滲灌技術(shù)研究

2004年9月農機化研究第5期滲灌技術(shù)研究王忠波，王曉斌，肖建民(東北農業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱150030)[摘要] 我國是一個(gè)貧水國家,水資源的困乏致使農田干旱缺水_,是制約農業(yè)可持續發(fā)展的一個(gè)主要因素。目前,大面積推廣節水灌溉技術(shù)已提到日程。為此，全面系統地介紹了滲灌系統的組成、技術(shù)參數以及滲灌的優(yōu)缺點(diǎn),并對我國的滲灌發(fā)展提出建議.。[關(guān)鍵詞]農業(yè)工程 ;滲灌系統;綜述; 技術(shù)參數[中圖分類(lèi)號]S275. 9[文獻標識碼] A [文章 編號]1003- 188X( 2004)05- 0115- 03滲灌是一種地下微灌形式，目前關(guān)于滲灌還沒(méi)(3)施肥裝置.。滲灌的一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是可以有一個(gè)統一的.、獲得共識的定義，一般認為一‘地下結合灌水進(jìn)行施肥施藥，所以首部樞紐需加設施肥暗管灌溉”:‘地下浸潤灌溉系統”‘地下灌溉-”等器，目前使用較多的是壓差式施肥器。施肥器必須名詞是滲灌的同意語(yǔ).。關(guān)于滲灌的定義,有關(guān)文獻安裝在過(guò)濾器之前,避免未溶化的肥料和藥劑進(jìn)入中表述很多，,但筆者比較認同的是:‘滲灌是一種地滲灌系統。下微灌形式,它通過(guò)埋入地下的透水管道滲灌管)(4) 進(jìn)排氣裝置.。為避免輸水時(shí)管道中形成氣使水滲入土層,借助土壤毛細管的滲吸作用慢慢地阻噎滯供水和停水時(shí)管道中發(fā)生負壓破壞管道，在將水分擴散到管道周?chē)耐寥乐?供作物吸收利首部樞紐的尾部需安裝進(jìn)、排氣閥。用-”。(5)測量裝置.。為了掌握和控制滲灌系統的流量和壓力,在首部樞紐還需設置壓力表、 流量表以1滲灌系統的組成及控制閥門(mén)。整個(gè)滲灌系統自上而下由水源、首部樞紐、輸1.3 輸配水管網(wǎng)配水管網(wǎng)、滲灌管組成，其中以首部樞紐和滲灌管輸配水管網(wǎng)是滲灌系統的輸配水部分，包括干最為關(guān)鍵。管、支管和各種配件.。干管和支管的管材多為硬質(zhì)1.1水源塑料管.。干管管徑為80~~120mm,支管管徑為30滲灌屬于微灌所以滲灌應用的水源比較廣泛，60mm。常用的配件有三通、彎頭、堵頭等。渠道水、水池水、水箱水.、地表水、地下水等只要1.4 滲灌管水質(zhì)滿(mǎn)足要求，皆可作為灌溉水源.。滲灌管的種類(lèi)很多，從材質(zhì)上看有瓦管、陶土.2 首部樞紐管、竹管、塑料管和橡膠管等,目前使用最多的是滲灌首部樞紐包括加壓裝置水泵).過(guò)濾裝置塑料管和橡膠管。其大致有以下幾種類(lèi)型:過(guò)濾器入施肥施藥裝置、施肥器入進(jìn)排氣裝置(1) 以意大利為代表的、內徑為10-~20mm的、進(jìn)、排氣閥_)測量?jì)x表_壓力表、流量表)以及在管壁上開(kāi)有5-~10mm縱縫的塑料管作為滲灌管_?？刂崎y門(mén)。(2)以法國為代表的.、利用塑料加發(fā)泡劑和成(1) 加壓裝置.。 當自然水頭不能滿(mǎn)足滲灌系統型劑混合擠出成型的塑料滲水管。對壓力的要求時(shí),滲灌的首部樞紐需加設小型潛水(3)以美國為代表的利用廢舊輪胎.、塑料樹(shù)脂泵，進(jìn)行加壓.。和-些特殊的添加劑,經(jīng)過(guò)科學(xué)的配方和特殊的加(2)過(guò)濾裝置.。滲灌對水源的水質(zhì)要求較高，工工藝制成的橡膠滲水管。所以滲灌首部樞紐一定要設置過(guò)濾器，以防止滲灌(4) 以山西運城為代表的聚乙烯打孔滲灌管。管堵塞。滲灌過(guò)濾器有篩網(wǎng)式、砂石式、疊片式和2滲灌 技術(shù)參數離心式幾類(lèi)。目前,我國主要使用的是篩網(wǎng)式過(guò)濾滲灌技術(shù)中國煤化工參灌管的間距.、[收稿日期] 2003- 12-01MHCNM HG[作者簡(jiǎn)介]王忠波(1971-),男,講師,在讀博士,研究方向為水土保持和灌溉排水.2004年9月農機化研究第5期灌水壓力、滲灌管的長(cháng)度與坡度、滲灌管的出流量0. 009-~0. 010mi/h為宜;中、輕壤土每延長(cháng)米滲灌等。進(jìn)行滲灌規劃設計時(shí),主要是確定以上技術(shù)參管的出流量以0. 012-~0.016m/h為宜;砂壤土每延數，因其決定著(zhù)滲灌的灌水質(zhì)量.。長(cháng)米滲灌管的出流量以0. 016-~0. 020mi/h為宜.。2.1滲灌管的埋深滲灌管的埋設深度主要決定于土壤性質(zhì)、 耕作3滲灌的優(yōu)點(diǎn)情況_、 作物種類(lèi)及凍深_北方.).適宜的埋設深度應3.1節水能使灌溉水借毛細管作用充分濕潤計劃濕潤層，特由于滲灌是一種地下灌溉方式,灌水后土壤表別是在表層也能達到一定的濕潤程度,而深層滲漏層保持干燥,株間蒸發(fā)減少;同時(shí)通過(guò)控制灌水量，最小。一般粘質(zhì)土埋深大，砂質(zhì)土埋深小。埋設深也可以有效減少深層滲漏.。所以,滲灌較其它灌水度要深于耕作深度，且不會(huì )被農機具行走而壓斷,方式節水。滲灌比溝灌節水50%~70%,比滴灌節水北方地區還要考慮最大凍深的影響。-般淺根作物10%.。.如蔬菜、小麥、棉花等,滲灌管埋深為0.1-~0. 3m;3.2節能果樹(shù)等深根類(lèi)作物為0.3-~0.4m,并應在不影響耕滲灌屬于低壓灌溉,灌水壓力-般為5. 88-~作的前提下盡量淺埋.。這樣有利于減少滲灌管上部29.42kPa. ,所以滲灌較噴灌.微噴等灌水方式節能。土體末濕潤干土層和防止或減少深層滲漏.。3.3降濕2.2滲灌管的間距.當用于棚室灌溉時(shí)，由于滲灌只濕潤作物根滲灌管的間距主要決定于土壤的性質(zhì)和供水管部_，表土干燥,從而減少了地表土壤的蒸發(fā),降低道的壓力。土壤顆粒越細,土壤的吸水能力越強，了棚室內空氣的相對濕度。據測定,大棚棚內滲灌滲灌時(shí)土壤的濕潤范圍也越大;土壤顆粒越粗，土較溝灌空氣濕度降低28.5%。壤[的吸水能力越弱,滲灌時(shí)土壤的濕潤范圍越小。3.4增溫因此，砂質(zhì)土中,滲灌管間距宜較小;粘質(zhì)土中，當用于棚室灌溉時(shí),可有效提高冬春季和秋季滲灌管間距宜較大.。另外,灌水壓力較大時(shí)，滲灌棚室內空氣溫度和土壤溫度.。據測定_,大棚室內滲管間距可稍大，低壓或無(wú)壓滲灌時(shí)，滲灌管間距應灌較溝灌空氣溫度平均高出22~4.C, 而地溫平均較小。在確定滲灌管間距時(shí),應使相鄰兩條管道的高出1.C。浸潤曲線(xiàn)重合--部分.。滲灌管間距變化較大、為3.5 減少病蟲(chóng)害0. 25~5m).-般來(lái)說(shuō), 草坪較窄,而蔬菜、果樹(shù)較很多保護地栽培病蟲(chóng)害都是在高溫或高濕的條件下引發(fā)的。由于滲灌有效降低了棚室內空氣的相2.3滲灌灌水壓力對濕度，從而減少了棚室蔬菜栽培病蟲(chóng)害的發(fā)生.在管壁的出水特性-定的條件下,灌水壓力決3.6 抑制雜草生長(cháng)定滲灌管的容許長(cháng)度，也影響滲灌管的出水量。確滲灌時(shí),表層土壤比較干燥，能有效抑制雜草定灌水壓力的主要依據是滲灌管的最大鋪設長(cháng)度，的生長(cháng).。-般以管道首端和末端流量偏差不超過(guò)20.9為宜。3.7提高作物品質(zhì)和增產(chǎn)增收我國采用的灌水壓力多為5. 88-~29. 4kPa.。滲灌直接給作物供水,供水穩定,土壤升溫快,2.4 滲灌管的長(cháng)度與坡度通氣性好,水、肥、氣_、熱比較協(xié)調,利于作物對滲灌管的長(cháng)度與坡度、灌水壓力、灌水流量及水分和肥料的吸收利用,作物生長(cháng)發(fā)育好,比溝灌管道的滲水性能有關(guān).。滲灌管的種類(lèi)不同,允許的增產(chǎn)50%以上。同時(shí),果實(shí)發(fā)育好,病蟲(chóng)害少，產(chǎn)最大長(cháng)度也不同. :發(fā)泡微孔塑料滲灌管的允許長(cháng)度品品質(zhì)高，收益高。在百米以上; 塑料打孔滲灌管為20~68m; 滴灌毛4滲 灌的缺點(diǎn)管為70m;滴灌帶為100~200m。確定滲灌管適宜長(cháng)度的依據是使管道首尾兩端土壤濕潤均勻，而滲漏滲灌較其它灌水方式雖然存在上述優(yōu)點(diǎn),，但也損失較小.。目前,我國滲灌采用的管道長(cháng)度一般為存在-些缺點(diǎn)和問(wèn)題。主要表現為:20-~50m.坡度應根據管道長(cháng)度與地面坡度而定,一(1)滲灌管容易堵塞.。滲灌管堵塞是滲灌發(fā)展般為0. 001-~0. 005 ,無(wú)坡度情況也可、有壓.)。的致命問(wèn)題, 主要有物理堵塞、化學(xué)堵塞和生物堵2.5滲灌管的出流量塞3種類(lèi)型.中國煤化工灌水均勻度和滲灌管的出流量與土壤物理性質(zhì)特別是土壤的滲灌系統的傳CNMHG滲水性能有關(guān).。重壤土每延長(cháng)米滲灌管的出流量以(2)灌水均習度左。田十滲濯官易堵塞,致使.2004年9月農機化研究第5期滲灌的灌水均勻度差,嚴重影響滲灌的灌水質(zhì)量。種成熟的灌水技術(shù)，所以對滲灌的應用要慎重.。(3)播種期和作物生育前期表層土壤濕潤不(3)滲灌首先應用在保護地栽培和果樹(shù)等經(jīng)濟足,影響種子發(fā)芽和幼苗的生長(cháng).。解決辦法為在作價(jià)值較高的作物上，這樣能最大限度地發(fā)揮滲灌技物生育前期可結合地面灌溉, 滿(mǎn)足對水分的要求。術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，增產(chǎn)增效。(4)受氣候影響，在北方大田應用受到限制.。.[參考文獻](5) 埋深、耕作和深層滲漏之間存在矛盾。耕作要求滲灌管有一定的埋深,而埋深太大又會(huì )產(chǎn)生[1] 沈陽(yáng)農業(yè)大學(xué).農田水利學(xué)[M.北京:中國農業(yè)出深層滲漏.。解決的辦法是在不影響耕作的前提下盡版社, 1986.量淺埋。[2]杜堯東，劉作新.滲灌-設施園藝先進(jìn)的節水灌溉(6) 滲灌技術(shù)還很不成熟,從理論到設備都很技術(shù)[J].資源開(kāi)發(fā)與市場(chǎng), 2000, 16( 5) :266- 267.不完善。[3]于錫宏.滲灌對塑料大棚內溫濕度的影響[J].北方園藝, 2002, (4): 18.5對我國發(fā)展滲灌技術(shù)的建議4]馮廣志.對一‘滲灌"”的幾點(diǎn)看法[J].中國農村水利(1)加大人員和經(jīng)費的投入力度,進(jìn)行滲灌設水電, 1997,(7):5- 6.備的研發(fā)和科學(xué)研究工作。[5]穆吉珍,諸葛玉平,李海燕.保護地滲灌技術(shù)的優(yōu)勢(2) 滲灌的發(fā)展不能盲目。由于滲灌還不是一及應用[J].長(cháng)江蔬菜, 2002, (4): 15- 16.An Introduction to Percolation Irrigation TechniquesWANG Zhong bo, WANG Xiao-bin , XIAO Jian-minNortheast Agricultural University, Harbin 150030, China . )[Abstract] An comprehensive and systematic introduction to the composition and technical parameter ofpercolation irrigation system ,together with the strong and weak points of the system are given here, aimed atputting forward some suggestions to the development of Chinese percolation irrigation. .[Key words]agricultural engineering; the composition of percolation irrigation; summarize; technicalparameter(上接第114頁(yè).)3] 周維垣,寇曉東.無(wú)單元法及其在巖土工程中的應用[J].巖土工程學(xué)報, 1998, 20(1):5- 9.[1] Lucy L B. A nunerical approach to the testing4] 龐作會(huì ),葛修潤,鄭 宏,等.-種新的數值方法一of the fissi on hypot hesis[J]. The Astron 」,無(wú)網(wǎng)格伽遼金法(EFGM[J].計算力學(xué)學(xué)報,1999,1997, 8( 12): 1013- 1024.16( 3) : 321- 329.[2] Nayroles B, Touzot G Villon P. General izi ng5] 劉天祥,劉 更,朱均,等.無(wú)網(wǎng)格法的研究進(jìn)展the finite el ement met hod: di ffuse appr oxi ma-[J].機械工程學(xué)報, 2002, 38(5):7- 12.tion and di ffuse el ements[J]. Comput Mech,6]衛東,趙國群,欒貽國.彈性力學(xué)問(wèn)題的無(wú)網(wǎng)格方1992, ( 10) :307- 318.法[J].山東工業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2002, 32( 1):52- 56.Compared with SPH and MLS in the Meshless MethodYANG Yu -hong, QIN Ling-li, ZHOU ZheCollege of Science, China Agriculture University, Beijing 100083, China . )[Abstract] A meshless method is a numerical method which was developed recent years. There are manydifferent methods in constructing the shape function. This article focuses in two methods widely used, namelyMLS(moving least-squares) method and SPH(smoothed particle hydrodynamics). The article lists the differentmethods and contrasts the difference between the two interpolate function. In the end numerical examples areused to compare the accuracy of the proposed methods.中國煤化工bothed particle[Key words] applied maths; meshless method; analysis; movingFYHCNM H G'hydrodynamics.