低压滴灌系统设计探讨 新 疆 农 业 大 学 马 英 杰 2013.8.12 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。

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1 低压滴灌系统设计探讨 新 疆 农 业 大 学 马 英 杰 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 1

2 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。
第一阶段： 年 （一）、滴灌工程技术的主要特点 1、水源以地下井水为主，河水滴灌为辅，且多为加压滴灌系统。 2、单井出水量 m3/h，滴灌面积较小，在 亩左右。 3、单个水源控制一种作物，作物品种单一。 4、滴灌带形式单一（边缝式），滴头流量偏大（3.0L/h) “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 2

3 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。
第一阶段： 年 (二）滴灌工程设计中的主要思想 降低系统投资，（不考虑，或较少考虑劳动力成本） 表现在：1、轮灌制度划分上，一般把两条距离较远的支管组合成一个轮灌组，或Q分管= Q支，通过减少分干管流量来改变管道直径，降低投资。 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 3

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第一阶段： 年 2、采用支管+辅管，或长短管的设计方法，即增大灌水小区数量，分散分干管、支管的流量，减少管径，降低投资。 毛管 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 支管 辅管 支管 长短管 4

5 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。
第二阶段：2011- （提高滴灌工程质量和效率） 标志1、标准化、规范化建设（2011.5） 标志2：“提质增效”（ ） 对农业高效节水灌溉工程提出了更高的要求，从前期规划设计、中期项目实施、后期运行管理都要严格按照有关《规范》来操作 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 加大了对高效节水补助力度，300元/亩 5

6 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。
滴灌工程技术的主要特点 1、水源以地表河水为主，多为渠道加压滴灌系统，自压滴灌系统面积越来越大。 2、滴灌面积较大，集中连片， 亩。 3、地表水源控制作物由单一作物增加到数种作物。 4、滴灌灌溉作物除一年生作物外，增加了多年生作物（牧草、果树） 5、滴灌面积在灌区所占比重越来越大，最大达到80%以上 6、毛管形式多样化，滴头流量趋小，支管以带代管 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 6

7 低压滴灌系统的含义 1 影响滴灌系统的关键因素 2 降低系统压力的措施分析 3 3 低压滴灌系统优缺点 4 7

8 一、低压滴灌系统含义 目前微灌灌水器的流量和工作压力
1、微喷灌：50－200L/h，15－20m 2、涌泉灌:4-20L/h，10m 3、滴灌: L/h，8-10m “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 8

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低压滴灌系统概念产生的背景 政策原因：《节能环保产业发展规划》 于2010年获批，国家大力倡导“节能环保、绿色经济”。如按滴灌系统降低5m的工作压力计，将节余电能10％，新疆3000万亩滴灌面积，每年约节省10亿度电。 造价原因：发展自动化滴灌技术，需要电磁阀、RTU等设备，如按传统滴灌设计布置支毛管，每亩约增加500元的自动化设备投资，因此，需要找到降低自动化滴灌系统的方法。如增加毛管铺设长度，降低支管数量。 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 9

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低压滴灌系统的理论基础 张国祥等对滴灌设计水头取值做了分析： （1）田面高差： ：高程偏差的最大值 ： 高程偏差的最大值 （2）高差流量偏差率： X : 滴头流态指数 ：田面高差 ：滴头工作水头 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 10

11 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。
（3）田面高差对灌水质量的影响分析 在滴头设计水头取10m，对于平原区和经过平整的丘陵区，特别对温室、大棚，是不必要的 仅对山丘区高差超过1m时，是可接受的 在大多数平原灌区，取10m设计水头将会有出现不同程度的闲职能力，且由此付出了高投资和高运行费（电费） “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 11

12 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。
滴头设计水头取值 滴灌设计中，滴头设计水头取值按下式计算 滴头设计水头（m) 滴头流态指数 田面高差（m) 滴头设计水头与灌水小区田面高差有关 当田面高差≤1.0m时， =10m；当田面高差≤0.50m时， =5m “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 12

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低压滴灌系统的含义 由于滴灌灌区多数属于 ≤0.4m的范围，因此称 ≤4m的滴头为低压滴头，使用低压滴头的滴灌系统成为低压滴灌系统。 根据滴头流量与压力的关系 几种常见滴头在不同压力时的流量，见下表： “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 13

14 二、影响滴灌系统的关键因素 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。
(1）压力对加压机组投资的影响 系统压力的大小决定着水泵的扬程和动力机功率的高低。在同一流量下，加压机组的投资与系统压力大小成正相关。 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 14

15 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。
(2）压力对管道费用的影响 单位长度管材消耗塑料的体积可按下式计算: 管材消耗塑料的体积V基本与压力P在成正比。管道投资与消耗塑料体积成正比，因此，各级管道的投资与其设计压力的大小成正比。 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 15

16 二、影响滴灌系统的关键因素 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。
(3）压力对系统运行费用的影响 能耗是系统运行费用的主要部分，系统能耗与系统压力成正比，显然压力越大，系统运行费用越高 通过压力与水泵、管材费用、系统运行费用的关系分析，压力对滴灌系统投资与能耗影响极大，是个最关键的因素。 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 16

17 三、降低系统压力措施分析 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。
(1）滴灌设计水头取值 在温室、大棚中滴头设计水头可取1.0m，甚至0.5m 在田面高差小于0.5m的田块，滴头设计水头可取5－6m 在田面高差小于1.0m的田块，滴头设计水头取10m “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 17

18 三、降低系统压力措施分析 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。
(2）减少干管水头损失 在管道材质、管长、流量已定时，减少水损的唯一措施是加大管径。 管径加大一方面会增加投资，一方面却能降低水损，使用压力等级低的管材。因此，需要经济判别。 其判别式是 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 18

19 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。
(2）减少干管水头损失 如 a:0.4Mpa，φ200mm管材壁厚为4mm， b:0.3Mpa，φ225mm管材壁厚为3.4mm 二者 ， ， 说明b管道可节省材料1－94.1%=5.1%。 另外， φ225mm的水损只有φ200mm水损的54.3%，减少了45.7%，如以φ200mm干管水头损失16m计， φ225mm的水损为8.7m，减少了7.3m。 干管进口如能降低一个压力级，同一管径投资和水损都能减少 通过经济判别，可选用大一级管径，压力降一级的管道，以节省投资或运行费用。 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 19

20 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。
(3）加大毛管管径 在毛管2和毛管1铺设长度和滴头流量相等的条件下 由于毛管2比毛管1压力低，管径大，故 。说明通过加大毛管直径、压力降低的方法，可使投资减少。 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 在极限孔数，滴头流量相同条件下，与滴头设计水头10m毛管相比 20

21 四、低压滴灌系统的优缺点 优点 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。
（1）降低系统投资、降低系统能耗 （2）提高滴灌系统抗堵塞性能（ ） “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 在滴头流量相同条件下，与滴头设计水头10m毛管相比 （3）降低滴头制造难度 低压滴头流道尺寸显著加大，相同机加工精度带来流道断面尺寸相对误差减小，从而降低滴头的制造偏差，降低加工成本 21

22 四、低压滴灌系统的优缺点 缺点（新问题） “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。
（1）田面高差对灌水质量影响不可再忽略 前面已分析，在滴头压力取10m时，田面高差（小于0.4m)对灌水流量偏差率很小，可忽略。 但滴头压力取小后，由于田面高差引起的流量偏差率可达5％，该影响已不可忽略。 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 22

23 四、低压滴灌系统的优缺点 缺点（新问题） “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。
（2）对毛管铺设长度的影响 灌水小区允许水头偏差为 由于设计水头减少，将使灌水小区允许水头偏差减小。 根据水平坡毛管极限孔数公式计算Nm将减少，增加支管数量，有可能加大投资。 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 23

24 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。
算例1：平坡，毛管管径16mm，q=0.5024h0.6,k=1.1,S=0.3m,qv=20%,β1＝β2＝0.5，计算滴头压力为10米和4米时，毛管极限孔数Nm （1）滴头工作压力10m时,q=2L/h. “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 [hv]=0.34,[△h]=3.4m, Nm=261 (2)滴头工作压力4m时，q=1.2L/h. [hv]=0.34,[△h]=1.36m, Nm=259 24

25 “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。
算例2：平坡，q=0.5024h0.6,k=1.1,S=0.3m,qv=20%,β1＝β2＝0.5，计算(1)滴头压力为10米,毛管管径16mm，q=2L/h;(2) 滴头压力为4米,毛管管径16mm时， q=2L/h;(3)滴头压力为4米,毛管管径20mm时， q=2L/h三种情况下的毛管极限孔数Nm “中央一号文件”明确提出要大兴农田水利建设，用5-10年时间，从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。 胡锦涛、温家宝在中央水利工作会议上强调了要着力加强农田水利建设，下大气力大规模开展农田水利建设，全面提高农业用水效率。 张春贤书记指出，水利确实是自治区经济社会可持续发展的命脉，水利兴则农业兴。 25

26 谢谢大家！