第三节

水肥一体化技术的输配水管网

水肥一体化技术中输配水管网包括干管、支管和毛管，由各种管件、连接件和压力调节器等组成，其作用是向田间和作物输水肥和配水肥。

一、喷灌的管道与管件

喷灌管道是喷灌工程的主要组成部分，其作用是向喷头输送具有一定压力的水流，所以喷灌用管道必须能够承受一定的压力，保证在规定工作压力下不发生开裂及爆管现象，以免造成人身伤害和财产损失。最好选用名牌和国优产品，要求管材及管件质优价廉，使用寿命长，内壁光滑，安装施工方便，同时也要考虑购买材料的方便程度，以减少运输费用。

1.管道分类

适用于喷灌系统的管道种类很多，可按不同的方法进行分类，按材料可将喷灌管道分为金属和非金属管道两类。各种管道采用的制造材料不同，其物理力学性能和化学性能也不相同，如耐压性、韧性、耐腐蚀性、抗老化性等，所以各自适用的范围也不相同。金属管道、钢筋混凝土管、聚氯乙烯管、聚乙烯管、改性聚丙烯管宜作为固定管道埋入地下，而薄壁铝合金管、薄壁镀锌钢管、涂塑软管则通常作为地面移动管道使用。

喷灌管道

2.固定管道及管件

主要有铸铁管、钢管、钢筋混凝土管、硬聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管等。

（1）铸铁管　铸铁管承压能力大，一般可承压1兆帕，工作可靠，使用寿命可长达30～60年，管件齐全，加工安装方便等。缺点是管壁厚，重量大，搬运不方便，价格高；管子长度较短，安装时接头多，增加施工量；长期使用内壁会产生锈瘤，使管道内径缩小，阻力加大，导致输水能力大大降低，一般使用30年后需要进行更换（图2-45）。

（2）钢管　钢管一般用于裸露的管道或穿越公路的管道，能承受较高的工作压力（在1兆帕以上）；具有较强的韧性，不易断裂；管壁较薄，管段长而接头少，铺设安装简单方便。缺点是价格高；使用寿命较短，常年输水的钢管使用年限一般不超过20年；另外钢管易腐蚀，埋设在地下时，须在其表面涂有良好的防腐层（图2-46）。

（3）钢筋混凝土管　钢筋混凝土管有自应力钢筋混凝土管和预应力钢筋混凝土管两种，都是在混凝土烧制过程中使钢筋受到一定拉力，从而使其在工作压力范围内不会产生裂缝，可以承受0.4～1.2兆帕的压力。优点是不易腐蚀，经久耐用，使用寿命比铸铁管长，一般可用40～60年以上；安装施工方便；内壁不结污垢，管道输水能力稳定；采用承插式柔性接头，密封性好，安全简便。缺点是自重大，运输不便，且运输时需要包扎、垫地、轻装，免受损伤；质脆，耐撞击性差；价格较高等（图2-47）。

（4）硬聚氯乙烯（PVC）管　硬聚氯乙烯管是目前喷灌工程使用最多的管道，它是以聚氯乙烯树脂为主要原料，加入符合标准的、必要的添加剂，经挤出成型的管材。硬聚氯乙烯管的承压能力因管壁厚度和管径不同而异，喷灌系统常用的PVC管承压能力为0.6兆帕、1.0兆帕、1.6兆帕。优点是耐腐蚀，使用寿命长，在地埋条件下，一般可用20年以上；重量小，搬运容易；内壁光滑、水力性能好，过水能力稳定；有一定的韧性，能适应较小的不均匀沉陷。缺点是材质受温度影响大，高温发生变形，低温变脆；易受光、热老化，工作压力不稳定；膨胀系数大等。

目前，我国还没有喷灌用硬聚氯乙烯管产品的国家标准，喷灌中所用硬聚氯乙烯管的规格尺寸、技术要求等是以《给水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》（GB/T 10002.1—2006）标准来要求的。常用的规格有（公称外径，毫米）20、25、32、40、50、63、75、90、110、125、140、160、180、200，压力等级有（兆帕）0.6、0.8、1.0、1.25、1.6。一些特殊工程用管径达到500毫米或600毫米以上（图2-48）。

（5）聚乙烯（PE）管　聚乙烯管根据聚乙烯材料密度的不同，可分高密度聚乙烯（HDPE或UPE）管和低密度聚乙烯（LDPE或SPE）管。前者为低硬度管，后者为高硬度管。喷灌中所用高密度聚乙烯管材的公称压力和规格尺寸是参照《给水用聚乙烯（PE）管材》（GB/T 13663—2000）标准来要求的。目前HDPE管材以外径为公称直径，常用的规格有32毫米、40毫米、50毫米、63毫米、75毫米、90毫米、110毫米、125毫米、160毫米、200毫米、250毫米、315毫米等，目前有些工程用管径达到1000毫米，管材公称压力有0.4兆帕、0.6兆帕、0.8兆帕、1.0兆帕、1.25兆帕、1.6兆帕6个等级。低密度聚乙烯（LDPE、LLDPE）管材较柔软，抗冲击性强，适宜地形较复杂的地区。喷灌用低密度聚乙烯管材的规程及技术要求按《喷灌用低密度聚乙烯管材》（QB/T 3803—1999）标准控制。另外，聚乙烯管材在半固定式喷灌系统和微灌系统中应用较多，而在地埋式固定喷灌系统中则应用很少（图2-49）。

（6）聚丙烯管　喷灌用聚丙烯管是以聚丙烯树脂为主要原料，经挤出成型而制成的性能良好的管材。由于聚乙烯管存在低温时性脆的缺点，故一般喷灌多使用改性聚丙烯管。聚丙烯管在常温条件下，使用压力分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。Ⅰ型为0.4兆帕，Ⅱ型为0.6兆帕，Ⅲ型为0.8兆帕（图2-50）。

3.移动管道及管件

移动式、半固定式喷灌系统管道的移动部分由于需要经常移动，因而它们除了要满足喷灌用的基本要求外，还必须具有重量轻、移动方便、连接管件易于拆装、耐磨耐撞击、抗老化性能好等特点。常见喷灌用的移动管材有薄壁铝管、薄壁镀锌钢管和涂塑软管。

（1）薄壁铝管　薄壁铝管的优点是重量轻，搬运方便；强度高，能承受较大的工作压力，达1.0兆帕以上；韧性强，不易断裂；不锈蚀，耐酸性腐蚀；内壁光滑，水力性能好；寿命长，正常条件下使用寿命可达15～20年，被广泛用作喷灌系统的地面移动管道。但其硬度小，抗冲击力差，发生碰撞容易变形，且价格较高，耐磨性不及钢管，不耐强碱性腐蚀，寿命价格比略低于塑料管，但废铝管可以回收（图2-51）。

（2）薄壁镀锌钢管　薄壁镀锌钢管是用0.8～1.5毫米带钢辊压成形，高频感应对焊成管，并切割成所需要的长度，在管端配上快速接头，然后经镀锌而成。优点是重量轻，搬运方便；强度高，可承受1.0兆帕的工作压力；韧性好，不易断裂；抗冲击力强，不怕一般的碰撞；寿命长，质量好的热浸镀锌薄壁钢管可使用10～15年。但其耐锈蚀能力不如铝管和塑料管，价格较高，重量也较铝管和塑料管大，移动不如铝管方便（图2-52）。

（3）涂塑软管　涂塑软管是用锦纶纱、维纶纱或其他强度较高的材料织成管坯，内外壁或内壁涂敷氯乙烯或其他塑料制成。用于喷灌的涂塑软管主要有锦纶塑料管和维塑软管两种。锦纶塑料管是用锦纶丝织成网状管坯后，并在内壁涂一层塑料而成；维塑软管是用维纶丝织成管坯，并在内、外壁涂注聚氯乙烯而成。涂塑软管具有质地强、耐酸碱、抗腐蚀、管身柔软、使用寿命较长、管壁较厚等特点，使用寿命可达3～4年。由于其重量轻、便于移动、价格低，因而常用于移动式喷灌系统中，但是它易老化，不耐磨，怕扎、怕压折（图2-53）。

二、微灌的管道与管件

微灌用管道系统分为输配干管、田间支管、连接支管和灌水器的毛管，对于固定式微灌系统的干管与支管以及半固定式系统的干管，由于管内流量较大，常年不动，一般埋于地下，因而其材料的选用与喷灌系统相同，只是因微灌系统工作压力较喷灌系统低，所用管材的压力等级稍低，常用的固定管道可参考喷灌系统确定，在我国生产实践中应用最多的是硬塑料（PVC）管，在这里不再赘述。

1.微灌用的管道

除了以上提到的地埋固定管道以外，微灌系统的地面用管较多，由于地面管道系统暴露在阳光下容易老化，缩短使用寿命，因而微灌系统的地面各级管道常用抗老化性能较好、有一定柔韧性的高密度聚乙烯（HDPE）管，尤其是微灌用毛管，基本上都用聚乙烯管，其规格有12毫米、16毫米、20毫米、25毫米、32毫米、40毫米、50毫米、63毫米等，其中12毫米、16毫米主要作为滴灌管用。连接方式有内插式、螺纹连接式和螺纹锁紧式3种，内插式用于连接内径标准的管道，螺纹锁紧式用于连接外径标准的管道，螺纹连接式用于PE管道与其他材质管道的连接（图2-54）。

2.微灌用的管件

微灌用的管件主要有直通、三通、旁通、管堵、胶垫。直通用于两条管的连接，有12毫米、16毫米、20毫米、25毫米等规格（图2-55），按结构分类，分别有承插直通（用于壁厚的滴灌管）、拉扣直通和按扣直通（用于壁薄的滴灌管）、承插拉扣直通（一端是倒刺另一端为拉扣，用于薄壁管与厚壁管的连接）。三通用于3条滴灌管的连接，规格和结构同直通。旁通是用于输水管（PE或PVC）与滴灌管的连接，有12毫米、16毫米、20毫米等规格，有承插和拉扣两种结构。管堵是封闭滴灌管尾端的配件，有“8”字形（用于厚壁管）和拉扣形（用于薄壁管）。胶垫通常与旁通一起使用，压入PVC管材的孔内，然后安装旁通，这样可以防止接口漏水。