灌水器的作用是将灌溉施肥系统中的压力水（肥液）等，通过不同结构的流道和孔口，消减压力，使水流变成水滴、雾状、细流或喷洒状，直接作用于作物根部或叶面。这里主要介绍微灌系统的灌水器。微灌系统的灌水器根据结构和出流形式不同主要有滴头、滴灌管、滴灌带、微喷头四类。其作用是把管道内的压力水流均匀而又稳定地灌到作物根区附近的土壤中。

一、滴头

滴头要求工作压力为50～120千帕，流量为0.6～12升/小时，滴头应满足以下要求：一是精度高，其制造偏差系数 C _v 值应控制在0.07以下；二是出水量小而稳定，受水压变化的影响较小；三是抗堵塞性能强；四是结构简单，便于制造，安装，清洗；五是抗老化性能好，耐用，价格低廉。

滴头的分类方法很多，按滴头的消能方式可分为长流道型滴头、孔口型滴头、涡流型滴头、压力补偿式滴头。

1.长流道型滴头

长流道型滴头是靠水流在流道壁内的沿程阻力来消除能量，调节出水量的大小，如微管滴头、内螺纹管式滴头等。其中，内螺纹管式滴头利用两端倒刺结构连接于两段毛管中间，本身成为毛管一部分，水流绝大部分通过滴头体腔流向下一段毛管，很少一部分则通过滴头体内螺纹流道流出（图2-47）。

2.孔口型滴头

孔口型滴头是通过特殊的孔口结构以产生局部水头损失来消能和调节滴头流量的大小。其原理是毛管中有压水流经过孔口收缩、突然变大及孔顶折射3次消能后，连续的压力水流变成水滴或细流（图2-48）。

3.涡流型滴头

涡流型滴头的工作原理是当水流进入灌水器的涡流室内时形成涡流，通过涡流达到消能和调节出水量的目的。水流进入涡室内，由于水流旋转产生的离心力迫使水流趋向涡流室的边缘，在涡流中心产生一低压区，使位于中心位置的出水口处压力较低，从而调节出流量（图2-49）。

4.压力补偿型滴头

压力补偿型滴头是利用有压水流对滴头内的弹性体产生压力变形，通过弹性体的变形改变过水断面的面积，从而达到调节滴头流量的目的（图2-50），也就是当压力增大时，弹性体在压力作用下会对出流口产生部分阻挡作用，减小过水断面积；而当压力减小时，弹性体会逐渐恢复原状，减小对出流口的阻挡，增大过水断面积，从而使滴头出流量自动保持稳定。一般压力补偿型滴头只有在压力较高时保证出流量不会增加，但当压力低于工作压力时则不会增加滴头流量，因而在滴灌设计时要保证最不利灌溉点的压力满足要求，压力最高处也不能超过滴头的压力补偿范围，否则必须在管道中安装压力调节装置。

二、滴灌管

滴灌管是在制造过程中将滴头与毛管一次成型为一个整体的灌水装置，它兼具输水和滴水两种功能。按滴灌管（带）的结构可分为两种，在毛管制造过程中，将预先制造好的滴头镶嵌在毛管内的滴灌管称为内镶式滴灌管。内镶滴管有片式滴灌管和管式滴灌管两种。

1.片式滴灌管

片式滴灌管是指毛管内部装配的滴头仅为具有一定结构的小片，与毛管内壁紧密结合，每隔一定距离（即滴头间距）装配一个，并在毛管上与滴头水流出口对应处开一小孔，使已经过消能的细小水流由此流出进行灌溉（图2-51、图2-52）。

2. 管式滴灌管

管式滴灌管是指内部镶嵌的滴头为一柱状结构，根据结构形式又分为紊流迷宫式滴灌管、压力补偿型滴灌管、内镶薄壁式滴灌管和短道迷宫式滴灌管。

（1）紊流迷宫式滴灌管

以欧洲滴灌公司1979年设计生产的冀-2型（GR）最具代表性，该滴头呈圆柱形，用低密度聚乙烯（LDPE）材料注射成型，外壁有迷宫流道，当水流通过时产生紊流，最后水流从对称布置在流道末端的水室上的两个孔流出（图2-53）。

（2）压力补偿型滴灌管

是为适应果园中地块直线距离较长且地势起伏大的需要而设计的，它的滴头具有压力自动功能，能在8～45米水头工人压力范围内保持比较恒定的流量，有效长度可达400～500米。它是在固定流道中，用弹性柔软的材料作为压差调节元件，构成一段横断面可调流道，使滴头流量保持稳定，采用的形式有长流道补偿式、鸭嘴形补偿式、弹片补偿式和自动清洗补偿式等（图2-54）。

三、薄壁滴灌带

目前国内使用的薄壁滴灌带有两种：一种是在0.2～1.0毫米厚的薄壁软管上按一定间距打孔，灌溉水由孔口喷出湿润土壤；另一种是在薄壁管的一侧热合出各种形状的流道，灌溉水通过流道以水滴的形式湿润土壤，称为单翼迷宫式滴灌管（图2-55）。

滴灌管和滴灌带均有压力补偿式与非压力补偿式两种。

四、微喷头

微喷头是将压力水流以细小水滴喷洒在土壤表面的灌水器。微喷头的工作压力一般为50～350千帕，其流量一般不超过250升/小时，射程一般小于7米。

较好的微喷头应满足以下基本要求：一是制造精度高。由于微喷头流道尺寸较小，且对流量和喷洒特性的影响较大，因而微喷头的制造偏差 C _v 应不大于0.11。二是微喷头原材料要具有较高的热稳定性和光稳定性。微喷头所使用的材料应具有良好的自润滑性和较好的抗老化性。三是微喷头及配件在规格上要有系列性和较高的可选择性。由于微喷灌是一种局部灌溉，其喷洒的水量分布、喷洒特性、喷灌强度等均由单个喷头决定，一般不进行微喷头间的组合，因而对不同的作物、土壤和地块形状，要求不同喷洒特性的微喷头进行灌水，在同一作物（尤其是果树）的不同生长阶段，对灌水量及喷洒范围等都有不同的要求，因而微喷头要求产品在流量、灌水强度及喷洒半径等方面有较好的系列性，以适应不同作物和不同场合。

微喷头按其结构和工作原理可以分为自由射流式、离心式、折射式和缝隙式4类。其中折射式、缝隙式、离心式微喷头没有旋转部件，属于固定式喷头；射流式喷头具有旋转或运动部件，属于旋转式微喷头。

1.折射式微喷头

折射式微喷头主要由喷嘴、折射破碎机构和支架3部分构成，如图2-56所示。其工作原理是水流由喷嘴垂直向上喷出，在折射破碎机构的作用下，水流受阻改变方向，被分散成薄水层向四周射出，在空气阻力作用下形成细小水滴喷洒到土壤表面，喷洒图形有全圆、扇形、条带状、放射状水束或呈雾化状态等。折射式微喷头又称为雾化微喷头，其工作压力一般为100～350千帕，射程为1.0～7.0米，流量为30～250升/小时。折射式微喷头的优点是结构简单，没有运动部件，工作可靠，价格便宜；缺点是由于水滴太小，在空气十分干燥、温度高、风力较大且多风的地区，蒸发漂移损失较大。

2.旋转式微喷头

旋转式微喷头主要由4个部件组成：插杆、接头、微管和喷头（图2-57）。喷头由喷嘴、支架、转轮3部分组成。微喷头旋转体采用异形喷洒折射体，喷洒折射体的折射曲面是组合双曲面，其工作原理是压力水流从喷嘴喷出后，呈线状束流射出，进入转轮的导流槽内，水流经转轮的组合双曲面的导流、折射，产生向后的推力，推动转轮高速旋转，折射后的水流沿转轮旋转的切向方向以一定的仰角射出并粉碎，在其有效射程之内均匀地喷洒，使以旋转轴为心的圆形区域内水量喷洒满足均匀度要求。旋转式微喷头工作压力一般为200～300千帕，射程为2.0～4.0米，流量为30～100升/小时。在蔬菜、果园、苗圃以及花卉等经济作物的灌溉中得到了广泛的应用。

3.离心式微喷头

离心式微喷头主要由喷嘴、离心室和进水口接头构成（见图2-58、图2-59）。其工作原理是：压力水流从切线方向进入离心室，绕垂直轴旋转，通过离心室中心的喷嘴射出，在离心力的作用下呈水膜状，在空气阻力的作用下水膜被粉碎成水滴散落在微喷头四周，离心式喷头具有结构简单、体积小、工作压力低、雾化程度高、流量小等特点。喷洒形式一般为全圆喷洒，由于离心室流道尺寸可设计得比较大，减少了堵塞的可能性，从而对过滤的要求较低。

4.缝隙式微喷头

缝隙式微喷头一般由两部分组成，下部是底座，上部是带有缝隙的盖，如图2-60。其工作原理是水流从缝隙中喷出的水舌，在空气阻力作用下，裂散成水滴的微喷头，缝隙式微喷头从结构来说实际上也是折射式微喷头，只是折射破碎机构与喷嘴距离非常近，形成一个缝隙。

5.射流式微喷头

射流式微喷头又称为旋转式微喷头，主要由折射臂支架、喷嘴和连接部件构成，如图2-61。其工作原理是压力水流从喷嘴喷出后，集中成一束，向上喷射到一个可以旋转的单向折射臂上，折射臂上的流道开关不仅改变了水流的方向，使水流按一定喷射仰角喷出，而且还使喷射出的水舌对折射臂所产生反作用力，对旋转轴形成一个力矩，使折射臂作快速旋转，进行旋转喷洒，故此类微喷头一般均为全圆喷洒。射流式微喷头的工作压力一般为100～200千帕，喷洒半径较大，为1.5～7.0米，流量为45～250升/小时，灌水强度较低，水滴细小，适合于果园、茶园、苗圃、蔬菜、城市园林绿地等灌溉。但由于有运动部件，加工精度要求较高，并且旋转部件容易磨损，大田应用时由于受太阳光照射容易老化，致使旋转部分运转受影响。因此，此类微喷头的主要缺点的使用寿命较短。

五、灌水器的结构参数和水力性能参数

结构参数和水力性能参数是微灌灌水器的两个主要技术参数。结构参数主要指灌水器的几何尺寸，如流道或孔口的尺寸、流道长度及滴灌带的直径和壁厚等。水力性能参数主要指灌水器的流量、工作压力、流态指数、制造偏差系数，对于微喷头还包括射程、喷灌强度、水量分布等。表2-8列出了各类微灌水器的结构与水力性能参数。