噴灌灌溉技術(shù)

2012/5/15 18:59:46

噴灌是一種具有節(jié)水、增產(chǎn)、節(jié)地、省工等優(yōu)點(diǎn)的先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)。它是利用專用設(shè)備把水加壓，使灌溉水通過設(shè)備噴射到空中形成細(xì)小的雨點(diǎn)，象降雨樣濕潤土壤的一種方法。
一、噴灌技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及適用范圍
1．節(jié)約用水，增加灌溉面積由于噴灌基本上不產(chǎn)生深層滲漏和地面徑流，灌水比較均勻，且管道輸水損失少，所以灌水有效利用系數(shù)高。比地面灌水省水30％—50％，對于透水性強(qiáng)、保水能力差的沙質(zhì)土地則節(jié)水效果更為明顯，用同樣的水能澆灌更多的土地。
2．保持水土噴灌的水滴直徑和噴灌強(qiáng)度可根據(jù)土壤質(zhì)地和透水性大小進(jìn)行調(diào)整，能達(dá)到不破壞土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、保持土壤的疏松狀態(tài)、不產(chǎn)生土壤沖刷、使水分都滲入土層內(nèi)、避免水土流失的目的。對于可能產(chǎn)生次生鹽堿化的地區(qū)，采用噴灌的方法，可嚴(yán)格控制濕潤深度，消除深層滲漏，防止地下水位上升和次生鹽堿化。
3．節(jié)地采用噴灌不僅可大大減少土石方工程，而且還能騰出占總面積3％—7％的田間溝渠占地，用于種植作物，提高土地利用率。
4．節(jié)省勞動(dòng)力噴灌的利用提高了灌溉機(jī)械化程度，大大減輕灌水勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省勞動(dòng)力。
5．適應(yīng)性強(qiáng) 噴灌是通過噴灑的方式灌水，不受地形坡度和土壤透水性的限制，在地面灌水方法難于實(shí)現(xiàn)的場合，都可以采用噴灌的方法。
6．提高產(chǎn)量噴灌可以采用較小的灌水定額進(jìn)行淺澆勤灌，便于嚴(yán)格控制土壤水分，保持土壤肥力，既不破壞土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，又可促進(jìn)作物根系在淺層發(fā)育，有利于充分利用土壤表層的肥分。同時(shí)噴灌可以調(diào)節(jié)田間的小氣候，增加近地表空氣濕度，在空氣炎熱的季節(jié)起到調(diào)節(jié)葉面溫度的作用，并能沖洗葉面塵土，有利于植物的呼吸和光合作用，達(dá)到增產(chǎn)的效果，大田作物可增產(chǎn)20％，經(jīng)濟(jì)作物可增產(chǎn)30％，蔬菜可增產(chǎn)1倍~2倍，并可同時(shí)改變產(chǎn)品品質(zhì)。此外，噴灌系統(tǒng)還可噴灑農(nóng)藥、防霜凍、防暑降溫等。
　 噴灌的適用范圍較廣，幾乎適用于灌溉所有的旱作物，例如谷物、蔬菜、香菇、、木耳、藥材等。從地形上看，既適用于平原也適用于地形起伏的山丘地區(qū)；從土質(zhì)上看，既適用于透水性大的土壤，也適用于人透率較 低的土壤。噴灌不僅可用于農(nóng)作物的灌溉，而且也可用于園林草地、花卉灌溉，同時(shí)可兼作噴灑肥料、噴灑 農(nóng)藥、防霜凍、防暑降溫和防塵等。但噴灌也存在著受風(fēng)影響大、蒸發(fā)和漂移損失大、設(shè)備投資高、表層濕潤多、深層濕潤不足等問題。因此，在下列情況用噴灌時(shí)應(yīng)注意。
1．受風(fēng)的影響大。噴灌時(shí)刮風(fēng)，會(huì)吹走大量的水滴，增加水分的損失。風(fēng)力還會(huì)改變噴嘴水舌的形狀和噴射的距離，降低噴灌的均勻度，風(fēng)力在3級”4級時(shí)應(yīng)停止噴灌。
2．蒸發(fā)損失大。由于水噴灑到空中，比地面灌時(shí)的蒸發(fā)量工大。尤其是在干旱季節(jié)，空氣相對濕度較低，蒸發(fā)更大，水滴降低到地面之前可以蒸發(fā)掉10％。因此，可以在夜間風(fēng)力小時(shí)進(jìn)行噴灌，減少蒸發(fā)損失。
3．可能出現(xiàn)土壤底層濕度不足的問題。在噴灌強(qiáng)度過大、土壤入滲能力低的情況下，會(huì)出現(xiàn)土壤表層很濕潤而土壤底層濕潤不足的問題。采用低強(qiáng)度噴灌，使噴灌強(qiáng)度低于土壤的人滲速度，并延長噴灌的時(shí)間，可使灌溉水充分滲入到下層土壤，且不產(chǎn)生地面積水和徑流。
　 從70年代初，我國開始發(fā)展噴灌技術(shù)，到1998年底，全國的噴灌面積約160萬hmz，占灌溉總面積的3．1％。其中，輕、小型噴灌機(jī)組的灌溉面積占75％，大中型噴灌機(jī)的灌溉面積占lO％，半固定式占15％。
二、噴灌的類型及選擇
　 按設(shè)備的種類可分為管道式噴灌、機(jī)組式噴灌兩大類；按管道的安裝使用情況可分為固定式噴灌、半固定式噴灌及管道全移動(dòng)式噴灌；按機(jī)組控制的面積大小可分為：
1．大型噴灌機(jī)組(控制面積可達(dá)67hm2)如平移式自走噴灌機(jī)、大型搖滾式機(jī)等。
2．中型噴灌機(jī)組，卷管式[自走]噴灌機(jī)、雙懸臂[自走]噴灌機(jī)、滾移式噴灌機(jī)和縱拖式噴灌機(jī)。
3．小型噴灌機(jī)組，在我國主要是手推式或手臺(tái)式輕小型噴灌機(jī)組；按照噴灑狀態(tài)可分為行噴式噴灌機(jī)(噴灌機(jī)一邊走一邊噴灑，如中心支軸式噴灌機(jī))及定噴式噴灌機(jī)(噴灌機(jī)在一個(gè)位置上噴灑完后再移動(dòng)到新的位置上噴灑，如半固定移動(dòng)式噴灌機(jī)組)。
　 在選擇何種噴灌形式時(shí)也須因地制宜。在耕地比較分散、水管理比較分散的地方宜發(fā)展輕、小型移動(dòng)式噴灌機(jī)組；在干旱草原、土地連片、種植統(tǒng)一、缺少勞動(dòng)力的地方宜發(fā)展大、中型噴灌機(jī)組；在種植經(jīng)濟(jì)作物和城郊蔬菜區(qū)可發(fā)展固定式噴灌；在一般經(jīng)濟(jì)水平的糧、棉地區(qū)可發(fā)展半固定式噴灌。
三、對噴灌的技術(shù)要求
1．適時(shí)適量地給作物提供水分要做到這一點(diǎn)， 必須制定合理的灌溉制度，保證干旱年或半干旱年作物正常生長對水分的要求。即噴灌工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)必須滿足灌溉保證率不低于85％，按這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)配套容量合理、工程結(jié)構(gòu)可靠、運(yùn)行安全方便、各部分的設(shè)計(jì)規(guī)格能保證噴灌灌溉制度實(shí)施的水源工程。
2．有較高的噴灌均勻度噴灌均勻度指的是組合均勻度，它與單個(gè)噴頭的傾斜度、地面坡度、風(fēng)速、風(fēng)向等因素有關(guān)。要求在設(shè)計(jì)風(fēng)速下，定噴式噴灌系統(tǒng)的組合均勻系數(shù)不低于75％，行噴式噴灌機(jī)的組合均勻系數(shù)不低于85％。
3．有適宜的噴灌強(qiáng)度指組合噴灌強(qiáng)度，影響其數(shù)值大小的主要因素與影響組合均勻度的因素相同。要求噴頭的組合噴灌強(qiáng)度不得大于當(dāng)?shù)赝寥赖脑试S噴灌強(qiáng)度。對于行噴式噴灌系統(tǒng)的噴灌強(qiáng)度可以略大于土壤的允許噴灌強(qiáng)度，在噴灑的過程中允許地面出現(xiàn)當(dāng)時(shí)滲不下去而過后能很快滲入的小水洼，但不得出現(xiàn)地面徑流。
4．有適宜的霧化程度噴灌水是以模擬天然降雨的形式落在田間的，為了避免土壤板結(jié)或損壞作物，要求噴灑水滴對土壤和作物的打擊強(qiáng)度要小。但是水滴霧化要消耗能量，霧化過度不僅不經(jīng)濟(jì)，而且因細(xì)小水滴容易被風(fēng)吹散、漂移，蒸發(fā)損失加大。因此，應(yīng)根據(jù)作物種類，以不損壞作物為度，選用具有適宜霧化指標(biāo)的噴頭。
四、噴灌的技術(shù)三要素
　 噴灌的技術(shù)特征：要求灌溉水必須均勻地分布在所灌溉的土地上；同時(shí)噴灑后地表不產(chǎn)生徑流和積水，沒有灌溉水的二次再分配；此外，噴灑水滴不得破壞土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，也不得傷害作物，造成減產(chǎn)。為了使噴灌達(dá)到上述的技術(shù)要求，規(guī)定了噴灌的技術(shù)“三要素”，即噴灌強(qiáng)度、噴灌均勻度和噴灌霧化指標(biāo)。任何噴灌過程只有當(dāng)這三項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的值不低于國家標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，才能達(dá)到噴灌的省水、增產(chǎn)、保土、保肥、提高作物品質(zhì)的效果。
1．噴灌強(qiáng)度
　 噴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)噴灌強(qiáng)度不得大于土壤的允許噴灌強(qiáng)度。噴灌強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)噴灑在單位面積上的水量，一般用mm／h表示。
　 噴灌強(qiáng)度包括點(diǎn)噴灌強(qiáng)度只和平均(面)噴灌強(qiáng)度嚴(yán)兩個(gè)概念。點(diǎn)噴灌強(qiáng)度指在一定時(shí)間t噴灑到某點(diǎn)土壤表面的水深h，用下式表示：Pi=h/t
　 平均噴灌強(qiáng)度尸指在一定的面積上的各點(diǎn)，在時(shí)間t內(nèi)的噴灌水深平均值ho，用下式表示。 - P=h。/t
　 國家標(biāo)準(zhǔn)GBJ85—85(噴灌工程技術(shù)規(guī)范)規(guī)定，對于定噴式噴灌系統(tǒng)，不同質(zhì)地的允許噴灌強(qiáng)度可按表1要求。當(dāng)?shù)孛嫫露却笥?％時(shí)允許噴灌強(qiáng)度應(yīng)按表2進(jìn)行折減。
　 表1 各類土壤的允許噴灌強(qiáng)度
土壤類別 允許噴灌強(qiáng)度（mm/h） 土壤類別 允許噴灌強(qiáng)度（mml/h）
砂土 20 壤粘土 10
砂壤土 15 粘土 8
壤土 12
注：有良好覆蓋時(shí)，表中數(shù)值可提高20％。
　 表2 地面坡度（%） 允許噴灌強(qiáng)度降低（%） 地面坡度（%） 允許噴灌強(qiáng)度（%）
5~8 20 13~20 60
9~12 40 >20 75
2．噴灌均勻度
是指噴灌面積上水量分布的均 勻程度。用噴灌均勻系數(shù)計(jì)算式表示。 Cu=1-△h/h
式中：Cu——噴灌均勻系數(shù)； h—噴灑水深的平均值(mm)； △h—噴灑水深的平均離差(mm)。
按國標(biāo)規(guī)定：在設(shè)計(jì)風(fēng)速下，噴灌均勻系數(shù)不應(yīng)低 于75％，但對于行噴式噴灌系統(tǒng)，不應(yīng)低于85％。
3．霧化指標(biāo)
　 噴灑水滴的直徑大小稱為霧化程度，一般用噴頭 的工作壓力水頭hP與噴頭噴嘴直徑d之比，即hp／d 表示。按國標(biāo)規(guī)定如表3：
　 表3 種類 hp/d
蔬菜及花卉 4000~5000
糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物及果樹 3000~4000
牧草、飼料作物、草坪及綠化林木 2000~3000
五、噴灌系統(tǒng)的組成
(一)噴灌系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成
　 作為一項(xiàng)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的工程措施，噴灌系統(tǒng)主要由水源工程、首部裝置、輸配水管道系統(tǒng)和噴頭等部分構(gòu)成。
1．水源工程。包括河流、湖泊、水庫和井泉等都可以作為噴灌的水源，但都必須修建相應(yīng)的水源工程，如泵站及附屬設(shè)施、水量調(diào)節(jié)池等。
2．水泵及配套動(dòng)力機(jī)。 噴灌需要使用有壓力的水才能進(jìn)行噴灑。通常是用水泵將水提吸、增壓、輸送到各級管道及各個(gè)噴頭中，并通過噴頭噴灑出來。噴灌可使用各種農(nóng)用泵，如離心泵、潛水泵、深井泵等。在有電力供應(yīng)的地方常用電動(dòng)機(jī)作為水泵的動(dòng)力機(jī)。在用電困難的地方可用柴油機(jī)、拖拉機(jī)或手扶拖拉機(jī)等作為水泵的動(dòng)力機(jī)，動(dòng)力機(jī)功率大小根據(jù)水泵的配套要求而定。
3．管道系統(tǒng)及配件。管道系統(tǒng)一般包括干管、支管兩級，豎管三級，其作用是將壓力水輸送并分配到田間噴頭中去。干管和支管起輸、配水作用，豎管安裝在支管上，末端接噴頭。管道系統(tǒng)中裝有各種連接和控制的附屬配件，包括閘閥、三通、彎頭和其他接頭等，有時(shí)在干管或支管的上端還裝有施肥裝置。
4．噴頭。噴頭將管道系統(tǒng)輸送來的水通過噴嘴噴射到空中，形成下雨的效果撤落在地面，灌溉作物。噴頭裝在豎管上或直接安裝于支管上，是噴灌系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。
5．田間工程。移動(dòng)式噴灌機(jī)在田間作業(yè)，需要在田間修建水渠和調(diào)節(jié)池及相應(yīng)的建筑物，將灌溉水從水源引到田間，以滿足噴灌的要求。
(二)常用噴灌系統(tǒng)類型及特點(diǎn)
　 雖然噴灌系統(tǒng)的類型較多，但根據(jù)其設(shè)備的組成，噴灌系統(tǒng)可分成機(jī)組式噴

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