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（一）微噴灌的特點(diǎn)及其適用條件

    微噴灌是通過(guò)低壓管道系統(tǒng)，以較小的流量將水噴灑到土壤表面進(jìn)行灌溉的一種灌水方法。它是在滴灌和噴灌的基礎(chǔ)上逐步形成的一種新的灌水技術(shù)。微噴灌時(shí)水流以較大的流速由微噴頭噴出，在空氣阻力的作用下粉碎成細(xì)小的水滴降落在地面或作物葉面。由于微噴頭出流孔口和流速均大于滴灌的滴頭流速和流量，從而大大減小了灌水器的堵塞。微噴灌還可將可溶性化肥隨灌溉水直接噴灑到作物葉面或根系周?chē)耐寥辣砻妫岣呤┓市�，�?jié)省化肥用量。

    霧噴灌（又稱(chēng)為彌霧灌溉）與微噴相似，也是用微噴頭噴水，只是工作壓力較高（可達(dá)200～400干帕）。因此，從微噴頭噴出的水滴極細(xì)而形成水霧。霧噴灌在增加濕度方面有明顯效果。如各種花卉及蔬菜生長(zhǎng)需要一定的空氣濕度條件，其濕度條件要求見(jiàn)表4-10所示。

     微噴灌和霧噴灌具有較好的噴灑降溫效果。保護(hù)地蔬菜、全光譜育苗、黑木耳等生長(zhǎng)時(shí)期，需要控制一定的溫度。在高溫情況下進(jìn)行微噴灌可降低保護(hù)地田間近地氣溫2～3℃，且可增加空氣濕度，有利于這些作物生長(zhǎng)。

     微噴灌與霧噴灌主要適用于地面灌溉或其他灌水方式難以保障的保護(hù)地特種作物，如溫室育苗、花卉栽培或觀賞作物對(duì)濕度有較高要求，用微噴灌或霧灌可直接實(shí)現(xiàn)對(duì)作物的灌溉或調(diào)節(jié)保護(hù)地室內(nèi)環(huán)境濕度或溫度；或通過(guò)微噴灌實(shí)現(xiàn)清洗作物葉面灰塵等。

   （二）微噴灌系統(tǒng)的類(lèi)型與組成

    根據(jù)微噴灌系統(tǒng)的可移動(dòng)性，可將微噴灌系統(tǒng)分為固定式和移動(dòng)式兩種。固定式微噴灌系統(tǒng)的水源、水泵及動(dòng)力機(jī)械、各級(jí)管道和微噴頭均固定不動(dòng)，管道埋入地下。其特點(diǎn)是操作管理方便，設(shè)備使用年限長(zhǎng)。移動(dòng)式微噴灌系統(tǒng)是指輕型機(jī)組配套的小型微噴灌系統(tǒng)，它的機(jī)組、管道均可移動(dòng)，具有體積小、重量輕、使用靈活、設(shè)備利用率高、投資省、便于綜合利用等優(yōu)點(diǎn)，但使用壽命較短、設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用高。

    微噴灌系統(tǒng)主要由水源、首部、管網(wǎng)和微噴頭等四部分組成。各部分功能基本與滴灌相同，只是由于其噴灑半徑不同，布置時(shí)有一定的特點(diǎn)。

    （三）噴頭及過(guò)濾器

     1．微噴頭的分類(lèi)與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)微噴頭是微噴灌系統(tǒng)中的重要部件，它直接關(guān)系到噴灑質(zhì)量和整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行是否可靠。按現(xiàn)有的微噴頭的結(jié)構(gòu)形式和工作原理，微噴頭一般分為射流式、離心式、折射式和縫隙式四種。

     目前，保護(hù)地微噴灌工程上最常用的微噴頭主要有折射式和射流式兩種。折射式?jīng)]有旋轉(zhuǎn)部件，一般又稱(chēng)為固定式微噴頭；而射流式則不同，噴頭在噴水的同時(shí)也在不停的旋轉(zhuǎn)，故又稱(chēng)之為旋轉(zhuǎn)式微噴頭。微噴頭的工作壓力一般為50～2000干帕，噴嘴直徑為0．8～2．2毫米，噴水量一般小于240升／小時(shí)。

     2．微噴頭的選擇微噴頭的選用要參考作物種類(lèi)、種植間距、土壤質(zhì)地等，使微噴灌系統(tǒng)的灌水強(qiáng)度不得大于土壤入滲能力，不造成地面積水。同時(shí)，從灌水均勻、作物受水量盡可能一致的要求出發(fā)，應(yīng)保證各個(gè)微噴頭的工作壓力及其出流量相對(duì)灌水均勻。影響微噴灌灌水均勻度的主要因素是噴頭的工作壓力和微噴頭的制造誤差，當(dāng)采用單噴頭布置時(shí)，其噴灑均勻系數(shù)用式（4-24）計(jì)算，即

   Cu=100(1.0-1.27Fs)qn/qa (4-24)

   式中 Cu——設(shè)計(jì)微噴頭噴酒均勻系數(shù)（%）；

    Fs——系統(tǒng)制造誤差系數(shù)；

    qn——與最小壓力對(duì)應(yīng)的微噴頭流量（升/小時(shí)）；

    qa——微噴頭的平均流量或設(shè)計(jì)流量（升/小時(shí)）。

    式中的系數(shù)1．27，表明80％的噴灑區(qū)域符合噴灑均勻性條件。一般設(shè)計(jì)均勻系數(shù)Cu值不小于85％。

   若選定Cu值，并根據(jù)土壤和作物選定qa，則可用式（4－25）反求Fs

    當(dāng)種植作物為密植作物，噴頭應(yīng)采用一定的組合方式，微噴頭的組合方式及其選擇見(jiàn)后文。

    3．過(guò)濾器微噴灌系統(tǒng)與滴灌系統(tǒng)相比較，雖不易發(fā)生堵塞，但仍然存在堵塞問(wèn)題，應(yīng)引起高度重視。堵塞的出現(xiàn)不但會(huì)降低系統(tǒng)的效益及灌水的均勻性，嚴(yán)重時(shí)將堵死管道，使系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，必須采用過(guò)濾才能保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。由于微噴灌出水器的出水孔徑一般比滴水器的出水孔徑較大，因此微噴灌的過(guò)濾器的孔目直徑也相對(duì)較大。

    注：英寸為非法定計(jì)量單位，1英寸=25．4毫米。

   （四）微噴灌系統(tǒng)規(guī)劃布置與設(shè)計(jì)

    1．微噴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和原則

    微噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)總的要求是：

    ①微噴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)灌水均勻度應(yīng)大于85％；

    ②微噴灌系統(tǒng)的組合噴灌強(qiáng)度應(yīng)小于土壤的入滲能力；

    ③霧化指標(biāo)應(yīng)適應(yīng)作物和土壤的耐沖刷能力；

    ④工程建成后應(yīng)具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，初步分析的益本比大于2．0。

    2．微噴頭組合方式及其選擇微噴頭的組合方式有正方形。矩形、正三角形和等腰三角形等四種組合方式。

    微噴頭的組合方式除受到保護(hù)地邊界條件所限外，還受到其他條件制約。因此，其組合形式按下列步驟進(jìn)行：

    （1）微噴頭的噴灑方式微噴頭的噴灑方式因其形式不同有多種形式，如全圓噴灑、扇形噴灑、帶狀噴灑等。在保護(hù)地中，除了微噴頭噴灑半徑必須小于保護(hù)地尺寸要求外，在保護(hù)設(shè)施邊界處應(yīng)選擇扇形噴灑，而中間部位可選擇全圓噴灑方式。全圓噴灑能充分利用射程，使系統(tǒng)造價(jià)較低。

   （2）選擇組合方式微噴頭的組合形式，就是指微噴頭在田間的布置形式，一般用相鄰的4個(gè)微噴頭的平面位置組成的圖形表示。其組合間距用Se和Sl表示：Se表示同一條支管上兩相鄰微噴頭的間距；Sl表示相鄰兩支管的間距。一般應(yīng)盡可能使支管間距Sl大于或等于噴頭間距義Se，即選擇正方形噴灑組合或矩形噴灑組合，以減少支管用量，節(jié)省設(shè)備投資。

   （3）組合間距：保護(hù)地中的微噴灌灌溉組合間距應(yīng)根據(jù)保護(hù)地邊界條件，用作圖法進(jìn)行組合間距布置。也可參考本章噴灌部分的有關(guān)內(nèi)容。

    3．微噴灌設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)微噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮土壤的干容重、田間持水率、允許噴灌強(qiáng)度及計(jì)劃濕潤(rùn)層深度等，依次計(jì)算灌水定額、允許組合噴灌強(qiáng)度等；當(dāng)根據(jù)保護(hù)地條件選擇好組合方式后，進(jìn)行微噴灌設(shè)計(jì)。

    （1）微噴灌強(qiáng)度計(jì)算微噴灌強(qiáng)度是指單位時(shí)間內(nèi)微噴頭噴灑在單位土壤表面上的水層深度，通常用ρ表示，按式（4－26）計(jì)算。

    （2）微噴灌日耗水強(qiáng)度的確定微噴灌主要用于保護(hù)地中的果園、苗圃及部分條播作物，此時(shí)只有部分土壤表面被作物覆蓋，灌水時(shí)也只濕潤(rùn)部分土壤或沖洗作物葉面。與地面灌溉相比較，作物耗水量主要用于本身的生理蒸騰，地面蒸發(fā)損失較小。因此，其耗水強(qiáng)度用式（4-27）和式（4-28）計(jì)算。

    一般來(lái)講，除為沖洗作物葉面或降低保護(hù)地溫度的微噴灌外，應(yīng)選擇全生育期月平均作物耗水強(qiáng)度量大值作為設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度。

   （3）微噴灌灌水定額的確定當(dāng)根據(jù)保護(hù)地微噴灌系統(tǒng)的用途，確定了微噴灌強(qiáng)度、日耗水強(qiáng)度后，可以用式（4－29）計(jì)算微噴灌的設(shè)計(jì)灌水定額。

   （4）微噴灌灌水周期的確定保護(hù)地中由于不考慮降水補(bǔ)給，所以，通常情況下其設(shè)計(jì)灌水周期用式（4－30）計(jì)算

    （5）微噴灌灌水時(shí)間的確定一次灌水延續(xù)時(shí)間可根據(jù)式（4一31）計(jì)算

   （6）管道水力計(jì)算微噴灌管道水力計(jì)算和動(dòng)力機(jī)選配與滴灌系統(tǒng)相似，只不過(guò)是在微噴灌及噴灌系統(tǒng)中為了降低管網(wǎng)的綜合造價(jià)，在適當(dāng)?shù)奈恢脩?yīng)采用調(diào)壓管來(lái)減小部分管道的管道直徑。調(diào)壓管的計(jì)算方法可參照滴灌系統(tǒng)中的調(diào)壓管計(jì)算。

    （五）微噴灌設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例

     陜西省三原縣花卉苗木公司有13米×64．5米的冷暖育苗溫室一處，溫室周?chē)鸀槁短烀缒痉N植區(qū)，保護(hù)地平面布置及灌溉系統(tǒng)布置如圖4－14所示。區(qū)內(nèi)有供水能力為10米3／小時(shí)，配套完好的機(jī)井一眼，且擬在溫室北側(cè)修建一座20米3的蓄水池。現(xiàn)計(jì)劃在溫室中栽培盆栽花卉，要求進(jìn)行灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

    1．基本資料苗圃區(qū)土壤為中壤土，水質(zhì)較好，主要種植各種苗木。溫室中以育苗為主，在適當(dāng)?shù)那闆r下種植盆栽花卉。

    2．灌水方法的選擇依據(jù)水源、溫室及田間實(shí)際，溫室內(nèi)選擇微噴及霧噴組合灌溉，露地畝區(qū)采用噴灌方法進(jìn)行灌溉。

    3．灌溉系統(tǒng)布置根據(jù)地形及保護(hù)地分布。

    本例主要介紹溫室中的微噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

   4．微噴灌設(shè)計(jì)

   （1）灌水定額及溫室每次灌溉水量的計(jì)算根據(jù)溫室種植花卉的要求，微噴灌系統(tǒng)是為了滿足灌溉要求，土壤干容重為γd=1．40克／厘米3，計(jì)劃濕潤(rùn)深度為H=30厘米，土壤田間持水量β=24％，土壤適宜含水率βmax=90％，βmin=70％，土壤濕潤(rùn)比p=90％，其灌水定額ma為考慮到灌水效率η（一般取92％），ma可取20毫米。溫室中每次灌溉用水量V的計(jì)算：

   （2）灌水周期的確定溫室內(nèi)花卉的設(shè)計(jì)日耗水強(qiáng)度取5毫米／日

    （3）一次灌水延續(xù)時(shí)間根據(jù)保護(hù)地內(nèi)地形條件，中間兩條支管上的微噴頭選用MQ型全圓噴灑式微噴頭，周?chē)鷥蓷l支管上的微噴頭選用半圓噴灑式的微噴頭，微噴頭工作參數(shù)如表4-16所示。支管一次灌水延續(xù)時(shí)間t為

     式中 t——一次灌水延續(xù)時(shí)間（小時(shí)）；

     ma——灌水定額，即一次灌溉用水量，20毫米；

     Se——微噴頭間距，3.5米；

     St——毛管間距，4.9米；

     η——灌溉水利用系數(shù)，0.92；

     q——微噴頭流量，140升/小時(shí)。

   （4）管道水力計(jì)算每條支管上安裝20個(gè)微噴頭，沿溫室周?chē)奈婎^均采用半圓噴灑，且所有微噴頭不得噴灑在保護(hù)地的墻上。根據(jù)上述條件，分別計(jì)算各條支管上的水頭損失結(jié)果

    由上述計(jì)算結(jié)果可以看出，每條毛管上的沿程阻力損失不超過(guò)微噴頭工作壓力的20％，且管道流速為經(jīng)濟(jì)流速區(qū)域內(nèi)。

    干管水力計(jì)算：溫室中的四條支管同時(shí)開(kāi)啟，其流量為：

    （5）水泵及動(dòng)力機(jī)的選配按最遠(yuǎn)處設(shè)計(jì)

    h沿=4.67+0.93=5.60(米）

    h局≈0.1h沿=0.6米

    首部水頭損失 h首損=9米

    井內(nèi)靜水位和動(dòng)水位分別為30米和38米，即井深H井=38米；管網(wǎng)入口與灌水器間的高差Z=2.0米；微噴頭工作壓力p＝20米。則水泵揚(yáng)程為：即水泵的揚(yáng)程需達(dá)到75.2米以上。

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