电脑灌溉技术_灌溉技术应用时间_石家庄大禹喷泉喷灌工程有限公司

  本文关键词：灌溉技术，由笔耕文化传播整理发布。

灌溉技术

（一）灌溉技术

　　灌溉施肥技术可与任何一种灌溉技术结合，但是不同的灌溉方法（如地面灌溉、非加压灌溉和加压灌溉）的养分分布均匀度和有效性不同。

　　1. 地面灌溉

　　地面灌溉是世界上最常见的灌溉方法，全球2.5亿公顷的灌溉面积有90%以上是用地面灌溉。通常认为这是一种非节水型的灌溉方法，只有30%到70%的水留在根系分布区。彩色插图4为中国的一片漫灌田地。而较为先进的灌溉方式如平面灌溉和波涌灌的水利用率可达90%。

　　选用地面灌溉的具体方式时需要考虑到以下因素：气候、土壤类型、地形、种植技术、可利用水量和水质以及设施的分布、农民的管理技能和传统习惯。土壤的性质需要考虑的有土壤结构、质地、地面龟裂性、渗透性、从田间持水量到永久萎焉点的有效水范围、土层的紧实度和通气状况。有关的气候因素有生长季节里的降雨量和蒸发速率。当所有的这些因素都考虑到，并采用最好的管理方式，那么这种系统的水利用率将高出平均值而且还可获得高产量和高品质。

　　漫灌

　　（1）块漫灌：水平畦床（宽哇床或者稻田）类似一个浅的宽沟渠，宽4~18米，筑在堤旁，横向倾斜角为零，纵向倾斜不超过1%。通过打开畦床前部的闸门或者启运虹吸管，水就会从渠道或者水沟流到畦床。这个方法需要平整土壤而且水的流量要较大。灌溉时间短，可减少水分渗到根系下面的土层。该系统的运行可通过调节不同时间炎的进流量和出流量来控制。水稻、香蕉、棉花、紫苜蓿和其他大田作物采用这种灌溉方式。

　　（2）分级畦块漫灌：在地势不很平的地方可采用这种方法。分级畦块使一个畦床内的高度差达到最小以提高水分分布的均匀度。

　　（3）等高线间平床漫灌：除了边界是等高线以外，这种方法与分级畦块漫灌相似。这个规划方案是地势不平的地方惟一可行的灌溉方式。

　　（4）绝对水平漫灌：可以应用激光传感器进行高精度土地平整来实现水平设置。这种调协的灌溉效率比前面3种高得多，它要求的畦宽为100~150米。

　　沟灌

　　在田间，水通过很多小沟渠分布到各个地块。每年沟渠可供应1或2行作物，为了最大限度提高水的利用率，可分两步来供水。先用大流量的水快速湿润沟渠附近的土壤表面，再较长时间用小流量的水湿润土壤的根系分布层。

　　波涌灌

　　波涌灌和土地平整可提高地面灌溉的效率达到加压灌溉水平。漫灌和沟灌系统都可应用波涌灌。波涌灌的原理是将灌涌水分为若干脉冲：第一个脉冲供应大量的水并尽可能快地湿润灌溉床或沟渠两旁的土壤，而没有产生侵蚀；第一个脉冲部分隔离了土壤上层以使下一个脉冲的流量较小且时间较长，这样水分便可渗透到土壤的更深层。现代波涌灌设计采用自动脉冲阀将水以振荡脉冲送到预计的不同田间部位。

2.加压灌溉

　　喷灌

　　喷灌（彩色插图5）可在多种地形条件下应用，如不能用地面灌溉的不平坦土地、陡峭土地等。出水器和喷嘴的多样化有利于调节供水量和水分渗透速率。


(图：插图5 喷灌）
　　田间水分分布均匀、供水量精确控制和高质量的管理配件可提高水的利用率。喷灌受风的影响，风会降低水分在土壤表面的分布均匀度并降低水的利用率。喷灌会增加隐花植物叶子和果实的疾病。如供应水中盐分浓度过高会灼烧叶片。

　　设施灌溉系统和自动推进式灌溉系统的应用可减少所需劳力。而当资金短缺、劳动力便宜时可大面积采用人工移动式灌溉，这种系统的初期投资较少且操作简单、可靠，操作者只需要进行短期培训即可。

　　所有的喷灌系统都适用于灌溉施肥。应用喷灌需注意避免金属组分与腐蚀性肥料接触而产生腐蚀作用及避免腐蚀性肥料与树冠接触而烧焦叶片。

　　喷头可用金属和塑料制作，用强化型塑料制造的移动部件和喷头比金属产品磨损少。喷头安装在不同高度的支撑杆上，实际高度可根据采用的技术和作物的生长特性来确定。

　　在种植密集的情况下，如大田作物和蔬菜，需要使水分分布到整个土壤表面。这就需要支管之间以及支管上的喷头之间有适当的间距，并确保有足够的重叠。另一方面，在果园里，由于树冠的干扰，无法实现地面全被浸透，而且实际上也没有必要这么做。所以果园里通常把喷头安置在树冠下，而且喷头之间没有全部重叠。这种情况下，每棵树的灌水量都应相同，并且水在土壤中的分布应与根系的空间分布一致。

　　喷头进水口要有足够的压力，范围是1~10巴，这是喷头正常工作的前提。喷头由水压驱动并且每种类型都有相应的工作压力范围，从喷嘴射出的水流可激活喷头的移动部件。
　　（1）摇臂式喷头：从喷嘴射出的水流撞击冲击臂，使它沿逆时针方向转动直到弹簧将它拉回。撞击使喷头主体部分沿反方向旋转。摇臂喷头安装有1个、2个或3个喷嘴。有许多种喷头类型可以采用。在应用喷灌的大田作物和果园里，水流的喷射角度应在15o~30o。若果园采用树冠下喷灌，则推荐的喷射角度为4oo~7o。摇臂喷头的可信度较好，但需要严格的日常维护以确保长期的使用。

　　（2）旋涡冲击式喷头：齿轮被水流移动从而撞击冲击臂，冲击臂反过来使喷头旋转。旋涡冲击喷头由塑料制作，可用于喷射流量较小的果园、蔬菜和花园。

　　（3）大流量喷头：这些都是铜制的大号冲击喷头，配有2~3个喷嘴，工作压力为4~8巴，流量为6~60米3/小时。大流量喷头通常用于牧草和大田作物的设施灌溉或作为移动喷射枪的个别单元使用。大多数的冲击喷头是半圆类型的，这样就可以灌溉湿润圆的部分区域。

　　（4）地埋式喷头：地埋式喷头通常用于灌溉草坪和休养期间的牧场。灌溉开始时喷头弹出地面，灌溉结束后落回地下并盖上套，它会一直处于备用状态直到下一次灌溉开始。地埋式喷头有多种类型，包括半圆式喷头。可根据具体情况设置弹出高度。

　　（5）折射式喷头：由铜或硬质塑料制成，没有移动部件。主要用于花园的全圆或半圆灌溉。湿润范围比旋转式喷头小。

　　喷灌技术

　　（1）人工移动法：喷灌支管直径为50~70毫米，相邻两个移动位置之间的距离为6米或12米。每条支管在一个灌溉循环中都可移动到若干个位置。在下一个灌溉循环开始时，支管沿着分布线前进到终点，然后又返回到起点。这种方法叫做“时钟法”并得到广泛应用。人工移动法通常用于小面积的大田作物、蔬菜和果园，也用于不适合纤路方法的田地。此法需要较多的人工和体力。

　　（2）纤路法：由拖拉机将支管从一个位置拖到下一个位置。拖动位置的数量可以是分布管线数量的两倍。通常支管的拖动位置为6个，但也有4个、8个甚至更多。

　　（3）果园应用的人工移动法：采用软质聚乙烯支管（6级），直径为16、20或25毫米，长为50米，末端有1~2个喷头；支管可沿着种植行移动。灌溉开始时支管被完全拉直，第一次移动结束时将支管移到下一个位置，如此重复，直到循环结束。通过一较大的移动使设备返回到起始位置，以准备开始第二次灌溉循环。

　　（4）果园固定设施灌溉

　　a.树冠下灌溉：采用软质聚乙烯（4级）管，直径为19、20和25毫米，将管沿种植行方向靠近树干布置。可将低流量喷头、微喷头或大流量微喷头（流量达250升/小时）安装到管上或通过直径较小的塑料管连接到管上。灌溉强度低，范围在3~5毫米/小时。支管上的出水器之间的距离应与树的间距相对应，一到两棵树一个出水器。二级主管通常用4级或抗压为6巴的硬质聚乙烯制作，并沿种植行布置且埋入地下。尽管这个方法的初期投入较高，但在果园已应用此法取代人工移动法。小型喷头、微喷头、大流量微喷头、普通喷头以及滴头都是果园常用的滴水器。

　　固定设施灌溉可节省劳力，方便操作，且适于所有的自动化管理系统。水流低角度喷射可防止弄湿树冠，减少叶片病害并冲刷叶片残留的农药。风对水分布均匀度的影响可忽略不计。该系统可减少霜冻期间或高温期间的损害。果园固定设施灌溉常与灌溉施肥技术结合应用。该方法灌溉循环时间短，可更好地控制湿润深度和提高养分的利用效率。

　　b.喷灌（树冠上方灌溉）：采用硬质聚乙烯管，直径40~75毫米，4级，沿种植行方向布置在树旁并拉直。喷头安装在高出树冠的支撑杆上，支管上每隔10~15米安装一个喷头，具体布置应根据树的间距和果园的栽植密度来设定。本法的安装和操作都比较简单，最大限度地节省劳力，如果喷头位置和工作压力都适宜，则可湿润整个果园范围。该系统也有许多不足之处，如工作压力较高、灌溉水的盐分含量不可过高、只能在晚上进行灌溉以及果园边缘地带的水分损失，后者在小型果园里特别重要。而且由于叶片被湿润增加了叶片和果实的病害。

　　近几年来，除非用树冠上方喷灌可显著减少霜冻损害的地方外，果园已应用树冠下固定设施灌溉取代树冠上方灌溉系统。

　　（5）蔬菜和大田作物的低流量固定设施灌溉

　　在过去10年里，应用低流量小型喷头的设施灌溉系统在大田作物和田间种植的蔬菜上得到大力推广。出水器采用改良的果园树冠下应用的小型喷头，湿润直径显著增加，喷头间距可达8×8米和10米×10米。它的最初投资比固定式滴灌系统或普通喷灌系统少，工作压力也相对较低，，经济效益较高。其中支管的直径为40~50毫米，由直径较小的软管连接小型喷头，喷头由主插入土壤100~150厘米长的金属杆支撑。

　　喷头的流量为400~600升/小时，灌溉强度4~6毫米/小时。这项技术的优点为减少土壤表面龟裂和防止水分径流，这是由于它的灌溉强度较低所致。该技术的主要缺点为风的影响较大。

微灌

　　微灌，指的是应用细孔径滴灌器的灌溉技术。微灌的流量小于200升/小时。非滴灌型微灌技术最初只用于果园（彩色插图7）。在过去的10年中，应用微喷灌的范围已扩大到大田作物和蔬菜，微喷灌类型有可移动时针式和线性移动支管式。


（果园微喷灌）

　　微型出水器通常用硬质塑料制作，显著小于传统喷头且价格低廉。辐型静偏转器放出一定量的水流从出水器喷出。由于没有移动部件，这种偏转器对风的敏感性较低而且出水器的可靠性较高。用振动型偏转器时，水从圆孔里喷出撞到偏转器上，从而起到雾化的作用。这种出水器较简单、可靠性较高。

　　喷头若用雾化型偏转器则可形成较细小的液滴，可提高砂壤土上的水分分布均匀度，有利于减少霜冻造成的损失；然而，这种偏转器对风很敏感，易引起蒸发损失。偏转器结构有许多种，允许偏转范围为45o~360o。

　　偏转器有各种不同的结构，它们的特点是偏转器绕着中心轴旋转使灌溉的面积比用孔型出水器的灌溉面积大。偏转器的主体部分与喷嘴一起转动。因为有移动部件，增加了对外界因素及磨损的敏感度。

　　大部分微喷头都是通用且可变通的。它的组成部分可以拆卸，可根据具体要求调整流量、分布范围、分布形式和液滴大小，而且调整的成本低廉。

　　微喷头比滴头不易形成堵塞，即使形成堵塞也较容易发觉并且很易清除。一些出水器安装有一个小的内置阀来切断水流清洗堵塞。压力补偿和流量调节型微喷头可用于灌溉坡度较大的土地，脉冲槽还允许系统使用小流量的水进行灌溉。

　　微喷头通常由一根塑料管与支管相连接，它们一般紧绑在一根木桩上以确保位置垂直。在一些情况下，细流微喷头安装在12~18毫米的硬质支撑杆上或直接安在支管上。在温室里，微喷头可倒置安装以用于喷灌。

　　有雾化器的微喷头经常用于温室内，以提高相对湿度和降低气温。由自动控制器以脉冲形式周期性操作。桥式微喷头更支持旋转器的使用，但桥的竖直部分会造成竖直支撑物后面的地方不会被湿润到。

　　滴灌

　　滴灌技术可根据作物需水量和根系分布进行最精确的供水。它的压力比喷灌小，较容易与不同水平的自动控制结合，所以它非常适于灌溉施肥。滴灌不受风的影响，而且一天的任何时候都可以进行滴灌。滴灌只湿润部分土壤表面，所以可防止杂草生长。滴灌不湿润作物叶片，可减少叶片病害的传染和传播速度以及叶片烧伤。彩色插图8是滴灌条件下的土壤润湿形状。　


滴灌条件下土壤的湿润形状
　　滴头类型

　　滴灌系统的工作原理为低流量灌溉。要实现普通小孔的低出流量，要求孔径极小，而这样会增加堵塞的可能性。应用较宽的水流通道和分散水压可减少堵塞；防止堵塞可通过滴头内侧长螺旋形水道、迷宫式水道或紊流产生的摩擦来实现。　　

　　滴头流速与压力的关系可用下列方程式表示：

　　q=kPe

　　其中q为滴头流速（单位：升/小时）；k为滴头常数，受流速与压力影响；P为滴头入口的水头压力（pressure head）；e为幂，取决于滴头中水流的状态。

　　对非压力调节的滴头，e的取值范围为0.4~1.0；在细管中水流为层流时，e的取值范围为10；长螺旋流道式滴头的e值为07，而紊流式滴头的e值为0.5。

　　滴头流速受水头压力的影响，随e值的减小而减小。如果滴头流速受水头压力影响较小，那么滴头支管末端与起始端的滴头流速差异很小。

　　历史上最初使用的是长流道式滴头，随后又开发了迷宫水道式和紊流式滴头，滴头趋于小型化和低成本。这两种类型的涡流可在较短的管道消散水压。在迷宫式滴头中，改变水道的方向和直径以产生涡流会造成压力损失；在紊流式滴头中，水从正切方向进入滴头并产生涡流引起压力的大量损失。滴头的工作压力范围为0.5~4.0巴，流量范围为1.0~8.0升/小时。在一些带状滴灌管（滴灌带）滴头出水口允许较低的流速，低达0.1~0.5升/小时的流量都是可行的。

　　滴灌中要求滴头的流量低，这需要毛管上的滴头间距要小，间距范围为0.2~2米。毛管间距取决于作物的种植行距。在果园里，通常采用一行树安装1~2条毛管。在密植情况下，像棉花和番茄等一年生作物，一条毛管可灌溉1~2行作物。用薄壁带滴灌时毛管上的出水口间距可小到0.1米而不会增加额外成本。

　　大部分滴灌都是在土壤表面进行。但是在过去20年里，渗灌技术得到推广。根入侵滴灌管造成堵塞的现象可通过定期注入化学物品对滴头附近的土壤进行消毒来避免。停止供水后，土粒会吸附到滴头，从而引起堵塞，这可通过安装真空断路阀来解决。真空断路阀在停止供水后可立即让气流进入到系统。

　　用软聚乙烯和聚氯乙烯制作的毛管的管壁厚度根据工作压力而定。分级是根据允许的工作压力进行的，工作压力范围为0.5~4.0巴（5~40米水压）。由于滴灌系统的工作压力相对较低，需要在控制首部使用压力调节器。

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