壓力預算：一條管線的水頭怎麼被花掉

滴灌系統是一本水頭的帳：泵送進來的是收入，沿路管線、配件與高差都在支出，剩的才交給滴頭。

1-1　三個支出來源與兩條算式

水頭損失來自三處：沿程摩擦（隨管長累加、隨管徑高次方遞減）、局部損失（彎頭、閥件與插接擾流）、地形高差（順坡收入、逆坡支出）。沿程損失有兩式：Darcy-Weisbach 通用於各種管材與流況，須先求雷諾數；Hazen-Williams 以粗糙係數 C 概括管壁，小管徑塑膠管誤差可接受，田間多採此式。Toro 技術文件取 PVC 設計值 150、PE 設計值 140，即 C＝140–150；老化結垢會使 C 下修。

1-2　多出水口修正：Christiansen F 係數

支管沿途出水，末端流量漸小、摩擦也漸小，以首端全流量算整條支管會嚴重高估。Christiansen（1942）的 F 係數即兩者之比。以 m＝1.852 代入，F 隨出水口數 N 遞減：N＝1 為 1.000、N＝5 約 0.457、N＝10 約 0.402、N＝20 約 0.376、N＝100 約 0.356，收斂於 1/(1+m) 約 0.351。漏乘 F，管徑會被選得過大。

1-3　10%／20% 法則與它的邊界

滴頭流量寫成 q＝k·H 的 x 次方。Keller 與 Karmeli（1974）準據為：流量變異 ＝ 1 －（1 －壓力變異）的 x 次方。x≈0.5 的非壓力補償迷宮式滴頭，壓力變異 20% 對應流量變異約 10.6%，即「壓力變異 ≤ 20%」的由來。邊界務必記住：壓力補償滴頭 x 趨近 0，同式算出的變異幾近於零，20% 形同失效，分區上限改由水源流量與補償器工作壓力下限決定。

分區（block）怎麼畫才對

分區是水力設計裡最早決定、也最難回頭改的一筆：面積畫下去，壓力預算就跟著定了。

2-1　三件事同時夾住面積上限

分區上限由三者同時夾擠：水源可供流量（設計揚程下的穩定出水量，非銘牌值）、壓力預算（扣掉過濾、注入、幹管與高差後還能分給支管的水頭）、同時開啟數（simultaneous operation）。任一先到頂就不能再放大。常見失誤是只看流量：水量夠，支管一長，摩擦仍把壓力變異推過 20%。

2-2　支管長度上限與地形走向

同管徑同長度的支管，三種走向的預算完全不同。順坡高差是收入，支管能拉得比平地長；坡度過陡則末端壓力反高於首端。等高線高差近零，預算全花在摩擦。逆坡最吃緊，摩擦與高差同向支出，常用管徑遞縮（telescoping）把壓力曲線拉平（Palau 等，2020）。

2-3　分區與作物、介質必須同群

水力算對了，作物端仍可能不一致，問題在分區的「內容」沒分群。同一分區內的容器體積、作物期別與日射暴露應盡量一致：3 公升盆與 15 公升盆同區，小盆早已排液、大盆還在補水；苗期與結果期混區，處方必對一方過量。溫室邊間與中央跨距的日射差異也宜切開。均勻度問「水有無平均送到」，分群問「送到後各株要不要一樣多」。

過濾與壓差監測

過濾器在水力帳上是一筆會隨時間長大的支出，當成裝了就好的配件，壓力預算遲早被它吃掉。

3-1　三類過濾器的攔截機制

網式（screen）為二維表面攔截；疊片（disc）由帶溝槽盤片壓緊堆疊，水穿過曲折溝槽，介於表面與深層之間；砂濾（media）為三維深層攔截。UF/IFAS 指出砂濾可容納大量顆粒、對藻類等有機物較不易快速封塞，地面水源多採用；網式對地下水無機顆粒有效且維護單純。

3-2　濾前濾後兩只壓力計

最低配置是濾前、濾後各一只壓力計，記下潔淨基準值，之後看上升幅度而非絕對值。門檻隨機型與水質而異：UC ANR 對加壓網式濾建議壓損上升 3–5 psi（約 20–35 kPa）即清洗；Netafim SandStorm 砂濾手冊的自動反洗設定為 0.7 bar（10 psi，約 70 kPa），Rivulis 以 0.25 bar（4 psi）以下為正常損失。壓差低於基準也要查，或是濾網破損、疊片未壓緊。

3-3　反洗流量必須進水力預算

反洗需額外流量把截留物沖出排掉，這股水不進灌溉管線。設計只算灌溉流量的話，反洗一啟動泵的運轉點便偏移，他區壓力隨之塌陷。三種處理：計入瞬時尖峰、與灌溉時段錯開、在同時開啟數上預留餘裕。臺南區農業改良場（謝明憲等，2013）亦指出，前置與主過濾串接時損失會累加。

樞紐對照：壓力預算怎麼分配

前三章把帳本拆開，這一章把它合起來。同一筆水頭預算，在五種現場情境下該往哪裡花、花錯了會看到什麼，列成一張反轉對照。

讀表方式：先認出自己屬於哪一列，再看「預算怎麼分」與「管徑和面積往哪調」，最後把右欄症狀拿去田間對照。症狀對得上而設計沒改，加壓只會讓首端更過壓、末端仍不足。這是取捨對照，每一欄的調整都會牽動另一欄。

這張表要反過來讀：不是先決定分區多大，而是先看地形與滴頭型式給你多少預算，再倒推面積。本篇不作選購推薦，規格請洽禾康官網產品頁。

設計到驗收的作業順序

順序錯了，再精確的算式也救不回來。水力設計是從滴頭往回推，不是從泵往前推。

5-1　設計前必備的五項現場資料

1. 水源流量與壓力：在設計揚程下實測，不採銘牌值。
2. 田區高程：各支管首末端與分管節點的相對高差。
3. 作物與容器規格：期別、株距行距、容器體積與介質。
4. 單次灌溉水量目標：由需水量與排液率推算（FAO 56 可作基礎）。
5. 同時開啟數上限：由水源、泵與幹管共同決定。

5-2　計算順序：由滴頭往回推

1. 滴頭：選定型式與流量指數 x，定下設計工作壓力。
2. 支管：以 F 係數修正摩擦，定長度上限與管徑。
3. 分管：彙整各支管流量，檢核壓力變異是否仍在 20% 內。
4. 幹管：加上同時開啟數的尖峰流量與過濾、注入損失。
5. 泵：由累加後的總揚程與尖峰流量選定運轉點，並納入反洗流量。

5-3　完工驗收與回頭檢討

驗收至少做兩件事：各分區首末端壓力實測，確認變異落在設計值內；以及分區切換測試，在相鄰分區啟閉瞬間觀察壓力是否下陷。量到的不均要回頭對設計：末端偏低且順坡仍不足，多半是支管過長或管徑偏小；全區偏低則看過濾壓差與水源。EU、CV 的計算與歸因程序請見〈灌溉配水均勻度量測與 EU 係數〉，本篇不重寫。

禾康方案精準對接

分區畫好之後，剩下的是「這一區要送什麼」。以下依分區特性與灌溉水量情境對應禾康水溶性配方；肥灌僅為營養角色，與水力設計分開評估，亦不作品系與選購推薦。

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