(19)--4.3设施水环境的调节技术及设备.ppt

第三节第三节 设施水环境的调节技术级设备设施水环境的调节技术级设备水源水源首部枢纽首部枢纽供水管网供水管网田间灌溉系统田间灌溉系统江河江河湖泊湖泊池塘池塘井渠井渠雨水雨水提水设备提水设备过滤系统过滤系统测量设备测量设备施肥系统施肥系统调控系统调控系统干管供水干管供水 支管输水支管输水 管件接头管件接头输水毛管输水毛管灌水器灌水器 控制器控制器自动控制设备自动控制设备温室灌溉系统组成温室灌溉系统组成一、一、设施灌溉系统的组成设施灌溉系统的组成1、管道灌溉管道灌溉 定义：定义：直接在田间供水管道上安装一定数量的控直接在田间供水管道上安装一定数量的控制阀门和灌水软管，手动打开阀门用灌水制阀门和灌水软管，手动打开阀门用灌水软管进行灌溉的系统软管进行灌溉的系统。最常用最常用二、二、主要灌溉系统主要灌溉系统优点：优点：适应性强、安装使用简单、管理方便、投适应性强、安装使用简单、管理方便、投资低资低缺点：缺点：劳动强度大、灌溉效率低、难以准确控制劳动强度大、灌溉效率低、难以准确控制灌水量、无法随灌溉进行施肥和加药等不足灌水量、无法随灌溉进行施肥和加药等不足2、滴灌系统、滴灌系统 定义：所用灌水器以点滴状或连续细小水流等滴定义：所用灌水器以点滴状或连续细小水流等滴灌形式出流浇灌作物的灌溉系统。灌形式出流浇灌作物的灌溉系统。灌水器：滴头、滴箭、发丝管、滴灌管、滴灌带、灌水器：滴头、滴箭、发丝管、滴灌管、滴灌带、多孔管等。多孔管等。最先进最先进低温季节，可降低因湿度过大而易使作物染病的概率低温季节，可降低因湿度过大而易使作物染病的概率优点：优点：省工、省水、节能、优质、适用范省工、省水、节能、优质、适用范围广、易实现自动控制、可配合施围广、易实现自动控制、可配合施肥设备进行施肥或喷药等作用。肥设备进行施肥或喷药等作用。缺点：缺点：设备投资高、系统抗堵塞性能差、设备投资高、系统抗堵塞性能差、对水质要求高。对水质要求高。使用：使用：与微喷灌或管道灌溉配合使用，取与微喷灌或管道灌溉配合使用，取长补短。长补短。3、微喷灌、微喷灌定义：所用灌水器以喷洒水流状浇灌作物的灌定义：所用灌水器以喷洒水流状浇灌作物的灌溉系统。溉系统。优点：优点：省工、省水、节能、能随水施肥或省工、省水、节能、能随水施肥或喷药、易实现自动控制、显著增加喷药、易实现自动控制、显著增加湿度、降低温度。（高温季节）湿度、降低温度。（高温季节）缺点：缺点：低温季节可使空气湿度过高而加重低温季节可使空气湿度过高而加重病害、忌在开花座果期使用。病害、忌在开花座果期使用。使用：使用：与滴灌或管道灌溉配合使用，取长与滴灌或管道灌溉配合使用，取长补短。补短。4、自行走式喷灌机、自行走式喷灌机定义：实质上也是一种微喷灌系统，但它是一种定义：实质上也是一种微喷灌系统，但它是一种灌水均匀度很高、可移动使用的微喷灌系灌水均匀度很高、可移动使用的微喷灌系统。统。工作时，自行走式喷灌机沿悬挂在温室骨架工作时，自行走式喷灌机沿悬挂在温室骨架上的行走轨道运行，通过安装在喷洒机两侧喷灌上的行走轨道运行，通过安装在喷洒机两侧喷灌管上的多个微喷头实施灌溉作业。管上的多个微喷头实施灌溉作业。配有配有施肥或加药施肥或加药设备，以便利用其对作物进设备，以便利用其对作物进行施肥或喷药作业；同时采用可更换喷嘴的行施肥或喷药作业；同时采用可更换喷嘴的微喷微喷头头，以便根据作物或喷洒目的的不同选择合适的，以便根据作物或喷洒目的的不同选择合适的喷嘴进行喷洒作业。此外，喷灌机上所用喷头也喷嘴进行喷洒作业。此外，喷灌机上所用喷头也必须有必须有防滴器防滴器。5、微喷带微灌、微喷带微灌定义：采用薄壁多孔管作为灌水器的灌溉系统。定义：采用薄壁多孔管作为灌水器的灌溉系统。多孔管是一种直接在多孔管是一种直接在可压扁可压扁的薄壁塑料软管上的薄壁塑料软管上加工出水小孔进行灌溉的灌水器，这种多孔管的特加工出水小孔进行灌溉的灌水器，这种多孔管的特点之一是可用作点之一是可用作滴灌滴灌，也可用作，也可用作微喷灌微喷灌。将其覆盖在将其覆盖在地膜下地膜下，利用地膜对水流折射可以，利用地膜对水流折射可以使多孔管出水形成类似使多孔管出水形成类似滴灌滴灌的效果，将其直接铺设的效果，将其直接铺设在在地面地面的多孔管出水可形成类似细雨的的多孔管出水可形成类似细雨的微喷灌微喷灌效果。效果。优点：抗堵塞性能好、不需要很好的水源净优点：抗堵塞性能好、不需要很好的水源净化过滤设备、能滴能喷、投资低化过滤设备、能滴能喷、投资低缺点：灌水均匀度较低、使用年限短缺点：灌水均匀度较低、使用年限短使用：经济实用型，适合大棚、日光温室等使用：经济实用型，适合大棚、日光温室等对灌溉要求不高的温室里。冬季低温对灌溉要求不高的温室里。冬季低温在膜下做滴灌用，夏季高温揭膜做喷在膜下做滴灌用，夏季高温揭膜做喷灌用。灌用。6、渗灌、渗灌定义：利用埋在地下的渗水管，将压力水通过渗定义：利用埋在地下的渗水管，将压力水通过渗水管管壁上肉眼看不见的微孔，像出汗一水管管壁上肉眼看不见的微孔，像出汗一样渗流出来湿润其周围土壤的灌溉方法。样渗流出来湿润其周围土壤的灌溉方法。优点：优点：省工、节水、易于实现自动控制、田间省工、节水、易于实现自动控制、田间作业方便、设备使用年限长作业方便、设备使用年限长等；等；缺点：缺点：种植作物必须准确地与地下灌溉系统相种植作物必须准确地与地下灌溉系统相对应，且灌溉均匀度低、系统抗堵塞能对应，且灌溉均匀度低、系统抗堵塞能力差、检查和维护困难力差、检查和维护困难等。等。水培灌溉是温室无土栽培中水培生产方式水培灌溉是温室无土栽培中水培生产方式的一种配套灌溉方式，由于是水培，植物根系的一种配套灌溉方式，由于是水培，植物根系吸收水分不再通过土壤（或基质）的毛细管孔吸收水分不再通过土壤（或基质）的毛细管孔隙供水，而是直接浸泡在水（营养液）中，作隙供水，而是直接浸泡在水（营养液）中，作物根系吸收水分需要的水势几乎为物根系吸收水分需要的水势几乎为0。7、水培灌溉、水培灌溉 温室喷雾灌溉实际上是水培灌溉的一种变温室喷雾灌溉实际上是水培灌溉的一种变形，其栽培形式也属于无土栽培的范畴，称为形，其栽培形式也属于无土栽培的范畴，称为喷雾栽培法。喷雾栽培法。8、喷雾灌溉、喷雾灌溉 解决了作物根系氧气供应不足，节水效果明显，解决了作物根系氧气供应不足，节水效果明显，但能耗较大，而且作物对温度的变化敏感，对系统但能耗较大，而且作物对温度的变化敏感，对系统的控制性能要求较高。由于喷雾的质量要求严格，的控制性能要求较高。由于喷雾的质量要求严格，雾滴要细而均匀，喷雾喷头一般选择运动部件较少雾滴要细而均匀，喷雾喷头一般选择运动部件较少的折射式微喷头。的折射式微喷头。9、潮汐灌溉、潮汐灌溉定义：将灌溉水像定义：将灌溉水像“潮起潮落潮起潮落”一样循环往复地不断一样循环往复地不断向作物根系供水的一种方法。向作物根系供水的一种方法。潮汐灌潮汐灌潮起：栽培基质部分淹潮起：栽培基质部分淹没，根系吸水。没，根系吸水。潮落：栽培基质排水，潮落：栽培基质排水，作物根系更多地作物根系更多地吸收空气。吸收空气。三、设施三、设施主要灌溉主要灌溉技术及设备技术及设备（一）滴灌（一）滴灌滴灌滴灌：将水（肥料、农药等）通过输送管路，将水（肥料、农药等）通过输送管路，利用安装在末级管道（也称为毛管）利用安装在末级管道（也称为毛管）上的灌水器（也称滴头），或与毛管上的灌水器（也称滴头），或与毛管制成一体的滴灌带（管）将压力水以制成一体的滴灌带（管）将压力水以水滴状湿润土壤（或栽培基质）的一水滴状湿润土壤（或栽培基质）的一种微灌的方式。种微灌的方式。1、滴灌水量分布、滴灌水量分布2、滴灌灌水器的种类及其性能特点、滴灌灌水器的种类及其性能特点 （1）滴灌带）滴灌带 由于其迷宫结构而具有紊流流态，且具有抗由于其迷宫结构而具有紊流流态，且具有抗堵性好、出水均匀、铺设长度长、制造成本低的堵性好、出水均匀、铺设长度长、制造成本低的特点，是目前世界上使用最广的一类滴水器。特点，是目前世界上使用最广的一类滴水器。可分为单翼迷宫式滴灌带及虎头式滴灌带。可分为单翼迷宫式滴灌带及虎头式滴灌带。具有长而宽的曲径式密封管道。具有长而宽的曲径式密封管道。分类分类：按形状分为：按形状分为条形滴头及圆柱形滴头条形滴头及圆柱形滴头；按管的软硬分按管的软硬分滴灌带，后者称为滴灌管。滴灌带，后者称为滴灌管。（2）内镶式滴头）内镶式滴头在薄壁软管上直接热压成型的滴灌带和装有内镶在薄壁软管上直接热压成型的滴灌带和装有内镶式滴头的滴灌带对软管的壁厚有不同的要求，前式滴头的滴灌带对软管的壁厚有不同的要求，前者要求较薄，使用寿命较短，后者则要求较厚，者要求较薄，使用寿命较短，后者则要求较厚，相应地使用寿命也较长。相应地使用寿命也较长。安装施工时在毛管上直接打孔，然后将滴头安装施工时在毛管上直接打孔，然后将滴头插在毛管上，如孔口滴头、纽扣管上式滴头、滴插在毛管上，如孔口滴头、纽扣管上式滴头、滴箭等均属于管上式滴头。箭等均属于管上式滴头。（3）管上式滴头）管上式滴头滴头按流道压力补偿与否，分为非压力补偿滴头按流道压力补偿与否，分为非压力补偿和压力补偿两类，和压力补偿两类，滴头直接作用于作物的根部，而多出口滴头滴头直接作用于作物的根部，而多出口滴头的每个滴孔连接一管线，水从各分流管线流向作的每个滴孔连接一管线，水从各分流管线流向作物。多出口滴头多为压力补偿式滴头。物。多出口滴头多为压力补偿式滴头。（4）多出口滴头）多出口滴头（5）管间式滴头。）管间式滴头。具有迷宫式涡流流道，滴水孔为单出门狭缝，具有迷宫式涡流流道，滴水孔为单出门狭缝，同时由于置于管问，便于发生堵塞时拆卸清洗。同时由于置于管问，便于发生堵塞时拆卸清洗。微管滴头直接安装在小管出水口上，用于分微管滴头直接安装在小管出水口上，用于分流和定位滴灌的配套设备，多用于盆栽、花卉、流和定位滴灌的配套设备，多用于盆栽、花卉、苗圃等。微管滴头一般由迷宫形的滴头芯及小管苗圃等。微管滴头一般由迷宫形的滴头芯及小管的外套组成，可随时拔出滴头芯清洗滴头，排出的外套组成，可随时拔出滴头芯清洗滴头，排出堵塞。堵塞。（6）微管滴头）微管滴头一种是以很细内径的微管与输水毛管和滴灌一种是以很细内径的微管与输水毛管和滴灌插件相连，靠微灌流道壁的沿程阻力来消能，微插件相连，靠微灌流道壁的沿程阻力来消能，微管出水的水流以层流运动的成分较大，层流滴头管出水的水流以层流运动的成分较大，层流滴头流量受温度影响；流量受温度影响；另一种靠出流沿滴箭的插针头部的迷宫形流另一种靠出流沿滴箭的插针头部的迷宫形流道造成的局部水头损失来消能调节流量大小，其道造成的局部水头损失来消能调节流量大小，其出水可沿滴箭插入土壤的地方渗入。出水可沿滴箭插入土壤的地方渗入。（7）滴箭型滴头）滴箭型滴头发丝管是内径很小的黑色聚乙烯软管。用调发丝管是内径很小的黑色聚乙烯软管。用调节软管长度的方法控制出水流量，使整个毛管沿节软管长度的方法控制出水流量，使整个毛管沿程出水量达到设计的均匀流量。程出水量达到设计的均匀流量。（8）发丝管）发丝管是指一次灌水单位面积上的灌水量。滴灌的是指一次灌水单位面积上的灌水量。滴灌的灌水量取决于湿润土层的厚度、土壤保水能力、灌水量取决于湿润土层的厚度、土壤保水能力、允许消耗水分的程度以及湿润土体所占比例。允许消耗水分的程度以及湿润土体所占比例。（三）（三）滴灌系统灌溉制度的设计滴灌系统灌溉制度的设计（1）灌水定额）灌水定额指两次滴灌之间的最大间隔时间，它取决于指两次滴灌之间的最大间隔时间，它取决于作物、土壤种类、温室小气候和管理情况。作物、土壤种类、温室小气候和管理情况。（2）灌水周期）灌水周期（3）滴灌次数）滴灌次数它取决于土壤的类型、作物种类、温室小气它取决于土壤的类型、作物种类、温室小气候等。候等。（4）滴头的选择）滴头的选择作物种类和种植模式作物种类和种植模式土壤性质土壤性质工作压力及范围工作压力及范围流量压力关系流量压力关系成本与价格成本与价格使用寿命使用寿命单行毛管直线布置单行毛管直线布置：适用于窄行密植作物和幼树。适用于窄行密植作物和幼树。（5）滴头的布置）滴头的布置双行毛管平行布置双行毛管平行布置：适用于：适用于高大作物时高大作物时单行毛管环状布置单行毛管环状布置：适用于成龄果树时适用于成龄果树时（二二）微喷灌微喷灌微喷灌微喷灌：通过管道系统将有压水送到田间，用微通过管道系统将有压水送到田间，用微喷头或微喷带（多孔管）将灌溉水喷洒在土壤、喷头或微喷带（多孔管）将灌溉水喷洒在土壤、植物表面或空气中进行灌溉的一种灌水方法。植物表面或空气中进行灌溉的一种灌水方法。微喷灌是在滴灌和喷灌的基础上逐步形成的一种微喷灌是在滴灌和喷灌的基础上逐步形成的一种新的高效节水灌水技术，集喷灌和滴灌技术之长、新的高效节水灌水技术，集喷灌和滴灌技术之长、避二者之短避二者之短1、微喷灌系统的组成及类型、微喷灌系统的组成及类型 主要为温室的作物提供需要的灌溉用水主要为温室的作物提供需要的灌溉用水（1）灌溉用微喷灌系统）灌溉用微喷灌系统降低温室内空气温度降低温室内空气温度（2）喷雾用微喷灌系统）喷雾用微喷灌系统降低温室内空气温度降低温室内空气温度冲洗屋顶灰尘以提高温室透光率冲洗屋顶灰尘以提高温室透光率（3）喷淋用微喷灌系统）喷淋用微喷灌系统2、微喷灌工作原理与技术参数、微喷灌工作原理与技术参数（1）微喷头的工作原理）微喷头的工作原理折射式微喷头折射式微喷头优点：优点：结构简单、没有运动部件、工作可靠、价格结构简单、没有运动部件、工作可靠、价格便宜、射程较小、雾化程度高；但水滴不均匀、喷便宜、射程较小、雾化程度高；但水滴不均匀、喷灌强度大、喷洒均匀度低。灌强度大、喷洒均匀度低。可全圆喷洒、半圆喷可全圆喷洒、半圆喷洒或扇形喷洒，用于洒或扇形喷洒，用于灌溉，也可加湿降温灌溉，也可加湿降温和灌溉兼顾。和灌溉兼顾。旋转式微喷头：旋转式微喷头：优点：射程远、水滴尺寸较大、雾化程度低、优点：射程远、水滴尺寸较大、雾化程度低、灌溉强度低，喷洒均匀度高。灌溉强度低，喷洒均匀度高。适用于作物的全面喷洒灌溉。适用于作物的全面喷洒灌溉。离心式微喷头离心式微喷头优点：射程小、水滴尺寸小、雾化程度高、水优点：射程小、水滴尺寸小、雾化程度高、水滴大小基本一致，雾化均匀度好。滴大小基本一致，雾化均匀度好。用于温室的雾化微喷灌、加湿和降温。用于温室的雾化微喷灌、加湿和降温。缝隙式微喷头缝隙式微喷头优点：射程小、水滴大小基本一致、喷洒水分布优点：射程小、水滴大小基本一致、喷洒水分布均匀，并可通过使用不同形状的缝隙实现均匀，并可通过使用不同形状的缝隙实现全圆喷洒、半圆喷洒、扇形喷洒、条形等全圆喷洒、半圆喷洒、扇形喷洒、条形等多种效果。多种效果。在要求喷洒均匀度高的温室育苗灌溉中使用。在要求喷洒均匀度高的温室育苗灌溉中使用。（2）微喷头的组装方式）微喷头的组装方式插杆式微喷头插杆式微喷头悬挂式微喷头悬挂式微喷头（3）微喷头的技术参数）微喷头的技术参数工作压力：是指微喷头进水口处的水流压力。工作压力：是指微喷头进水口处的水流压力。流量：微喷头的流量一般在流量：微喷头的流量一般在20250L/h之间。之间。射程：与其喷嘴直径、工作压力密切相关射程：与其喷嘴直径、工作压力密切相关雾化效果：反映微喷头喷洒水被粉碎的程度雾化效果：反映微喷头喷洒水被粉碎的程度水量分布：取决于其出水喷洒形状。水量分布：取决于其出水喷洒形状。