微灌工程与应用 - 图文 (8)

水源位于田块一侧，树状管网一般呈―一‖形、―T‖形、和―L‖形。这三种布置形式主要适用于控制面积较小的井灌灌区，一般控制面积为10-33.3公顷(150-500亩)，如图4-8、4-9。

水源位于田块一侧，控制面积较大，一般为40-100公顷(600-1500亩)。地块成方形或长方形，作物种植方向与灌水方向相同或不相同时可布置成梳齿形或丰字形，如图4-10所示。

6012012012012060125毛管支干出地管毛管管水源125管 图4-8 “一”字形布置

6012012012012060125毛管支毛管125干管管出地管水源 图4-9 “T”形布置

60120毛管分支干出地管管支干出地管管管毛管管120120120毛管管60水源125干125125毛管分125 图4-10梳齿形布置

水源位于田块中心，控制面积较大时，常采用―工‖字形和长―一‖字形树枝状管网布置形式如图4-11、4-12。

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6012012012012060125毛管分支管干出地管干水源支管管干出地管毛管管125125毛管分毛管管 图4-11 “工”形布置

60120毛管分支干出地管125 120120毛管管水源120120毛管分支干出地管120120120120毛管管60125125管管 图4-12长“一”形布置

第二节 系统设计参数的确定

微灌工程设计的主要技术参数有：灌溉设计保证率、设计耗水强度、设计灌溉补充强度、土壤湿润比、灌水均匀度、灌溉水利用系数、滴头设计工作水头和灌溉制度等。设计技术参数是根据所收集项目区有关资料及标准规定选用或通过计算所得到的主要设计依据，是决定工程设计质量好坏的前提。

一、灌溉设计保证率

设计保证率：依据《微灌工程技术规范》，微灌工程设计保证率应根据自然条件和经济条件确定，不应低于85%。

二、微灌设计耗水强度与设计灌溉补充强度 1．耗水强度（Ea）：

微灌耗水强度也叫微灌作物需水量。微灌只润湿部分土壤，与地面灌溉与喷灌相比，地面蒸发损失较小。一般应由当地试验资料确定，无实测资料时，可采用联合国粮农组织推荐的方法。

Ea?Kr?Er （4-1）

Gekr? （4-2）

0.85式中：Ea—微灌作物耗水强度，mm/d； kr—作物的遮荫率对耗水量的修正系数， Ge—作物遮荫率；

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Ec—传统灌溉条件下的作物需水量，mm/d。 2．设计耗水强度（Ic）

设计耗水强度是指在设计条件下微灌的作物耗水强度，一般取设计年灌溉季节朋平均耗水强度作为设计耗水强度，即

（4-3） Ic?max12i?1(Eai)在无资料时，可参阅表4-1选取，但要根据本地区经验进行认证后选取。

表4-1 设计耗水强度Ic 建议值

单位：mm/d

灌溉方式 作物种类 果树 葡萄、瓜类 保护地蔬菜 露地蔬菜 粮、棉、油等作物 滴灌 3~5 3~6 2~3 4~7 4~6 微喷灌 4~6 4~7 5~8 5~8 3．设计灌溉补充强度

设计灌溉补充强度是指在设计条件下微灌的灌溉补充强度。作物生长所消耗的水量来源于天然降雨、地下水补充、土壤中原有的含水量和人工灌溉所补给的水量。微灌的灌溉补充强度是指为了保证作物正常生长必须由微灌提供的水量，指作物需水高峰期有一定可靠降水、根据层土壤或地下水补给，微灌系统补充灌溉情况下的设计灌水强度。通常有两种情况：

（1）对于湿润地区，微灌作为补充灌溉，此时的微灌设计灌溉补充强度为：

Ia?Ic?P0?S （4-4）

式中：Ia—微灌设计灌溉补充强度，mm/d；

P0--日均有效降雨量（对于在作物耗水峰值月份降雨比较均匀的地区，可取典型年作物耗水峰值月份的日均有效降雨量；对于降雨不均匀的地区，在计算系统的最大灌水能力时，建议P0=0），mm/d；

S—根层土壤或地下水补给的水量，mm/d； 其余符号同前。

（2）在年降水量小于250mm的干旱、半干旱地区，一般没有可靠降水、根层土壤水或地下水补给时，作物生长所消耗的水量全部由微灌提供，其微灌设计灌溉补充强度为：

Ia?Ic （4-5）

淋洗水量不应加在设计补充灌溉强度中，应单独考虑，并在作物非生长季节或需水低峰时进行淋洗。

设计灌溉补充强度是确定微灌系统最大供水能力的依据，因此，在确定设计灌溉补

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充强度时，既要考虑作物对水分的需求情况，又要考虑经济上合理可行。

[例4-1]：某干旱地区果园位于北纬30°，地面高程95m，地面翻耕无杂草，冬季有严重霜冻。7月份平均气温T=28.5℃，平均日照时数为11.5h，平均相对湿度RH=55%，最大相对湿度Rmax=80%，有效降雨量为31.5mm。２m高处的日均风速v＝0.4m/s，苹果树已种植十年，果树对地面的覆盖率或遮阴率为0.7。如果7月份为耗水高峰期，果园拟采用滴灌，试计算该月的滴灌作物需水量、设计日耗水强度、设计灌溉补充强度。

解：

（1）滴灌果树需水量。根据以上所提供的资料，采用改进彭曼公式计算参照作物腾发量ET0=7.3mm/d，得用公式ETC=KC×ET0（KC=0.7）计算出苹果传统灌溉条件下的作物需水量ETC=6.6mm/d，利用公式4-1计算出苹果微灌条件下的作物需水量

Ea?Kr?Er?0.7?6.6?5.44(mm/d) 0.85（2）设计日耗水强度。7月份为耗水高峰期，因此

Ic?Ea?5.44(mm/d)

（3）设计补充灌溉强度。果园处于干旱地区，

Ia?Ic?5.44mm/d

三、土壤湿润比（P）：

设计土壤湿润比是指被湿润土体体积与计划土壤湿润层总土体体积的比值。湿润比的大小取决于作物、滴头流量、灌水量、滴头和毛管间距、土壤理化特性及地面坡度等因素。由于滴灌为点源三维入渗，数学模型复杂，且有很多近似假设，求解比较困难，最好通过田间试验确定。在工程规划设计时，湿润比常以地面以下20-30cm处的平均湿润面积与作物种植面积的百分比近似的表示。

（1）单条毛管直线布置，其湿润比为

20.785Dwp??100% （4-4）

Se?Sl式中：P——土壤湿润比，%；

Dw——土壤水分水平扩散直径，即湿润带宽度，m，它的大小取决于土壤质地、滴头流量和灌水量大小； Sl——毛管间距，m； Se——滴头间距，m。

《美国国家灌溉工程手册》推荐的计算公式为：

p?式中：P——土壤湿润比，%；

nSeDw?100% （4-5）

StSrSt，Sn为毛管直线布置时一

SeSn34

n——一棵作物所占有的灌水器数目；n?

条毛管灌溉的作物行数。

Se——滴头间距（m）； Dw——湿润带宽度（m）； St——作物株距（m）； Sr——作物平均行距（m）。

（当沿毛管灌水器间距较大，湿润带直径Dw≤Se时，其湿润比可式4-4计算） 式4-5要求滴头间距Se必须不大于0.8 Dw，如果滴头间距大于0.8 Dw则按Se=0.8 Dw

计算。

[例4-2]：某一葡萄园，土壤质地为中壤土，滴头流量q=2.3L/h，滴头间距Se=0.75m，毛管间距为葡萄行距，Sl= Sr=4m，株距St=1.5m，确定土壤湿润比。

解1：由式4-4：

20.785Dw0.785?0.752p??100%??100%?14.7%

Se?Sl0.75?4解2：由式4-5：

p?nSeDw2?(0.8?0.75)?0.75?100%??15.0%StSr1.5?4式4-4和式4-5计算的结果基本是一致的。需要强调的是，用公式计算，造成误差的确关键因素是式中的土壤水分水平扩散直径的取值是否正确，因此，湿润带宽度的正确确定是十分重要的，应尽量采用实测结果。

不同土壤、不同灌水器流量和间距时的土壤湿润比见表4-1。 （2）双行直线毛管布置，其湿润比为：

p?p1S1?p2S2Sr?100% （4-6）

式中：P——土壤湿润比，%；

S1——双地毛管的内间距，应为表4-1中给定流量和土壤类别，对应于于p=100%时的推荐值，m； Pl——根据S1由表查得，%； S2——双行毛管的外间距，m。 Pl——根据S2由表查得，%； Sr——作物平均行距，m。

[例4-3]：某梨园中梨树的行间距Sr=6.0m，用滴灌方法灌溉。毛管双行布置，滴头流量q=4.0L/h。土壤为中等结构，确定土壤湿润比、灌水器（滴头）和毛管间距。

解：已知q=4.0L/h，中等结构土壤，使一对窄行毛管间的全部土壤湿润（p1=100%）的毛管间距S1=1.2m（查表），滴头间距Se=1.0m，于是S2=6.0-1.2=4.8m，同样查表得p2=24%，因此：

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