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膜下滴灌系统及配套技术

达华节水2022-06-20 11:34:38



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膜下滴灌简介

  滴灌从诞生至今以发展了近一个世纪,作为一种新型灌溉技术,尤其在缺水比较严重的国家和地区,显示出前所未有的节水能力。膜下滴灌是将覆膜种植技术与滴灌技术相结合的一种高效节水灌溉技术,滴灌利用管道系统供水,使灌溉水成滴状、缓慢、均匀、定时、定量地浸润作物根系发育区域,使作物主要根系区的土壤始终保持在最优含水状态,地膜覆盖则进一步减少了作物棵间水分的蒸发。


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膜下滴灌系统组成

  膜下滴灌系统一般由水源工程、首部枢纽、输配水管网、滴头及控制、量测和保护装置等组成。

  1、水源工程

  滴灌系统的水源可以是机井、泉水、水库、渠道、江河、湖泊、池塘等,但水质必须符合灌溉水质的要求。滴灌系统的水源工程一般是指:为从水源取水进行滴灌而修建的拦水、引水、蓄水、提水和沉淀工程,以及相应的输配电工程。

  2、首部枢纽

  滴灌系统的首部枢纽包括动力机、水泵、施肥(药)装置、过滤设施和安全保护及量测控制设备。其作用是从水源取水加压并注入肥料(农药)经过滤后按时按量输送进管网,担负着整个系统的驱动、量测和调控任务,是全系统的控制调配中心。

  滴灌常用的水泵有潜水泵、离心泵、深井泵、管道泵等,水泵的作用是将水流加压至系统所需压力并将其输送到输水管网。动力机可以是电动机、柴油机等。如果水源的自然水头(水塔、高位水池、压力给水管)满足滴灌系统压力要求,则可省去水泵和动力。

  过滤设备是将水流过滤,防止各种污物进入滴灌系统堵塞滴头或在系统中形成沉淀。过滤设备有拦污栅、离心过滤器、砂石过滤器、筛网过滤器、叠片过滤器等。当水源为河流和水库等水质较差的水源时,需建沉淀池。

  施肥装置的作用是使易溶于水并适于根施的肥料、农药、除草剂、化控药品等在施肥罐内充分溶解,然后再通过滴灌系统输送到作物根部。

  流量、压力测量仪表用于管道中的流量及压力测量,一般有压力表、水表等。安全保护装置用来保证系统在规定压力范围内工作,消除管路中的气阻和真空等,一般有控制器、传感器、电磁阀、水动阀、空气阀等。调节控制装置一般包括各种阀门,如闸阀、球阀、蝶阀等,其作用是控制和调节滴灌系统的流量和压力。

  3、输配水管网

  输配水管网的作用是将首部枢纽处理过的水流按照要求输送分配到每个灌水单元和滴头,包括干管、支管、毛管及所需的连接管件和控制、调节设备。由于滴灌系统的大小及管网布置不同,管网的等级划分也有所不同。

  4、滴头

  滴头是滴灌系统中最关键的部件,是直接向作物施水肥的设备。其作用是利用滴头的微小流道或孔眼消能减压,使水流变为水滴均匀地施入作物根区土壤中。


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膜下滴灌系统主要配套设备

  膜下滴灌系统配套设备主要有施肥(药)装置、过滤设施、水泵和安全保护及量测控制设备

  1、过滤设施

  微灌系统中灌水器的水流孔径一般都很小,要求灌溉水中不含有造成灌水器堵塞的污物和杂质,而实际上任何水源如湖泊、库塘、河溪及井水中,都不同程度地含有各种污物和杂质。因此对灌溉水源进行严格的净化处理是必不可少的,是保证系统正常运行、延长灌水器使用寿命和保证灌水质量的关键措施。

  过滤设备主要有沉淀池、拦污栅、离心过滤器、砂石过滤器、筛网过滤器、叠片过滤器等。各种过滤设备可以在首部枢纽单独使用,也可根据水源水质情况组合使用。

  (1)离心过滤器(旋流水砂分离器):

  常见的结构形式有圆柱形和圆锥形两种。它由进口、出口、旋涡室、分离室、储污室和排污口等部分组成。 将压力水流沿切线方向流入圆形或圆锥形过滤罐,作旋转运动,水流产生离心力(力学原理),在离心力作用下,比水重的杂质移向四周,逐渐下沉,清水上升,水砂分离。可以连续过滤高含沙量的滴灌水,处理比重较大的砂大颗(0.075mm以上),但是与水比重相近或较轻的杂质及有机物,过滤作用不明显.     离心式过滤器能连续过滤高含沙量的灌溉水,缺点是不能除去与水比重相近和比水轻的有机质等杂物,特别是水泵起动和停机时过滤效果下降,会有较多的砂粒进入系统,另外,水头损失较大。因此只能作为初级过滤器,还需要其它类型的过滤器对水质进行再处理。

  由进口、出口、旋涡室、分离室、储污室和排污口等部分组成。

  筛网过滤器由筛网、壳体、顶盖等主要部分组成。过滤器各部分要用耐压耐腐蚀的金属或塑料制造。系统主过滤器的筛网一般用不锈钢丝制成,用于支管和毛管上的过滤器,所受压力较小,其筛网也可用尼龙或铜丝成。

  (2)叠片过滤器

  叠片式过滤器用大量薄塑料圆盘作为过滤介质,圆盘的两面均有沟槽,将带槽的许多层圆片叠加压紧而成,两叠片间的槽形成缝隙,灌溉水流过叠片,泥沙和有机物等留在叠片沟槽中,清水通过叠片的沟槽流出过滤器。可松开叠片除去清洗杂质。该过滤器适用于有机质和混合杂质过滤。其它结构和形式与筛网过滤器基本相同。

  (3)砂石过滤器:

  它是利用砂石作为过滤介质的,在过滤罐中放1.5~44毫米厚的砂砾石,污水通过进水口进入滤罐经过砂石之间的孔隙截流和浮获而达到过滤的目的,表面积大、附着力强、对细小颗粒及有机质等比重较小颗粒效果好(0.05mm以上),比重较大颗粒不易反冲洗。该过滤器主要适用于有机物杂质的过滤。砂石过滤器过滤可靠、清洁度高;缺点是价格高、体积大、重量重。

  (4)沉淀池:

  降低流速、减少扰动、增加停留时间、沉淀、絮凝,处理绝大多数粗砂颗粒(0.25-1.0mm)、大部分细纱颗粒(0.05-0.25)及一部分泥土(粘性)颗粒(0.005-0.05)。 (注:砂石和网式(叠片)过滤器只能作为保险装置,不能处理大量泥砂)

  砂石过滤器

  离心网式过滤器组合

  2、施肥施药装置

  向系统的压力管道内注入可溶性肥料或农药溶液的设备称为施肥、施药装置。为了确保灌溉系统在施肥施药时运行正常并防止水源污染,必须注意以下几点:第一,化肥或农药的注入一定要放在水源与过滤器之间,肥(药)液先经过过滤器之后再进入灌溉管道,使未溶解的化肥和其它杂质被清除掉,以免堵塞管道及灌水器。第二,施肥和施药后必须利用清水把残留在系统内肥(药)液全部冲洗干净,防止设备被腐蚀。第三,在化肥或农药输液管出口处与水源之间一定要安装逆止阀,防止肥(药)液流进水源,更严禁直接把化肥和农药加进水源而造成环境污染。常用的肥罐有自压式、文丘里注入式、压差式、开敞式和注射泵等4种形式。肥料罐一般安装在过滤器之前,以防造成堵塞。

  (1)自压式施肥装置:

  在自压灌溉系统中,使用储液箱(池)可以很方便地对作物进行施肥施药。把储液箱(池)置于自压水源的正常水位下部适当的位置上,将储液箱供水管(及阀门)与水源相连接,将输液管及阀门与主管道连接,打开储液箱供水阀,水进入储液箱将药剂溶解。关闭供水管阀门,打开储液罐输液阀,储液箱中的药剂溶液就自动地随水流输送到灌溉管道和灌水器中,对作物施肥施药。

  (2)文丘里注入器主要适用于小型微灌系统(如温室微灌)向管道注入肥料或农药。

  优点:构造简单、造价低廉、使用方便

  缺点:直接装在骨干管道上注入肥料,则水头损失较大;可将文丘里注入器于管道并联安装来克服。

  (3)压差式施肥罐

  优点:加工制造简单、造价低、不需外加动力设备

  缺点:溶液浓度变化大、无法控制、罐体容积有限,添加化肥次数频繁且较麻烦,输水管道设有调压阀造成一定水头损失。

  一般由储液罐、进水管、供肥液管、调压阀等组成。其工作原理是在输水管上的两点形成压力差,并利用这个压力差将化学药剂注入系统管道。储液罐为承压容器,承受与管道相同的压力。储液罐采用耐腐蚀、抗压能力强的塑料或金属材料制造,罐内容积应根据系统控制面积(或轮灌区面积大小)及单位面积施肥量和化肥溶液浓度等因素确定。

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膜下滴灌管网系统主要产品

  滴灌管网系统主要由灌水器(滴头)、干、支、毛管及管道附件组成。

  1、滴头

  (1)滴头的分类、基本要求和使用特点

  滴管系统的水流经各级管道进入毛管,经过滴头流道的消能减压及其调节作用,均匀、稳定地分配到田间,满足作物生长对水份的需要。滴头是滴灌系统中最重要的设备,其性能、质量的好坏将直接影响到滴灌系统工作的可靠性及灌水质量的优劣。滴灌系统常用的滴头有三种,单翼迷宫式、内镶式和压力补偿式滴头。其中单翼迷宫式为一次性薄壁塑料滴灌带,内镶式可为滴灌带或滴灌管,压力补偿式滴头一般安装在滴灌管上,可根据需要在流水线上安装,也可在施工现场安装。下面简要介绍滴头的基本要求和使用特点。

  ① 出流量小、均匀、稳定,对压力变化的敏感性小。滴灌是一种局部灌溉,要求地表不产生径流,因此滴头流量要小。一般情况下滴头流量随系统压力变化而改变,为保证滴头流量均匀稳定,要求滴头具有一定的调节能力,在滴头压力变化时引起的流量变化较小。

  ② 抗堵塞性能好。抗堵塞性能好的滴头,不但能够保证系统运行的可靠性,而且可以简化过滤装置结构,降低水质处理所需的高昂费用。

  ③ 结构简单,便于制造、铺设和安装。

  ④ 价格低廉。滴灌带占滴灌系统总投资的30-40%左右。滴灌产品的用户是农民,中国农村经济相对落后,农业产值较低,农民的经济承受能力较弱,因此只有开发价格低廉,农民用的起的产品才有推广前景。

  ⑤ 制造精度高。滴头灌水均匀度除受系统压力影响外,还受制造精度的影响。如果制造偏差大,无论采用那种措施,都很难保证滴头出水的均匀性。

  (2)常用滴头简介:

  ①内镶式滴头(滴头一次注塑成型,流量偏差小;滴头自带过滤窗特殊的流量设计,水流呈全紊流;扁平滴头与管在线一体化挤压成型,使用方便,价格低,属经济型滴灌管;在田间易于布置和收取;滴头间距可根据用户要求调整。适用于大田作物,温室蔬菜及花卉林木等的种植。

  ②单翼迷宫式滴灌带:适用于大田作物,温室蔬菜及花卉果木等的种植。

  ③大流量压力补偿式滴头:适用于果园、葡萄园、树木绿化及高差显着的山地或需要长距离铺设滴灌管的工程。

  2、输配水管道

  滴灌系统的输配水管道一般有干管、支管、毛管组成,其作用是为各级管道输送所需流量。目前滴灌所用管道大都为塑料管,基本要求如下。

  (1)能承受一定的水压力。滴管各级管网均为压力管网,必须能承受一定的压力才能保证安全输水与配水。

  (2)抗老化性能强。滴灌管网中,干管、支管使用年限一般都很长,因此要求具有较强的抗老化性能,以保证管道长期安全、可靠地运行。

  (3)规格型号多样化、系列化。为满足各种滴灌系统的不同供水要求,滴灌工程中往往需要各种规格型号的滴灌管材。必须有多种规格、多种型号、系列化的产品供用户选用。

  (4)规格尺寸与公差必须符合技术标准。各种管道必须按照有关部门的技术标准要求进行生产。

  (5)价格低廉。滴灌管道在滴灌工程中所占比重较大,应力求选择满足滴灌工程要求且价格便宜的管道。

  (6)便于运输和施工安装。各种管道均应按规定制成一定长度,以便于运输及安装和减少连接管件用量,节省投资。

  干管为滴灌系统输送全部灌溉水量。根据滴灌系统灌溉面积可采用一级或两级干管系统,一级干管系统只有一条主干管。两级干管系统由一条主干管和若干条分干管组成。干管一般采用农用UPVC管,管长一般为10米,一端扩口,两管采用承插方式连接,胶圈止水。

  支管和辅管在滴灌系统中起控制滴灌带适宜长度、划分轮灌区的作用。滴灌系统中的支管和辅管一般采用PE黑管。

  3、管道附件

  滴灌系统管道附件分为管材连接件和控制件两种。管材连接件简称管件,管件的作用是按照滴灌设计和地形地貌的要求将管道连成一定的网络形状。有直通、弯头、三通、法兰、异径接头等。

  控制件的作用是控制和量测管道系统水流的流量和压力大小,如阀门、压力表、流量表、空气阀、逆止阀、减压阀、安全阀、流量和压力调节器等等。

来源:中国环保网

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