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农田水力学课程报告
四川农业大学农田水利学课程报告
喷
灌
技
术
喷灌技术及其在农业上的运用
摘要:
喷灌是把由水泵加压或自然落差形成的有压水通过压力管道送到田间，再经喷头喷射到空中，形成细小水滴，均匀地洒落在农田，达到灌溉的目的。
一般说来，其明显的优点是灌水均匀，少占耕地，节省人力，对地形的适应性强。
主要缺点是受风影响大，设备投资高。
经过20多年的努力，现在我国已有喷灌面积80多万hm2。
喷灌系统的形式很多，其优缺点也就有很大差别。
喷灌技术作为一种主要的灌溉方式,对我国灌溉农业的发展起着较为重要的作用,本文主要着眼于喷灌技术和它对农业的作用,对当前较为先进的技术作一个详细的讲解,从而达到认识喷灌技术的目的。
关键词：
喷灌类型新技术农业运用对比
正文：
喷灌技术及其在农业上的运用
一、喷灌技术
喷灌是一种先进的灌溉方式，已广泛地运用在公园、城市广场以及农业作物上，喷灌几乎适用于除水稻外的所有大田作物，以及蔬菜、果树等。
它对地形、土壤等条件适应性强。
但在多风的情况下，会出现喷洒不均匀，蒸发损失增大的问题。
与地面灌溉相比，大田作物喷灌一般可省水30%～50%，增产10%－30%。
最大优点是使农田灌溉从传统的人工作业变成半机械化、机械化，甚至自动化作业，加快了农业现代化的进程。
但在多风、蒸发强烈地区容易受气候条件的影响，有时难以发挥其优越性，在这些地区进行喷灌应该对其适应性进行进一步分析。
（一）喷灌系统的组成
1、水源：
喷灌系统与地面灌溉系统一样，首先要有水源。
河流，渠、水库、山塘、湖泊、井泉等都可作为喷灌系统的水源。
喷灌水源除必须满足水量、水质的要求以外，还必须满足喷头的工作压力。
当喷灌水源高于灌区，并有足够的压力差时，可利用自然水头，进行自压喷灌。
除此之外，都必须采用机械加压。
2、加压设备：
包括水泵与动力。
喷灌系统常用水泵有离心泵、自吸离心泵、深井潜水电泵等。
动力机有电动机、柴油机、汽油机、也常用手扶拖拉机或拖拉机代替。
3、管道系统：
喷灌输水系统包括管道、竖管和管件。
管道一般有干管、分干管和支管三级，小型工程可能只有干管和支管两级。
为避免作物影响喷头的喷洒，常在支管上装竖管再接喷头，长度一般为0.5～2.5m。
为了连接和控制管道系统，管道之间配有一定规格和数量的管道附件，如弯头、三通、四通、各种接头（伸缩接头、异径接头、快速接头）、各种阀门（闸阀、逆止阀）以及安全保护装置等。
4、喷头：
喷头是喷灌的专用设备，是喷灌系统的重要部件，其作用是将有压力的集中水流，通过喷头孔嘴喷洒出去，在空气或粉碎装置的阻力作用下，将水分散成细小的水滴，均匀地喷洒在田间。
将喷头、水泵、动力、输水管道以及行走等设备联成一个可移动的整体，称为喷灌机组或喷灌机。
（二）灌溉类型
1、定管道式喷灌：
干支管都埋在地下（也有的把支管铺在地面，但在整个灌溉季节都不移动），这样管理更省人力，可靠性高，使用寿命长，只是设备投资很高，目前使用塑料管道的系统单位造价也有12000～18000元/hm2之间，有的甚至达到22500元/hm2。
2、半移动式管道喷灌：
干管固定，支管移动，这样可大大减少支管用量，从而使得公顷投资仅为固定式的50%～70%，但是移动支管需要较多人力，并且如管理不善，支管容易损坏。
为了避免或减少因支管移动带来的费工、易损等不足，近代发明了一些由机械移动支管的方式，可以部分或全部克服这一缺点。
3、中心支轴式喷灌机：
将支管支撑在高2～3m的支架上，全长可达400m，支架可以自己行走，支管的一端固定在水源处，整个支管就绕中心点绕行，像时针一样，边走边灌，可以使用低压喷头，灌溉质量好。
自动化程度很高。
我国已有产品，在华北和东北已有一定的使用经验，适用于大面积的平原（或浅丘区），要求灌区内没有任何高的障碍（如电杆、树木等）。
其缺点是只能灌溉圆形的面积，边角要想法用其他方法补灌。
此机在美国应用广泛，也值得我国在大平原地区、大规模农场推广。
4、滚移式喷灌机：
将喷灌支管（一般为金属管）用法兰连成一个整体，每隔一定距离以支管为轴安装一个大轮子。
在移动支管时用一个小动力机推动，使支管滚到下一个喷位。
每根支管最长可达400m。
这种机型我国已有产品，适用于矮杆作物（如蔬菜、小麦等）要求地形比较平坦。
5、大型平移喷灌机：
为了克服时针式喷灌机只能灌圆形面积的缺点，近代在时针式喷灌机的基础上研制出可使支管作平行移动的喷灌系统。
这样灌溉的面积就成矩形的。
但其缺点是当机组行走到田头时，要专门牵引到原来出发地点，才能进行第二次灌溉。
而且平移的准直技术要求高。
因此，没有时针式喷灌机使用得那么广泛，我国也已有产品。
其适于推广的范围与时针式相仿。
6、纹盘式喷灌机:
用软管给一个大喷头供水，软管盘在一个大绞盘上。
灌溉时逐渐将软管收卷在绞盘上，喷头边走边喷，灌溉一个宽度为两倍射程的矩形田块。
这种系统，田间工程少，机械设备比时针式简单，从而造价也低一些，工作可靠性高一些。
但一般要采用中高压喷头，能耗较高。
适合于灌溉粗壮的作物（如玉米、甘蔗等）。
也要求地形比较平坦，地面坡度不能太大，在一个喷头工作的范围内最好是一面坡。
该机型我国也已有系列产品。
7、中、小型喷灌机组:
这是我国在70年代用得最多的一种喷灌模式，常见的形式是配有1～8个喷头，用水龙带连接到装有水泵和动力机（多为柴油机与电动机）的小车上，动力功率为3～12马力居多。
使用灵活，每公顷投资为固定管道式的20%～60%，移动费劳力大，管理要求高，近年来，发展的规模似有降低的趋势，只适用于中小型的农场和田块。
但投资较低，使用灵活以上各种喷灌形式各有利弊，各自适合于不同的条件，因此只能因地制宜地决策选用。
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（三）喷灌形式
依喷灌方式，喷灌系统可分为移动式、半固定式、固定式三种。
1、移动式喷灌系统：
这种喷灌系统适合有天然水源（池塘河流等）的园林绿地灌溉。
其动力设备、水泵、管道和喷头等都是可以移动的，投资较省，机动性较强，但管理劳动强度大。
2、固定式喷灌系统：
这种喷灌系统有固定的泵房，阀门设备、管道都埋在地下，喷头固定在立管上，有时也可临时安装。
现在运用的地埋伸缩式喷头，连喷头也埋在地下，平时缩入套管或检查井内，工作时，利用水压，喷头上升一定高度后喷洒。
现在公园、广场、运动场等草坪上应用最广。
固定式喷灌系统设备费用较高，一次投资较多。
但节省人工、水量，从长远角度看还是比较经济的。
3、半固定式喷灌系统：
其泵房、干管固定或埋入地下，支管和喷头可以移动，优缺点介于两者之间。
多应用在大型花圃、苗圃以及菜地，公园的树林区也可以运用。
（四）喷灌喷灌喷头的布局
固定式喷灌系统引水方式一般是：
外部引水至泵房，通过水泵加压再输送给主管，主管输给（次主管至）支管，支管上竖立管再接喷嘴，在次主管或支管上设阀门控制喷嘴数量和喷洒面积。
1、喷洒方式：
喷嘴喷洒的形状有圆形和扇形，一般扇形只用在场地的边角上，其他用圆形。
2、喷头布置形式：
也叫喷头的组合形式，指各喷头的相对位置的安排。
在喷头射程相同的情况下，不同的布置形式，其支管和喷头的间距也不相同。
表2-2-1是常用的几种喷头布置形式和有效控制面积及使用范围。
3、喷头及支管间距：
在确定喷头的布置形式后，选择合适的喷嘴，每个正规厂家的产品都标明了喷嘴的型号、射程、喷嘴流量、工作压力等，然后根据喷嘴的射程确定喷头的间距和支管间距。
4、固定式喷灌系统设计（设计基础资料的收集）
1.地形图：
比例尺为1/1000——1/500的地形图，了解设计区域的形状、面积、位置、地势等
2.气象资料：
包括气温、雨量、湿度、风向风速等，其中风对喷灌影响最大。
3.土壤资料：
主要是土壤的物理性能，包括土壤的质地、持水能力、土层厚度、汲水能力等，土壤的物理性能是确定喷灌强度和灌水定额的依据。
4.植被情况：
植被的种类、种植面积、根系情况等。
5.水源条件：
城市自来水或天然水源。
6.动力来源
二、喷灌技术在农业上的运用
（一）在实际操作中需要注意的问题
1、适用范围：
喷灌的适应范围很广，对土地平整要求不高，地形复杂的山岗缓坡地、大小不平的田块都可进行喷灌；大田作物、瓜果蔬菜、经济作物、果树、牧草等都可以采用喷灌。
同时，灌溉既可用来灌溉农作物，又可用来喷洒肥料、农药，还可用来防霜冻和防
2、操作步骤：
2.1准备工作
（1）水源。
河、湖、渠、塘、库、井、泉都可作为喷灌系统的水源。
（2）动力。
可根据自身条件，用拖拉机、柴油机、电动机或汽油机等作为喷灌系统的动力，功率大上要与水泵配套。
（3）水泵。
喷灌系统最常用的水泵有离心泵、自吸离心泵、潜水电泵、深井泵等。
少数地区，也可利用自然水头。
（4）输水管网。
管道与管件是喷灌系统的重要组成部分。
在喷灌系统中，管道的投资往往占设备总投资的50%以上，所以要因地制宜、经济合理地选用管材。
目前，固定管道常用的管材有钢管、钢筋混凝土管、石棉水泥管、塑料管等。
移动管道常用的有软管和轻质硬管两种。
此外，为了连接和控制管道系统，还要配有一定的弯头、三通、四通、闸阀、接头和堵头、压力表、置水装置等。
（5）喷头。
按射程大小可分低压近射程、中压中射程、高压远射程以及微喷头4大类；按喷嘴多少可分单喷嘴、双喷嘴、多喷嘴喷头；按结构形式可分管孔式、莲蓬式、缝隙式、漫射式和射流式喷头。
一般情况下，低压喷头喷水量小、射程近、强度低、水滴小、雾化程度高，适用于喷灌浅根作物，如蔬菜、苗圃、花卉和幼嫩的作物及作物的幼苗期。
中压喷头适应多种作物和各种土壤。
高压喷头适用于草原、果林喷灌。
从土壤性质看，粘性土宜选用低喷灌强度的喷头；砂性土可选用喷灌强度较高的喷头。
（6）喷灌系统的选择①固定式喷灌系统。
除喷头外，所有管道都是固定的。
其特点是：
生产效率高，运行管理方便，运行成本低，工程占地少，有利于自动化控制和综合利用；但设备利用率低，单位面积投资高。
适用于灌水频繁的蔬菜和经济作物及地面坡度陡、局部地形复杂的地区。
②移动式喷灌系统。
动力机、水泵、干管、支管、喷头都可移动。
其特点是使用灵活方便，又能节省大量管材，亩投资较低。
但工作条件差，劳动强度大，喷洒质量不够高。
③半固定式喷灌系统。
动力机、水泵、干管都是固定的，支管和喷头是移动的。
其特点是既提高了设备利用率，降低了系统投资，又比移动喷灌操作运用简单、劳动强度低、生产率高，是目前应用最为广泛的一种喷灌系统。
2.2管道（渠道）布设和连接喷灌的管道布设和连接要根据出水量、输水距离、田块形式、面积等选择适宜的喷灌系统，合理选用适宜的管、喷头。
然后根据管材性质、地形条件、喷灌系统特点进行布设。
（1）梯田喷灌。
选择梯田连片的坡面，从坡面上部往下坡数到第二个梯田埂开始，顺着田埂的坡下脚，开挖一条田间主渠道，从地头开始，沿渠道隔150米先修第一个吸水池，接着每隔200米修第二个吸水池；两池之间距离均为200米，两吸水池距地头均为100米，每池可蓄水0.7～1立方米。
每隔4个田埂坡面修吸水池同上。
横穿田面修小毛渠，通过梯田田埂跌水，将上下池子连接起来；或用"小白龙"直接将上下吸水池的进出水口连接。
每隔几个吸水池布设一台喷灌机。
喷灌机的动力和水泵布设在吸水池的上方田埂上。
（2）软管喷灌①自压喷灌。
用于引水导流的管有橡胶软管、锦纶塑料管、聚氯乙烯塑料管、竹管、瓦管、木涧槽等。
其中用橡胶管输水进地，直接输送喷头用水，常用的是每根长10～20米的管径为25毫米或43毫米纯胶管和夹皮胶管；胶管之间用加工的竹青、空心木管或铁皮管作内接头直接连接。
当一根输水管要分接两根以上支管时，可用白铁皮制作的多头通管作内接头，分接出支管；橡胶管与通管的连接处，可外加管箍扣紧，防止漏水脱落。
自压喷灌对水头的要求不高，3米、5米、10米都可以；水头过大可先引水入塘，然后再用胶管从塘中引水喷灌。
水源相距较远，可因地制宜开挖沟渠或采用竹、木、瓦材引水，以减少投资。
②机动喷灌。
利用柴油机、汽油机、电动机、潜水泵、手摇泵等机械动力抽水加压，软管输水喷灌。
机具用锦纶塑料管或麻布水龙头带接泵出口，作输水干管。
为便于管道的拆装搬运，两管之间用快速接头连接；当有压水流输送到喷灌地块后，根据地块的分布，干管通过多头通管，从一侧或两侧分接橡胶软管喷灌。
机具配用的多头通管，常用白铁皮制作，干管输水压力较大时，可用钢管加工制作；连接胶管的一端，可另装阀门，便于控制工作支管的工作压力与出水量。
机组分接支管多少，可根据地形、水泵扬程、使用管路长短及选择的喷灌方法而定。
机组都是可移动的，也可用钢管作输水干管，根据地形与地块分布，安装成固定的形式。
输水干管在不同的高程位置，分级装置多头通管，工作时直接用软管引水喷灌。
在灌区最高处可布置调蓄水池，底部装有放水口，工作时利用已造成的水头高水低用。
（3）微型喷灌。
根据灌溉作物的要求，选择不同规格的管材和管件，按材料要求连接。
支管以下管路一般埋在地下，支管以下一般为地上部分。
2.3喷灌方法
（1）梯田喷灌。
喷灌的方法是顺着田埂，把帆布管全部接好，将喷头和支架架在田埂的80米处，可控距离100米，先远后近倒退喷灌。
喷头转动的角度为270度，喷头射程可控制上下两梯田田面，喷灌面积12亩以上。
（2）软管喷灌。
软管喷灌是适应山区特点的喷灌法。
自压喷灌时，利用水的自然水头压力，使用软管导流，进行高水低用。
自压喷灌对水头的要求不高，在2公斤/平方厘米压力以下工作，每根工作管路由两人操作，一人手持管沿墒沟顺行喷水，一人在后整理后路，操作时减少在地面拖拉、扭曲、折叠。
每人每天喷灌1～2亩。
机动喷灌时，根据地形和机组的扬程大小灵活运用，喷灌地块在水泵扬程范围内，可一次提水直接带动软管喷灌；如地形高或扬程不够则在增加提水工程和田间渠系配置后喷灌。
如用172F汽油机带B25～35水泵，提水25～28米及35米后，直接带软管喷灌，亩喷水量16.2～16.8立方米，工效1.1～1.3亩/小时。
软管喷灌方式可分为定点喷灌、分行喷灌和全面喷灌3种，由于软管是由人工控制和移动的，从管口喷出的压力水流，可以通过人工或手持式喷头调整，把水流分散成雨点对作物全面喷灌，也可对条播套种作物分行喷灌；还可把水流集中起来，对作物定点喷灌节约用水。
根据作物种类、播种方法、不同生长期及山区梯田地块情况，因时因地制宜，灵活掌握。
各地土质、气候条件不同，各种喷灌方式需水量也不一致。
定点喷灌玉米亩需水5～8立方米，每穴浸润深达40厘米左右，保持土壤湿润6～7天，比全面喷灌省水50%～70%。
（3）微型喷灌。
微型喷灌又叫弥雾灌溉，是一种新型灌水技术，兼备滴灌和喷灌的优点。
能准确地控制灌水量，低压、低流量供水，灌水间隔短，只湿润作物根区部分土壤。
雾化程度类似牛毛细雨，雨滴直径只有0.5～0.6毫米。
比地面灌溉省水75%。
微型喷灌只要根据不同地形把地上软管放置好，即可喷灌。
微型喷灌一般应用于瓜菜、果树、花卉、棉花等。
3、配套措施
3.1制定主要农作物的节水灌溉制度通过试验、示范，研究摸索出各地主要作物的灌水量、灌水时期、灌水次数。
3.2采用节水、高产、高效种植模式采取棉一瓜间套、小麦-芝麻轮作、小麦-大葱轮作和麦-棉-体等多种种植结构模式，可充分利用土地、自然降不和光照资源。
棉瓜间套与相同产量水平的棉、瓜单作相比，棉花节水34%，瓜节水20%～30%，棉瓜间套的总产值比单作棉花产值提高90%。
麦葱轮作的总产值达1200元/亩。
为了充分发挥灌溉的节水增产作用，喷灌应优先用于经济价值较高且连片种植、集中管理的作物，地形起伏大、土壤透水性强、采用地面灌溉困难的地方，水源有足够自然落差，适合采用自压喷灌的地方，灌溉季节风小的地区。
3.3引进和筛选节水高产品种，推广农业综合技术推广、引进、筛选优质、高产的抗旱节水品种是夺取高产的前提，其次采取保护性耕作、地膜覆盖、秸秆覆盖、平衡施肥、病虫害防治等配套措施。
据实际测定小麦采用地膜、秸秆覆盖全育期可节水50立方米/亩，且增产10%。
3.4加强用水管理，推广综合服务模式管理措施是实施各种措施的保证，要贯穿于整个技术体系的各个环节。
加强灌溉设备的管理，增加设备使用年限，是降低投资成本的有效途径。
采取综合服务的方式，按亩灌水次数收取一定的服务费，是目前应用广泛又经济实惠的一种服务方式。
3.5充分应用信息系统，进行灌水预测预报利用天气预报信息和土壤墒情监测资料，进行灌水量、灌水时间的预测预报，指导喷灌技术向更节水、更有效的方向迈进。
4、注意事项
4.1注重效益喷灌需要设备和大量管材，基建投资较高，尤其是固定式喷灌，要充分考虑种植作物的经济效益。
4.2风力影响喷灌易受风力和空气湿度影响，在风速超过3.5米/秒时，就应该停止喷灌。
4.3喷灌系统选择例如软管喷灌设备比较简单，投资较少，就地取材，一次投资当年即可收回，经济简便，适合山区小块地使用。
可使零星的小水小塘得到充分利用，晚上蓄水于池中，白天软管一引就可喷灌；开源节流积少成多，山区有限的零星水源就可发挥最大的作用。
但也应考虑软管喷灌用管道引水，人力持管喷灌，劳动强度较大，工作效率较低。
因此，要因地制宜选择应用喷灌系统。
（二）大田喷灌的运用
大田喷灌技巧是一种较先进的节水灌溉方法，具备一些较其它节水灌溉方法的特点：
1、省水：
渠灌浇地亩次均匀用水100立方米左右，山区最高达到150立方米，而喷灌田亩次用水25立方米左右，节水率高达75％，在地势不平的贫水山区节水效果更显然。
2、省地增产：
渠灌1。
5米小畦土地复种率不足60％，喷灌田平渠去埂，土地复种率达到90％以上；终年每亩两熟可增产300公斤左右。
3、适应领域广：
对土地平整恳求不高，地形庞杂的山岗缓坡也可喷灌；不仅能够用于灌溉农作物，也可用于灌溉园林草地、花卉，还能够用于喷洒肥料、农药等。
4、省时：
轮浇一次要需要15天左右，建成喷灌田只用4天普浇一遍，省时2／3。
5、省工、省钱：
喷灌示范村成立3—4人专业服务队，农户只管交水费，不用出人工浇地。
6、改良泥土结构：
渠灌浇地超量过多，容易造成泥土板结，喷灌能够人工节制墒情，有效地改良泥土物理性能，使泥土松活，适宜作物种子破土出苗；还可改良田间小气象，减免低湿、高温干热风的损害。
7、有利于推行机械化作业：
缩短三夏、三秋耕作时间，为小麦、夏玉米适时播种争取时间，形成作物完全成熟的良性循环；喷灌田小麦机收后立刻抢种玉米，及时适量补墒，可提早出苗10多天。
8、喷施药肥，提高有效利用率：
传统方法施肥，喷药不均匀，有效利用率30％左右，使用喷灌喷施药肥均匀，有效利用率可提高到70％以上。
从喷灌与畦灌相比较的一些数据中，也能够看出喷灌的多方面的显然优势：
省水50％左右，增长耕地面积7％—20％，节俭50％的劳力。
大田作物增产20％—30％，蔬菜增产50％—100％，小麦灌溉定额由400立方米／亩降到168立方米／亩，增产30％。
三、喷灌技术的前景
喷灌技术是发展现代农业的重要技术支持之一，在发展喷灌的道路上，仍然有许多难题困扰着我们，但是我们只要坚定信心，努力发展，就一定能大范围的推广和发展喷灌技术。
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