微灌工程技术
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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
制造偏差系数
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
滴头堵塞问题一直没有得到彻底的解决。应搞好设备设施的配套研制，提高滴头使用寿命。并进行滴灌水源水质分析与处理装置设施及方法的研究；进行滴灌系统施用化肥药液装置使用方法的研究以及安全装置和调压装置的研究
渗灌中存在的问题
易于堵塞,不易检查和维修
应加强专用渗管及配件设备研制和渗管主要技术参数及工艺攻关问题。具体说包括用塑料管打孔的孔径及工艺工具、孔距及孔径的合理组合、1ｍ流量确定、渗灌管进口工作压力的确定、渗灌管管径及变径管组合、渗灌管间距的确定、渗灌管的适宜埋深及防止渗漏措施，渗灌管堵塞机理与防治及延长使用寿命的研究
活塞式施肥器
活塞式施肥器是目前国际上较先进的一种施肥器
优点：注入比例由外部调整并很精确，有多种规格选用，混合液直接经出水口注出，内设滤网自行过滤，工作压力低，运转噪声小
缺点：压损大、价格高
字的灌溉式施肥器
工作原理：当水流过施肥泵时，驱动主活塞，与之相联的注入器活塞跟随上下运动，吸入待注的肥料液并注入混合室，混合液直接进入出口端管路中，实现精确的肥料液比例控制
qa——灌水器的平均流量，L/h
水头偏差分配方法
式中：
H毛－毛管允许的水头差
H支－支管允许的水头差
Hv－允许的水头偏差（根据设计均匀度确定）
hd－灌水器工作水头
灌溉水利用效率的确定
常用下式表示微灌有效利用率，即
Vm——微灌时存在作物根层的水量
Vn——微灌的灌溉供水量
由于微灌的水量损失很小，建议微灌的灌水有效利用系数取0.9～0.9
式中：
Cv——灌水器的流量偏差系数；
S——流量标准偏差；
qi——所测每个滴头的流量L/h；
n——所测灌水器的个数。
水沙分离器
优点
水砂分离器能连续过滤高含砂量的灌溉水
缺点
不能除去与水比重相近或比水轻的有机质等杂物，特别是水泵起动和停机时过滤效果下降，会有较多的砂粒进入系统，另外，水头损失也较大
水砂分离器只能作为初级过滤器，然后使用筛网过滤器进行第二次处理，这样可减轻网式过滤器的负担，增长冲洗周期
筛网过滤器的种类繁多，按安装方式分类，有立式与卧式两种；按制造材料分类，有塑料和金属两种；按清洗方式分类又有人工清洗和自动清洗两种类型；按封闭与否分类则有封闭式和开敞式（又称自流式）两种
筛网过滤器由筛网、壳体、顶盖等部分组成
叠片式过滤器
叠片式过滤器是用数量众多的带沟槽的薄塑料圆片作为过滤介质
工作时水流通过叠片，泥沙被拦截在叠片沟槽中，清水通过叠片的沟槽进入下游
Gc——作物遮荫率，又称作物覆盖率，随作物种类和生育阶段而变化，对于大田和蔬菜作物，设计时可取0.8～0.9，对于果树作物，可根据树冠半径和果树所占面积计算确定
微灌补充强度；
微灌的灌溉补充强度取决于作物耗水量、降雨量和土壤含水量条件，通常有以下两种情况
在干旱地区降雨量很少，地下水很深，作物生长所消耗的水量全部由微灌提供。此种情况灌溉补充强度至少要等于作物的耗水强度，即
压差式施肥罐
压差式施肥罐一般由储液罐、进水管、供肥液管、调压阀等组成
工作原理是使进水管口和出水管口之间产生压差，并利用这个压力差使部分灌溉水从进水管进入肥料罐
化肥罐应选用耐腐蚀、抗压能力强的材料制造。罐内容积应根据系统控制面积大小及单位面积施肥量和化肥溶液浓度等因素确定
文丘里注入器
文丘里注入器与储液箱配套组成一套施肥装置，利用文丘里管或射流器产生的局部负压，将肥料原液或pH值调节液吸入灌溉水管中
灌水器的结构参数和水力学特征
灌水器的制造偏差
对灌水器的基本要求
制造偏差越小越好
出水量小而稳定，受水头变化的影响较小
流道大，抗堵塞性能强
结构简单，便于制造、安装、清洗
坚固耐用，价格低廉
灌水器的分类
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、
射流式微喷头
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
滴灌适合于蔬菜、果树、花卉以及垄向种植的作物，各种土壤条件都适用
便于实施化学灌溉（灌溉施肥），控制灌溉，在保护地蔬菜采用滴灌技术效果最佳
类型
固定式地面滴灌
半固定式地面滴灌
膜下滴灌
地下滴灌
微喷灌
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
微喷头包括固定或和旋转式
微喷头的流量通常为20—250L/h
砂过滤器
砂过滤器又称砂介质过滤器。它是利用砂石作为过滤介质的
砂过滤器主要由进、出水口、过滤罐体、砂床和排污孔等部分组成。为了使微灌系统在反冲洗过程中也能同时向系统供水，在首部枢纽往往安装两个以上过滤罐
筛网过滤器
筛网过滤器是一种简单而有效的过滤设备。。这种过滤器的造价较为便宜，在国内外微灌系统中使用最为广泛
Cv (％) 98 95 92
qv (%) 10 20 30
流量偏差与工作水头偏差的关系
x——灌水器的流态指数
hmax——灌水器的最大工作水头，m
hmin——灌水器的最小工作水头，m
qa——灌水器的平均工作水头，m
qmax——相应与hmax的灌水器的流量，L/h
qmin——相应与hmin的灌水器的流量，L/h
涌泉灌
在我国使用的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80~250L/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
果树小管出流平面布置图
重力滴灌系统
重力滴灌系统是李岚清副总理1997年访问以色列同以达成的技术引进和开发由中国农业大学同以色列恩塔公司在中国共同开发、推广的一种新型节水灌溉技术
灌水器设计工作水头的确定
灌水器的工作水头越高，灌水均匀度越高，但系统的运行费用越大
灌水器的设计工作水头应根据地形和所选用的灌水器的水力性能决定
滴灌时通常为10m水头
涌泉灌时，工作水头可为5～7m
构造简单，造价低廉，使用方便
主要适用于小型灌溉系统向管道中注入肥料或农药
注射泵
注射泵同文丘里注入器相同是将开敞式肥料罐的肥料溶液注入灌溉系统中
优点：是肥液浓度稳定不变，施肥质量好，效率高。可以实现灌溉液EC、PＨ值实时自动控制的施肥灌溉，即可严格控制混合比。
缺点：其吸入量不易调节且调节范围有限，另外还存在工作稳定性较差、系统压力损失较大
重力滴灌系统以它极低的工作压力、均匀的供水方、高效的水分利用、广泛的适用条件以及明显株产出效率，已为越来越多的用户所接受
渗灌
渗灌与地下滴灌相似，只是用渗头代替滴头全部埋在地下
渗头的水不像滴头那样一滴一滴地流出，而是慢慢的渗流出来，这样渗头不容易被土粒和根系所堵塞
最近在国外引进采用废轮胎加工成的多孔渗流管，并进行小面积试点，但是微孔渗流管的堵塞是一个严重的问题，未经长时间试验检验不宜贸然推广
特点
有效湿润半径较大
喷水强度较低
水滴细小
寿命较短
折射式微喷头
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
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。
微喷技术的特点它是通过有压管网将首部加压的水输送到田间，再经过特制的雾化喷头将水喷洒呈雾状进行灌溉
微喷头孔径较滴灌灌水器大，比滴灌抗堵塞，供水快
微喷适合于果树、花卉、部分露地蔬菜，各种土壤条件下都适用
在设施环境中灌溉花卉、育苗效果较好
容易产生堵塞问题，灌溉质量受地形影响，工程造价较高，适用于经济作物灌溉
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）
重力滴灌
渗灌
滴灌滴灌是通过安装在毛管上的灌水器将水、均匀而又缓慢地滴入作物根区附近土壤中的灌水形式
除紧靠滴头下面的土壤水分处于饱和状态外，其它部位的土壤水分均处于非饱和状态，土壤水分主要借助毛管张力作用入渗和扩散
微灌工程技术
概述微灌设备与工作原理
微灌工程规划设计参数的确定
微灌工程规划
微灌系统设计
微灌工程设计示例
微灌是利用微灌设备组装成微灌系统，将有压水输送分配到田间，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
微灌是以少量的水湿润作物根区附近的部分土壤，比地面灌溉节水50％～70 %，比喷灌省水15%～20 %，灌水均匀，均匀度达0.8～0.9,适用于所有的地形和土壤,特别适用于干旱缺水地区
设计灌水均匀度的确定式中：
式中：
q－灌水器平均流量
Cv－均匀系数
qi－灌水器流量
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
制造偏差系数
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
滴头堵塞问题一直没有得到彻底的解决。应搞好设备设施的配套研制，提高滴头使用寿命。并进行滴灌水源水质分析与处理装置设施及方法的研究；进行滴灌系统施用化肥药液装置使用方法的研究以及安全装置和调压装置的研究
渗灌中存在的问题
易于堵塞,不易检查和维修
应加强专用渗管及配件设备研制和渗管主要技术参数及工艺攻关问题。具体说包括用塑料管打孔的孔径及工艺工具、孔距及孔径的合理组合、1ｍ流量确定、渗灌管进口工作压力的确定、渗灌管管径及变径管组合、渗灌管间距的确定、渗灌管的适宜埋深及防止渗漏措施，渗灌管堵塞机理与防治及延长使用寿命的研究
活塞式施肥器
活塞式施肥器是目前国际上较先进的一种施肥器
优点：注入比例由外部调整并很精确，有多种规格选用，混合液直接经出水口注出，内设滤网自行过滤，工作压力低，运转噪声小
缺点：压损大、价格高
字的灌溉式施肥器
工作原理：当水流过施肥泵时，驱动主活塞，与之相联的注入器活塞跟随上下运动，吸入待注的肥料液并注入混合室，混合液直接进入出口端管路中，实现精确的肥料液比例控制
qa——灌水器的平均流量，L/h
水头偏差分配方法
式中：
H毛－毛管允许的水头差
H支－支管允许的水头差
Hv－允许的水头偏差（根据设计均匀度确定）
hd－灌水器工作水头
灌溉水利用效率的确定
常用下式表示微灌有效利用率，即
Vm——微灌时存在作物根层的水量
Vn——微灌的灌溉供水量
由于微灌的水量损失很小，建议微灌的灌水有效利用系数取0.9～0.9
式中：
Cv——灌水器的流量偏差系数；
S——流量标准偏差；
qi——所测每个滴头的流量L/h；
n——所测灌水器的个数。
水沙分离器
优点
水砂分离器能连续过滤高含砂量的灌溉水
缺点
不能除去与水比重相近或比水轻的有机质等杂物，特别是水泵起动和停机时过滤效果下降，会有较多的砂粒进入系统，另外，水头损失也较大
水砂分离器只能作为初级过滤器，然后使用筛网过滤器进行第二次处理，这样可减轻网式过滤器的负担，增长冲洗周期
筛网过滤器的种类繁多，按安装方式分类，有立式与卧式两种；按制造材料分类，有塑料和金属两种；按清洗方式分类又有人工清洗和自动清洗两种类型；按封闭与否分类则有封闭式和开敞式（又称自流式）两种
筛网过滤器由筛网、壳体、顶盖等部分组成
叠片式过滤器
叠片式过滤器是用数量众多的带沟槽的薄塑料圆片作为过滤介质
工作时水流通过叠片，泥沙被拦截在叠片沟槽中，清水通过叠片的沟槽进入下游
Gc——作物遮荫率，又称作物覆盖率，随作物种类和生育阶段而变化，对于大田和蔬菜作物，设计时可取0.8～0.9，对于果树作物，可根据树冠半径和果树所占面积计算确定
微灌补充强度；
微灌的灌溉补充强度取决于作物耗水量、降雨量和土壤含水量条件，通常有以下两种情况
在干旱地区降雨量很少，地下水很深，作物生长所消耗的水量全部由微灌提供。此种情况灌溉补充强度至少要等于作物的耗水强度，即
压差式施肥罐
压差式施肥罐一般由储液罐、进水管、供肥液管、调压阀等组成
工作原理是使进水管口和出水管口之间产生压差，并利用这个压力差使部分灌溉水从进水管进入肥料罐
化肥罐应选用耐腐蚀、抗压能力强的材料制造。罐内容积应根据系统控制面积大小及单位面积施肥量和化肥溶液浓度等因素确定
文丘里注入器
文丘里注入器与储液箱配套组成一套施肥装置，利用文丘里管或射流器产生的局部负压，将肥料原液或pH值调节液吸入灌溉水管中
灌水器的结构参数和水力学特征
灌水器的制造偏差
对灌水器的基本要求
制造偏差越小越好
出水量小而稳定，受水头变化的影响较小
流道大，抗堵塞性能强
结构简单，便于制造、安装、清洗
坚固耐用，价格低廉
灌水器的分类
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、
射流式微喷头
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
滴灌适合于蔬菜、果树、花卉以及垄向种植的作物，各种土壤条件都适用
便于实施化学灌溉（灌溉施肥），控制灌溉，在保护地蔬菜采用滴灌技术效果最佳
类型
固定式地面滴灌
半固定式地面滴灌
膜下滴灌
地下滴灌
微喷灌
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
微喷头包括固定或和旋转式
微喷头的流量通常为20—250L/h
砂过滤器
砂过滤器又称砂介质过滤器。它是利用砂石作为过滤介质的
砂过滤器主要由进、出水口、过滤罐体、砂床和排污孔等部分组成。为了使微灌系统在反冲洗过程中也能同时向系统供水，在首部枢纽往往安装两个以上过滤罐
筛网过滤器
筛网过滤器是一种简单而有效的过滤设备。。这种过滤器的造价较为便宜，在国内外微灌系统中使用最为广泛
Cv (％) 98 95 92
qv (%) 10 20 30
流量偏差与工作水头偏差的关系
x——灌水器的流态指数
hmax——灌水器的最大工作水头，m
hmin——灌水器的最小工作水头，m
qa——灌水器的平均工作水头，m
qmax——相应与hmax的灌水器的流量，L/h
qmin——相应与hmin的灌水器的流量，L/h
涌泉灌
在我国使用的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80~250L/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
果树小管出流平面布置图
重力滴灌系统
重力滴灌系统是李岚清副总理1997年访问以色列同以达成的技术引进和开发由中国农业大学同以色列恩塔公司在中国共同开发、推广的一种新型节水灌溉技术
灌水器设计工作水头的确定
灌水器的工作水头越高，灌水均匀度越高，但系统的运行费用越大
灌水器的设计工作水头应根据地形和所选用的灌水器的水力性能决定
滴灌时通常为10m水头
涌泉灌时，工作水头可为5～7m
构造简单，造价低廉，使用方便
主要适用于小型灌溉系统向管道中注入肥料或农药
注射泵
注射泵同文丘里注入器相同是将开敞式肥料罐的肥料溶液注入灌溉系统中
优点：是肥液浓度稳定不变，施肥质量好，效率高。可以实现灌溉液EC、PＨ值实时自动控制的施肥灌溉，即可严格控制混合比。
缺点：其吸入量不易调节且调节范围有限，另外还存在工作稳定性较差、系统压力损失较大
重力滴灌系统以它极低的工作压力、均匀的供水方、高效的水分利用、广泛的适用条件以及明显株产出效率，已为越来越多的用户所接受
渗灌
渗灌与地下滴灌相似，只是用渗头代替滴头全部埋在地下
渗头的水不像滴头那样一滴一滴地流出，而是慢慢的渗流出来，这样渗头不容易被土粒和根系所堵塞
最近在国外引进采用废轮胎加工成的多孔渗流管，并进行小面积试点，但是微孔渗流管的堵塞是一个严重的问题，未经长时间试验检验不宜贸然推广
特点
有效湿润半径较大
喷水强度较低
水滴细小
寿命较短
折射式微喷头
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
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。
微喷技术的特点它是通过有压管网将首部加压的水输送到田间，再经过特制的雾化喷头将水喷洒呈雾状进行灌溉
微喷头孔径较滴灌灌水器大，比滴灌抗堵塞，供水快
微喷适合于果树、花卉、部分露地蔬菜，各种土壤条件下都适用
在设施环境中灌溉花卉、育苗效果较好
容易产生堵塞问题，灌溉质量受地形影响，工程造价较高，适用于经济作物灌溉
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）
重力滴灌
渗灌
滴灌滴灌是通过安装在毛管上的灌水器将水、均匀而又缓慢地滴入作物根区附近土壤中的灌水形式
除紧靠滴头下面的土壤水分处于饱和状态外，其它部位的土壤水分均处于非饱和状态，土壤水分主要借助毛管张力作用入渗和扩散
微灌工程技术
概述微灌设备与工作原理
微灌工程规划设计参数的确定
微灌工程规划
微灌系统设计
微灌工程设计示例
微灌是利用微灌设备组装成微灌系统，将有压水输送分配到田间，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
微灌是以少量的水湿润作物根区附近的部分土壤，比地面灌溉节水50％～70 %，比喷灌省水15%～20 %，灌水均匀，均匀度达0.8～0.9,适用于所有的地形和土壤,特别适用于干旱缺水地区
设计灌水均匀度的确定式中：
式中：
q－灌水器平均流量
Cv－均匀系数
qi－灌水器流量
