論文：微灌技術的應用

我國自1974年首次從墨西哥引進滴灌技術，迄今已走向快速發展的軌道，"九五"期間共發展微灌面積210萬畝。微灌的方式也從最初單一的滴灌發展成為包括滴灌、微噴灌、湧流灌和滲灌等多種方式的灌水技術，主要應用於温室大棚、果園和經濟作物的灌溉上；部分乾旱缺水地區利用窯窖蓄水在大田糧食作物灌溉上也使用滴灌技術。

微灌水器的品種規格顯著增加，部分產品開始形成系列化，主要產品有：離心式微噴頭、折射式微噴頭、微管式滴頭系列及組合式滴頭、大流量迷宮式滴頭、孔口滴頭系列、補償式滴頭、雙上孔滴灌帶、雙腔管微灌帶、單腔管微灌帶、內鑲式滴灌帶、迷宮式滴灌帶、脈衝式滴灌管及各種材質的滲灌管等。近幾年來，隨着節水灌溉技術的發展，一些微灌設備生產企業從國外引進生產工藝、配方、模具或生產線，提高了微灌設備的質量和性能。

1.滴灌

1.1滴灌的特點及適用範圍

滴灌是將具有一定的壓力水，過濾後經滴灌系統及滴水器均勻而緩慢地滴人植物根部附近土壤的局部灌溉技術。滴灌具有以下特點：

(1)省水：滴灌是局部灌溉方法，它可根據作物的需要精確地進行灌溉，用管道輸水，非常省水，一般比地面灌省水30%-50%，有些作物可達80%左右，比噴灌省水10%-20%。

(2)灌水均勻：滴灌可有效控制每個滴頭的出水量，灌水均勻度高，一般可達80%-90%。

(3)節能：滴灌工作壓力要比噴灌低得多，節能，灌溉水利用率高，所以減少了抽水量，相應也減少了抽水的能量，這在高揚程灌區效果更明顯。

(4)土壤和地形的適應性強：滴灌幾乎可以適應任何複雜的地形，甚至在亂石灘上種的樹也可滴灌。滴灌的灌水強度低，可以適應人滲率低的粘性土壤，又由於灌水時間長，勤澆勤灌，即使在透水性很大的砂性土壤也不會造成嚴重的深層滲漏。在一定條件下，滴灌還可適應於微鹹水灌溉。

(5)增產：保持穩定的土壤濕度，提高作物產量，增強耐鹽能力，滴灌能適時適量地向作物根區供水施肥，不會造成土壤板結，為作物生長提供了良好的水分、養分條件，可同時提高產品品質。

(6)省工：滴灌便於自動控制，節省勞動力，滴灌還可用來施肥和噴灑其它農藥，即省肥(藥)，又省力，非常方便。

(7)方便田間作業：滴灌田塊大部分地面是乾燥的，便於在灌水的同時進地進行其它農事操作。

滴灌的主要缺點是投資較高，容易堵塞，對水質要求高。它主要適用於果樹、蔬菜、花卉、温室大棚等經濟作物和水源極缺的地區、高揚程抽水灌區及地形起伏較大地區的灌溉，同時對透水性強、保水性差的砂質土壤和鹹水地區也有一定的發展前景。

1.2滴灌系統的組成

滴灌系統一般由水源、首部樞紐；輸水管道和滴頭組成。

(1)水源：各種符合農田灌溉水質要求的水源，只要含沙量較小及雜質較少，均可用於滴灌，含沙量較大時，則應採用沉澱等方法處理。

(2)首部控制樞紐：首部控制樞紐一般包括水泵、動力機、過濾器、化肥罐、調節裝置等。化肥罐用於灌水施肥施藥，常用的化肥罐有壓差式、開敞式、文丘裏注入式和注射泵等四種形式，肥料罐一般安裝在過濾器之前，以防造成堵塞。過濾器對滴灌十分重要，目前過濾器一般有篩網過濾器，旋流砂石分離器、砂過濾器、疊片式過濾器四種。

篩網過濾器：是將尼龍或不鏽鋼網固定在支架上。篩網孔徑一般以不超過滴頭水流通道直徑10%一20%，它適用於過濾無機物質，有機或生物雜質易於堵塞。

旋流水砂分離器：是將壓力水流沿切線方向流入園形或圓錐形過濾罐，作旋轉運動，在離心力作用下，比水重的雜質移向四周，逐漸下沉，清水上升，水砂分離，砂石過濾器可以連續過濾高含沙量的滴灌水，但是與水比重相近或較輕的雜質，過濾作用不明顯，一般田幹初級討浦。

砂過濾器：是在過濾罐放置1.5-4mm的砂礫石，水在礫石中流動時，清除雜物，它主要適用於有機物雜質的過濾。

疊片過濾器：一般是將帶槽的園片疊加壓緊而成，水在疊片槽中流動時除去雜質，並可鬆開疊片除去清洗雜質，它適用於有機質和混合雜質過濾。

(3)輸水管網：滴灌系統的輸水管網一般由干支毛三級管網組成，干支管一般為硬質塑料管(PVC/PE)，毛管用軟塑料管(PE)。

(4)滴水器：它是在一定的工作壓力下，通過流道或孔口將毛管中的水流變成滴狀或細流狀的裝置，其流量一般不大幹12 l/小時。按滴水器的構造方式不同，滴水器通常分滴頭和滴灌管兩大類。

滴頭通常有長流道型滴頭；孔口型滴頭、渦流型滴頭等多種形式。滴頭與毛管採用外連接。注意選用抗堵塞性強、性能穩定的滴頭。

滴灌管是將滴頭與毛管制造成一整體，分內鑲式滴灌管和薄壁式滴灌管兩種。其滴頭孔口直徑為0.5-0.9mm，流道長度為30-50cm；管直徑為10-16mm；管壁厚為0.2-1mm；工作壓力為50-100KPa，孔口出流量為1.5-3.0l/小時m。滴灌管同時具有輸水和滴水兩項功能，使用方便。缺點是孔口較小，鋪設於地面上的滴灌管妨礙田間其它農事操作。

隨着滴灌技術的發展，為了提高滴灌的灌水均勻性，減小管道壓力變化而造成滴頭出水流量變化，目前採用壓力補償技術改變灌水器流量，使灌水器出流更為均勻。

滴灌設計選擇滴頭形式時，應根據土壤及種植作物灌溉制度及經濟等情況。根據滴頭工作壓力和流量選擇合適的滴頭。

2.微噴灌

2.1微噴的.特點及適用範圍

微噴灌是介於噴灌與滴灌之間的一種灌水方法。微噴灌主要具有以下優點。

(1)節水、灌水質量高：微噴雖然在整個田塊灌水並不均勻，但它把水直接輸送到作物的根部，滿足作物全部需水要求，灌水質量高。而且微噴灌採用管道輸水，靠近地面噴灑，大大減少了蒸發損失和輸水過程中的損失。加之微噴是局部灌溉，減少了部分土壤無效耗水，因而節水。

(2)對土壤、地形和作物的適應性強：微噴灌是一種管道輸水的局部灌溉，水一直送到作物附近，它幾乎適應各種複雜地形。與滴灌相比，由於微噴灌濕潤面積比滴頭大得多，避免大流量滴頭在粘土土壤中發生地表徑流和形成水窪及透水性很大的沙土的深層滲漏問題，對土壤的適應性好。

(3)防堵塞性能好：微噴頭的孔徑比滴頭大得多，防堵塞性能好，對水質過濾要求要低，相對也降低了成本。

(4)增產：微噴灌還可以結合作物葉面施肥、噴藥等使用，噴水時霧化程度較高，可以增加作物濕度，調節土壤温度，且對作物打擊強度小，具有顯著增產作用，這對一些花卉、木耳等對温、濕度有特別要求的作物更為明顯。同時微噴灌還具有獨特景觀。

微噴灌的適應性強，可用於各種地形、土質下的果樹、花卉及苗圃、城市園林綠化等。

2.2常用微噴頭形式

按照工作原理，常用微噴頭有射流式、離心式、折射式和縫隙式四種。射流式有運動部件，又稱旋轉式噴頭，後三種又稱固定式微噴頭。

(1)折射式微噴頭：壓力水從孔口噴出並碰到孔頂部擴射時，水流受阻折射並形成薄水層後向四周射出，在空氣阻力和內部形成渦流被粉碎，形成水滴灑落在地面進行灌溉，其工作壓力通常為 100-350KPa，射程為1-7m，流量為30-250 l/小時。其優點是結構簡單，沒有運動部件，工作可靠，價格便宜，適用於果園、苗圃、温室、花卉等的灌溉。

(2)射流式噴頭：是通過曲線型的導流槽使水流以一定的仰角向外噴水，利用水流的反作用，使搖臂帶着水作快速旋轉，使水 分均勻的灑在地面上。其工作壓力一般為1000-1500KPa，噴灑半徑為1.5-7m，流量為45-2501/小時。適用於果樹、温室、苗圃和城市園林綠化的灌溉，特別適合於全面噴灑灌溉與密植作物、透水性較強的沙土和透水性弱的粘土等。

(3)離心式微噴頭：是水流從切線方向進入離心室，繞垂直軸旋轉後，從離心室中心射出，在空氣阻力作用下粉碎成水滴灑灌在微噴頭四周。這種微噴頭的特點是工作壓力低，霧化程度高。

(4)縫隙式微噴頭：水流經縫隙噴出，在空氣阻力下粉碎散成水滴。同滴頭類似，微噴頭的性能主要是工作壓力、額定流量、射程等。

3.湧流灌（小管出流灌溉）

3.1灌水技術的特點

小管出流灌水是針對國產微灌系統使用過程中，灌水器易被堵塞的難題和農業生產管理水平不高的現實，打破微灌灌水器流道的截面尺寸(一般直徑為0.5-1.2mm)，而採用超大流道，以3、4和6的PE塑料小管替代滴頭，並輔以田間滲水溝，形成一套以小管出流為特色的微灌系統。

(1)不易堵塞：灌水器的流道直徑比滴頭、微噴頭的流道或孔口的直徑大得多，採用大口徑大流量的灌水器解決了滴灌系統灌水器易於堵塞的難題。

(2)節能：由於流道相對較大，過濾器及灌水器的局部水頭損失小，因此運行過程中所需的工作壓力較低。

(3)節水：小管出流灌水系統只濕潤滲水溝和兩則作物根系活動層的部分土壤，仍是一種局部灌溉技術，節水效果高。

(4)適應性強：對各地形、土壤的果樹和寬行蔬菜及大田作物均可適用。

3.2.小管出流田間灌水系統的組成

小管出流田間灌水系統包括幹管、支管、毛管、灌水器（流量調節器）及滲水溝。

該產品目前在新疆、北京、甘肅、江西、海南、四川等全國大部分省區的節水灌溉工程得到普遍的應用推廣，用户普遍反映流量調節器的性能可靠，適應性強；設計簡單，抗堵塞性能較好,對水質要求不高；價格適中，非常適合中國的國情。

3.3.小管出流的應用

流量調節器是滴灌和湧泉灌的關鍵部件,它的過流斷面大,抗堵塞性能好；在工作壓力60～500Kpa的範圍內,水壓的變化對其出流量幾乎沒有影響,目前主要在四個方面使用：

（1）在日光温室大棚滴灌系統的毛管進口處安裝流量調節器，提高整個温棚的灌水施肥均勻性。日光温室一般東西走向較長（50～100米），南北較短（一般10米以內）而且多為南北行向種植，配水支管較長，使其上下游的水壓力差較大，直接影響支管上下游毛管的配水量。在每條毛管進口處安裝流調器後，使各條毛管的的進水量基本相等，同時可使支管的管徑由原來的D40～D32降低到D32～D25，明顯降低整個工程投資的10%。目前，這種形式在甘肅省酒泉市金塔縣、河南、山東等地使用廣泛。

（2）安裝在微噴頭的上游，提高整個地塊的噴灑均勻度。可使毛管鋪設長度增長，保證灌水均勻，並減少支管用量而降低造價。流調器流量與單個微噴頭的流量相匹配。該形式在甘肅引大入秦工程、三峽移民工程及許多國家級、省級高科技農業示範園區建設中應用效果良好。

（3）安裝在湧泉灌的出水口處，使各出水點配水均勻。湧泉灌灌水器因其流道較大，流量適中，既可適用於地表水和高含沙水以減少堵塞，減少微灌系統對水質的特殊過濾要求，提高工程安全性和保證率，又可適於地形變化較大的坡地灌溉，大大減少設計工作量。目前，利用流調器作為湧泉灌的出水口已在新疆、北京等地區的果樹灌溉得到大面積推廣，用户反映良好。

（4）毛管級流量調節器與各種滴灌帶配套使用，可提高整個系統的灌水均勻度和安全性能。滴灌帶由於管璧較薄，一般額定工作壓力在100Kpa以下，在發生水擊等偶然破壞性因素，或在丘陵地區由於壓力過大容易發生管道破裂時，如在毛管進水首部安裝配套流量的流調器，則可避免產生管道破壞現象,延長工程的使用壽命。該方式在中國農科院科技示範縣---唐河縣等地得到大面積應用。

3.4脈衝微灌

脈衝式微灌系統是美國 INTRTEC公司在80年代研究開發成功的一項全新節水型灌溉設備，它是一種微灌技術，具有灌水均勻度高、抗堵塞、系統灌水流量和工作壓力可以調節、灌水器位置可調、抗老化、防凍裂和獨特的景觀效果等優點。

脈衝式微灌系統由脈衝器總成、供水乾管、支管、灌水毛管、噴水器總成以及連接、控制件組成。