小管出流灌溉系統(tǒng)

　　摘要：針對(duì)國產(chǎn)微灌系統(tǒng)在使用過程中，灌水器易被堵塞的難題和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理水平不高的現(xiàn)實(shí)，打破微灌灌水器流道的截面通常尺寸（一般直徑為0．5～1．2毫米）而采用超大流道。以φ4PE塑料小管代替微灌滴頭，并輔以田間滲水溝，形成一套以小管出流灌溉為主體的符合實(shí)際要求的微灌系統(tǒng)。主要適宜于保護(hù)地蔬菜、花卉栽培中應(yīng)用，在保護(hù)地應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)時(shí)可配合地膜覆蓋，以降低保護(hù)地環(huán)境濕度。

　　

　　關(guān)鍵詞：小管出流 灌溉系統(tǒng)

　　

　?。ㄒ唬┬」艹隽鞴喔认到y(tǒng)的特點(diǎn)與適用條件

　　

　　小管出流灌溉系統(tǒng)是中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院研究開發(fā)成功的一種微灌系統(tǒng)。它主要是針對(duì)國產(chǎn)微灌系統(tǒng)在使用過程中，灌水器易被堵塞的難題和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理水平不高的現(xiàn)實(shí)，打破微灌灌水器流道的截面通常尺寸（一般直徑為0．5～1．2毫米）而采用超大流道，以φ4PE塑料小管代替微灌滴頭，并輔以田間滲水溝，形成一套以小管出流灌溉為主體的符合實(shí)際要求的微灌系統(tǒng)。主要適宜于保護(hù)地蔬菜、花卉栽培中應(yīng)用，在保護(hù)地應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)時(shí)可配合地膜覆蓋，以降低保護(hù)地環(huán)境濕度。小管出流灌溉系統(tǒng)具有下列特點(diǎn)：

　　

　?。?）節(jié)能、堵塞問題小、水質(zhì)凈化處理簡單小管灌水器的流道直徑比滴灌灌水器的流道或孔口的直徑大得多，而且采用大流量出流，解決了滴灌系統(tǒng)灌水器易于堵塞的難題。因此，一般只要在系統(tǒng)首部安裝60～80目的篩網(wǎng)式過濾器就足夠了（滴灌系統(tǒng)過濾器的過濾介質(zhì)則需要120～200目）。如果利用水質(zhì)良好的井水灌溉或水質(zhì)較好水池灌溉，也可以不安裝過濾器。同時(shí)，由于過濾器的網(wǎng)眼大、水頭損失小，既減少能量消耗，又可延長沖洗周期。

　　

　　（2）施肥方便果樹施肥時(shí)，可將化肥液注入管道內(nèi)隨灌溉水進(jìn)入作物根區(qū)土壤中，也可把肥料均勻地撒于滲溝內(nèi)溶解，隨水進(jìn)入土壤。特別是施有機(jī)肥時(shí)，可將各種有機(jī)肥理入滲水溝下的土壤中，在適宜的水、熱、氣條件下熟化，充分發(fā)揮肥效，解決了滴灌不能施有機(jī)肥的問題。

　　

　?。?）省水小管出流灌溉是一種局部灌溉技術(shù)，只濕潤滲水溝兩側(cè)作物根系活動(dòng)層的部分土壤，水的利用率高，而且是管網(wǎng)輸配水，沒有輸滲漏損失。據(jù)北京海淀區(qū)試驗(yàn)，可比地面灌溉節(jié)約用水60％以上。

　　

　　（4）適應(yīng)性強(qiáng)對(duì)各種地形、土壤、各種果樹等均可適用。

　　

　　（5）操作簡單，管理方便。

　　

　　這些特點(diǎn)正好與當(dāng)前我國果樹栽培管理水平相適應(yīng)，因而該項(xiàng)技術(shù)自1978年在北京市海淀區(qū)果園試驗(yàn)以來，很快得到推廣應(yīng)用。

　　

　?。ǘ┬」艹隽魈镩g灌水系統(tǒng)的組成

　　

　　小管出流田間灌水系統(tǒng)包括支、毛管道及滲水溝。如圖4-19所示。滲水溝可以繞樹修筑，也可以順樹行開挖。前者多用于高大的成齡果樹，并稱之為繞樹環(huán)溝，溝的直徑約為樹冠直徑的2／3；后者則用于密植果樹，或葡萄園、蔬菜等，一般每隔2～3米用土埂隔開，故又稱為順行隔溝。滲水溝的作用是把灌水器流出的水均勻分散地入滲到果樹周圍的土壤中。

　　

　　目前，干、支、毛管和小管采用PE塑料管，為了減緩老化，延長使用壽命，并方便果園田間管理，均埋于地表以下，小管灌水器在滲溝內(nèi)露出10～15厘米。

　　

　?。ㄈ┑脑O(shè)計(jì)

　　

　　1．小管規(guī)格的選擇目前國內(nèi)可供選擇的塑料小管有內(nèi)徑d為3毫米、4毫米、6毫米等三種PE塑料管。應(yīng)根據(jù)流量、技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行分析，選擇合適的規(guī)格。對(duì)于φ3、φ4和φ6小管，常用流量q（升／小時(shí)）在不同工作水頭H（米）情況下的小管長度，如表4-22所示。

　　

　　由表4－22可以看出：

　　

　　（1）內(nèi)徑d為3毫米的小管其優(yōu)點(diǎn)是在一定的毛管長度下，流量較小。因此可采用較小的流量和較大的工作水頭，灌水均勻度對(duì)地形變化影響小，且支管流量小，有利于減少系統(tǒng)投資和增大輪灌組的面積。但是，在大株行距（4米×5米以上）和輕質(zhì)土壤的果園，毛管采用雙向布置時(shí)，要求小管出流量達(dá)120升／小時(shí)以上，小管計(jì)算長度往往達(dá)不到安裝要求。另一方面內(nèi)徑為3毫米的小管尚沒有制造出接頭，一般是直接插于毛管上，插入長度不易掌握，毛管內(nèi)產(chǎn)生的局部水頭損失不易估計(jì)，而且可能插入深，小管進(jìn)口與毛管內(nèi)壁接觸，小管時(shí)流受阻，甚至不出水。這種安裝方法對(duì)毛管打孔要求嚴(yán)格。如果打孔太小，會(huì)出現(xiàn)"卡脖"，打孔偏大則出現(xiàn)漏水。

　　

　?。?）內(nèi)徑d為4毫米的小管在工作水頭4～6米時(shí)，常用流量范圍內(nèi)的長度L＝1．01～3．71米，這在技術(shù)上是可以接受的。這個(gè)工作水頭雖然對(duì)灌水均勻度反應(yīng)較內(nèi)徑為3毫米的小管敏感一些，但按照1／1500～1／1000地形圖的地形誤差，相對(duì)比例是比較小的，是可以允許的，采用較大流量時(shí)，可用較高工作水頭，以保證安裝要求的長度。目前國內(nèi)已有內(nèi)徑4毫米小管的接頭，*可以克服內(nèi)徑為3毫米的小管安裝上可能出現(xiàn)的問題。

　　

　　（3）內(nèi)徑d為6毫米的小管，則出水量和灌水均勻度對(duì)小管的長度反應(yīng)敏感，一般不采用。

　　

　　因此，目前選用內(nèi)徑d為4毫米的PE塑料小管作為灌水器是合理的；在采用小流量而水頭較高的地方，可用內(nèi)徑d為3毫米的小管，但要安裝合適。

　　

　　由實(shí)驗(yàn)測得φ4小管的經(jīng)驗(yàn)公式見式（4－33），該式可用于確定φ4小管的長度：

　　

　　2．小管灌水器的結(jié)構(gòu)小管灌水器有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是φ4PE塑料小管與φ4塑料接頭連接插進(jìn)毛管而成；另一種是用1個(gè)穩(wěn)流器與φ4塑料小管連接插入毛管而成。*種的價(jià)格比第二種便宜，但水力計(jì)算較麻煩，為了滿足設(shè)計(jì)均勻度，必須計(jì)算出沿毛管每根小管的長度。第二種小管長度可以不必計(jì)算，只要滿足安裝的需要即可。其缺點(diǎn)是目前使用的補(bǔ)償器流量偏小，只有40升＼小時(shí)。對(duì)于大果樹每株樹可以插兩個(gè)灌水器。

　　

　　3．小管灌水器的流量小管灌水器的流量應(yīng)滿足在滲水溝內(nèi)具有較高流速，在開灌后的很短時(shí)間內(nèi)水流封溝，以達(dá)到沿溝水量分布均勻。常用灌水器流量為80～120升／小時(shí)。輕質(zhì)上應(yīng)取高值。

　　

　　4．滲水溝的結(jié)構(gòu)滲水溝的橫斷面結(jié)構(gòu)如圖4－20所示。試驗(yàn)表明較深窄的滲水溝水流封為較快，但是其結(jié)構(gòu)往往由開溝工具決定。目前多用鐵鍬開挖滲水溝，橫斷面呈梯形，溝底寬b＝10～15厘米，h=12～15厘米。

　　

　?。ㄋ模┟苤睆脚c允許zui大長度

　　

　　目前，zui常用到的毛管直徑分別是12毫米、15毫米和20毫米的PE塑料管。顯然，在達(dá)到要求灌水均勻度的前提下，不同直徑的毛管的zui大允許長度不同，設(shè)計(jì)方法類似于滴灌。建議的毛管布設(shè)方式見表4-23所示。