《节水灌溉技术》pdf

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　　第 1 页 绪 论 一 、节 水灌溉 的含 义及 内容 节 水灌溉 是 指用 尽可 能少 的水 投入 ，取 得尽 可 能 多 的农作 物产 量 的一种 灌溉 模 式 。它 是技 术进 步 的产物 ，也 是现代化 农业 的重 要 内涵 。其核 心是在有 限 的水 资源 条件 下 ，通过 采 用 先进 的水利 工程 技 术 、适 宜 的农 作物 技术 和 用水 管理 等综 合技 术 措施 ，充 分提 高灌溉 水 的利 用率 和水 分生 产 率 。节 水 灌溉 技术 体 系包 括 工程技 术 、农 艺技 术 以及 与这 些 技术 相 应 的节水新材料 、新设备等 。 工程节水技术 工程 节 水 即通 过 各种 工程 手 段 ，达 到 高 效节 水 的 目的 。常用 的工程节 水 技 术 有 ：渠 道 防渗 、低压 管道输 水灌溉 、喷灌 、微 灌 、地下渗灌 、地面节 水灌溉等 。 渠 道 防渗技 术 。为 了减 少输 水渠 道渠 床 的透 水或 建立 不 易透 水 的防护 层面 而采 取 的各种 技术 措施 。根 据 所使 用 的防渗 材料 ，可 分 为土 料压 实 防渗 、三 合土 料护 面 防渗 、石 料 衬砌 防渗 、混凝土 衬 砌 防渗 、塑料 薄膜 防渗 、沥青 护面 防渗 等 。渠 道 是 我 国农 田灌溉 主 要 输 水 方 式 。传 统 的土 渠 输 水 渗 漏 损 失 大 ，约 占引水 量 的 ， 一 些 土 质 较 差 的 渠道渗漏 损 失高达 以上 ，是 灌溉 水 损 失 的重 要 方 面 。据 有 关 资料 分 析 ，全 国渠 系 每 年渗 漏损 失水 量 约为 多亿 ，水 量损 失非 常严重 。所 以，在 我 国大力 发展渠道 防渗 技术 、减少 渠道输 水 损 失 是 缓解 我 国水 资源 紧缺 的重要 途径 ，是 发展 节 水 农业 不可 缺少 的技术 措施 。渠 道 防渗 不仅 可 以显著地提 高渠 系 水利 用 系 数 ，减少 渠 水渗 漏 ，节 约 大量 灌 溉 用水 ，而且可 以提 高渠道输 水安全保证率 ，提 高渠道抗冲性 能 ，增加输 水 能力等 。 低 压 管 道 输 水 灌 溉 。利 用 低 压 输 水 管 道 代 替 土 渠 将 水 直 接 送 到 田间沟 畦 灌 溉 作 物 ，以减少 水在 输送 过 程 中 的渗 漏和 蒸发损 失 的技术 措施 。低 压 管道 输 水 灌溉 具有 省水 、 节 能 、少 占耕 地 、管理 方 便 、省工 省 时等 优 点 。 由于低 压 管道输 水 灌溉 技术 的 次性投资 较 低 ，要求 设备 简单 ，管理 也很 方便 ，农 民易于 掌握 ，故特 别 适合 我 国农 村 当前 的经济 状 况 和土 地 经 营 管 理模 式 ，深 受广 大 农 民的欢迎 。这 项 技 术 已在 我 国北方 地 区发 展 万 ，在 这 些地 区 的井 灌 区农 业 持续 发 展 中发挥 了重 要 作 用 。实 践证 明 ，低 压 管道输 水 灌 溉 是 我 国北 方 地 区 发 展 节 水 灌 溉 的重 要 途 径 之 一 ，是 一 项 很 有 发 展 前 途 的节 水 灌 溉 新 技 术 。 喷灌 。喷灌是 利用 自然 水头落差 或机械 加压把 灌溉 水通过 管道 系统输送 到 田间 ， 利 用 喷洒器 （喷头 ）将 水 喷射 到 空 中 ，并使水 分散 成 细 小水滴 后均 匀地 洒 落在 田间进 行 灌 溉 的一种 灌水 方法 。同传 统 的地 面灌溉方 法相 比 ，它具有 适应 性 强 、节 水 、省 电、灌 水均 匀 、有 利 于 实 现 灌 溉 自动 化 等 优 点 。 因此 ，世 界 许 多 国家 都 非 常 重 视 这 项 节 水 技 术 的 第 2 页 应用。 微灌 。微灌是根据作物 需水要求 ，通过低压管道系统与安装在末级管道上 的灌水 器 ，将作物生长所 需的水分和养分 以较小 的流量均匀 、准确地直接输送到作物根部 附近 的 土壤表面或土层 中的灌水方法 ，包括滴灌 、微喷灌和涌泉灌等 。与地面灌和 喷灌相 比，它 属于局部灌溉 ，具有省水节能、灌水均匀 、适应性强 、操作方便等优 点 。微灌是一些水资 源贫乏的地 区和发达 国家非常重视 的一项灌水技术 。 ）地面节水灌溉技术 。主要有 ：小畦灌 、长 畦分段灌 、宽浅式畦沟 结合灌 、水平畦 灌 、波涌灌溉等优化 畦灌技术 ；封 闭式直形沟 、方形沟 、锁链沟 、八字沟 、细流沟 、沟垄 灌水 、沟 畦灌 、波涌沟灌等节水型沟灌技术 ；膜上灌 、膜孔沟 （畦 ）灌等地膜覆盖灌水技 术等。 农艺节水技术 农艺节水包括农 田保蓄水技术 、节水耕作和栽培技术 、适水种植技术 、各种节水灌溉 制度及节水灌溉管理技术等 。由于农作物 需水规律不 同，各 自的灌溉制度及 管理措施 也不 同 。灌溉制度 包括 作物 播种前 （或插 秧前 ）以及全 生 育期 内的灌 水次数 、每 次灌 水 的 日 期 、灌水定额与灌溉 定额几方面 。节水灌溉制度是根据作物 的需水规律把有 限的灌溉水量 在 灌 区 内及 作物生 育期 内进 行最优 分配 ，达 到 高产 高效 的 目的 ，主要包括 不充分 灌溉 技 术 、抗旱灌溉和低定额灌溉技术 、调亏灌溉技术 、水稻 “薄 、浅 、湿 、晒 ”灌溉技术等 。 节水灌溉 管理技术是指根据作物 的需水规律控制 、调配水源 ，以最大 限度 的满足作物对水 分 的需求 ，实现 区域效益最佳 的农 田水分调控管理技术 。包括土壤墒情测报技术 、 田间管 理技术 、输配水量调控技术等 。 田间管理方面可通过平整土地 、秸杆覆盖 、地膜覆盖 、少 耕免耕技术 ， 以及合理调 蓄、综合利用 、定量调配灌溉水源等方法 以达到节水 的 目的。此 外 ，还可利用各种化学制剂调控土壤表面及作物 叶面蒸发达到节水 的 目的，如地面增温保 湿剂 、抗旱剂 、保水剂 、种子包衣剂等 ；利用植物基 因工程手段培养高效节水 品种等 。随 着信息技术 的发展 ，通过遥感 （ 、地理信息系统 （ 、全 球 定 位 系 统 （ 及 计 算机 网络技术获取 、处理 、传送各类农业节水信息，为现代农业 的发展提供技术支持 。 二 、节水灌溉 的意义 水是人类生存和发展不可替代 的资源 ，是实现经济社会可持续发展 的基础 。我 国是一 个水 资源相对不足 的 国家 ，淡水 资源 只 占世 界 总量 的 。我 国多年 平 均 河 川 径 流 量 为 亿 ，多年平均地下水资源量为 亿 ，扣除重复计算水量 ，多年平均水资源总 量 为 亿 ，居世界第六位，而人均水资源 占有量约为 ，只相 当于世界人均 占 有量 的 ，居世界第 位 ；北方地 区人均水资源 占有量仅为世界人均 占有量 的 。 随 着人 口的增长和经济 的快速发展 ，我 国水 资源短缺矛盾更加突 出。这种水资源 紧缺和水土 资源组合不平衡 ，导致 了我 国水旱灾害频繁发生 。从东南到西北几乎所有耕地 的绝大 多数 作物都 需要不 同程度 的灌溉 。 目前灌溉面积仅 占全 国耕地面积 的 ，干 旱缺 水 限制 了 灌溉 ，也限制 了农业和农村经济发展 。据统计 ， 年 ，全 国平 均 每 年 受 旱 面 积 为 万 ，约 占全 国播种面积 的 ，其 中成灾面积 万 ， 占全 国播种面积 的 年 的 年 间 ，全 国每 年 受 旱 成 灾面 积 达 万 万 ，减 产粮食 亿 亿 年 我 国发 生 了严 重 的旱 灾 ， 东 北 西 部 、华 北 大 部 、西 北 第 3 页 东部 、黄淮及长 江 中下游 地 区旱情 极为严重 ，受害范 围广 ，受害程度重 ，旱 灾损 失 巨大 。 农作物 因旱受灾面积 万 ，成 灾 面 积 万 ，因旱损 失粮 食 近 亿 经济作物损失 亿 元 。受灾面积 、成 灾面 积和 旱 灾损 失 都是 新 中 国成 立 以来最 大 的 。随 着 国民经济迅速发展和人 口急剧增长 ，干旱缺水状况呈不断加剧趋势 。 世 纪 年 代 以 来 ，全 国平均每年 因旱受灾 的耕地面积约 万 ， 正 常 年 份 全 国灌 区每 年 缺 水 亿 ，城市缺水 亿 。到 年左右 ，我 国人 口将达 到 亿 ，人 均 占有 水 资源 量 将减少 ，降至 左右，是世界公认的警戒线； 年 前 后将 更 加严 峻 。西 北地 区土地辽 阔，水资源稀缺 ，水土流失严重 ，生态环境极为脆弱 ，水 资源状况将是制约西部 大开发 的一个重要 因素 。 干旱缺水 的基本 国情决定 了我 国农业必须走节水 的道路 。我 国 目前水 资源 紧缺 ，除与 水 资源 本 身特 性 、水 污染严 重有 关 外 ，还 与水 资源 的浪 费有 关 。我 国用 水 大户 是农业 ， 年全 国总用水量 亿 ，农 田灌溉用水量 占总用水量 的 ，农 田灌溉 亩 均 用 水量为 。 由此 可见 ，农 田灌溉 用水量 占绝 大 多数 ，农 业水 资源 持 续利 用将 对水 资 源 的可持续利用产生重大影 响 。长期 以来 ，我 国 自然 资源特别是农业水资源无偿使用 ，已 造成 资源严重浪费 。由于灌溉技术和管理水平落后 、灌溉设施老化失修等原 因， 目前我 国 灌溉水 的利用率仅为 左 右 ， 比发达 国家低 个 百 分 点 ；吨粮 耗 水 ， 比发 达 国家高 ，农业节水潜力很大 。节水灌溉是提 高灌溉水利用率 的有效措施 ， 是农业持续发展 的重要 内涵 。在 世 纪 ，节 水 灌溉 的实施 ，对 实现 我 国水 资源 可 持 续 利 用 ，保障我 国经济社会可持续发展 ，具有十分重要 的意义 。 三 、节水灌溉发展现状与存在 的问题 （一 ）节水灌溉发展现状 新 中国成立 以来 ，我 国在节水灌溉技术 的研 究推广 、节水灌溉设备 的开发生产 、节水 示范工程 的建设 、节水灌溉服务体系 的建立等方面做 了大量 的工作 ，取得 了较为显著 的成 绩 。 世纪 年代开始进行节水灌溉技术试验研究； 世 纪 年代大面积 推广应用渠 道 防渗 、畦 田改造 ； 世纪 年代大面积推广低压管道输水并大范 围进 行喷灌 、滴灌 、 微喷等先进节水灌溉技术 的试点示范； 世 纪 年代节水灌溉全面推广普及 ，节水灌溉 技术水平越来越 先进 ，工程标准越来越 高 ，推广 范 围越来越广 。到 年 底 ，全 国共 建 成 各 类 节 水 灌 溉 工 程 的总面 积 达 亿 ， 其 中 喷 灌 、 滴 灌 和 微 喷 面 积 万 ，管道输水灌溉面积 万 ，渠 道 防渗 面 积 万 。此 外 ，还 有 水 稻 节 水 灌溉和坐水种等非工程面积 多亿 ，在 多年 的实践探索 中，各地摸索总结 出了一 套适合各 自特色 的节水灌溉技术与方法 。包括各种渠道 防渗和管道输水技术 ；适合小麦 、 玉 米等 大 田使 用 的管 式 、卷盘式 、时针 式移动 喷灌 以及 常规 的土地 平整 沟 畦灌 ；适合 棉 花 、蔬菜和果树等经济作物使用 的滴灌 、微喷灌 、膜 下滴灌 、 自压滴灌 、渗灌等技术 ；南 方 水 田的控制 灌溉技 术和 园 田化 建 设 ；西北干 旱 、半干 旱地 区 的雨水集 流 、窖 水 滴灌技 术 ；东北、西北等干旱地 区的 “坐水种 ”、 “旱地龙 ”、保水剂等抗旱措施 。节水灌溉在全 国迅速推广普及 ，取得 了显著的经济效益和社会效益 。 “九五 ”期 间是我 国节水灌溉发展最迅速 、最富有成效的时期 。 “九五 ”期 间，国家加 大 了资金投入 ，全 国用于发展节水灌溉 的资金约 亿元 。投入 的加 大 ，促 进 了节 水 灌溉 第 4 页 的发展 。在 此期 间 ，国家有 关部 门组织实施 了 个节水增产重 点县和节水型井灌 区建设 以及 个节 水灌溉示 范 市建设 ，对全 国 个大型灌区中的 个 进 行 以节 水 为 中心 的 续 建配 套 和 技 术 改造 ，兴 建 了 个 国家级节水增效示范 区。在众多示范项 目的带动下 ， “九五 ”期 间全 国新 增节水灌溉 工程面积 万 亿亩 ），其 中：喷 、微灌面 积 万 ，渠道 防渗灌溉面 积 万 ，管道 输 水灌溉面 积 万 。到 年 底 ，全 国节 水 灌 溉 工 程 面 积 累计 达 到 万 亿亩 ），占全 国有效灌溉面积 亿 亩 ） 的 。 此 外 ，与 工程 措 施 配 合 的各 种 形 式 的非 工程 节 水 措 施 面 积 已达 亿 ，其 中 “薄 、 浅 、湿 、 晒 ”水 稻 控 制 灌 溉 面 积 亿 ， 行 走 式 抗 旱 节 水 播 种 、 坐 水 种 等 亿 。 节 水灌溉 的普及 ，取得 了显著 的节 水效 果 ，用水 效率大 幅度 提 高 ，抗旱 能力 大大增 强 ，为我 国粮食生产做 出了贡献 。 年 ，全 国粮 食 产 量 是 亿 ，到 年 ，生 产 能力增 长 到 亿 ，净 增 亿 年 ，农村 水利 突 出节水灌溉工程及 经济 发达地 区的农村水利现代化试 点示范工程建设等 。大型灌 区以节水为 中心进行续建配套节 水改造 ，推广喷滴灌等先进技术与改进传 统地面灌水方法相结合 。农 田水利建设进一步加 强 ，有 效 灌溉 面 积 有 所 扩 大 ，全 年 新 增 万 ，累计 达 到 万 亿 亩 ）。节水灌溉面积新增 万 ，累计 达 到 万 亿亩 ）。灌溉事业的 发展 ，为农业增产创造 了条件 。 （二 ）我 国节水灌溉 发展存在 的 问题 综 上 所 述 ，我 国 的节 水 灌 溉 发 展 成 就 显 著 ，但 远 不 能满 足 农 业 稳 定 发 展 和 产 业 结 构 调 整 的 需要 。众 所 周 知 ，我 国是个 贫 水 国家 ，北 方 广 大地 区水 资源 供 应 已严 重 不 足 ，在 未来 年 内 ，随着 人 口 、经 济 的高 速 增 长 ，工 业 和 城 市 用 水 必 然 大 幅 度 增 加 ，农 业 供 水 只 能 保持在 目前 亿 的水平 上 ，惟一 的出路 只能是节水 灌溉 ，提 高灌溉水利用 率 ，把 灌溉 水 利 用系数 从 目前 的 左右提高到 。我 国现 阶段 的节水 灌溉 还 处于低水平发 展 阶段 ， 田间灌溉 多属传 统 的地 面灌溉 方 式 ，喷灌 、微 灌及 管道输 水 灌溉 等 先进 节 水 灌溉 技术覆盖率还 比较低 。到 年 ，我 国人 口将达到 亿 ，需要 粮食 亿 左右 ，为保证 粮食 与其他农 产 品的供 给 ，灌溉 面积 必须达 到 万 左 右 ，否则 目标 难 以实现 。与 这个 目标相 比，我 国节水灌溉还存在 以下 问题 ： 基础 研 究滞 后 。节 水灌溉 效益 的充 分发挥 需要 建立在 一些基础研 究上 ，而我 国基 础研 究又相对 比较滞 后 ，如农 田水分遥测遥感技术 、 水循环运移规律 、非充分灌溉 理论 及应 用技术 、水 净化技 术研 究及应 用 、灌 区灌 水 自动 控制 技术等 ，其 总体 比 国外 先进 水平 落后 ；又如 ，改进地面 灌水 技术 的节 水机 理还 不完全 清 楚 ，各种 改进 地面灌 水技 术 的 适用 条件 ，灌水 均 匀度对作 物产 量 的影 响 ，改进地 面灌水 质量 评估体 系和 方法 ，各种 改进 地面 灌水 技术要 素之 间的优 化组 合方 式 等 问题 无 明确 的结论 ；在激 光 平地 基础 上 开展 水平 畦灌 技术 在 我 国 尚属 空 白，一些 关键 性 的技术 问题 尚未得 到很 好 的解 决 ，与波 涌 灌溉 等灌 水技 术相 适应 的 田间灌水控 制 设 备及 设施还 没 有生 产 ，急 需开 发适合 我 国 国情 的波 涌 灌溉 灌水 设备 和 系统 设计 技术等 。这 些都严 重制 约 了节 水灌溉 技术 在 我 国的大 面积推 广应 用 。 ）设备 不配套 。主要 表 现在 系列化 、标准化程度 低 ，设备种类 少 、配套性差 ，产 品 第 5 页 的性 能及 耐久性 同国外先进技术相 比存在较大差距 。 ）综 合 性 不够 。 目前 节 水 工程 技 术 单 打 一 的较 多 ，缺 乏与 农 艺 技 术 等 的综 合 。 由于 农 、水 专 业 各 自的局 限性 ， 以及 各 专 业 多侧 重 于本 专 业 的技 术 研 究 ，在 农 、水 两 方 面 的适 用 技 术 如 何 紧 密 地 相 互 配 合 ，形 成 有 机 的统 一 体 ，使 水 的利 用 率 和 利 用 效 益 都 能 充 分 发 挥 ，研 究得 不够 深 入 ，远 远 满 足 不 了节 水农 业 发 展 的需要 。只有 对 各种 节 水 灌 溉 技 术 条件 下 的水肥 运 动 、吸 收 、转 化 利 用 规 律 ；耕 作 保 墒 、覆 盖 保 墒 技 术 如 何 与 节 水 灌 溉 技 术 的配 水相 结合 ；各种 单 项农 艺 节 水 技 术 如 何 在 不 同 的作 物 上及 不 同的节 水 灌 溉 技 术 条件 下 综 合 应 用等 问题进 行深入 、系统 的研 究 ，才 能保 证综 合 节水农 业技 术 的持 续 发展 。 ）管 理 水 平 差 。 国 际上 公 认 ，灌 溉 节 水 的潜 力 在 管 理 方 面 ，可 见 充 分 发 挥 灌 溉 管 理机 构 的作 用 、调 动 管理 人 员发 展 节 水农 业 的积 极 性 具有 重 大 的意 义 。 目前 不少 灌 区 经 费短缺 ，主 要 靠 多种 经 营来 维 持 ，灌 溉 管理 比较 薄 弱 ，工程 老 化 失修 ，效益 衰 减 ； 田间 灌 排 工 程 不 配 套 ，土 地 平 整 差 ；推 广 应 用 上 缺 乏与 生 产 责任 配 套 的管 理 体 制 ，造 成 不少 工 程 效 益 不 能 发 挥 ；适 应 市 场 经 济 发 展 要 求 的农 业 用 水 体 制 还 没 有 建 立 缺 乏 鼓 励 农 业 合 理 、高效用水 的机制和调控手段等 。 四 、我 国节水 灌溉 发 展 目标 与任 务 “十 五 ”期 间我 国节 水 灌 溉 要 以提 高 水 的有 效利 用 率 和 水 分 生 产 率 为 中心 ， 以促 进 农 业 结构 调 整 、增 加 农 民收入 、实现 水 资源 的可 持 续 利 用 和 农 业 可 持 续 发 展 为 目标 ，为 国家 的粮 食 安 全 、水 安 全 、生 态 系 统 安 全 提 供 有 力 的支 撑 和 保 障 。 “十 五 ”期 间节 水 灌 溉 发 展 的 目标 是 ：在 灌 溉 用 水 总 量 零 增 长 的前 提 下 ，使 全 国平 均 单 位 灌 溉 面 积 用 水量 在 “九 五 ” 末 的基础上再减 ；通过节水挖潜为新增灌溉面积 万 提 供 水源 保 障 ；使 全 国 平均灌溉 水 利用率提 高 个 百 分 点 ， 多 数 地 区达 到 ， 大 中 城 市 郊 区 达 到 以 上 ；万元农业产值耗 水量在 年 的基础上再下 降 。节 水 灌 溉 任 务 是 新 增 节 水 灌 溉 工程 面 积 万 ，达 到 万 。新 增 节 水 技 术 措 施 面 积 万 ，达 到 万 《全 国节 水 灌 溉 “十 五 ”及 年发展规划 》 明确提 出： 年 ， 我 国需新增节 水灌溉 程面积约 万 ，其 中 渠 道 防 渗 面 积 万 ，管道 输 水 灌溉面积 万 ，喷灌面积 万 ，微 灌 面 积 万 。根 据 我 国 国 民经 济 发 展 远 景 规 划 ，到 年 ，在 保 证 现 状 农 业 用 水 量 不 增 的条 件 下 ，实现 全 国有 效 灌溉 面 积 由现 在 的 万 亿亩 ）发 展 到 万 亿亩 ），节 水灌溉面积增 加 到 万 亿亩 ），实现节水 亿 ，新 增粮 食生产 能力 亿 “十 五 ”期 间全 国水 利 发 展规划 专 项 规划 之一 的 《全 国节 水 规划 纲要 》提 出 了我 国农 业节 水发展 的总体 设 想 ：农业 节 水发 展应 与农业产业 结构调 整 、农村 地 区小城镇 建设 以及 生态 建设相协 调 ；同时依据 水 资源 条 件 ，按 不 同水平 年份地 区实行用 水 的总量控制 。重 点 是灌 区的节 水 改造 ，按节 水 目标规划 发展 ， 同时加 强节 水 目标规划 的管理和 协调 ，在 全 国 总用 水 基 本 不 增 长 的前 提 下 ，使 水 土 条 件 较 好 的局 部 地 区农 业 用 水 有 所 增 加 。基 本 对 策 是 ： 以节 水增 产 为 目标对 灌 区进 行技 术 改造 ；因地制 宜加 快 发展节 水 灌溉 工程 ；加 强用水 定额 管理 ，推 广节 水 灌溉制度 ；平 田整地开 展 田间工程 改造 ；大力推 广节 水 农业技术 ；积 极发展节水综合技术等 。 现代 节 水 灌溉 要求我 们 必 须进 行 一次新 的科技革 命 ，使科研 成 果 真正用 于治 水活 动 ， 第 6 页 在实践应用 中产生效益 ，提高治水 的科技含量 。要实现 “十五 ”发展 目标和农业 的可持续 发展 ，必须依靠科技进步 ，采取有效 的科技和经济手段实现水资源 的优化配置 ，提高水资 源利用率 ，促进水资源 的供 需平衡 ，构建合理 的、高产 高效 的与生态 良性循环 的节水农业 体系 。此外 ，还应加强节水灌溉基础理论研 究；利用新材料 、新工艺及高新技术改进节水 灌溉产 品性 能，加快节水灌溉设备及产 品的更新换代 ；加强关键技术 的研 究；加强重 点地 区的节水灌溉发展 ；为农业及 国民经济 的可持续发展奠定坚实 的基础 。 五 、本课程 的任务和要求 本课程是高职 高专农业水利工程 （技术 ）专业 、水利工程专业 的一 门专业课 。它 的基 本任务是传授喷灌技术 、微灌技术 、低压管道灌溉技术 、渠道 防渗技术 、地面灌溉节水技 术 ， 以及 管道灌溉工程施 工与运 行管理 的基本 知识 、基 本 理论 和基 本方 法 ，结合课程 实 习、课程设计等实践技 能训练 ，使学生获得一定 的生产 实 际知识和技能，具有节水灌溉工 程规划 、设计 、施工与管理 的初步 能力 。具体要求是 ：了解节水灌溉 的重要意义 ；了解喷 灌系统 的组成及其主要设备 的性能特 点，掌握喷灌技术要素 、喷灌工程规划设计步骤和方 法 ，具有喷灌工程规划设计 的初步 能力 ；了解微灌系统 的组成及其主要设备 的性能特 点， 掌握微 灌工程 的规划 设计 方法 和 思路 ，具有规划设计 的初 步 能力 ； 了解 渠道 防渗 的重 要 性 、渠道衬砌 的类型、优缺 点及适用条件 ，掌握土料 防渗 、塑料薄膜 防渗 、砖石衬砌 、混 凝土衬砌 的施工方法和要 点；掌握 管道灌溉工程施工 、安装与调试方法 ， 以及运行 、管理 和维护 的基本知识 ，具有管道灌溉工程施工 、运行管理 的初步能力 ；了解地面灌溉节水技 术类型、灌水技术要素 、灌水质量评价方法 。 第 7 页 第 一 章 喷 灌 技 术 第 一节 概 述 喷灌是一种先进 的灌 水技术 ，近年来 已广泛运用于世 界各 国农业灌溉 中。我 国 自 世 纪 年代开始 ，对喷灌技术进行 了大量 的研究和推广 。据统计 ， 年全 国喷灌面积 已达 万 一 、喷灌及其优缺点 喷灌是利用水泵加压或 自然水头将水通过压力管道输送到 田间，经 喷头 喷射 到空 中， 形成细小 的水滴 ，均匀喷洒在农 田上 ，为作物正常生长提供必要水分条件 的一种先进灌水 技术 。喷灌系统是指从水源取水到 田间喷洒灌水整个工程设施 的总称 。与传统 的地面灌水 方法相 比，喷灌具有 明显的优点，但也还存在不足 。 （一 ）喷 灌 的优 点 节约用水 由于喷灌用管道输水 ，输水损 失很小 ，而且灌溉 时能使水 比较均匀地洒在地面 ，基本 上不产生深层渗漏和地面径流 ，所 以，一般可 比地面灌溉省水 ，灌 溉 水 利 用 系数可达 以上 。 增加作物产量 由于喷灌能适 时适量地进 行灌溉 ，便于控制土壤水分 ，使土壤 中的水 、气 、热 、营养 状况 良好 ，并能调节 田间小气候 ，增加近地表层空气湿度 ，有利于作物 的生长 ，一般可增 产 。 适应性强 喷灌适用于各种类型 的土壤和作物 ，不受地形条件 的限制 ，对平整土地要求不高 ，特 别适宜于地形复杂 、进行地面灌溉有 困难 的岗地和缓坡地 ，以及透水性强 的砂土 。 少 占耕地 喷灌可减少 田间内部沟渠 、 田埂 的 占地 ，可提 高耕地利用率 节省劳力 喷灌机械化程度高 ，可 以大大 降低灌水劳动强度和提高劳动生产率 ，节省大量 的劳动 力 。如各种 喷灌机组可 以提 高工效 倍 。 （二）喷灌的缺 点 受风 的影响大 在有风 的情况下 ，由于受风 的影 响 ，水 的飘移损 失增加 ，会大大 降低水 的利用系数和 第 8 页 喷灌均匀度 。 设 备 投 资 高 由于 喷灌 需要一定 的设备和管材 ，因而投 资一般较高 。如 固定管道式喷灌系统每亩 需 投 资 元 ，半 固定 管道 式 喷灌 系 统 每 亩 需投 资 元 。 耗能 地 面 灌溉 只要将 水通 过 渠 道 或 管道 输 送 到 田间 即可 实现 自流 灌 溉 ，喷 灌 则要 利 用 水 的 压 力使 水 流 破 碎 成 细 小 的水 滴 并 喷洒 在 规 定 范 围 内，显然 喷灌 需要 消 耗 一 部 分 能源 。从 节 省 能源 的角度考虑 ，喷灌可 向低压化方 向发展 。 二 、喷 灌 系 统 的组 成 与 分 类 （一 ）喷灌 系统 的组 成 喷 灌 系 统 一 般 由水 源 工 程 、水 泵 及 动 力 设 备 、输 水 管道 系 统 和 喷 头 等 部 分 组 成 ，如 图 所 示 。 图 喷灌系统组成示意 图 水 源 工 程 河流 、渠道 、湖 泊 、塘 库 、井泉 等均可作 为 喷灌水源 。水源 提供 的水 量 、水质 必须符 合 喷灌 的要 求 。为 了满 足加压 的需要 有时还要修建泵站及 附属设备 、蓄水池和沉淀池等 建 筑 物 ，这 些 统称 为 水源 工程 。 水泵及动力设备 大 多数情况 下 ，水源 的水位 不足 以满 足 喷灌所要求 的水头 时必须用水 泵加压 。常用 的 水泵有 离 心泵 、长轴井泵 、潜 水 电泵等 。在有 电力供应 的地方 常用 电动机 作为水泵 的动 力 设备 ，也可用柴 油机 、汽 油机 、手 扶 拖拉机 上 的动 力机 等 带动 。动 力机 功 率 的大 小根据 水 泵的配套要求而定 。 管道系统 管道 系统 的作 用是将 压 力水输送 并分配 到 田间 。通 常 由干 、支两 级管道 组成 。干 管起 第 9 页 输配水作用 ，支管是工作管道 ，支管上按一定 间距装有用于安装喷头 的竖管 。在管道 系统 上还装有各种连接和控制 的附属配件 ，如弯头 、三通 、接头 、闸阀等 。为便于在灌水 的同 时施肥、喷药，在干管或支管上还要配置药、肥储存罐等注入装置 。 喷头 喷头是喷灌系统 的专用设备 ，一般安装在竖管上 ，或者安装在支管上 。喷头 的作用是 将压力水通过喷嘴喷射到空中，形成细小 的水滴 ，均匀地洒落在土壤表面 。 （二）喷灌系统的分类 喷灌系统可按不 同方法分类 。若按系统获得压力 的方式可分为机压喷灌系统和 自压喷 灌系统 ；按系统设备组成分为管道式喷灌系统和机组式喷灌系统 ；按喷灌系统 中主要组成 部分是否移动 的程度可分为 固定式 、移动式和半 固定式三类 。 机压喷灌系统和 自压喷灌系统 机压喷灌系统 。机压喷灌系统是指 由动力机和水泵为喷头提供工作压力 的喷灌系 统 。在没有 自然水头可利用 时 ，为使 喷灌水流具有一定 的压力 ，必须用水泵加压 ，同时配 备 电动机 、柴油机等动力设备 。加压水泵 的流量要满足灌溉要求 ，其扬程 除应保证 喷头工 作压力外 ，还要考虑克服管道沿程和局部水头损失 ，以及水源和喷头之 间的高差 。 ） 自压 喷灌系统 。当水源位置 高于 田面 ，且有足够 的落差 时，利用水源 具有 的 自然 水头 ，用管道将水 引到灌 区实现喷灌 的一种灌溉 系统 。 自压 喷灌系统 多建在 山丘 区或库 区 下 游 。 管道 式喷灌系统和机组式喷灌系统 管道 式喷灌系统 。管道 式喷灌系统是为 区别机组式喷灌系统而命名 的。 由于管道 是系统 中主要设备 ，故称管道 式喷灌系统 。根据 管道 的可移动程度 ，又可分为 固定管道 式 喷灌系统 、半 固定管道式喷灌系统和移动管道式喷灌系统三种 。 固定管道 式喷灌系统 的各组成部分 除喷头外 ，在整个灌溉季节或常年都是 固定 的，水 泵和动力构成 固定 的泵站 ，干管和支管多埋于地 下 ，喷头装在 固定 的竖管上 （有 的竖管可 以拆卸 ）。这种喷灌系统生产效率高 ，运行管理方便 ，运行费用低 ，工程 占地少 ，有利于 自动化控制 ；缺 点是工程投资大 ，设备利用率低 。因此 ，适用于灌水频繁 、经济价值 高 的 蔬菜及经济作物 区。 半 固定管道式喷灌系统 的动力 、水泵和干管是 固定 的，支管和 喷头是移动 的，故称为 半 固定管道式喷灌系统 。这种形式在干管上装有很多给水栓 ，喷灌 时把支管接在干管给水 栓上进行喷灌 ，喷洒完毕再移接 到下一个给水栓继续喷灌 。由于支管可 以移动 ，减少 了支 管数量 ，提高 了设备利用率 ，降低 了系统投资 。为便于移动支管 ，管材应为轻型管材 ，如 薄壁铝管 、薄壁镀锌钢管 、塑料管等 ，并且配有各类快速接头和轻便连接件 、给水栓 。 移动管道 式喷灌系统 的干 、支管道均为移动使用 。这种喷灌系统设备利用率高 ，投资 较低 ，但劳动强度较大 。 ）机组式喷灌系统 。 由喷头 、管道 、加压泵及动力机等部件组成 ，集加压 、行走 、 喷洒于一体 ，称为喷灌机组 。以喷灌机组为主体 的喷灌系统称为机组式喷灌系统 。按 喷灌 机运行方式可分为定喷式和行喷式两类 。 定喷式喷灌机组是指喷灌机工作时，在一个 固定 的位置进行喷洒 ，达 到灌水定额后 ， 第 10 页 按预先设定好 的程序移动 到另一个位置进行 喷洒 ，在灌水周期 内灌完计划灌溉 的面积 。包 括手推 （抬 ）式喷灌机 、拖拉机悬挂式 （或牵 引式 ）喷灌机 、滚移式喷灌机等 。 行 喷式 喷灌机组 是在 喷灌过程 中一边 喷 洒一边移动 （或转动 ），在灌水周期 内灌完 计划灌溉 的面积 。包括 拖拉机双悬臂式喷灌 机 、 中心支轴式喷灌机 、平移式喷灌机 、卷 盘式喷灌机等。 按 配 用 动 力 的大 小 ， 喷 灌 机 组 又 包 括 大 、 中、小 、轻等 多种 规格 品种 。我 国应用 最 多 的是 轻 小 型 喷 灌 机 ， 图 、 图 为 我 国常用 的小型喷灌机 。它具有结构简单 、 使用灵活 、价格较低等优 点 ，缺 点是机 具移 图 手推直连式喷灌机 （电动机配套 ） 动频繁 ，特别是在泥泞 的道路上移动 困难 。 喷头 竖 管 ； 水 泵 ； 一 电动 机 ； 此外 ，像平移式喷灌机 、滚移式喷灌机 、软 一 开 关； 一 电缆； 一 吸水 管； 一底 阀； 管牵 引卷盘式喷灌机等大 中型喷灌机也有一 一机 架； 一 车轮 定范 围的应用 。 图 手扶拖 拉机配套 的悬挂式 喷灌机 水 源 吸 水 管 ； 一 水 泵； 一手扶 拖 拉机； 一皮带传动系统； 输 水 管 ； 竖管及支架 喷 头 第 11 页 三 、主要喷灌技术要素 喷灌强度 、喷灌均匀系数和喷灌雾化指标是衡量喷灌质量 的主要指标 。因此 ，进 行喷 灌时要求喷灌强度适宜 ，喷洒均匀 ，雾化程度好 ，以保证土壤不板结 ，结构不被破坏 ，作 物不损伤 。 喷灌强度 喷灌强度是指单位 时间内喷洒在单位面积上 的水量 ，或单位 时间内喷洒在 田面上 的水 层 深 ，一般 用 或 表示 。 由于 喷洒 时水量 分布 常常是不均匀 的， 因此 喷灌 强度有 点喷灌强度 、喷头平均喷灌强度和系统的组合喷灌强度 。 ）点喷灌强度 。是指某一单位时段 内喷洒到 田面某 点的水深 ，即 喷头 的平均 喷灌 强度 。是指单位 时间 内单喷头 喷洒时喷灌面积上各 点喷灌水深 的平均值 ，以平均 喷灌水深 与相应 的喷洒时 间 的 比值 表 示 ， 即 （ 当单喷头作全 圆周喷洒 时，其平均喷灌强度为 （ 式中 喷头喷水流量 ， 喷洒水利用系数； 全 圆喷洒时一个喷头的湿润面积， 当单喷头作扇形喷洒时 ，其平均喷灌强度为 （ 式中 扇形喷洒范 围的中心角 ，如 图 所 示 。 喷灌 系统 的组合 喷灌 强度 。组合 喷灌 强度是 指 喷灌 系统喷洒面积上各 点喷灌强度 的平均值 。 由于 喷灌系统 中各 喷头 的喷洒面积有一定重叠 ，所 以喷灌系统 的组合 喷灌强度 比单 喷头 的平均喷灌强度要大 ，其表达式为 （ 式中 单 喷 头 喷 洒 时 的 实 际 有 效 湿 润 面 积 ， 若 支 管 间 距 图 扇形喷洒示意 图 为 ，支管上喷头间距为 ，则 土壤的允许喷灌强度。 土壤 的允许喷灌强度 是表示土壤入渗 能力 的一个指标 。如果系统组合 喷灌强度超 过 值 ，喷灌水就不 能充分入渗 ，会 出现地面径流和积水 ，致使灌水不均匀和耕层土壤 湿润 不足 ，这 是 喷灌不 允许 出现 的 。因此 ，组 合 喷灌 强度 必须小 于土壤 允许 喷灌 强度 ，各 类 土 壤 允许 喷灌 强度 值参 考 表 、表 第 12 页 表 几种土壤 允许 喷灌强度 的近似值 表 坡 地 上 允许 喷灌 强度 的折 减 系数 喷灌均匀系数 喷灌 均 匀系 数是表 示 喷洒 水量在 喷灌面 积上分 布 的均 匀程度 的系数 。它是衡量 喷洒质 量好坏 的主要指标之 ，多用均匀系数 。表示，计算公式为 （ 式 中 喷洒面积上的平均喷洒水深， 各测点喷洒水深的平均离差， 《喷灌 工程 技术 规范 》规 定 ： “在 设计 风速 下 ，喷灌均匀 系数 不应 低于 ，但对行喷式喷灌系统 ，不应低于 喷灌雾化指标 喷灌雾化指标是表示喷洒水在空中裂散程度 的特征值 。雾化不充分，喷洒水滴过大，会 打伤作物 ，破坏土壤团粒结构，影响作物生长；雾化过度，细小水滴易被风吹失，飘移蒸发损 失过大，且耗能多、不经济。所 以，水滴雾化程度要恰当，以不损坏作物为度 。工程规划设计 中，通常用喷头进 口处的工作压力 与喷头主喷嘴直径 的 比值作 为设计 依据 ，即 表 喷灌的雾化指标 值 越 大 ，表 示 雾 化 程 度 越 高 ，水 滴 直径就越小 ，打击强度也越小 。对于主喷嘴 为 圆形且不带碎水装置 的喷头 ，设计雾化指 标应符合表 要 求 。 第 二 节 喷 灌 的 主 要 设 备 一 、喷头类 型及 其 主 要 性 能参 数 （一）喷头类型 喷头 是 喷灌 系 统 的主 要 组 成 部 分 ，它 的作 用 是把 有 压 水 流 喷射 到 空 中 ，散 成 细 小 的水 第 13 页 滴 并均 匀地散 落 在 它所控 制 的灌溉 面积上 。因此 ，喷头 结构形式及其制造 质量 的好 坏直接 影 响到喷灌质量 。喷头 的种类很 多 ，可按不 同的方 式对 喷头进 行分类 。 按工作压力和射程 分类 按工 作压 力和 射程 大 小可 分为低 压 喷头 （或称近 射程 喷头 ） 、中压 喷头 （或称 中射程 喷 头 ）和 高 压 喷头 （或 称 远 射 程 喷头 ）等 。各 类 喷 头 工 作 压 力 和 射 程 范 围见 表 。 目 前 ，我 国使用最普遍 的喷头是 中射程 喷头 ，其耗能少 ，喷洒质量较好 。 表 喷头按工作压力分类表 按结构形式和喷洒特征分类 按结构形式和 喷洒特征又可把 喷头分为旋转 式 、固定式和孔管式三种 。 旋 转 式 喷头 。旋 转 式 喷头 又称 为射 流 式 喷头 ，其特 点是边 喷洒边 旋转 ，水 从 喷 嘴 喷 出时形 成一股 集 中 的水 舌 ，故射程 较 远 ，流 量 范 围大 ，喷灌 强度 较 低 ，是 目前 我 国农 田 灌溉 中应 用最普 遍 的一种 喷头 形 式 。按 移动 机 构 的特 点 ，旋 转 式 喷头 又可 分 为摇 臂 式 、叶 轮 式和反作用 式三种 ，其 中摇 臂式 喷头应用最多 。 摇 臂 式 喷头 的转动机 构是 一个装 有 弹簧 的摇 臂 ，在摇 臂 的前 端有 一个偏 流板 和 一个勺 形 导水 片 ，喷水前偏 流板和 导水 片置 于 喷嘴正前方 ，当开始 喷水 时水 舌通过 偏流板或 直接 冲 到 导水 片上 ，并从侧 面 喷 出 ，水流 的冲击 力使摇 臂转动 并把摇 臂弹簧 拉 紧 ，然后在 弹簧 力 的作用 下摇 臂又 回位 ，使偏 流板和 导水 片进入 水舌 ，在摇 臂惯 性力 和水舌 对偏流板 的附 加 力 的作用 下 ，敲击 喷体 （即弯头 、喷管 、喷嘴等组 成 的一个可 以转 动 的整 体 ），使 喷管 转动 ，于 是又进入 第 二个循 环 ，如 此往 复 ，使 喷头不 断地旋 转 喷洒 。其 结构详 见 图 、图 。摇 臂 式 喷 头 喷 洒 范 围可 以是 圆形 ，也 可 以是 扇 形 。为 了控 制 喷 洒 面 积 成 扇 形 ，需在 这类 喷头 上装有 换 向机 构 ，喷头不 断往返 成扇 形旋 转 。 摇 臂 式 喷 头 的缺 点是 在 有 风 和 安 装 不 平 的情 况 下 ，旋 转 速 度 不均 匀 ，影 响喷 灌 质 量 。 但 它 结构简单 ，维修方 便 ，便 于推广 ，使 用最普 遍 。 固定 式 喷头 。固定 式 喷头 又 叫漫射 式 或散 水 式 喷头 。它 的特 点是在 整 个 喷灌 过 程 中 ，喷头 的所 有 部件 都 是 固定 不动 的 ，水 流 以全 圆周 或扇 形 同时 向外 喷洒 。其 优 点是 结构 简 单 ，工 作 可 靠 ；缺 点 是 水 流 分 散 ，射 程 小 喷 灌 强 度 大 （ 以 上 ） ，水量 分 布 不均 ，喷孔 易被堵塞 。因此 ，其使用 范 围受 到很大 限制 ，多用于 公 园 、苗 圃 、菜 地 、温 室 等 。按 其 结构 形 式可 以分 为折 射 式 （图 、缝 隙 式 （图 和 离 心 式 （图 ）三 种 。 第 14 页 图 单 嘴 带 换 向 机 构 的 摇 臂 式 喷 头 结 构 图 一 空 心轴； 一 防沙弹簧 弹簧罩； 喷体； 一 换 向器； 空 心轴 套； 一减磨密封圈； 一摇臂调位螺钉 弹 簧 座 摇 臂 轴； 摇 臂 弹 簧 ； 摇 臂 ； 反 转 钩 ； 一打击块； 喷 嘴 ； 稳流器 ； 喷 管； 一 限位 环 图 双 嘴 摇 臂 式 喷 头 的 典 型 结 构 导水板 挡 水 板 ； 一 小 喷 嘴； 一摇 臂 摇臂弹簧 三 层 垫 圈 空 心轴 轴套； 防 沙 弹 簧 ； 一摇 臂轴； 一摇 臂垫 圈； 大 喷 管 ； 整流器 ； 一 大 喷 嘴 第 15 页 图 折射 式喷头 内支 架式； 外支 架 式； ）整 体 式 折 射 锥 ； 一 喷 嘴； 一支架 管接 头 图 缝 隙式 喷头 图 离心式喷头 缝 隙 喷体 管 接 头 喷嘴 蜗 壳 锥 形 轴 孔管式喷头 。该 喷头为一根或几根较 小直径 的管子组成 ，在 管子 的顶部分布有 一些小 的喷水孔 ，喷水孔直 径 一般 为 喷水孔分布形式有单列式和多列式两种 ， 如 图 所示。 孔 管 式 喷 头 的优 点 是 结 构 简 单 。缺 点 是 喷 灌 强 度 较 高 ，水 舌 细 小 ，受 风 的影 响 大 ；孔 口小 ， 抗 堵 塞 能 力 差 ；工 作 压 力 低 ，支 管 内实 际压 力 受 地 形 起 伏 的影 响 大 。一 般 用 于 菜 地 、苗 圃和 矮 秆 作 物 的喷灌 。 （二 ）喷头 的主要性 能参数 喷 头 的主 要 性 能 参 数 有 工 作 压 力 、流 量 、射 程 等 ，它 是 选 择 图 孔 管 式 喷 头 第 16 页 喷头 的主要依据 。 工作压 力 喷头 工 作 压 力 是 指 喷头 进 口前 的 内水 压 力 ，一 般 用 表 示 ，单 位 或 。 流 量 单位 时 间 内喷头 喷 出 的水 的体 积称 为 喷头流量 ，用 表示 ，单位 为 或 射程 射程是指在无风条件下 ，喷射水流所能达 到 的最大距离 ，即喷洒湿润半径 ，一般用 表示 ，单位 为 表 列 出 了常用 摇 臂 式 喷头 性 能参 数 ，可 供 设计 时参 考 。 表 常用摇臂式喷头性能参数表 第 17 页 续 表 第 18 页 二 、管道及 附件 （一 ）管 道 管道 是 喷 灌 系 统 的主 要 组 成 部 分 。按 其 使 用 条 件 可 分 为 固定 管道 和 移 动 管道 两 类 。对 喷灌 用 管道 的要 求 是 ：能承 受 设计 要 求 的工 作 压 力 和 通 过 设计 流 量 ，且 不造 成 过 大 的水 头 损 失 ，经 济 耐 用 ，耐 腐 蚀 ，便 于 运 输 和 施 工 安 装 。对 于移 动 式 管道 还 要 求 轻 便 、耐 撞 击 、 耐 磨 和 能经 受风 吹 日晒 。 由于 管道 在 喷 灌 工程 中需要 的数 量 多 ， 占投 资 比重 大 ，因此 ，必 须 因地制 宜 、经济合理地选用管材及 附件 。 固定 式 管道 常用 的固定管道有 ：钢 管 、铸 铁 管 、钢 筋混凝 土 管 、石 棉水 泥 管 、塑料 管等 ，管径 一 般 为 左 右 。 钢 管 。其 优 点是 能承 受较 大 的压 力 （可 承压 ， 与 铸 铁 管 相 比 ，韧 性强，能承 受动 荷 载 ，管壁 较 薄 ，节 省材 料 ，管段 长而 接 头少 ，铺 设 安装 方 便 。缺 点是 价 格 高 ，使用寿 命 短 （常年使用 的输 水钢 管寿命 约为 年 ），易腐蚀 ，因此 ，埋设在地下时 钢管表面应涂有 良好 的防腐层 。 常用 的钢管有无缝钢管 、水煤气钢管和焊接钢管等 。 ）铸铁 管 。其优 点是承 受 内水 压 力 大 ， 般 可 承 压 工 作 可 靠 ；使 用 寿 命 长 ，一般可使用 年 。缺 点 是 性 脆 ，管 壁 厚 ，重 量 大 ，不 能 经 受 较 大 的动 荷 载 ， 比 钢管要多花 倍 的材 料 ；每 节 管 子 有 效长 ，仅 为钢 管 的 ，故接 头 多 ，增 加 施 工 工 作 量 ；在 长 期输 水 后 ， 由于 内壁 锈 蚀 会 产 生 锈 瘤 ，使 内径 逐 渐 变 小 ，阻力 逐渐加大 ，从而 降低其过水 能力 。 铸铁 管 的接 口有 法兰接 口和 承插接 口两 种 ，一般 明设管道 采 用 法兰接 口，埋 设地 下 时 用 承插 接 口。按 加 工 方 法和 接 头 形式 ，铸 铁 管可 分为铸铁 承插 直 管 、砂 型离 心铸铁 管和 铸 铁 法兰 直 管 。按 其承 受压 力 大 小 ，可分 为低压 管 （工 作压 力 不大 于 、普 压 管 （工 作 压 力 和 高压 管 （工 作 压 力 。喷灌 中一般采用普压管或高 压 管 。 ）钢 筋 混凝 土 管 。有 自应 力钢 筋 混凝 土 管和 预 应 力 钢 筋 混凝 土 管两 种 ，可 以承 受 工 作压 力 。其优 点是节 省钢材 和生 铁 ，而且 不会 因锈 蚀使 输 水 性 能 降低 ，使 用 寿 命 长 （一般 可 使 用 年 以上 ）。缺点是质脆， 自重大，运输不便 ，价格较高等 。 ）石 棉 水 泥 管 。石 棉 水 泥 管 是 用 的水泥与 的石 棉 纤 维 （以 重量 计 ）混合 后经制 管机 卷制而 成 ，承压 力在 以下 ，规格直径 为 ，管 长 为 。具有 耐腐 蚀 、重 量 轻 、便 于 搬 运 和 铺 设 、输 水 能力较 稳 定 、可 加 工 性 能好 等 优 点 。缺 点是 性脆 ，抗 冲击 能力差 ，运 输 中易损坏 ，质 量 不均 匀等 。 ）塑 料 管 。喷灌 常 用 的塑 料 管有 硬 聚氯 乙烯 管 、聚 乙烯 管 和 聚丙 烯 管等 ，硬 聚 氯 乙 烯 （ ）承插 管 的使用最为普遍 ，管道 的规格见表 。塑 料 管 的承 压 力 按 壁 厚 和 管 径 不 同而 异 ，一 般 为 塑 料 管 的优 点 是 耐腐 蚀 ，使 用 寿 命 长 （一般 可 用 年 以上 ），重量轻 ，内壁光滑 、水 力 性 能好 ，施 工 容 易 ，能适 应 一 定 的不均 匀沉 陷等 。缺 点是低 温 性脆 ，易老化 ，但 埋 在 地 下可 减 慢 老化 速 度 。 第 19 页 塑料管 的连接形式有 刚性连接和柔性连接两种 。刚性连接有法兰连接 、承插连接 、粘 接和焊接等 ，柔性连接 多为铸铁管套橡胶 圈止水 的承插式连接 。 移动式管道 喷灌 用移 动 式 管道 由于经常 需要 移 动 ，除 了满足 一般 要 求外 ，还 必须轻 便 ，容 易拆 装 ，耐磨 、耐撞击等 。常用 的移动管道有塑料管、铝合金管和镀锌薄壁钢管等 。 塑料 管 。用作移动管道 的塑料 管有硬管 、软管和半软管 。硬管和半软管 的规格特 点与 固定管道基本相 同，不过 由于经常暴露在外面 ，要求抗老化性能强 ，故常在其 中掺炭 黑做 成 黑色 管子 ，每节 管长 ，用快速接头连接 。常用 的塑料软管有锦纶塑料管和维 塑软管两种 。这两种管子重量轻 ，便于移动 ，价格低 ，但 易老化 ，不耐磨 ，怕扎 、怕折 ， 一般 只能使用 年 。 表 硬 聚 氯 乙烯 管材 的公称 直径 、壁 厚及 公差 注 本表摘 自 喷灌用硬聚氯 乙烯管》 公称压 力 是 管材 在 下输送水 的压力 。 ）铝合金管 。铝合金管具有强度 高 ，重量轻 ，耐腐蚀 ，搬运方便等特 点 。铝合金 的 比重为 ，约为钢 的 ，单位长度重量仅为 同直径水煤气管 的 ，比镀锌钢管还轻 ， 在正常情况下使用寿命可达 年左 右 。缺 点是价格 较 高 ，管壁 薄 ，容 易碰 瘪 。 镀锌 薄 璧钢 管 。镀锌 薄壁钢 管是用 厚度为 的带 钢 卷 焊 而 成 。在 管 端配 上快速接 头 ，然后经 过镀 锌 处 理后 能 防止生锈 。其 优 点是强度 高 ，韧性 好 ，能经 受野 外恶 劣条 件 下 由水 和 空气 引起 的腐 蚀 ，使用 寿命长 。但 由于镀锌 质量 不 易过 关 ，影 响使用 第 20 页 寿命 ，而且价格较 高 ，重量也较铝 管 、塑料管大 ，移动 不如铝 管 、塑料 管方便 。 （二 ）附 件 管道 附件 是指 管道 系统 中的控制件和连接件 ，是管道系统不可缺少 的配件 。 控制件 控 制件 的作用 是根 据 喷灌 系统 的要求 来 控 制 管道 系统 中水流 的流量 和 压 力 ，确 保 管道 系统运 行 安全 。一般 常用 的控制 件有 阀 门、安全 阀、减压 阀、排进 气 阀 、水锤 消 除器 、专 用 阀等 。 阀 门。阀 门是用 以控 制 管道 的启 闭与 调 节流 量 ，按工 作压 力 大 小可 以分为低压 阀 门、 中压 阀 门、高压 阀 门等 ，喷灌一般使 用低压 阀 门 。按 结构 分类 ，喷灌 管道 中常用 的 阀 有 闸阀 、蝶 阀、截 止 阀等 。给水 栓 是 喷灌系 统 的专用 阀 门，常用 于连 接 固定 管道 和移 动 管道 ，控制水流 的通断 。 阀 门的优 点是 阻力小 ，开 关 力小 ，水 可从两个方 向流动 ；缺 点是结构 复杂 ，密 封面容 易被擦伤而影 响止水功能 ，高度较大 。 球 阀 。球 阀 的优 点是 结 构简 单 ，体积 小 ，质 量轻 ，对 水流 阻力小 。缺 点是 启 闭速 度 不 易控 制 ，从而 使 管 内产 生较 大 的水锤 压 力 。球 阀在 喷灌系 统 中多安装 于 竖管上 ，用来 控制喷头 的开启或关 闭。 ）安全 阀 。安全 阀是一种 当管 内压 力上 升 时 ， 自行 开 启 、防止 发 生水锤 事 故 的安全 装置 。常用 的有 弹簧 式 、杠杆式和开放 式几种 。 减 压 阀 。减 压 阀 的作 用 是在 设备 或 管道 内的水压 超过 规 定 的工作 压 力 时 ， 自动 打 开 降低压 力 。如在 地 势很 陡 、管轴 线 急剧 下 降 、管 内水压 力上 升超 过 了喷头 的工 作压 力或 管道 的允许压 力 时 ，就 要用 减压 阀适 当 降低压 力 。适 用于 喷灌 系统 的减 压 阀有 薄膜 式 、弹 簧薄膜式和波纹管式等几种 。 空气 阀 。空气 阀 的作用是 当管道 内存有 空气 时 ， 自动 打 开通气 口；管 内充 水 时进 行排 气后 ，封 口块 在 水 压 的作用 下 自动封 口；当管 内产生 真 空 时 ，在 大 气 的压 力 作用 下打 开 出水 口，使 空气进入 管 内，防止产 生 负压 。国产 定 型生产 的空气 阀分单 、双 室 两种 ，一 般 中、小规模 的喷灌系统 多采用单室 空气 阀 。 连接件 连接件 的作用是根据 需要将 管道连接 成 管 网 ，也称 为 管件 。如弯头 、三通 、四通 、异 径 管 、堵 头等 。不 同的管材使用不 同的管件 ，如铸铁 管有承插和法 兰两种连接方 式 ，所用 管件 各不相 同 。塑料 管 的管件通 常 由生产 厂家研制配 套供应 ，钢 管 管件通 常都是根据 需要 自己焊 接 。 第三节喷灌工程 的规划与设计 一 、规划设计 的原则及 内容 （一 ）规划设计 的原则 喷灌工程规划是对整个工程进 行总体安排 ，是进行工程设计 的前提 ，只有在合理 的、 切实可行 的规划基础上 ，才 能做 出经济合理 的设计 。喷灌工程规划应在收集水源 、气象、 第 21 页 地形 、土壤 、作物 、灌溉试验 、能源 、材料 、设备 、社会经济状况与发展规划等方面 的基 本资料基础上 ，通过技术经济 比较确定喷灌工程 的总体设计方案 。规划设计 中应遵循 以下 原 则 ： 喷灌灌溉工程规划应符合 当地农业 区划和农 田水利规划 的要求 ，并应与农村发展 规划相协调 ，采用 的喷灌技术应与农作物 品种、栽培技术相适应 。 喷灌工程形式应根据 当地 自然和社会经济条件 、水土 资源特 点和农业发展要求 ， 因地制宜选择 。 喷灌工程规划应注 意充分利用原有 的水利及其他工程设施 ；注 意与其他灌溉方式 相协调 ；与排水 、道路 、林带、供 电及居 民点的规划相结合 ，与节水农业技术相结合 。做 到统筹安排，合理布局。 在保证喷洒质量 、运行安全可靠和管理方便 的前提 下 ，尽量 降低工程造价和运行 费用 ；尽可能考虑喷灌设备 的综合利用 ，充分发挥工程 的经济效益 。 ）规划 中应注意节约能源 ，在有 自然水头可利用 的地方 ，尽量发展 自压喷灌 。 （二）规划设计的内容 通 常 ，建设一个 喷灌工程 ，首先应进行可行性研 究 。可行性研 究是对兴建喷灌工程 的 必要 性 与可 行 性进 行论证 ，最 后 提 出可 行 性研 究报 告或 项 目建 议 书 ，供 上 级主管部 门审 查、决策 。工程立项后 ，应对具体工程进行规划设计 。 喷灌工程规划设计一般分为规划和设计两个阶段 。但对面积较小 （在 亩 以 下 ） 的 喷灌工程 ，也可合为一个设计 阶段进 行 。喷灌工程规划设计 的内容一般包括 收集规划设计 资料 ，进 行喷灌系统选 型和工程规划 以及水力计算 、结构设计等 。喷灌工程规划 阶段应提 交 的成 果有 设计 任 务 书和 喷灌 工程 规划 布置 图 。设计 任 务 书 的 内容包 括 ：喷灌 区基 本 情 况 、喷灌工程可行性分析 、喷灌系统 的选型 、水源分析及水源工程规划 、喷灌工程 的规划 布置、投资概算及效益分析。 在设计任务书 中应 阐 明该 喷灌工程选定 的设计标准 、依据 的原则 、定量计算方法与结 果 。在进行可行性分析和方案选择时均应进行多方案 比较 。 工程规划完成之后 ，就可根据 总体规划和布置进 行技术设计 。在技术设计阶段应提 出 的成果有设计说 明书和系统平面布置 图、管道纵剖面 图、管道系统结构示意 图等 。设计说 明书 的主要 内容包括 ：基本资料 、系统选型 、作物灌溉制度拟定 、喷灌用水量计算 、水源 分析及水源工程规划 、喷头选 型与组合 、系统平面布置 、喷灌工作制度 的拟 定 、管材与管 径 的选择 、管道纵剖面设计及 系统结构设计 、水泵选 型及动力机配套 、设备材料用量及投 资预算、技术经济分析等。 在设计说 明书 中，还要对施工及运行管理提 出必要 的要求 ，阐 明有关注 意事项 。对于 规模较小 的工程 ，施工结束验 收前只要求提交竣工 图纸和竣工报告 。而规模较大 的工程还 要提 交施 工期 间验 收报 告 ，管道水压试 验报 告 ，试运 行报 告 ，工程 决算报 告和 运行 管理 办法 。 二 、喷灌系统规划设计步骤 喷灌系统规划设计前应首先确定灌溉设计标准 。我 国灌溉规划 中常用灌溉设计保证率 确 定灌溉 设计 标准 。灌溉设计保证 率是 指灌 区用 水量 在 多年 期 间能够 得 到充分满足 的几 第 22 页 率，常用百分数表示。 《喷灌工程技术规范》明确规定 ，喷灌 的灌溉保证率要 高于地面灌溉 的灌溉保证率 。在丰水地 区或种植经济价值较高 的作物 时取较高值 ；在缺水 地 区或 种 植 经 济 价 值 较 低 的作 物 时 取 较 低 值 ，但 一 般 不 应 低 于 。设计标准确定后 ， 就可根据 喷灌工程规划设计 内容和成果要求按 以下步骤进 行 。按设计要求不 同，分为管道 式喷灌系统和机组式喷灌系统两类 。 （一）管道式喷灌系统 收集规划设计资料 规划设计喷灌系统 时，必须对 喷灌 区进 行现场踏勘 ，收集必要 的地形 、气 象、土壤 、 水文地质 、作物种植 、能源及动力 、现有工

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