滴灌設(shè)計與施工
（一）滴灌的優(yōu)缺點
1．水的有效利用率高在滴灌條件下，灌溉水濕潤部分土壤表面，可有效減少土壤水分的無效蒸發(fā)。同時，由于滴灌僅濕潤作物根部附近土壤，其他區(qū)域土壤水分含量較低，因此，可防止雜草的生長。第三，滴灌系統(tǒng)不產(chǎn)生地面徑流，且易掌握精確的施水深度，非常省水。
2．環(huán)境濕度低滴灌灌水后，土壤根系通透條件良好，通過注入水中的肥料，可以提供足夠的水分和養(yǎng)分，使土壤水分處于能滿足作物要求的穩(wěn)定和較低吸力狀態(tài)，灌水區(qū)域地面蒸發(fā)量也小，這樣可以有效控制保護地內(nèi)的濕度，使保護地中作物的病蟲害的發(fā)生頻率大大降低，也降低了農(nóng)藥的施用量。
3．提高作物產(chǎn)品品質(zhì)由于滴灌能夠及時適量供水、供肥，它可以在提高農(nóng)作物產(chǎn)量的同時，提高和改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，使保護地的農(nóng)產(chǎn)品商品率大大提高，經(jīng)濟效益高。
4．滴灌對地形和土壤的適應(yīng)能力較強由于滴頭能夠在較大的工作壓力范圍內(nèi)工作，且滴頭的出流均勻，所以滴灌適宜于地形有起伏的地塊和不同種類的土壤。同時，滴灌還可減少中耕除草，也不會造成地面土壤板結(jié)。
雖然滴灌有上述許多優(yōu)點，但是，由于滴頭的流道較小，滴頭易于堵塞；且滴灌灌水量相對較小，容易造成鹽分積累等問題。
（二）滴灌系統(tǒng)的組成
滴灌系統(tǒng)由水源工程、首部樞紐（包括水泵、動力機、過濾器、肥液注入裝置、測量控制儀表等）、各級輸配水管道和滿頭等四部分組成，其系統(tǒng)主要組成部分如下：
1．動力及加壓設(shè)備包括水泵、電動機或柴油機及其他動力機械，除自壓系統(tǒng)外，這些設(shè)備是微灌系統(tǒng)的動力和流量源。
2．水質(zhì)凈化設(shè)備或設(shè)施有沉沙（淀）池、初級攔污柵、旋流分沙分流器、篩網(wǎng)過濾器和介質(zhì)過濾器等。可根據(jù)水源水質(zhì)條件，選用一種組合。篩網(wǎng)過濾器的主要作用是濾除灌溉水中的懸浮物質(zhì)，以保證整個系統(tǒng)特別是滴頭不被堵塞。篩網(wǎng)多用尼龍或耐腐蝕的金屬絲制成，網(wǎng)孔的規(guī)格取決于需濾出污物顆粒的大小，一般要清除直徑75微米的泥沙，需用200目的篩網(wǎng)。砂礫料過濾器是用洗凈、分選的砂礫石和砂料，按一定的順序填進金屬圓筒內(nèi)制成的，對于各種有機或有機污物、懸浮的藻類都有較好的過濾效果。旋流分沙分流器是靠離心力把比重大于水的沙粒從水中分離出來，但不能清除有機物質(zhì)。
3．滴水器水由毛管流進滴水器，滴水器將灌溉水流在一定的工作壓力下注入土壤。它是滴灌系統(tǒng)的核心。水通過滴水器，以一個恒定的低流量滴出或滲出后，在土壤中以非飽和流的形式在滴頭下向四周擴散。目前，滴灌工程實際中應(yīng)用的滴水器主要有滿頭和滴灌帶兩大類。
4．化肥及農(nóng)藥注入裝置和容器包括壓差式施肥器、文丘里注入器、隔膜式或活塞式注入泵，化肥或農(nóng)藥溶液儲存罐等。它必須安裝于過濾器前面，以防末溶解的化肥顆粒堵塞滴水器。化肥的注入方式有三種：一種是用小水泵將肥液壓入干管；另一種是利用于管上的流量調(diào)節(jié)閥所造成的壓差，使肥液注入干管；第三種是射流注入。
5．控制、量測設(shè)備包括水表和壓力表，各種手動、機械操作或電動操作的閘閥，如水力自動控制閥、流量調(diào)節(jié)器等。
6．安全保護設(shè)備如減壓閥、進排氣閥、逆止閥、泄排水閥等。
（三）滴水器
滴水器是滴灌系統(tǒng)的核心，要滿足以下要求：
（1）有一個相對較低而穩(wěn)定的流量在一定的壓力范圍內(nèi)，每個滴水器的出水口流量應(yīng)在2～8升／小時之間。滴頭的流道細小，直徑一般小于2毫米，流道制造的精度要求也很高，細小的流道差別將會對滴水器的出流能力造成較大的影響。同時水流在毛管流動中的摩擦阻力降低了水流壓力，從而也就降低了末端滴頭的流量，為了保證滴灌系統(tǒng)具有足夠的灌水均勻度，經(jīng)驗上一般是將系統(tǒng)中的流量差限制在10％以內(nèi)。
（2）大的過流斷面為了在滴頭部位產(chǎn)生較大的壓力損失和一個較小的流量，水流通道斷面最小尺寸在0．3～1．0毫米之間變化。由于滴頭流道較小，所以很容易造成流道堵塞。如若增大滴頭流道，則需加長流道，為此，研究出了多種滴水器。
1．滴水器的分類及特點由于滴水器的種類較多，其分類方法也不相同：
（1）按滴水器與毛管的連接方式分
①管間式滴頭：把灌水器安裝在兩段毛管的中間，使滴水器本身成為毛管的一部分。例如，把管式滴頭兩端帶倒刺的接頭分別插入兩段毛管內(nèi)，使絕大部分水流通過滴頭體內(nèi)腔流向下一段毛管，而很少的一部分水流通過滴頭體內(nèi)的側(cè)孔進入滴頭流道內(nèi)，經(jīng)過流道消能后再流出滴頭。管間式滴頭與毛管的連接方式如圖4-2（a）所示。
②管上式滴頭：直接插在毛管壁上的滴水器，如旁播式滴頭、孔口式滴頭等，它們與毛管的連接方式如圖4-2（b）所示。
（2）按滴水器的消能方式不同分
①長流道式消能搞水器：長流道式消能滴水器主要是靠水流與流道壁之間的摩擦耗能來調(diào)節(jié)滴水器出水量的大小，如微管、內(nèi)螺紋及迷宮式管式滴頭等，均屬于長流道式消能滴水器。如圖4-3（a）所示。
②孔口消能式滴水器：以孔口出流造成的局部水頭損失來消能的滴水器，如孔口式滴頭、多孔毛管等均屬于孔口式滴水器。如圖4-3（b）所示。
③渦流消能式滴水器：水流進入滴水器的渦流室的邊緣，在渦流的中心產(chǎn)生一低壓區(qū)，使中心的出水口處壓力較低，因而滴水器的出流量較小。設(shè)計良好的渦流式滴水器的流量對工作壓力變化的敏感程度較小，渦流消能式滴水器如圖4-4（a）所示。
④壓力補償式滴水器：壓力補償式滴水器是借助水流壓力使彈性體部件或流道改變形狀，從而使過水段面面積發(fā)生變化，使滴頭出流小而穩(wěn)定。壓力補償式滴水器的顯著優(yōu)點是能自動調(diào)節(jié)出水量和自清洗，出水均勻度高，但制造較復(fù)雜，圖4-4（b）為常用的壓力補償式滴水器。
⑤滴灌管或滴灌帶式滴水器：滴頭與毛管制造成一整體，兼具配水和滴水功能的管（或帶）稱為滴灌管（或滴灌帶）。按滴灌管（帶）的結(jié)構(gòu)可分為內(nèi)鑲式滴灌管（如圖4-5a）和薄壁滴灌帶（如圖4-5b所示）兩種。
2．常用滴水器的水力性能及其選擇
（1）微管滴頭又稱發(fā)絲管，它實際上是一種把直徑為0．8～1．5毫米的黑色聚乙烯管，通過直接插入毛管進行灌溉的方式。當毛管中的壓力水流通過微管時，由于發(fā)絲管的沿程阻力損失，逐漸消耗了壓力水流所具有的能量，使連續(xù)的壓力水流變?yōu)椴贿B續(xù)的水滴形式或細流而流出微管。微管滴頭的連接方式有纏繞式和直線散放式兩種。
根據(jù)管道水力基本原理，微管的流量可用式（4-1）、式（4-2）計算，即
由上述可知，當微管內(nèi)徑d一定時，流量q將隨著工作壓力h和管長L而變化。如果要求某一內(nèi)徑的微管出流量q保持恒定，那么，只要根據(jù)工作壓力h的大小來改變微管長度L，就能達到此目的，即
式中符號意義同前。
（2）滴水器的性能指標及其選擇滴水器的性能指標主要有孔口直徑、工作壓力、流量和制造偏差系數(shù)等。由于滴水器種類較多，這里僅列出國內(nèi)外幾種典型滴水器水力性能指標，如表4－2、表4-3、表4-4所示。
以上僅給出了幾種典型滴頭水力性能指標，設(shè)計時可根據(jù)不同土壤、作物種植制度、工作壓力、滴頭售價等，參照各個生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品名錄，合理選擇滿頭形式及型號。如保護地中黃瓜、西瓜等寬行大株距作物，為了滿足灌溉要求，可選擇滴頭式滴水器、較大間距的滴灌管或滴灌帶。一般情況下，滴水器工作水頭越高，灌水均勻度越高，但系統(tǒng)運行費用就越高。其設(shè)計工作水頭應(yīng)取所選灌水器的額定工作水頭。廠家沒有提供額定工作水頭的滴水器，應(yīng)由灌水器水頭與流量關(guān)系曲線確定，但不宜低于2米。
滴水器設(shè)計允許流量偏差率應(yīng)不大于20％。灌水小區(qū)內(nèi)滴水器流量和工作水頭偏差率依式（4-5）、式（4-6）計算，即
滴水器工作水頭偏差率與流量偏差率之間的關(guān)系用式（4－7）表示：
（四）保護地滴灌灌溉系統(tǒng)設(shè)計
1．設(shè)計原則保護地滴灌灌溉系統(tǒng)設(shè)計除了滿足節(jié)水、節(jié)能、節(jié)省勞力等之外，通常應(yīng)遵循以下主要原則：
①必須滿足保護地作物生長對水分的要求；
②灌溉系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)結(jié)合耕作實際，便于農(nóng)事操作；
③應(yīng)使所選擇的灌水方法既能滿足作物的灌溉要求，又不因灌溉而造成病害、蟲害的發(fā)生；
④在盡可能的情況下，灌溉系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)考慮施肥及噴藥裝置；
⑤在盡可能的情況下，應(yīng)使灌溉系統(tǒng)在滿足灌溉要求的同時，工程建設(shè)的綜合造價最小。
2．設(shè)計步驟
（1）資料的收集在系統(tǒng)設(shè)計時，必須掌握以下資料：
①地形資料：根據(jù)實際情況測繪大比例尺地形圖，其中包括保護地的平面布置、道路、水源位置、高差等。
②土壤資料：主要是土壤理化性質(zhì)、地下水埋藏深度和土層厚度等。土壤理化性質(zhì)主要包括土壤類別、干容重、含鹽情況、土壤田間持水率等。
③氣象資料：區(qū)域年均降雨量及季節(jié)分布、平均氣溫、極端氣溫（包括最高、最低氣溫）、最大凍土層深度、無霜期、蒸騰蒸發(fā)資料等。
④水源資料：水源屬性（個人或集體）、種類、水源位置、水質(zhì)、含沙情況、水位、供水能力、利用和配套情況等。若水源為機井時，還應(yīng)調(diào)查機井的靜水位和動水位，當?shù)叵滤惠^淺時，一定要調(diào)查清楚地下水位及其周年變化規(guī)律。若水源為渠水時，應(yīng)調(diào)查清楚水源的含泥沙種類、含沙量、水位、供水時間、可能的配水時間等。同時，還應(yīng)特別注意水源的保證率問題。不論是只用于保護地的水源還是與周圍大田混用的水源，都應(yīng)考慮這個問題。
⑤保護地作物種植資料：其中包括作物的種類、種植密度（其中最主要的是行距和株距）等。
⑥保護地的環(huán)境資料：包括保護地周圍的地形、交通和供電等。
（2）灌水方法的選擇灌水方法選擇適當與否，除了影響工程投資外，還直接影響著灌溉系統(tǒng)的效益發(fā)揮和灌溉保證率。因此，應(yīng)根據(jù)作物種類、作物的種植制度、種植季節(jié)、水源情況、保護地設(shè)施情況、工程區(qū)社會經(jīng)濟情況等，合理地選擇相對投資較省、灌溉保證率較高且有利于保護地作物生長的灌水方法。
保護地灌溉系統(tǒng)的灌水方式可選擇單一的灌水方法，也可根據(jù)作物生長對水、肥及環(huán)境的要求選擇各種組合方法，在可能的情況下，要盡可能結(jié)合其他農(nóng)業(yè)措施，綜合考慮，以方便進行保護地作物耕作，并達到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和高效的目標。例如，密植蔬菜或窄行作物，可選擇地膜覆蓋灌水方法、畦灌、涌流灌溉、微噴灌和噴灌等全地面濕潤方式的灌水方法。對要求生長環(huán)境中濕度較低的作物而言，而灌溉水源的水質(zhì)較好、動力保證率較高時，應(yīng)選擇局部灌水方法，如滴灌、滲灌等。對于從事育苗或花卉生產(chǎn)的保護地來講，在某些情況下要求濕潤地面而控制環(huán)境濕度，而在中午溫度過高時又需降低葉面溫度等，可選擇滴灌結(jié)合噴灌或微噴灌、溝灌結(jié)合噴灌或微噴灌等灌水方式。
（3）滴灌系統(tǒng)布置保護地滴灌系統(tǒng)的管道一般分干管、支管和毛管等三級，布置時要求干、支、毛三級管道盡量相互垂直，以使管道長度和水頭損失最小。通常情況下，保護地內(nèi)一般要求出水毛管平行于種植方向，支管垂直于種植方向。圖4-6中管道就采用這種布置形式。
（4）保護地滴灌灌溉制度的擬定
①灌水定額：是指作為滴灌系統(tǒng)設(shè)計的單位面積上的一次灌水量，如果用灌水深度表示，可用式（4-8）計算，即
H——計劃濕潤層深度（米），一般蔬菜0.20-0.30米深根蔬菜或果樹0.3-1.0米；
p——土壤濕潤比，70%-90%。
②設(shè)計灌水周期：滴灌設(shè)計灌水周期是指按一定的灌水定額灌水后，在作物適宜土壤含水率的條件下，保障作物正常生長的可能延續(xù)時間T，用式（4－9）計算，即
③一次灌水延續(xù)時間：一次灌水延續(xù)時間是指把設(shè)計灌水定額水量，在不產(chǎn)生徑流的條件下，均勻分布于保護地田間所用的灌水時間，用式（4－10）計算，即
④輪灌區(qū)數(shù)目的確定：
（a）對于固定式滴灌系統(tǒng)，輪灌區(qū)數(shù)目可按式（4-11）計算：（b）對于移動式滴灌系統(tǒng)，則有：
⑤一條毛管的控制灌溉面積：
（a）對于固定式滴灌系統(tǒng)，毛管固定在一個位置上灌水，控制面積為
f=SeL (4-13)
式中 f——每條毛管控制的灌溉面積（平方米）
L——毛管長度（米），移動式滴灌系統(tǒng)中為出流毛管長度。
（b）對于移動式滴灌系統(tǒng)，一條毛管控制的灌溉面積為
（5）滴灌系統(tǒng)控制灌溉面積大小的計算在灌溉水源能夠得到充分保證的條件下，滴灌面積的大小取決于管道的輸水能力。對于水源流量不能滿足整個區(qū)域需要時，滴灌面積為
（6）管網(wǎng)水力計算滴灌系統(tǒng)各級管道布置好以后，即可從最末端或最不利毛管位置開始，逐級推算各級管道的水頭損失（包括沿程水頭損失和局部水頭損失）。在設(shè)計中，同一條支管上的第一條毛管最前端出水孔處水頭與最末一條毛管最末端出水孔處水頭之間的差值，不超過滴頭設(shè)計工作壓力的20％，流量差值不超過10％；對于采用壓力補償式滴水器時，僅要求區(qū)域內(nèi)滴頭流量差值不超過10％，并據(jù)此確定支、毛管的最大設(shè)計長度；在滴灌中，由于管網(wǎng)中水流壓力通常小于0．3兆帕，所以多選用PE塑料管道。
管道中水流在運動過程中的壓力損失通常包括沿程阻力損失和局部阻力損失。工程設(shè)計中塑料管道的沿程阻力損失常選用式（4－16）、（4－17）計算，局部阻力損失常用式（4－18）計算。
①沿程阻力損失hf
當管道有多個出水口時，管道的沿程阻力應(yīng)考慮多口出流對沿程阻力的折減問題，多口出流折減系數(shù)k如表4-6所示，對應(yīng)計算公式為
②局部阻力hj
工程設(shè)計中為了計算方便，局部阻力損失也常按沿程阻力損失hf的10％估算。
（7）管道系統(tǒng)設(shè)計管道系統(tǒng)設(shè)計包括各級管道的管材與管徑的選擇、各級固定管道的縱剖面設(shè)計、管道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
①管材的選擇：可用于灌溉的管道種類很多，應(yīng)該根據(jù)滴灌區(qū)的具體情況，如地質(zhì)、地形、氣候、運輸、供應(yīng)以及使用環(huán)境和工作壓力等條件，結(jié)合各種管材的特性及適用條件進行選擇。一般情況下，對于地理固定管道，可選用鋼筋混凝土管、鋼絲網(wǎng)水泥管、石棉水泥管、鑄鐵管和硬塑料管。鋼管易銹蝕和腐蝕，最好不要選用。隨著材料工業(yè)的發(fā)展，地埋管道多選用塑料管。選用塑料管時一定要注意，木同材質(zhì)的塑料管在幾何尺寸相同的情況下可承受的工作壓力相差甚遠（表4-7），特別是在使用低密度聚乙烯管（PE管）時，一定要注意管壁的厚度是否達到了能承受系統(tǒng)所要求壓力的厚度，若沒有達到，千萬不能使用，否則將會埋下隱患，造成運行時管道發(fā)生爆破，甚至導(dǎo)致整個管道系統(tǒng)癱瘓。用于滴灌地埋管道的塑料管，最好選用硬聚氯乙烯管（UPVC管）。對于口徑150毫米以上的地埋管道，硬聚氯乙烯管在性能價格比上的優(yōu)勢下降，應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟分析選擇合適的管材。塑料管經(jīng)常暴露在陽光下使用，易老化，縮短使用壽命。因此，地面移動管最好不采用塑料管。
②管徑的選擇：當輪灌編組和輪灌順序確定之后，各級管道在每一輪灌組所通過的流量即可知道。通常選用同一級管道在各輪灌組中可能通過的最大流量，作為本級管道的設(shè)計流量，依據(jù)這個設(shè)計流量來確定管道的管徑。若某一級管道，其最大流量通過的時間占管道總過水時間的比例甚小，也可選取一個出現(xiàn)次數(shù)較多的次大流量，作為管道的設(shè)計流量來確定管徑。同一級管道的不同管段通過的最大流量不同時，可分段確定設(shè)計流量。
（a）支管管徑的確定：支管是指直接安裝豎管和滴頭的那一級管道。支管管徑的選擇主要依據(jù)灌溉均勻的原則。管徑選得越大，支管運行時的水頭損失就越小，同一支管上各滴頭的實際工作壓力和灌水量就越接近，灌溉均勻度就越接近設(shè)計狀況。但這樣增大了支管的投資，對移動支管來說還增加了拆裝、搬移的勞動強度。管徑選得小，支管投資減少，移動作業(yè)的勞動強度降低，但由于運行時支管內(nèi)水頭損失增大，同一支管上各滴頭的實際工作壓力和灌水量差別增大，結(jié)果造成田面上各處受水量不一致，影響滴灌質(zhì)量。為了保證同一支管上各噴頭實際噴水量的相對偏差不大于20％，國家標準GBJ85-85規(guī)定：同一支管上任意兩個滴頭之間的工作壓力差應(yīng)在滴頭設(shè)計工作壓力的20％以內(nèi)。顯然，支管若在平坦的地面上鋪設(shè)，其首末兩端滴頭間的工作壓力差應(yīng)最大。若支管鋪設(shè)在地形起伏的地面上，則其最大的工作壓力差并不見得發(fā)生在首末滴頭之間?？紤]地形高差△Z的影響時上述規(guī)定可表示為
因此，同一支管上工作壓力差最大的兩滴頭間允許的水頭損失即為
從式（4－20）可以看出：逆坡鋪設(shè)支管時，允許的hw的值小，即選用的支管管徑應(yīng)大些；順坡鋪設(shè)支管時，因△Z的值本身為負值，其允許的hw的值可以比0．2hp大些，也就是說因支管順坡鋪設(shè)時，因地形坡降彌補了支管內(nèi)的部分水力坡降，選用的支管管徑可適當?shù)男⌒?
當一條支管選用同管徑的管子時，從支管首端到朱端，由于沿程出流，支管內(nèi)的流速水頭逐次減小，抵消了局部水頭損失，所以計算支管內(nèi)水頭損失時，可直接用沿程水頭損失來代替其總水頭損失，即h'f=hw，式（4－20）可改寫為
滴頭選定后，滿頭的設(shè)計工作壓力可從滴頭性能表中查得。兩滴頭進水口高程差（實際上就是兩滴頭所在地的地面高差）可以從系統(tǒng)平面布置圖中查取。則h'f即可求出。利用公式h'f=FfLQm／db，在其他參數(shù)已知的情況下反求管徑d，d就是該支管可選用的最小管徑的計算值。因管材的管徑已標準化、系列化。因此，還需按管材的標準管徑將計算出的管徑規(guī)范取整。對滴灌系統(tǒng)的支管，考慮到運行與管理的方便，最大的管徑一般不超過100毫米，并且應(yīng)盡量使各支管取相同的管徑，至少也需在一個作業(yè)區(qū)中統(tǒng)一。對于固定管道式滴灌系統(tǒng)，地理支管的管徑可以不同，但規(guī)格不宜太多，同一條支管一般最多變徑兩次。
（b）支管以上各級管道管徑的確定：一般情況下，這些管道的管徑是在滿足下一級管道流量和壓力的前提下按費用最小的原則選擇的。管道的費用常用年費用來表示。隨著管徑的增大，管道的投資造價（常用折舊費表示）將隨之增高，而管道的年運行費隨之降低。因此，客觀上必定有一種管徑，會使上述兩種費用之和為最低，這種管徑就是我們要選擇的管徑，稱之為經(jīng)濟管徑。經(jīng)濟管徑中對應(yīng)的流速稱為經(jīng)濟流速。圖4-7就是用最小年費用法計算經(jīng)濟管徑的原理示意圖。用這種方法確定管徑概念清楚，但計算相當繁瑣，往往需要分別計算出多種管徑的年投資和年運行費，比較后再確定。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，許多優(yōu)化設(shè)計方法，如微分法、動態(tài)規(guī)劃法等已在管道灌溉管網(wǎng)的設(shè)計中得到應(yīng)用，具體方法可參閱有關(guān)書籍。
對于規(guī)模不太大的滴灌工程，也可用式（4－22）、式（4－23）的經(jīng)驗公式估算管道的直徑：
應(yīng)該指出的是，由于管道系統(tǒng)年工作小時數(shù)少，而所占投資比例又大。因此，一般在灌溉系統(tǒng)壓力能得到滿足的情況下，選用盡可能小的管徑是經(jīng)濟的，但管中流速應(yīng)控制在2．5～3米／秒以下。
③管道縱剖面設(shè)計：管道縱剖面設(shè)計應(yīng)在系統(tǒng)平面市置圖繪制后進行，設(shè)計的主要內(nèi)容是確定各級固定管道在平面上的位置及各種管道附件的位置。管道的縱剖面應(yīng)力求平順，減少折點，有起伏時應(yīng)避免產(chǎn)生負壓。
（a）埋深及坡度：地埋管的理深指管項距地面的垂直距離，理深應(yīng)根據(jù)當?shù)氐臍夂驐l件、地面荷載和機耕要求確定。一般管道在公路下埋深應(yīng)為0．7～1．2米；在農(nóng)村機耕道下埋深為0．5～0．9米；在北方寒冷地區(qū)，埋深應(yīng)在最大凍土層深以下，若淺埋管道，必須有防凍脹措施。地埋管的坡度主要視地形條件而定，同時也應(yīng)考慮地基好壞及管徑大小。一般在地形條件許可的情況下，管徑小、基礎(chǔ)穩(wěn)定性好的管道坡度可陡一點；反之應(yīng)緩些。總的來說，管道坡度不得超過1:1，通常控制在1:1．5～1:3以下。
（b）管道連接及附件：地埋管道的連接多采用承插或黏接的形式，轉(zhuǎn)向處用彎頭，分水處用三通或四通接頭，管徑改變處采用異徑接頭，管道末端用堵頭。為方便施工和安裝，同類管件應(yīng)考慮其規(guī)格盡量統(tǒng)一。
為了按計劃進行輸水、配水、管道系統(tǒng)上應(yīng)裝置必要的控制閥。各級管道的首端應(yīng)設(shè)進水閥或水分閥；當管道過長或壓力變化過大時，應(yīng)設(shè)一個節(jié)制閥。為保證管道的安全運行，還應(yīng)安裝一些附設(shè)裝置。自壓系統(tǒng)的進水口和各類水泵吸水管的底端應(yīng)分別設(shè)置攔污棚和濾網(wǎng)，管道起伏的高處應(yīng)設(shè)排氣裝置，自壓系統(tǒng)進水閥后的干管上應(yīng)設(shè)高度高出水源水面高程的通氣管，管道起伏的低處及管道末端應(yīng)設(shè)泄水裝置，管道可能發(fā)生最大水錘壓力處應(yīng)設(shè)置安全閥。
（五）滴灌系統(tǒng)堵塞及其處理
1．堵塞原因
（1）懸浮固體物質(zhì)堵塞如由河、湖、水池等水中含有泥沙及有機物引起的堵塞。
（2）化學(xué)沉淀堵塞水流由于溫度、流速、pH的變化，常引起一些不易溶于水的化學(xué)物質(zhì)沉淀于管道或滴頭上，按化學(xué)組分主要有鐵化合物沉淀、碳酸鈣沉淀和磷酸鹽沉淀等。
（3）有機物堵塞膠體形態(tài)的有機質(zhì)、微生物等一般不容易被過濾器排除所引起的堵塞。
2．堵塞處理方法
（1）酸液沖洗法對于碳酸鈣沉淀，可用0．5％～2％的鹽酸溶液，用1米水頭壓力輸入滴灌系統(tǒng)，溶液滯留5～15分鐘。當被鈣質(zhì)黏土堵塞時，可用砂酸沖洗液沖洗。
（2）壓力疏通法用5．05×105～10．1×105帕的壓縮空氣或壓力水沖洗滴灌系統(tǒng)，對疏通有機物堵塞效果好。此法對碳酸鹽堵塞無效。
（六）設(shè)計舉例
現(xiàn)以陜西省九龍集團大棚蔬菜滴灌工程為例，說明保護地滴灌工程的設(shè)計過程。
1．概況九龍集團蔬菜基地位于陜西省西安市北郊草灘農(nóng)場，屬渭河一級階地，土壤疏松，地表0～50厘米為沙壤土，50厘米以下為沙土；區(qū)內(nèi)地形平坦，水源較為豐沛，水質(zhì)良好?；刂饕苑N植各種蔬菜為主，兼種少量花卉，種植方式主要采用大棚和溫室，規(guī)模化經(jīng)營。根據(jù)公司安排，一期工程為東北區(qū)69座溫室的滴灌。溫室規(guī)格為100米×8米（外圍尺寸），溫室內(nèi)部尺寸為99米×7米。根據(jù)目前溫室大棚蔬菜的種植情況，主要種植番茄、黃瓜、西葫蘆及青椒等高產(chǎn)值經(jīng)濟作物，葉菜種植較少，對于前面幾種作物，大都采用寬行種植，行距為1．1～1．3米，行距的寬窄主要決定于蔬菜的品種和種植季節(jié)。
對于蔬菜來講，棚內(nèi)溫度不宜太高。因此，根據(jù)近年來溫室大棚蔬菜的種植經(jīng)驗及九龍集團經(jīng)濟條件，選擇滴灌灌水方式。
2．滴灌設(shè)計
（1）管道材料的選擇各級輸水管道全部采用國產(chǎn)PE管，灌水器選用美國雨鳥噴灌設(shè)備制造公司生產(chǎn)的雙塑壓力補償式滴灌帶（RainTopeTPC），滴頭間距30厘米，工作壓力0．55～1．0千帕，滴灌帶每米每小時出水量為3．28升／小時。
（2）棚內(nèi)管道布設(shè)形式輸水管沿溫室長度方向布設(shè)，滴灌帶用旁通閥連接；并垂直于輸水管布置，即與棚內(nèi)作物的種植行一致，滴灌帶間距按作物種植的平均間距1．2米布設(shè)，對于不同的作物通過株距來調(diào)整種植密度。其布置方式見圖4-8所示。
（3）擬定灌溉制度
①灌水定額確定：由于滴灌可以按作物的需要，適時適量地向作物根層供水，這樣就可以使作物根系活動層水分保護在最優(yōu)狀態(tài)，對砂壤土其田間土壤持水量θmax＝12％，凋萎含水量θmax=4％；各種蔬菜的計劃濕潤層深可參考表2－1選擇，本設(shè)計中計劃濕潤層取0．5米；允許消耗的水量占土壤田間持水量的比例a＝20％；土壤濕潤比p=70％。則設(shè)計灌水定額m滴為
②灌水周期：蔬菜作物生長旺盛期日平均耗水量取e=5毫米／日，則灌水周期T為
取1日。
③每次滴灌持續(xù)時間：由本例系統(tǒng)布置可知：毛管間距Sl=1．2米；滴灌帶流量q滴=3．28升／（小時·米），由于滴灌帶常選用單位長度，所以滴頭間距取Se=1米；若設(shè)計中采用滴頭為滴灌系統(tǒng)的灌水器，其Se為滴頭的布置間距。
則每次滴灌持續(xù)時間為
即每次滴灌持續(xù)2．05小時，就可達到設(shè)計灌水定額。
④輪灌區(qū)數(shù)目：對于本固定式滴灌系統(tǒng)，水泵工作時數(shù)每天按12小時計算，即水泵每天開啟的時間比例k=0．5；每條或每組毛管的開啟時間t＝2．05小時；灌水周期T=1日；則輪灌區(qū)數(shù)目N可按下式計算：
即所有溫室可分為6個輪灌區(qū)。
⑤管道布設(shè)：根據(jù)溫室的市設(shè)情況（3排共69座），每排可分為2個輪灌區(qū)，此處需要說明一下，若按區(qū)內(nèi)原水泵的供水量設(shè)計，69座溫室分兩個輪灌區(qū)即可，但不利于作物種植及灌溉管理，由于不同的蔬菜的需水量、需水期不盡相同，同一種蔬菜種在同一輪灌區(qū)內(nèi)有利于灌溉。因此，多分幾個區(qū)有利于灌溉管理。在此情況下，管道的布局如圖4－9所示。
⑥管徑選擇：
（a）每個輪灌區(qū)的供水量為
Q=12×6.5×85×3.28=21.75（平方米）
按25米3設(shè)計，則棚外輸水管流量為25米2／2小時，即12．5米3／小時；棚內(nèi)輸水管流量為2米3／小時。
（b）管徑選擇：棚外輸水管選用φ65的PE管，棚內(nèi)輸水管選用φ40PE管。
⑦管道水力計算（每個輪灌區(qū)）：
（a）棚外輸水管的水頭損失：
（b）棚內(nèi)輸水管水頭損失：
由計算可知，所選管徑均滿足設(shè)計規(guī)范要求。
⑧水泵揚程確定：
圖4-9滴灌系統(tǒng)平面布置示意圖
（a）按最遠處設(shè)計：
（b）首部水頭損失：
（c）最大吸水高度按5米計算，則總水頭損失
H=5+9+15.5+0.79+0.37=30.66(米)
即水泵的揚程需達到31米以上。
⑨首部連接圖見圖4-10所示。
⑩部分材料清單及預(yù)算見表4-8和表4-9所示。
3．滴管系統(tǒng)操作管理說明為了保證滴灌系統(tǒng)能夠長期正常工作，必須做到以下幾點：
①先打開某輪灌組控制閥或控制開關(guān)，使灌頭器能夠出流；在此基礎(chǔ)上，逐級打開上游開關(guān)，以保證灌溉系統(tǒng)各個部分的安全。
②嚴格控制滴灌系統(tǒng)的工作水頭，且不可超壓或水頭過低，否則影響灌溉質(zhì)量。
③定期檢查首部系統(tǒng)特別是過濾器，做到定期排沙沖洗，如發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)破爛需及時更換。
④滴灌帶為薄壁管，收放時不可用力拉扯和扭曲，以延長其使用壽命。
⑤在非灌溉季節(jié)，應(yīng)排除各級管道內(nèi)的積水，防止管道內(nèi)產(chǎn)生微生物造成滴水堵塞；在北方寒冷地區(qū)，排除管道積水，以防止管道和管道系統(tǒng)產(chǎn)生凍脹破壞。
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