第六章 节水灌溉机械 第一节 农用水泵 第二节 节水灌溉农业机械化技术

第一节 农用水泵 一、农用水泵的构造 二、农用水泵的类型

一、农用水泵的构造 我国常用的水泵有离心泵、混流泵、轴流泵、井用泵、潜水泵、水轮泵等类型。

混流泵

立式轴流泵

各类型水泵的主要工作部件的构造和功能: 1.叶轮 叶轮是水泵的最重要的工作部件。常见的离心泵叶轮如图6-2所示

封闭式叶轮 半封闭式叶轮 敞开式叶轮

轴流泵叶轮 混流泵叶轮

水泵的类型、叶片的形状不同，工作时，也轮的水流方向也不同（如图6-3）。

2.泵壳 泵壳的作用是把水引向叶轮，汇集由叶轮流出的水流进入水管，并将水流的部分动能转化为压能。离心泵的泵壳像蜗牛壳（图6-4），叶轮装在泵壳里，形成了过水面有小到大的蜗形流道，水流在蜗道里实现能量转换。

二、农用水泵的类型 1.离心式水泵

（1）工作原理：如图6-5所示，在工作前应先使泵壳及进水管中充满水，启动后叶轮开始旋转，叶片夹道中的水应受到离心力作用，就向叶轮外缘流动，左后被甩出叶轮，并且沿着蜗壳形壳体和缓地引导到出水管中。叶轮中心因失水而形成真空，在水面上的大气压的作用下，将水池中的水经滤水器和进水管压入叶轮中，如此，水泵连续不断地将虾水面的水提上来，完成吸水和压水工作。

（2）离心式水泵的构造：按其叶轮进水的方式不同离心式水泵分为两种：一种是叶轮单面进水，叶轮的安装时悬臂式的，称为BA型泵；另一种是叶轮双面进水，叶轮的安装时两端支撑的，称为SH型泵。BA型泵的构造如图6-6所示，主要由泵壳、泵盖、叶轮、泵轴、轴承填料函，橡胶密封圈、滤网、底阀等组成。

2.轴流式水泵

3.混流式水泵 混流式水泵的外形与离心泵相似，但其叶轮形式介于离心式和轴流式水泵之间。工作时，水的流动方向，一方面依靠叶轮向上的推力，另一方面是由于叶轮对水产生的离心作用。这种水泵通常都是单向轴向进水，由径向或半径向流出，所以叫混流式水泵（图6-8）。混流式水泵的构造除叶轮与离心式稍有不同外，其余部分无多大差异。

4.潜水泵 立式，体积小，重量轻、移动安装方便。因水泵和电动机潜入水中，没有吸水管和底阀等部件，故水力损失小。 电机的密封由毛毡、甩水器和两道减磨块组成，可以保证电动机潜入水中安全运行，小型潜水泵的构造如图6-9所示。

第二节 节水灌溉农业机械化技术 一、节水灌溉的技术体系 二、地面灌溉 三、施水播种技术 四、喷灌及微灌技术 五、具有发展潜力的节水灌溉技术 六、节水灌溉发展的趋势

一、节水灌溉的技术体系 从广义讲，凡是能提高灌溉水利用率和利用效率的技术、方法、措施，均属于节水灌溉技术体系的内容。 水资源合理开发利用技术 输配水系统的节水技术 节水灌溉管理技术 田间灌溉过程的节水技术 与生物技术相结合的节水技术 土壤水利用技术灌溉水回收技术劣质水利用技术 管道防渗技术、管道输水技术等 灌溉技术、滴灌技术、渗灌技术膜上灌技术、施水播种技术 秸秆覆盖技术、薄膜覆盖技术等 图6-11 节水灌溉技术体系

1.水资源合理开发利用技术 就是采用必要的工程措施，对天然状态下的水进行有目的的干预、控制和改造，为农业生产提供一定量的技术活动。这些技术包括地上水、地下水、土壤水的综合利用技术、废污水、灌溉回归水的回收处理、利用技术及劣质水的利用技术等。 2.输配水系统的节水技术 包括输水建筑物的改造配套，防止水的跑、冒、滴、漏以及渠道防渗、管道化输水等。 3.田间灌溉过程的节水技术 包括采用喷灌、滴灌、渗灌、微灌、控制性分根交替灌、膜上灌、膜下灌、施水播种技术。

4.节水灌溉管理技术 包括对地表水、地下水资源进行统一规划、统一管理、统一调配，并根据作物的需水规律，制定不同作物科学的灌溉制度和健全的节水政策、法规。 5.与生物技术相结合的节水灌溉技术 包括根据水资源状况调整作物种植结构、推广耐旱作物品种、节水栽培技术，采取深耕蓄水及秸秆覆盖等旱作农业和保墒措施等。

二、地面灌溉 地面灌溉是指水从地面进入田间，并借助重力和毛细管作用浸润土壤的灌水方式。按其湿润土壤的方式可分为畦灌、沟灌和淹灌。 1.控制性分根交替灌溉技术

2.低压管道输水灌溉技术 低压灌溉输水灌溉技术是通过管道系统把水直接输送到田间，对农田实施灌溉。

3.膜上灌溉技术 膜上灌溉是一种膜上输水、膜孔渗水、局部灌溉的节水灌溉方式。由于水流为膜上水流，利用地膜防渗输水及地膜的保水作用达到节水。而且有利于保持土壤疏松不板结，改善了土壤的水、肥、气、热环境条件。

三、施水播种技术 行走式施水播种机主要由覆膜穴播穴灌机、覆膜条播条灌机、施水条播机及硬茬施水条播机（图6-14）等几种。 行走式施水播种技术是以农村大量拥有的拖拉机为动力，配备简单的贮运水装置，并在播种机上增加施水功能装置，在作物播种的同时给种区施水，为种子的萌发创造条件，以解决干旱问题。 行走式施水播种机主要由覆膜穴播穴灌机、覆膜条播条灌机、施水条播机及硬茬施水条播机（图6-14）等几种。

四、喷灌及微灌技术 微、喷灌技术是高效节水灌溉技术，包括喷灌、渗灌、滴灌及微喷灌溉技术。

（一）喷灌技术 喷灌是将具有一定压力的水喷射到空中，形成细小的水滴，洒落到地面和植物上的一种灌水方法。喷灌的主要工作部件是喷头，喷头按其运动方式可分为摇臂式和悬臂式两类。虽不同厂家生产的喷头结构有所不同，但是都由于作用相同的喷体、转动机构、转向机构及密封机构及部分组成。 1.摇臂式喷头

2.喷灌系统 喷灌系统按其各组成部分可移动的程度，分为固定式、半固定式及移动式三类。 固定式喷灌系统 半固定式喷灌系统 移动式喷灌系统 时针式喷灌机 平移式喷灌机 绞盘式喷灌机 软管喷灌机组

（二）微灌技术 微灌就是：“利用专门设备，将有压水流变成细小的水流或水滴，湿润作物根部附近土壤的灌水方式”，使一种精确控制水量的局部灌溉方法。 微灌包括滴灌、微喷、涌泉灌和渗灌四种类型。 1.滴灌 滴灌是利用安装在末级管道上的滴头，将输水管内的有压水流通过消能，以水滴的形式一滴一滴的灌入土壤中的灌溉方式。 2.微喷灌 微喷灌是通过管道系统将有压水送到作物根部附近，用微喷头将灌溉水喷洒在土壤表面进行灌溉的一种新型灌溉方法。微喷灌与滴灌一样，也属局部灌。

3.涌泉灌 涌泉灌是利用直径为4mm的小塑料管作为灌水器，以细流状局部湿润作物附近土壤的灌溉方式，对于高大果树，通常绕树杆修一圈渗水小沟，以分散水流均匀湿润果树周围土壤。其工作原理如图6-24所示。 4.渗灌 渗灌属于地下暗管灌溉，是利用一种特殊的渗水毛管埋如地下30～40mm，压力水通过管壁上的毛细孔，以渗流的形式湿润周围的土壤。渗水毛管的流量通常为2～3ml/h。渗水管的抗堵塞性能较差，而其寿命较低，因此未能实现大面积推广。

5.微灌系统的组成及作用 微灌系统由水源、控制首部、输配水管网及灌水器四部分组成。不同等灌水器将组成不同的微灌系统，差别主要在灌水器。现以滴灌系统为例介绍其组成和作用（图6-26）

①水源：包括地下水，外来清洁水、泉水和汇集的雨水。 ②控制首部：包括水泵、动力机、过滤器、控制设备和测量仪器。其作用是从水源抽水、混合肥料并加以过滤，定量压入干管。 ③输配水管网：包括干管、毛管、支管、闸阀流量调节器。用于将定量的低压水或水肥混合液送入每个灌水器。 ④灌水器：将来自毛管的水或水肥混合液均匀的施入作物周围的土壤。

五、具有发展潜力的节水灌溉技术 ●与生物技术相结合的作物调控灌溉技术 ●应用3S技术的精细灌溉技术 3S：GPS（全球卫星定位系统），GIS（地理信息系统），RS（遥感技术）。 ●智能化节水灌溉装备技术

六、节水灌溉发展的趋势 ●因地制宜综合考虑，软管卷盘式喷灌技机及人工移动式喷灌机比较适合我国国情。 ●地下灌溉已被世人公认为是一种最有发展前景的高效节水灌溉技术，今后将会得到一定的发展。 ●地面灌溉仍是当今世界占主导地位的灌水技术，随着高效田间灌水技术的成熟，输配水有向低压管道化方向发展的趋势。 ●农业高效节水灌溉管理水平将愈来愈高。 ●节水综合性技术的开发利用，使提高水分利用率和水分率用效率的重要途径，也是今后节水灌溉发展的方向。