节水灌溉工程的设计与施工技术

一、微灌工程的设计与施工
　 　（一）概述：微灌是一种精确控制水量的灌水方法，是一种局部灌溉，即不湿润整个田块，而是把水通过管道（一般是用塑料管）一直送到每棵作物的根部。它的 优点是灌水均匀（灌水均匀度可达90%以上），节约用水（比地面灌溉可省水30～50%），工作压力低，节约能量，设备投资低，对土壤和地形的适应性强， 保持稳定的土壤湿度，提高作物产量，增强耐盐能力，便于自动控制，明显节省劳力等。因此特别适合于在集雨节水灌溉工程中使用。但是使用中也特别要注意防止 堵塞和防止盐分的积累。[28]
　　（二）微灌的种类：
　　1．滴灌：又称滴水灌溉，是通过出流孔口非常的滴头或滴灌带，把水一滴一滴地均匀而慢慢地滴在作物根部附近的土壤中。滴头的工作压力一般为50～150kPa，其出流孔口非常小，而且流速又非常缓慢，所以极易堵塞。
　　2．微喷灌：又称为微型喷灌或微喷灌溉，是用很小的喷头（微喷头）将水喷洒在作物根部附近的土壤表面上。由于湿润的面积比滴灌大，所以流量可以大一些，喷洒的孔口也可以大一些，出流流速也比滴头大得多，所以堵塞的可能性大大减小的。
　　3．地表下渗灌：又称为土表下灌溉或土表下滴灌，是通过埋在土壤表面以下的滴头或渗头，或渗流管将水灌到土中。这样可不妨碍耕作与其他农业操作，而且可以减少土表蒸发，但渗头如果堵塞不易被发现，而渗流管由于孔口孔径大小不一极易堵塞。
　　4．涌灌：又称涌泉灌溉，是通过置于作物根部附近的开口的水管向上涌出的小水流或小涌泉将水灌到土壤表面。它适用于地形平坦的地区，特别是工作压力很低，出流孔口较大，不易堵塞。
　　5．雾灌：又称弥雾灌溉，与微喷灌相似，只是工作压力较高（可达200～400kPa），喷出的水滴极细而形成水雾，主要目的在于调节田间空气湿度。
　　（三）微灌系统的组成
　　1．首部枢纽：包括水泵机组、过滤设备、肥料和化学药剂注入设备、控制器、压力调节器、阀门和量测装置等。作用是从水窖中取水并将其处理成符合微灌要求的水送到系统中去。
　　2．输配水管网：作用是将首部枢纽处理过的水按灌溉的需要送到田间，并发配到每棵作物的根部。微灌系统的输配水管网主要由塑料管组成，常用的塑料管有 聚氯乙烯（PVC）管、聚丙烯（PP）管和聚乙烯（PE）管。为了将管子联成管网还要配备各种管件（三通，四通，弯头，堵头等）。
　　3．灌水器：不同的灌水主法使用不同的灌水器，滴灌的灌水器是滴头，微喷灌的灌水器是微喷头。
　　（四）微灌系统的形式与种类
　　1．固定式微灌系统：毛管布置在地面，在灌水期间毛管和灌水器都不移动。这种系统主要用于行距较宽的果园灌溉，也可用于条播作物灌溉。这种系统的优点 是安装、拆卸清洗毛管和灌水器比较方便，也便于检查土壤湿润的情况和测量滴头流量变化。缺点是毛管和灌水器易于损坏和老化，并影响其它农业操作。
　　2．移动式微灌系统：在灌水期间，毛管和灌水器在一个位置灌水完毕后移到另一个位置进行灌溉。与固定式相比，它具有设备投资低的优点。但是管理运行费用较高，而且如移动不够细心设备还容易损坏。
　　3．地下微灌系统：是将毛管和滴头全部埋入地下。与固定式微灌系统相比，设备不易受到人为的损坏，而且不影响其他农业操作。但是不能检查土壤湿润与滴头堵塞的情况。
　　（五）微灌系统的设计与步骤
　　微灌系统的设计是在微灌工程总体规划的基础上进行的。其详细方法要参考专门书籍[30][31]这里只介绍一下它的主要步骤的内容。其步骤大致如下：
　　1．设计参数的选择：这包括作物需水量的计算，土壤湿润比计算、设计灌水均匀度的确定；灌溉水有效利用率的确定等。
　　2．灌水器的选择：首先要确定是用滴头还是要用微喷头。然后确定具体采用哪一种型式，如管上滴头、管间滴头、固定式微喷头、旋转式微喷头、滴灌带等。第三，确定灌水器的工作压力和流量等参数。
　　 3．灌水器的布置：一般灌水器是布置在每棵作物的根部，有时只有一个，有时可以3-4个或更多。这决定于灌水定额与灌水器的流量。
　　4．轮灌组划分和灌溉制度的确定。
　　5．确定支毛管管径。
　　6．首部枢纽设计。
　　7．确定系统工作压力。
　　 8．水泵选型。
　　9．绘制系统布置图、结构及安装图。
　　10．制定材料清单和预算。
　　 11．编制施工注意事项。
　　 12．编制运行管理的注意事项。
　　（六）微灌系统的施工
　对于固定式微灌系统，一般干管是埋在地下的，因此就要定线、挖沟、埋管。管子的埋深一般为30～60cm。安装时管道要平顺放入管槽内，不得悬空和扭 曲。塑料管不得抛摔、拖拉和曝晒。塑料管道与道路交叉处埋深不应小于70cm。并应加套保护管。首部枢纽的安装应符合有关设备的安装规定。毛管一般布置在 地面，但应认真拼装。
　对于规模较小的移动式系统，一般可以只在田间拼装使用，用完之后，移动时也不要全部拆散，而是拆成几个大的部件，只要便于移动就可以了。首部枢纽如需移动最好将各有关设备安装在一个底架上，以便整体移动。
　　二、小型移动式喷灌系统的设计与施工
　在集雨节水灌溉工程中，较少使用固定式喷灌系统，而有时采用小型移动喷灌机。对于小型移动 喷灌机系统来说本身是一个整体，只要有取水坑就可以灌溉，对于集雨节水灌溉工程系统一般就是从水窖中取水，用管道输送到附近灌溉，这时只要在水窖附近布置 一个放置喷灌机的台子就可以了，如果水窖控制的范围较大，也可以把水抽到远处做一个水池，喷灌机从这水池中取水。