＝ 1.43米 ≈1.4米（支管允许水头损失）
166
（二）分干管水力计算
分干管选用 PVC管，分干管流量
Q＝ 27× 2× 2× 0.23＝ 24.84m3/h
利用经济管径计算公式：
初选管径 D＝ 75mm（ 内径 70mm）
分干管水头损失 hf干 ＝ 4.42米
QD 13＝
mmD 652*42.1213?＝
167
（三）干管水力计算
一般，根据最不利轮灌组计算确定干管直径，在确定了水泵扬程后，倒推确定其他轮灌组分干管或支管的直径
此题中最北面的第 I和 II灌水小区构成的轮灌组为最不利轮灌组。
168
（三）干管水力计算
干管总流量,Q＝ 24.84× 2＝ 49.68m3/h
干管长度 263m
利用经济流速初选干管管径
选 D＝ 110PVC管（内径 103mm） 作为干管
干管水头损失 hf干管 ＝ 6.27m
mmD 9168.4913?＝
169
（四）首部枢纽水头损失计算
首部枢纽水头损失包括：闸阀、过滤器、
施肥器、管件和泵管等
查阅设备样本，确定各部件的水头损失
总水头损失考虑 hf首部 ＝ 15米
170
（五）水泵扬程确定与水泵选型
水泵扬程＝滴头允许的最小工作水头＋
毛管水头损失＋支管水头损失＋分干管水头损失＋干管水头损失＋首部水头损失＋动水位 ± 地形高差
＝ 9.3+0.5+1.4+4.42+6.27+15+20=56.89m
水泵流量 Q＝ 49.68m3/h
选定水泵型号
171
（六）计算其他轮灌组分干管直径
第二轮灌组中分 干管－ 2管径计算
利用水泵性能曲线确定系统流量时的实际扬程，假定与计算的扬程没有变化，
可由水泵扬程推算出第 2分干管入口压力：
h2分干管 ＝水泵扬程－动水位－首部水头损失－分干管进口至第 2分干管入口处的水头损失＝ 56.89-20-15-2.4=19.49m
172
（六）计算其他轮灌组分干管直径
由前面计算可知，分干管进口水头为
10.9m,两者相差 8.59m，
分干管 2需要将 8.59m水头消去，选择变径组合，即选 D63PVC管 55米加上
D75PVC管 45米，其总水头损失约为 8.59
米
173
九、首部枢纽设计十、绘制系统布置图、结构及安装图十一、材料单与预算十二、经济分析十三、施工注意事项十四、运行管理注意事项
174
第三章 微灌自动控制技术与设备
175
自动灌溉系统的常用型式
自动控制的目的是使生产或其他过程按照人们编制的工作程序自动进行，当被控制的对象运行时，无需人的直接参与。亦即实现了机组（或主阀门）、过滤器自冲洗和管网水流分配的全过程自动控制。
按结构形式的不同，自动控制分为开环和闭环两种；自动控制系统中具有反馈信号，称为,闭环系统”,否则就叫做
,开环系统,。
176
微 灌 技 术
2
内 容
第一章 微灌系统与微灌设备第一节 微灌的定义、分类与组成第二节 微灌设备第三节 过 滤 器第四节 施肥器第五节 典型微灌系统
第二章 微灌系统规划设计第一节 滴灌管与灌水器的布置方式第二节 微灌系统规划设计参数第三节 微灌水量平衡计算第四节 微灌管网布置第五节 设计灌溉制度第六节 管网水力学计算举例
第三章 微灌自动控制技术与设备
3
第一章 微灌系统与微灌设备
4
第一节 微灌的定义、
分类与组成
什么叫微灌？
微灌是利用微灌设备组装成微灌系统，将 有压 水输送并 均匀 地分配到田间，通过灌水器以 微小的流量 湿润作物根部附近土壤的一种 局部灌水技术 。
5
微灌的分类微灌可以按不同的方法分类，按所用的设备 (主要是灌水器 )及出流形式不同，
分为：
滴灌（地表与地下滴灌）
微喷灌
涌泉灌（小管出流灌）
6
滴 灌
工作原理,
滴灌是利用安装在末级管道 (称为毛 管 ) 上的滴头，
或与毛管制成一体的滴灌带将压力水以水滴状湿润土壤，在灌水器流量较大时，形成连续细小水流湿润土壤。通常将毛管和灌水器放在地面，也可以把毛管和灌水器埋入地面以下 30－ 40cm 。前者称为地表滴灌，
后者称为地下滴灌 。 滴灌灌水器的流量为 2－ 12 L/h。
7
微 喷 灌
工作原理,
微喷灌是利用直接安装在毛管上，或与毛管连接的微喷头将压力水以喷洒状湿润土壤。 微喷头的流量通常为 20~250L/h。
8
涌泉灌（小管出流灌）
工作原理,
小管出流灌溉是利用 Φ4 的小塑料管与毛管连接作为灌水器，以细流 (射流 ) 状局部湿润作物附近土壤，
小管灌水器的流量为 40－ 250L/h。 对于高大果树通常在围绕树杆修一渗水小沟，以分散水流，均匀湿润果树周围土壤。在国内称这种微灌技术为小管出流灌溉
9
优点：
– 省水、省工、节能
–
–
–
– 对土壤和地形的适应性强
缺点：
– 灌水器易堵塞
– 系统投资高；
干土
10
0
200,000
400,000
600,000
800,000
1,000,000
1,200,000
美国西班牙中国 印度澳大利亚南非以色列法国墨西哥埃及 日本意大利泰国哥伦比亚约旦 巴西塞浦路斯葡萄牙中国台湾摩洛哥其它世界微灌面积统计（公顷）
11
0
200,000
400,000
600,000
800,000
1,000,000
1,200,000
美国西班牙中国 印度澳大利亚南非以色列法国墨西哥埃及 日本意大利泰国哥伦比亚约旦 巴西塞浦路斯葡萄牙中国台湾摩洛哥其它世界微灌面积统计（公顷）
12
世界微灌面积占灌溉面积的比例
1.5%
世界灌溉面积,247,620,000公顷世界微灌面积,3,767,154公顷
13
136%
77% 76%
633%
0%
100%
200%
300%
400%
500%
600%
700%
1981－ 1986 1986－ 1991 1991－ 2000 1981－ 2000
世界微灌面积的增长速度
14
微灌系统的组成
– 水源
– 首部枢纽：水泵、过滤器、施肥器、控制设备和仪表等
– 输配水管网
– 灌水器
15
逆止阀阀压力表阀阀阀压力表流量表进排气阀排水口过滤器施肥罐 水源来水电磁阀阀压力调节器支管毛管干管图 6 - 5 - 6 微灌系统组成示意图灌水单元 1
灌水单元 2
16
第二节 微灌设备
灌水器
过滤器
施肥器
管道
控制监测仪表
17
微灌灌水器灌水器的分类与结构特点
按结构和出流形式可将灌水器分为
– 滴头
– 滴灌带
– 微喷头
– 涌水器
18
滴 头什么叫滴头？
通过流道或孔口将毛管中的压力水流变成滴状或细流状的装置称为滴头。其流量一般不大于 12 L/h。
为什么要有滴头？
孔口出流：
孔径小，易堵塞；
孔径的微小变化会造成较大的流量变化。
0.39m md
,0.2m mA l/ h 2q
93.15
93.15
2
5.0
5.0
孔口直径时，当
H
q
A
HAq
19
孔口型滴头孔口型滴头是靠孔口出流造成的局部水头损失来消能调节出量的大小。
毛管滴头的分类
20
长流道型滴头是靠水流与流道壁之间的摩阻消能来调节出水量的大小，如微管滴头，内螺纹管式滴头等
21
迷宫紊流滴头
22
压力补偿滴头
23
滴 灌 带
什么叫滴灌带？
滴头与毛管制造成一整体，兼具配水和滴水功能的滴灌管称为滴灌带。
滴灌带的分类：
–
–
24
微 喷 头
什么叫微喷头？
微喷头是将压力水流以细小水滴喷洒在土壤表面的灌水器。 单个微喷头的喷水量一般不超过 250L/h，射程一般小于 5m。
微喷头的分类,
– 射流式
– 离心式
– 折射式
–
25
工作原理：
水流从喷水嘴喷出后，集中成一束向上喷射到一个可以旋转的单向折射臂上，折射臂上的流道形状不仅可以使水流按一定喷射仰角喷出，而且还可以使喷射出的水舌反作用力对旋转轴形成一个力矩，从而使喷射出来的水舌随着折射臂作快速旋转。故它又移为旋转式微喷头。
组成：
– 折射臂
– 支架
– 喷嘴
特点：
– 有效湿润半径较大
– 喷水强度较低
– 水滴较大
–
26
工作原理：
水流由喷嘴垂直向上喷出，遇到折射锥即被击散成薄水膜沿四周射出，在空气阻力作用下形成细微水滴散落在四周地面上。折射式微喷头又称为雾化微喷头。
组成：
– 喷嘴
– 折射锥
– 支架
特点
– 结构简单
– 没有运动部件,工作可靠
– 价格便宜
缺点：
水滴太微细,在空气十分干燥、温度高、风大的地区,蒸发漂移损失大。
27
离心式微喷头
工作原理：
水流从切线方向进入离心室，绕垂直轴旋转，通过处于离心式中心的喷嘴射出的水膜同时具有离心速度和圆周速度，在空气阻力的作用下水膜被粉碎成水滴散落在微喷头四周。
特点：
– 工作压力低
– 雾化程度高
– 孔口较大
28
工作原理：
水流经过缝隙喷出水舌，在空气阻力作用下，裂散成水滴的微喷头，一般由两部分组成，下部是底座，上部是带有缝隙的盖。
29
30
小管灌水器与涌水器
组成：
小管灌水器是由 Φ4 塑料小管和接头连接插入毛管壁而成。
特点：
– 工作水头低
–
31
灌水器的结构参数和水力性能参数
结构参数
– 流道或孔口的尺寸
– 滴灌带直径和壁厚
水力性能参数
– 流态指数
– 制造偏差系数
– 工作压力
– 射程
– 喷灌强度
32
灌水器的流量与压力关系
微灌灌水器的流量与压力关系用下式表示,
q=k× hx
式中：
q—
h—
k—
x—流态指数。
流态指数 x反映了灌水器的流量对压力变化的敏感程度：
– 当滴头内水流为全层流时，流态指数 x等于 1，即流量与工作水头成正比；
– 当滴头内水流为全紊流时，流态指数 x等于 0.5；
– 全压力补偿器的流态指数 x等于 0，即出水流量不受压力变化的影响，其它各种形式的灌水器的流态指数在 0~1.0之间变化，
33
X=1
X=0.8
X=0.4
X=0
0 5 10 15 20
Q(l/h)
2
6
4
H(m)
流态指数对灌水器流量变化的影响
34
35
压力补偿滴头的压力流量关系
36
意义：
灌水器的流量与流道直径的 2.5~4次幂成正比，制造上的微小编差将会引起较大的流量偏差。在灌水器制造中，由于制造工艺和材料收缩变形等的影响，不可避免地会产生制造偏差。实践中，一般用制造偏差系数来衡量产品的制造精度。
表示方法：
式中：
Cv—
S—
qi—所测每个滴头的流量 L/h
n—
Cv
S
q
S n q qi
i
n
1 1 2
1
( )q
q
n
i
i
n
1
37
ASAE 标准 EP405.1
灌水器制造偏差系数分类质量分类 滴头或微喷头 滴灌带好 Cv<0.05 Cv<0.1
一般 0.05<Cv<0.07 0.1<Cv<0.2
较差 0.07<Cv<0.11
差 0.11<Cv<0.15 0.2<Cv<0.3
不能接受 0.15<Cv 0.3<Cv
38
对灌水器的基本要求：
– (1) 制造偏差小；
– (2) 出水量受水头变化的影响较小，即流态指数小；
– (3) 流道大，抗堵塞性能强；
– (4) 结构简单，便于安装、清洗；
– (5)
39
第三节 过 滤 器
用途
分类
– 筛网过滤器
– 水砂分离器
– 砂石过滤器
– 叠片过滤器
40
筛网过滤器图 14筛网过滤器
1—手柄； 2—横旦； 3—顶盖； 4—不锈钢滤网；
5—壳体； 6—冲洗阀门； 7—出水口； 8—进水口
41
42
图 15 叠片式过滤器
1-壳体 ; 2-塑料叠片 ; 3-进水口 ;
4-出水口 ; 5-冲洗阀
43
水砂分离器
44
图 12单罐 反冲洗砂过滤器
1-进水阀 ; 2- 进水管 ; 3- 冲洗阀 ; 4- 冲洗管 ; 5- 输水阀 ; 6- 输水管 ; 7-排水阀 ; 8- 排水管 ; 9- 压力表 ;
10-集水管 ; 11-150 目网 ; 12-过滤砂 ; 13- 排污阀 ; 14-排污管 ; 15-压力表图 13 双罐反冲洗砂过滤器
1—进水管； 2—排污管； 3—反冲洗管；
4—三向阀； 5— 6—过滤罐体； 7—过滤罐出口； 8—集水管；
9—反冲洗管砂过滤器
45
46
47
48
49
50
51
过滤器目数的选择
52
53
54
滴头流道大小与过滤器过滤介质孔径的关系
滴灌,10/1
微喷灌,7/1
55
56
第四节 施肥器
压差式
文丘里式
注射泵
57
压差式施肥罐
58
文丘里注入器
59
注射泵
60
水力驱动施肥装置组装图
1-进水阀； 2-接头；
3-过滤器； 4-进水管；
5-肥液吸头； 6-肥液；
7-空气释放阀； 8-送肥阀；
9-排水口； 10-检查阀
61
62
比例施肥器
63
比例施肥器
64
65
66
67
第五节 典型微灌系统
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
第二章 微灌系统规划设计
85
第一节 滴灌管与灌水器的布置方式一行植物一条滴灌带（地表）
86一行植物一条滴灌带（膜下）
87
两行植物一条滴灌带（膜下）
88
密植果树（如葡萄）毛管与滴头布置
89疏植果树毛管与滴头布置
90
果树微喷灌
：
微喷头与毛管布置
91
毛管悬挂，微喷头倒悬
92盆栽系统滴灌布置
93
盆栽微喷灌
94
95
96
第二节 微灌系统规划设计参数
–设计土壤湿润比
–作物需水量
–灌水均匀度
–灌溉水利用系数
97
滴灌土壤湿润模式
98
滴头流量的影响
99
微喷灌与滴灌湿润体的区别
100
滴灌土壤湿润比
定义：
微灌时被土壤湿润的土体占计划湿润层深度土体的百分比
101
土壤湿润比与毛管、滴头布置
102
103
影响湿润比的因素,
毛管的布置方式，灌水器的类型和布置方式，灌水器的流量和大小，土壤的种类和结构
104
设计土壤湿润比,
湿润比大小对微灌系统的影响湿润比过小 －投资和运行费用小，不能满足 作物水量需求；
湿润比过大 －易满足作物需求但投资和运行费用高一般，对于果树，北方干旱和半干旱地区，设计土壤湿润比可取 20％－ 30％，南方，可取 25％－ 35％。
对于蔬菜和大田密植作物可取 70％－ 90％
105
湿润比计算举例
果树株行距为 3× 3米，采用内嵌式滴灌管灌溉，滴灌管滴头间距为 1米，滴头流量 2.3升 /时，
土壤为砂壤土，试计算滴灌湿润比。
一般，当滴头为 2升 /时，在砂壤土中的湿润直径为 0.8～ 1米
湿润比＝每棵果树的湿润面积 /
每棵果树的占地面积＝
1.0× 3/(3× 3)＝ 33％
1米
3米果树滴头 湿润区
106
设计灌水均匀度
灌水均匀度的表示式中,Cv－ 均匀系数
－灌水器平均流量
qi－ 灌水器流量
N－ 灌水器个数
C
q q
N
q
v
i
N
1
1
q
107
设计灌水均匀度的确定灌水均匀度高，灌水质量好，水利用率高，但投资和运行费高，应根据作物、
经济价值、水源、地形、和气候等综合确定一般建议：
取 Cv＝ 0.90－ 0.98
或 qv=10%-30%
108
作物需水量计算
利用参考作物需水量计算
根据蒸发皿蒸发量估算
根据灌溉试验经验确定
occ EKET
panpc EKET
109
微灌作物需水量
＝I
85.0
G
K
ETKET
r
crwc
式中,Kr－ 作物遮荫率对耗水量的修正系数
G－ 作物遮荫率
110
微灌设计耗水强度
设计年 灌溉季节月平均耗水强度峰值
)(m a x 12 1 w c ii ETI?＝
111
灌溉水利用系数
一般取：
0.9~0.95
112
第三节 微灌水量平衡计算
已知来水量时，确定灌溉面积
已知灌溉面积时，确定所需供水量
）（
小时）（
＝
dmmI
thmQ
A
/6 6 7.0
)(/3
113
水量平衡计算举例
某地区苹果树 7月日最大耗水量为 5mm/d，
果园中有一出水量为 50m3/h的水井，水泵日工作小时为 20小时，试计算可发展的微灌面积。
A＝ 50× 20× 0.95/(0.667× 5)=285亩
114
第四节 微灌管网布置
115
微灌管网布置形式毛管平行与主干管分两个轮灌组
（ 1,3）和（ 2,4）
或 4个轮灌组
116
毛管垂直于主干管（平地）
117
毛管平行于干管
（有坡度）
118
119
第五节 设计灌溉制度
设计灌水定额式中,m－ 设计灌水定额 mm
－ 土壤允许消耗的水量占有效水量的百分比
（一般为 30％－ 60％）
Fd－ 田持； Wo－ 作物凋萎系数 (占土体的％ )
Z－ 微灌计划湿润层深度 (菜,0.2-0.3;大田,0.3-0.6；
果树,1.0-1.2)
Pw－ 微灌土壤湿润比
1 0 0 0/)( wod ZWFm
120
或式中：
wo Zm )(1.0
''
m a x
'
max?
－田持（占干土重的％）
'
o?
－作物允许的土壤耗水量下限
121
灌水间隔或灌水周期式中,T－ 设计灌水周期 天
m－ 设计灌水定额,I－ 设计耗水强度峰值
I
m
T?
122
一次灌水延续时间
q
SSmm
t le
灌水器流量灌水利用系数行距株距灌水定额
123
第六节 管网水力学计算
124
管网水力学计算的与任务
在满足灌水器设计工作水头和小区灌水设计均匀度的条件下,确定 合理的支、
毛管长度和直径及干 管的直径 和 系统扬程,进而选配水泵
125
管道水力学计算方法基本概念
水头损失：
水流经过管道过程中机械能的损失，分为局部水头损失和沿程水头损失。
沿程水头损失：
发生在管道均匀流的直线段，由于水流内部磨擦而消耗的机械能
局部水头损失：
发生在水流边界突然发生变化的流段，由于水流运动状态紊乱从而引起水流内部磨擦而消耗的机械能。如在变径、管件等处
H
H1 H2
H3
126
水头损失计算
总水头损失：
h h hw f j
h Ld v gf
2
2
沿程水头损失：（达西公式）
局部水头损失计算：可根据水力学有关公式计算
127
微灌中管道水头损失常用计算公式
（ PE管）勃拉休斯公式,
（ PVC管）：
LDQh f 75.4
75.1
4104.8
式中,hf－ 沿程水头损,m
Q－ 流量,m3/h
D－ 管道内径,mm
L－ 管道长度,m
式中,Q－ 流量,m3/h； d－ 管道内径,mm,L－ 管长,m
L
d
Qh
f 77.4
77.1
510948.0
128
多口管水力学计算一般计算方法：
jifi
jfw
hh
HHH
hj1
0H
H1 2H
H3 H4 H5
H6
hf1
hf2
hf3
hf4
hf5
6fh?
H H Hw f j
简易计算方法：
微灌毛管的特点：每隔固定间距，就有一个灌水器分流，每个灌水器分流量或出水量近似相等，这种等间距、等流量分流的管称为多口出流管，
有一种简便计算沿程总水头损失的方法
129
多口管沿程水头损失的计算其方法为：
首先根据管首流量计算沿程流量不变时（不考虑分流）的水头损失 hf,然后再乘以一个小于 1的折减系数（多口系数） F
即得多口管的沿程水头损失：
多口系数 F与出流孔数目，孔口位置及流量指数等有关，其计算公式为：
式中,m－流量指数（与材质有关）
N－管上出水口总数（或喷头总数）
x－第一个出水口到管道进口距离与出水口间距的比值即：
F1－ x=1时的多口系数多口系数已制成表，不必计算，可直接查取
H F hf f
F N F xN x
F m N mN
1
1 2
1
1
1
1
1
2
1
6
x ll? 1
130
131
微灌管网水力学计算的步骤一、由设计灌水均匀度确定小区最大流量偏差：
均匀度 Cu＝ 98％ 95％ 92％
流量偏差 qv＝ 0.1 0.2 0.3
a
v q
q m i nm a x
132
二、由允许的最大流量偏差确定小区内灌水器最大、最小水头及最大的水头偏差
133
134
小区内最大水头与最小水头计算公式：
d
x
v
d
x
v
hqh
hqh
1
m i n
1
m a x
)35.01(
)65.01(
式中,hd－ 灌水器设计工作水头
x－ 灌水器流态指数允许的最大水头差
m i nm a xm a x hhH
135
136
137
小区内水头偏差的分配
138
139
水头差分配方法式中,－毛管允许的水头差
－支管允许的水头差
hd－ 灌水器工作水头
H毛
H支
d
d
hHH
hHH
m a x
m a x
45.0
55.0
＝
＝
支毛
140
三、计算毛管允许的最大铺设长度
常采用试算的方法：
– 假定一种毛管长度，布置支毛管，假定支毛管直径，计算小区的水头偏差，使其在允许的水头偏差范围内。
也可以采用公式
141
142
四、支管水力计算
假定支管管径，计算其水头损失，
水头损失等于或接近于允许的支管最大水头损失时的支管管径就是恰当的支管管径
143
微灌干管计算
当 Q<120m3/h
当 Q>120m3/h
Q-管道内的流量,m3/h；
D-管道内径,mm。
QD 13?
QD 5.11?
144
五。选定干管直径，按最不利轮灌组计算干管水头损失和干管首部水头与首部水头。
六、选配水泵。
七、校核其他轮灌组，选配调压设施
145
微灌系统规划设计举例一,收集规划收集所需的资料地理位置,经纬度、海拔高程。
地形资料,比例尺一般采用 1/1000～ 1/5000。
土壤资料,质地，容重，田持，永久凋萎系数，
土壤盐分组成、含量，灌溉水矿化度，氮磷钾和有机质含量，土层厚度。
146
作物分区,作物品种，株行距，种植方向。
现有产量灌溉资料,需水量试验和灌水试验资料。
水文资料,取水点来水系列及年内月分配资料，
泥沙含量及粒径组成，水井出水量、动水位，
成井工艺，供电保证率。
气象资料 ；逐年逐月降雨、蒸发、平均温度、湿度、日照、冻土深度。
社会经济状况和管理体制资料现有水利设施
147
如，西北某苹果园面积 194亩，株行距为
3× 3米，地形平坦，土层厚度 1.5米，
1.0米土层平均干容重 1.32t/m3,田持
（占土体体积）为 21％，多年平均降雨量 250mm,多年平均蒸发量 1500mm,果园南边有一水井，出水量为 50m3/h,动水位为 20米，据田间试验，该地苹果最大日耗水量为 5mm/d
果园平面图如下图
148
400米
324米井
3× 3米北
149
二,滴灌系统规划设计参数确定
滴灌设计日耗水强度 I＝ 5mm/d
滴灌土壤湿润比不得小于 30％
设计灌水均匀度 98％
灌溉水利用系数 95％
150
用水分析：
选取设计典型年，计算典型年的灌溉用水量和用水过程降雨频率 50％－中等年降雨频率 75％－中等干旱年降雨频率 85-90％－干旱年微灌工程一般采用降雨频率 75-90％的水文年作为典型年三、水量平衡计算
151
供水分析
来用水平衡计算确定工程规模，如灌溉面积，蓄水工程规模，水泵流量等。
本例，如前所述，可控制微灌面积 285亩
>194亩，而 194亩需要的水泵供水流量为,
Q=A*I*0.667/t=194*5*0.667/20=32.3 m3/h
三、水量平衡计算
152
四、选择灌水器类型与确定毛管布置方式
选用进口滴灌管（以色列 Naan Tif），
该滴灌管滴头流量压力关系为
Q＝ 0.6869H0.524
工作水头 hd=10米 时，滴头流量为 2.3升 /
时，选择滴头间距为 1米的滴灌管，每行果树布置一条滴灌管，
如前所述，此种情况下，土壤湿润比为 33
％
153
五、根据设计灌水均匀度计算毛管最大铺设长度
154
当设计灌水均匀度为 98％时，小区最大流量偏差
qv=0.1，
小区内滴头最大 h和最小水头：
计算得 hmax=11.2米,hmin＝ 9.3米小区内滴头最大水头差 11.2－ 9.3=1.9米
d
x
v
d
x
v
hqh
hqh
1
m i n
1
m a x
)38.01(
)62.01(
sH
155
根据支毛管水头差分配比：
得：毛管允许水头差 1.05米根据毛管允许水头差，计算毛管最大允许铺设长度
s
s
HH
HH
45.0
55.0
＝
＝
支毛
156
毛管最大允许铺设长度（采用试算法）
毛管水头损失：
当 L＝ 150米时,hf=1.51米
当 L＝ 140米时,hf=1.25米
当 L＝ 130米时,hf=1.02米
当 L＝ 100米时,hf=0.5米
根据地块形状，取毛管长度 L＝ 100米，此时，
毛管水头损失为 hf=0.5米
FL
D
Qh
f 75.4
75.1
4104.81.1
157
六、布置管网系统
158
400米
324米井
100米支管 1－ 1
支管 1－ 2
支管 1－ 3
支管 1－ 4
分干管 1
分干管 2
干管 1
干管 2
159
水井出水量 50m3/h
单条毛管长度 100米，每米一个滴头，每个滴头流量 2.3升 /时，则每条毛管流量为
Q毛 ＝ 100× 2.3＝ 230升 /时＝ 0.23m3/h
七、轮灌组划分
160
六、轮灌组划分
每个轮灌组最大的毛管条数
n=50/0.23=217条取为偶数条，即 216条
整个灌区毛管总条数（ 3米一条毛）为：
324m/3× 4＝ 432条，
则轮灌组数为 432/216=2
161
400米
324米井
27条
27条
27条
27条
100米支管 1－ 1
支管 1－ 2
支管 1－ 3
支管 1－ 4
分干管 1
分干管 2
干管 1
干管 2
I II
III IV
162
六、轮灌组划分
轮灌组划分的原则：
– 轮灌组数应满足作物需水要求，最大轮灌组数应满足：
式中,c－ 一天运行的小时数； T－ 灌水周期；
t－ 一次灌水延续时间
– 与水源的水量相
– 各轮灌组的面积尽可能相等或接近
– 田间管理方便
t
cTN?
163
此题中，比较好的轮灌组划分为第 I和第 III灌水小区为一个轮灌组第 II和第 IV灌水小区为一个轮灌组
为说明管网水力学计算过程，我们将第 I
和 II灌水小区划分为第一轮灌组，第 III和第 IV灌水小区划分为第二轮灌组
164
由于当毛管为 100
米时，毛管水头损失为 0.5米，而小区内滴头最大水头差为 1.9米，则支管最大允许水头差或水头损失为
1.9－ 0.5=1.4米八、支干管水力计算和水泵扬程确定
（一）支管水力计算
27条
100米支管 1－ 1
分干管 1
165
（一）支管水力计算
支管选用 D63PE管（内径 53mm）
支管上毛管条数 27× 2条，即 27各出水口，
支管进口总流量 Q＝ 0.23× 2× 27＝
12.42m3/h,支管长度 L＝ 27× 3＝ 81米，
支管水头损失为 hf支 ＝ 1.43米 ≈1.4米（支管允许水头损失）
166
（二）分干管水力计算
分干管选用 PVC管，分干管流量
Q＝ 27× 2× 2× 0.23＝ 24.84m3/h
利用经济管径计算公式：
初选管径 D＝ 75mm（ 内径 70mm）
分干管水头损失 hf干 ＝ 4.42米
QD 13＝
mmD 652*42.1213?＝
167
（三）干管水力计算
一般，根据最不利轮灌组计算确定干管直径，在确定了水泵扬程后，倒推确定其他轮灌组分干管或支管的直径
此题中最北面的第 I和 II灌水小区构成的轮灌组为最不利轮灌组。
168
（三）干管水力计算
干管总流量,Q＝ 24.84× 2＝ 49.68m3/h
干管长度 263m
利用经济流速初选干管管径
选 D＝ 110PVC管（内径 103mm） 作为干管
干管水头损失 hf干管 ＝ 6.27m
mmD 9168.4913?＝
169
（四）首部枢纽水头损失计算
首部枢纽水头损失包括：闸阀、过滤器、
施肥器、管件和泵管等
查阅设备样本，确定各部件的水头损失
总水头损失考虑 hf首部 ＝ 15米
170
（五）水泵扬程确定与水泵选型
水泵扬程＝滴头允许的最小工作水头＋
毛管水头损失＋支管水头损失＋分干管水头损失＋干管水头损失＋首部水头损失＋动水位 ± 地形高差
＝ 9.3+0.5+1.4+4.42+6.27+15+20=56.89m
水泵流量 Q＝ 49.68m3/h
选定水泵型号
171
（六）计算其他轮灌组分干管直径
第二轮灌组中分 干管－ 2管径计算
利用水泵性能曲线确定系统流量时的实际扬程，假定与计算的扬程没有变化，
可由水泵扬程推算出第 2分干管入口压力：
h2分干管 ＝水泵扬程－动水位－首部水头损失－分干管进口至第 2分干管入口处的水头损失＝ 56.89-20-15-2.4=19.49m
172
（六）计算其他轮灌组分干管直径
由前面计算可知，分干管进口水头为
10.9m,两者相差 8.59m，
分干管 2需要将 8.59m水头消去，选择变径组合，即选 D63PVC管 55米加上
D75PVC管 45米，其总水头损失约为 8.59
米
173
九、首部枢纽设计十、绘制系统布置图、结构及安装图十一、材料单与预算十二、经济分析十三、施工注意事项十四、运行管理注意事项
174
第三章 微灌自动控制技术与设备
175
自动灌溉系统的常用型式
自动控制的目的是使生产或其他过程按照人们编制的工作程序自动进行，当被控制的对象运行时，无需人的直接参与。亦即实现了机组（或主阀门）、过滤器自冲洗和管网水流分配的全过程自动控制。
按结构形式的不同，自动控制分为开环和闭环两种；自动控制系统中具有反馈信号，称为,闭环系统”,否则就叫做
,开环系统,。
176
