二、喷微灌系统的组成及分类

1.喷灌系统的组成

喷灌系统是指从水源取水到田间喷洒灌水整个系统的总称［1-3］。一般由水源工程、水泵和动力机、管道系统、喷头以及附属工程和附属设备组成。

（1）水源工程。喷灌系统一般需要修建引水、蓄水、提水和输配电等水源工程。河流、湖泊、渠道塘库、井泉等均可作为喷灌水源。水源应满足喷灌在水量和水质方面的要求。

（2）水泵和动力机。除利用自然水头以外，喷灌系统的工作压力均由水泵提供。喷灌系统常用的水泵有离心泵、自吸泵、长轴井泵、深井潜水电泵等。在有电力供应的地区应尽量采用电动机与水泵配套，在用电困难的地方可用柴油机、手扶拖拉机等作为动力机与水泵配套。动力机转速和功率的大小根据水泵的配套要求而定。

（3）管道系统。管道系统的作用是将压力水输送并分配到田间，管道应能承受一定的压力并通过一定的流量。管道系统一般分为干管、支管，干管起配水作用，支管是工作管道，支管上按一定间距安装竖管，压力水通过干管、支管、竖管，经喷头喷洒在田面上。管道可分为地埋管道和地面移动管道，地埋管道埋于地下，地面移动管道则按灌水要求沿地面铺设。大中型喷灌机组的工作管道往往和行走部分结合为一个整体。

（4）喷头。喷头是喷灌系统的专用设备，一般安装在竖管上，或者安装在支管上，形式多种多样。其作用是将压力水通过喷嘴喷射到空中，形成细小的水滴，洒落在土壤表面。

（5）附属工程和附属设备。如从河流、湖泊、渠道取水，则应设拦污设施；必要时应设置进排气阀、调压阀、安全阀等，以保证喷灌系统的安全运行；为保证喷灌系统安全过冬，灌溉季节结束后应排空管道中的水，需设泄水阀；为观察喷灌系统的运行状况，在水泵进出水管路上应设置真空表、压力表和水表；利用喷灌系统喷洒肥料和农药时，应有相应的调配和注入设备。移动喷灌机组在田间作业时，应按喷灌的要求规划田间作业道路和供水设施。以电动机为动力时应架设供电线路，配置配电箱和电气控制箱等［4］。

2.喷灌系统的分类

喷灌系统的类型很多，其分类方法也有多种。按系统获得压力的方式可分为机压喷灌系统和自压喷灌系统；按系统设备组成可分为管道式喷灌系统和机组式喷灌系统。

（1）机压喷灌系统和自压喷灌系统。

1）机压喷灌系统。机压喷灌系统是以机械加压获得工作压力的系统，在没有自然水头可利用时，为使喷灌水流具有一定的压力，必须用水泵加压，同时配备电动机、柴油机等动力设备。水泵的流量要满足灌溉要求，其扬程除应保证喷头工作压力外，还要考虑克服管道沿程和局部水头损失，以及水源和喷头之间的高差。

2）自压喷灌系统。即当水源位置高于田面，且有足够的落差时，利用水源具有的自然水头，用管道将水引到灌区实现喷灌的一种灌溉系统。自压喷灌充分利用了天然水头，减少了系统的运行费用，是一种值得大力推广的喷灌方式。但自压喷灌受地形条件影响，存在一些特殊的问题，如当地形高程变化较大时，规划设计中应考虑进行压力分区，有时还要考虑设置减压和调压设施，用于保证系统安全运行和节约投资。

（2）管道式喷灌系统和机组式喷灌系统。

1）管道式喷灌系统。水源、喷灌用水泵与各喷头间由一级或数级压力管道连接，由于管道是这类系统中设备的主要组成部分，故称之为管道式喷灌系统。根据管道的可移动程度，又可分为固定管道式喷灌系统、半固定管道式喷灌系统和移动管道式喷灌系统三种。

固定管道式喷灌系统的各组成部分除喷头外，在整个灌溉季节或常年都是固定的，水泵和动力构成固定的泵站，干管和支管多埋于地下。这种喷灌系统运行操作方便，易于管理，生产效率高，工程占地少，且便于实行自动化控制，适用于灌水次数频繁、经济价值较高的蔬菜和经济作物区，以及城市园林、花卉、绿地的喷灌。其主要缺点是设备利用率低，耗材多，投资大，管道投资常占50%以上，甚至达80%左右。

半固定管道式喷灌系统的泵站和干管固定不动，支管和喷头是可移动的，故称为半固定管道式喷灌系统。与固定管道式系统相比，由于支管可以移动并重复使用，减少了用量，降低了投资；与移动管道式系统相比，由于机、泵、干管不移动，方便了运行操作，提高了生产效率。因此，半固定管道式喷灌系统的设备用量、投资造价和管理运行条件均介于固定管道式与移动管道式之间，是值得推荐和重点发展的形式。其适用于矮秆大田粮食作物，其他作物适用面也比较宽，但不适宜对高秆作物、果树等使用。

移动管道式喷灌系统从水泵、动力机、各级管道直到喷头都可以拆卸移动，轮流使用于不同地块。这种喷灌系统设备利用率高，设备用量与投资造价较低，适用于各种作物，但当为高秆密植作物，土质黏重或地形复杂的情况下，将给设备的拆卸移动带来困难。

2）机组式喷灌系统。以喷灌机（机组）为主体的喷灌系统，称为机组式喷灌系统。其按喷灌机运行方式可分为定喷式和行喷式两类。

定喷式喷灌机组是指喷灌机工作时，在一个固定的位置进行喷洒。在田间布设一定规格的输水明渠或暗渠，每隔一定距离设置供抽水用的工作池，喷灌机沿渠（管）移动，在每个预定的抽水点（工作池）处作定点喷洒，达到灌水定额后，移动到另一个位置进行喷洒，在灌水周期内灌完计划灌溉面积。其包括手推（抬）式喷灌机、拖拉机悬挂式（或牵引式）喷灌机、滚移式喷灌机等。根据所用的机组不同，又可分为单喷头机组的系统和多喷头机组的系统。

行喷式喷灌机组是在连续移动过程中进行喷洒喷灌。这种喷灌系统机械化、自动化程度高，运行操作方便，工作效率高，喷洒时受风的影响小，喷洒均匀度较高，但一般耗能较多，一次性投资较高，维修保养需较高的技术水平。其包括拖拉机双悬臂式喷灌机、中心支轴式喷灌机、平移式喷灌机、卷盘式喷灌机等。

按配用动力的大小，喷灌机组又分为大、中、小、轻等多种规格。目前，我国应用较多的是轻小型喷灌机，它具有结构简单、使用灵活、价格较低等优点，缺点是移动频繁，特别是在泥泞的道路上移动困难。此外，中心支轴式喷灌机、平移式喷灌机和卷盘式喷灌机等大中型喷灌机也有较多的应用。

3.微灌系统的组成

典型的微灌系统通常由水源工程、首部枢纽、输配水管网和灌水器四部分组成。

（1）水源工程。江河、渠道、湖泊、水库、井、泉等均可作为微灌水源。

（2）首部枢纽。包括水泵、动力机、过滤设备、施肥（药）装置、控制器、控制阀、进排气阀、量测仪表等。其作用是从水源取水增压并将灌溉水处理成符合微灌要求的水流送给输配水管网。

（3）输配水管网。包括干管、支管、毛管及安全、控制和调节装置。其作用是将首部枢纽处理过的水安全合理地输送分配到灌水器。

（4）灌水器。即直接灌水的部件，包括滴头、滴灌管（带）、微喷头、涌泉头和小管出流器等。其作用是消减管道内的水压力，将水流变为水滴、细流或喷洒状施入土壤。

4.微灌系统的分类

根据灌水器的出水形态，微灌一般分为滴灌、微喷灌和小管出流灌等类型。

（1）滴灌。滴灌是利用滴头、滴灌管（带）等灌水器，以滴水或细小水流的方式，湿润作物根区附近部分土壤的灌水技术。滴头流量一般不大于12L/h，常用的滴头流量为1～4L/h。滴头置于地面时，称为地表滴灌；滴头置于地面以下，将水直接施到地表下的作物根区，称为地下滴灌；把滴灌管（带）铺设在农膜下的灌溉方式称为膜下滴灌。

（2）微喷灌。微喷灌是利用微喷头、微喷带（管）等灌水器，将压力水以喷洒状的水流形式喷洒在作物根区附近土壤表面的一种灌水方式，简称微喷。微喷头流量一般不大于250L/h，常用的微喷头流量为20～240L/h。

（3）小管出流灌。小管出流灌是利用稳流器稳流和小管分散水流，以小股水流灌到土壤表面的一种灌水方法。小管出流灌灌水器的流量一般与微喷灌的相当。