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一、引論

　　滴灌的支管單元、毛管和灌水器的水力學(xué)特點(diǎn)，不但影響到滴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，而且也影響到滴灌材料的研究和發(fā)展方向。在第一部分《滴灌系統(tǒng)的水力學(xué)特點(diǎn)與材料發(fā)展方向：I水力學(xué)特點(diǎn)》中，作者論述了對(duì)滴灌材料的研究和發(fā)展方向有影響的水力學(xué)特點(diǎn)：（1）層流灌水器的流量對(duì)壓力最敏感，全紊流灌水器對(duì)壓力較敏感，全壓力填補(bǔ)式灌水器的流量與壓力沒有關(guān)系，半紊流式灌水器的流量對(duì)壓力的敏感程度介于層流灌水器和全紊流灌水器之間，部分壓力填補(bǔ)式灌水器的流量對(duì)壓力的敏感程度介于全壓力填補(bǔ)式灌水器和全紊流灌水器之間；（2）灌水器的流量大小影響水分在泥土內(nèi)的濕潤(rùn)半徑和濕潤(rùn)深度，對(duì)于同一種泥土，如果灌水量一定，灌水器流量大，濕潤(rùn)半徑大，深度小，灌水器流量小，濕潤(rùn)半徑小，深度大；（3）毛管的灌程度均度受毛管內(nèi)徑、長(zhǎng)度和坡度的綜合影響，增大毛管內(nèi)徑或減少毛管長(zhǎng)度，灌程度均度可能會(huì)增長(zhǎng)，也可能會(huì)下降，對(duì)于懇求的均勻灌水器流量，毛管的內(nèi)徑和長(zhǎng)度存在多解景象；（4）支管單元的灌程度均度在受毛管內(nèi)徑、長(zhǎng)度和坡度的綜合影響的同時(shí)，還受毛管內(nèi)徑或長(zhǎng)度、支管內(nèi)徑或長(zhǎng)度的協(xié)同性影響，毛管和支管的參數(shù)都存在著多解的景象；（5）灌水器的流量的大小決定滴灌系統(tǒng)的毛管、支管和主管的尺寸。

　　在這篇文章中，作者將議論這些水力學(xué)特點(diǎn)對(duì)滴灌材料發(fā)展方向的影響。

　　二、灌水器

　　1、灌水器的類型

　　從水力學(xué)的角度，全紊流灌水器的抗堵塞性最強(qiáng)，同時(shí)對(duì)壓力不太敏感，如壓力增長(zhǎng)1倍，流量增長(zhǎng)0。414倍，壓力下降1倍，流量減少0。293倍，在滿足懇求的均勻灌水器流量和灌程度均度的條件下，通常采取全紊流式灌水器的滴灌系統(tǒng)的管材和管件的內(nèi)徑要比采取半紊流尤其是層流灌水器的滴灌系統(tǒng)的管材和管件的內(nèi)徑要小，所以從抗堵塞性、灌程度均度和下降材料投資費(fèi)用的角度出發(fā)，全紊流灌水器比較好。層流灌水器的抗堵塞性最差，而且對(duì)壓力最敏感，如壓力增長(zhǎng)1倍，灌水器的流量增長(zhǎng)1倍，壓力下降1倍，灌水器的流量減少1倍，所以從抗堵塞性和均勻度的角度思索，層流灌水器都不好。

　　但是，滴灌水在泥土內(nèi)的散布受灌水器流量、泥土水分傳導(dǎo)率和擴(kuò)散率的影響。對(duì)于同一種泥土，如果灌水量一定，灌水器流量大，濕潤(rùn)半徑大，深度小，灌水器流量小，濕潤(rùn)半徑小，深度大。我國(guó)的泥土類型很多，作物的多樣性導(dǎo)致根系散布的類型也很多，要開發(fā)出滿足每一品種型的泥土和作物根系散布特點(diǎn)懇求的最佳灌水器流量的灌水器是不可能的，所以經(jīng)常懇求經(jīng)過水力學(xué)的設(shè)計(jì)（選擇壓力）來滿足最佳灌水器流量的懇求。因此，從水力學(xué)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，懇求灌水器對(duì)壓力要有一定的敏感性。半紊流灌水器和全紊流灌水用具備這個(gè)特點(diǎn)。

　　壓力填補(bǔ)式灌水器對(duì)壓力很不敏感（部分壓力填補(bǔ)式灌水器）甚至在許可的最高和最低壓力領(lǐng)域內(nèi)跟壓力沒有關(guān)系（完全壓力填補(bǔ)式灌水器），這類灌水器的最大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)地形的適應(yīng)能力強(qiáng)、設(shè)計(jì)工作容易。但是，我國(guó)的泥土類型很多，作物根系的散布特點(diǎn)不盡相同，加上這種灌水器的開發(fā)難度很大，而且很難生產(chǎn)出滿足每一種泥土和作物根系懇求的最佳灌水器流量的灌水器，設(shè)計(jì)者又很難（部分壓力填補(bǔ)式灌水器）甚至不能（完全壓力填補(bǔ)式灌水器）經(jīng)過選擇操作壓力來滿足懇求的最佳灌水器流量。這類灌水器的制造偏差也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非壓力填補(bǔ)式的灌水器。

　　近十幾年，許多國(guó)家偏向于發(fā)展壓力填補(bǔ)式灌水器，主要是思索對(duì)龐雜地形的適應(yīng)性和水力學(xué)設(shè)計(jì)的便捷。因?yàn)橐幌盗斜P算機(jī)化的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)由Kang等人研究了出來（KangandNishiyama，1996a、1996b、1997；Kangetal。1996；Kangetal。1999；康躍虎，1998a、1998b、1998c、1998d、1998e、1998f、1999a、1999b），而且這些設(shè)計(jì)方法將很快以盤算機(jī)軟件的情勢(shì)向微灌設(shè)計(jì)者們供給，通常理解一些灌溉知識(shí)的人只需稍加培訓(xùn)，就能利用這些軟件幾乎在任何地形條件上（除非坡度太大或非均勻坡度的變革太大），依據(jù)懇求的均勻灌水器流量和灌程度均度，準(zhǔn)確、快捷的設(shè)計(jì)出利用非壓力填補(bǔ)式灌水器的滴灌系統(tǒng)。如Kang在研究中發(fā)現(xiàn)，在30°的下坡地形上利用適宜的全紊流灌水器，也能夠設(shè)計(jì)出灌程度均度達(dá)到0。90的微灌系統(tǒng)，而且這時(shí)材料的費(fèi)用要比平地上或小坡度上低得多（毛管的內(nèi)徑很?。Ｋ?，除了特別需要、橡塑混雜多孔管（滲灌管）外，少發(fā)展層流或接近于層流的灌水器和由層流或接近于層流的灌水器形成的滴灌帶（管），重點(diǎn)發(fā)展半紊流和全紊流灌水器或由半紊流和全紊流灌水器形成的滴灌帶，恰當(dāng)發(fā)展一些適宜我國(guó)典范泥土類型的壓力填補(bǔ)式灌水器。

　　2、灌水器的流量

　　對(duì)于任何非壓力填補(bǔ)式的灌水器，從原理上講都能夠經(jīng)過調(diào)節(jié)灌水器的操作壓力讓它產(chǎn)生懇求的灌水器流量，但在實(shí)際運(yùn)用中會(huì)涌現(xiàn)以下的問題：（1）灌水器的操作壓力超過許可的最高壓力或低于許可的最低壓力，造成灌水器工作不良；（2）操作壓力沒有超過灌水器的許可最高壓力，但超過了毛管許可的最高壓力，系統(tǒng)不安全；（3）如果灌水器的流量太大，而懇求的均勻灌水器流量太低，在坡度較大的情況下或非均勻坡度上，若操作壓力調(diào)的太低，在系統(tǒng)內(nèi)可能會(huì)涌現(xiàn)負(fù)壓或無法達(dá)到均勻度的懇求，無法使系統(tǒng)產(chǎn)生懇求的均勻灌水器流量；（4）如果灌水器的流量太小，而懇求的均勻灌水器流量較大，需要的操作壓力太大，固然可能沒有超過系統(tǒng)許可的最高壓力，但因?yàn)椴僮鲏毫μ叨鲩L(zhǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。

　　對(duì)于壓力填補(bǔ)式的灌水器，很難（部分壓力填補(bǔ)式灌水器）或無法（完全壓力填補(bǔ)式灌水器）經(jīng)過壓力的調(diào)節(jié)來達(dá)到懇求的均勻灌水器流量。

　　有關(guān)灌水器流量系列的問題，國(guó)內(nèi)外研究的都不徹底。通常來講，對(duì)于浸透性差的泥土，懇求的灌水器流量比較小，否則會(huì)導(dǎo)致橫向擴(kuò)散的領(lǐng)域太大而垂直入滲的深度太小，有時(shí)甚至?xí)楷F(xiàn)地面積水或形成徑流，造成土面蒸發(fā)量的增長(zhǎng)、泥土的通氣性變壞和水的浪費(fèi)等不良結(jié)果。如果泥土的浸透系數(shù)太大，如在沙地上，若灌水器的流量太小，橫向擴(kuò)散的領(lǐng)域會(huì)太小，而垂直入滲的深度太大，造成對(duì)作物根系橫向發(fā)展的制約，或深層滲漏太多。

　　因?yàn)楣嗨鞯牧髁康拇笮∵€決定滴灌系統(tǒng)的管材和管件的尺寸，而管材和管件的尺寸之間有一定的間隔，所以若灌水器的流量間隔太大，該選擇小流量的灌水器時(shí)沒有小流量的灌水器，而選擇了流量大的灌水器，這時(shí)會(huì)涌現(xiàn)兩種情況：（1）經(jīng)過壓力的調(diào)節(jié)達(dá)到懇求的均勻灌水器流量和灌溉均勻度的懇求，系統(tǒng)的操作壓力會(huì)下降，運(yùn)行費(fèi)用（能耗）下降，對(duì)用戶有利；（2）如果經(jīng)過壓力的調(diào)節(jié)滿足不了灌水器流量和均勻度的懇求，不但會(huì)影響泥土的濕潤(rùn)領(lǐng)域，而且必須要選擇內(nèi)徑大的毛管、支管、主管和各種管件，系統(tǒng)的投資費(fèi)用增長(zhǎng)很多。

　　通常來講，在推薦的工作壓力條件下，懇求單個(gè)灌水器的流量在0。2—10l／h的領(lǐng)域內(nèi)流量的間隔要足夠小。

　　3、灌水器的操作壓力

　　灌水器的操作壓力與灌水器的設(shè)計(jì)流量有關(guān)，它直接影響系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。操作壓力低，系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用低，操作壓力高，系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用高。操作壓力低，對(duì)材料強(qiáng)度的懇求低，生產(chǎn)成本也可能低，操作壓力高，材料的強(qiáng)度懇求高，生產(chǎn)成本可能高。流量一定的條件下，灌水器所需的操作壓力的高低由制造廠家所設(shè)計(jì)的灌水器水流通道的大小和水流通道的長(zhǎng)短決定。

　　在十分平整的土地上，灌水器的操作壓力低一些比較好，因?yàn)檫@時(shí)系統(tǒng)的操作費(fèi)用（能耗）低。但在大多數(shù)條件下，懇求有一定的工作壓力，這是因?yàn)椋?/p>

　　（1）通常的土地都有一定的高差，灌水器的推薦工作壓力必須抑制這些高差，否則很難使系統(tǒng)達(dá)到灌程度均度的懇求；（2）在平地上如果操作壓力太低，要達(dá)到灌程度均度的懇求，就必須要增大管材的內(nèi)徑，減少水力學(xué)摩擦喪失，從而導(dǎo)致投資費(fèi)用的增長(zhǎng)；（3）在坡地（包括非均勻坡度的坡地）上，如果操作壓力達(dá)不到一定的程度，無法設(shè)計(jì)出滿足懇求的均勻灌水器流量和灌水器均勻度的滴灌系統(tǒng)；（4）操作壓力小，毛管的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度相對(duì)要小。

　　所以，通常懇求在2—25米的操作壓力水頭的領(lǐng)域內(nèi)，將灌水器分為低壓、常壓和高壓等若干類型，而且操作壓力的間隔不能太大。

　　4、灌水器的間距

　　作物的株距不同，懇求灌水器的間距也不同。另外，沿毛管的灌水器的濕潤(rùn)領(lǐng)域重跌以后，田間效應(yīng)使灌溉水在泥土內(nèi)部的均勻度有所提高，尤其在碰到灌水器堵塞時(shí)，能夠使灌程度均度的下降有所緩和。

　　如果采取管上式灌水器，這個(gè)抵觸好解決，因?yàn)樵O(shè)計(jì)安裝者能夠依據(jù)作物株距的懇求來安裝灌水器。如果采取滴灌管或滴灌帶，灌水器的間距是由制造廠家作好的，用戶不能調(diào)節(jié)。所以，為了滿足作物栽培的需要，灌水器的間距要多。

　　通常，灌水器的間距懇求在10—100cm的領(lǐng)域內(nèi)要足夠多。

　　三、毛管

　　1、毛管內(nèi)徑

　　因?yàn)槲⒐嗝艿墓喑潭染仁苊艿膬?nèi)徑、長(zhǎng)度和坡度的綜合影響，增大毛管的內(nèi)徑或減少毛管的長(zhǎng)度，灌程度均度可能會(huì)增長(zhǎng)，也可能會(huì)下降。對(duì)于懇求的均勻灌水器流量，毛管的內(nèi)徑和長(zhǎng)度存在多解景象。為了能夠在不同的地形條件下設(shè)計(jì)出滿足懇求的均勻灌水器流量和灌程度均度，同時(shí)系統(tǒng)的材料組合和銜接比較容易、系統(tǒng)的投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用（能耗）低，需要毛管的內(nèi)徑要足夠多。

　　在我國(guó)北方，日光溫室是冬季蔬菜、花卉和其它經(jīng)濟(jì)作物栽培的主要設(shè)施。在日光溫室中使用滴灌，具備許多優(yōu)點(diǎn)，而且效益高，投資回收快，農(nóng)民容易接受。通常日光溫室內(nèi)作物栽培行的長(zhǎng)度在5—10米的領(lǐng)域，所以內(nèi)徑比較小的毛管就能滿足均勻度的懇求。同時(shí)，采取內(nèi)徑比較小的毛管能夠下降系統(tǒng)的投資。

　　通常，毛管的內(nèi)徑最好在8—25mm的領(lǐng)域要足夠多。

　　2、毛管的壁厚

　　通常情況下，毛管的價(jià)錢與毛管的壁厚成正比。對(duì)于高壓、使用壽命長(zhǎng)的毛管，壁懇求厚一些，低壓、使用壽命短的毛管，壁懇求薄一些。

　　堵塞是滴灌的最大缺陷。通常情況下，經(jīng)過采取恰當(dāng)?shù)?、目?shù)比較高的過濾器，基本上能夠避免物理堵塞，但還不能有效的預(yù)防生物堵塞和化學(xué)堵塞。所以，對(duì)于溫室和部分大田經(jīng)濟(jì)作物栽培用的滴灌系統(tǒng)來說，薄壁、低壓、價(jià)錢低、使用壽命短的滴灌帶比較好，這樣在大批的灌水器堵塞以前，就能夠?qū)⒌喂鄮Ц膿Q成新的。對(duì)于果園和多年生的大田經(jīng)濟(jì)作物栽培，厚壁、中高壓、使用壽命長(zhǎng)的毛管（滴管帶）比較好。

　　通常，滴灌帶（管）的壁厚要在0。1—1。0mm的領(lǐng)域內(nèi)足夠多。為便于安裝灌水器，管上式灌水器的滴灌系統(tǒng)的毛管，壁恰當(dāng)厚一些。

　　四、支管

　　因?yàn)槲⒐嘀Ч軉卧墓喑潭染仍谑苊艿膬?nèi)徑、長(zhǎng)度和坡度綜合影響的同時(shí)，還受支管的內(nèi)徑或長(zhǎng)度的影響，毛管和支管的設(shè)計(jì)參數(shù)都存在多解景象，所以，為了能保證在任何地形條件下，依據(jù)懇求的均勻灌水器流量和灌程度均度設(shè)計(jì)出投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用（能耗）低的滴灌系統(tǒng)，懇求支管的內(nèi)徑和耐壓等級(jí)也要多。

　　通常，支管的內(nèi)徑要在21—90mm的領(lǐng)域內(nèi)足夠多。

　　五、管件

　　管件直接影響到滴灌系統(tǒng)的安裝效率和系統(tǒng)的維修。目前，我國(guó)生產(chǎn)滴灌PE管配套管件的廠家少，快捷銜接受件的生產(chǎn)廠家更少，而且價(jià)錢昂貴，63mm以上尺寸的快捷銜接受件基本上沒有。

　　管件必須要和管材的尺寸配合，有足夠的序列。

　　六、小節(jié)

　　在這篇文章中，作者依據(jù)滴灌系統(tǒng)的水力學(xué)特點(diǎn)，容易論述了滴灌材料的發(fā)展方向：

　?。?）重點(diǎn)開發(fā)全紊流和半紊流灌水器和帶有全紊流和半紊流灌水器的滴灌帶（管），附帶開發(fā)一些適宜典范泥土類型的壓力填補(bǔ)式灌水器和帶有壓力填補(bǔ)式灌水器的滴灌帶（管）。

　?。?）灌水器的流量在推薦的工作壓力下，單個(gè)灌水器的流量在0。2—10l／h的領(lǐng)域內(nèi)間隔要足夠小。

　　（3）在2—25米的操作壓力水頭的領(lǐng)域內(nèi)，將灌水器分為低壓、常壓和高壓等若干類型，而且間隔不能太大。

　?。?）除多孔管外，地面滴灌和地下滴灌的灌水器的間距要足夠多。

　?。?）毛管的內(nèi)徑在8—25mm的領(lǐng)域內(nèi)要足夠多。

　?。?）滴灌帶（管）的壁厚在0。1—1。0mm的領(lǐng)域內(nèi)要足夠多。為便于安裝灌水器，管上式灌水器的滴灌系統(tǒng)的毛管，壁恰當(dāng)厚一些。

　　（7）管材和管件的尺寸要足夠多。

　　上述有關(guān)滴灌材料的發(fā)展方向是作者依據(jù)微灌系統(tǒng)的水力學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行的通常性分析，有關(guān)各種材料的具系統(tǒng)列還的依據(jù)材料的特點(diǎn)作進(jìn)一步的研究。作者已經(jīng)研究出了一套高精度的盤算機(jī)模仿程序，可以為生產(chǎn)廠家們服務(wù)。