《喷灌工程技术》PPT课件.ppt

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1、第二章第二章 喷灌工程技术喷灌工程技术Chapter Two Sprinkler Irrigation EngineeringChapter Two Sprinkler Irrigation Engineering烟草固定式喷灌TobaccoPermanent sprinkler草 坪 喷 灌lawnSprinkler irrigation头喷喷灌的主要技术参数喷灌的主要技术参数 射流式喷头的水力学原理射流式喷头的水力学原理 喷灌系统 概述与喷灌技术要求 喷喷灌灌的的主主要要内内容容摇臂式喷头的结构摇臂式喷头的结构 喷灌系统的类型喷灌系统的类型 喷灌系统的规划设计喷灌系统的规划设计 喷灌技术的

2、主要内容喷灌技术的主要内容 喷灌系统的分类与组成喷灌系统的分类与组成 概概 述述 喷头性能喷头性能 喷头的种类和工作原理喷头的种类和工作原理 喷灌系统自动化 Technical parameter Hydraulics principle of jet sprinkler Sprinkler irrigation system Summary and Technical Requirement of sprinkler irrigationThe Primary Content of Sprinkler IrrigationThe structure of impact driven spri

3、nkler Species Plan and design Primary content Classification and composing Summary The capability of sprinkler Species and working principle Roboticized sprinkler irrigation systemSprinkler国外喷灌技术发展概况与前景喷灌最初产生于19世纪末，在1920年以前主要用于喷灌草坪和公园以及少量的蔬菜、苗圃、果树。本世纪40年代以后，喷灌真正的用于大田灌溉，随之出现了射程远而结构简单的摇臂式喷头和薄壁铝管和合金管 从

4、50年代以后开始陆续研制了许多移动管道的机械系统，纵拖式（1948年）、滚移式（1935年）、时针式（1955年）绞盘式（1965年）平移式（1978年）相继研制成功1983年世界喷灌面积达到4亿亩以色列、罗马尼亚、联邦德国、捷克斯洛伐克国的喷灌面积占其灌溉面积的100美国、苏联的喷灌面积占其灌溉面积的40，其分别占总灌溉面积的1/3主要灌溉作物为蔬菜、果树、葡萄、经济作物、牧草、玉米和小麦世界喷灌发展的三大趋势不断提高机械化与自动化水平，喷灌面积持续增长日益广泛地 应用新技术、重视提高喷灌质量注意节能、着手开发与利用新能源我国喷灌技术发展概况我国的喷灌发展起步较晚，我国的喷灌发展起步较晚，我

5、国的喷灌发展起步较晚，我国的喷灌发展起步较晚，19491949年以后才开始研究喷年以后才开始研究喷年以后才开始研究喷年以后才开始研究喷灌和运用喷灌方法灌溉蔬菜灌和运用喷灌方法灌溉蔬菜灌和运用喷灌方法灌溉蔬菜灌和运用喷灌方法灌溉蔬菜喷灌在我国的喷灌在我国的发展大致分为发展大致分为两个阶段两个阶段第一阶段第一阶段(1949(19491973)1973)引进、试验阶段引进、试验阶段当时主要学习苏联的技术，当时主要学习苏联的技术，于于50年代在上海、南京、年代在上海、南京、重庆、武汉等大城市建重庆、武汉等大城市建立一批喷灌站立一批喷灌站第二阶段（第二阶段（19731973至今）研究试点、至今）研究试点

6、、推广应用阶段推广应用阶段 从从1973年我国掀起了年我国掀起了一个研究与推广喷灌一个研究与推广喷灌的热潮，到的热潮，到80年代年代喷灌面积达到喷灌面积达到1千万亩千万亩喷 灌2喷灌几乎适用于除水稻外的所有大田作物，以及蔬菜、果树等3经过20多年的努力，现在我国已有喷灌面积80多万hm21喷灌是把由水泵加压或自然落差形成的有压水通过压力管道送到田间，再经喷头喷射到空中，形成细小水滴，均匀地洒落在农田，达到灌溉的目的一种灌溉方式省水、增产省劳力 提高土地利用率 防止土壤冲刷和盐碱化 喷灌技术的优点The strongpoint of sprinkler irrigation technology

7、利用喷灌技术与一般的地面灌溉可以节约用水2030%喷灌对地形的适应性强喷灌可以调节田间小气候，增加近地表层空气湿度，在炎热季节降低气温，有利于作物的生长，还能冲刷掉茎叶上的灰尘，以利于作物的呼吸和光合作用。Save on water and Increase outputSave on water and Increase output玉米、小麦、棉花、大豆等采用喷灌一般比沟灌、畦灌可增产1030%，蔬菜喷灌则可增产l2倍。水稻在高温季节保持水层并进行喷灌，增加了田间空气湿度，降低了温度，增加了日夜温差，空壳率减少，取得了每亩增产一成的效果。由于喷灌的机械化程度高，可以大量减轻劳动强度，节约劳

8、动力。一般移动机组可以成倍提高工效。如果大面积采用固定式喷灌系统工效还会更高。此外，采用喷灌还可以减少修筑毛渠、畦、沟、埂的投工。Save laborSave labor 采用喷灌可以大大减少沟渠占地，不仅节省土石方工程，而且能腾出515%的沟渠、地埂占地，扩大作物种植面积。喷灌可以根据土壤质地的轻重和透水性大小合理确定水滴大小和喷灌强度，以保护土壤的团粒结构，避免造成土壤冲刷。在土壤盐碱化的地区，采用喷灌控制湿润深度，消除深层渗漏，可以防止由于地下水位上升而引起的次生盐碱化。Increase in land utilization rateIncrease in land utilizati

9、on ratePrevent eroding soil and becoming saline-alkali soilPrevent eroding soil and becoming saline-alkali soil受风的影响大 一般在34级风以上，部分水滴在空中被吹走，灌溉均匀度大大降低，就不宜进行喷灌在空气中的损失大 空气相对湿度过低时，水滴未落到地面之前在空中的蒸发损失可以达到10%喷灌技术的缺点对土壤表层湿润比较理想，而深层湿润不足。采用低强度喷灌(即慢喷灌)，使喷头的平均喷灌强度远低于土壤的入渗速度，这样使水分能充分地渗入土壤下层，而又不会产生积水和地表径流需要一定的机械设备，

10、在水源比较丰富的平原地区一般投资较高棉花固定式喷灌Cotton solid-set sprinkler irrigation向日葵固定式喷灌Sunflower solid-set sprinkler irrigationSunflower半固定式喷灌系统Semi-portable sprinkler irrigation system移动式喷灌系统Portable sprinkler irrigation system时针式喷灌机Center-pivot sprinkling machine时针式喷灌机田间布置鸟瞰图卷管式喷灌机大田棉花用卷管式喷灌机滚移式喷灌机喷灌强度喷灌强度(sprinkl

11、er irrigation intensity)喷灌均匀度喷灌均匀度(sprinkler irrigation distribution efficiency)水滴打击水滴打击强度强度(intensity of dripping water)喷灌的主要喷灌的主要技术参数技术参数Technical parameter定义：单位时间内喷洒在单位面积土地上的水量，mm/h技术要求：与土壤的透水特性相适应，即喷灌强度不应超过土壤的渗吸速度，不致在地表形成积水和径流1、喷 灌 强 度 Sprinkler irrigation intensity指在一定面积上(一个喷头，或许多喷头，或喷头设置点控制的面积

12、)，各点在单位时间内的喷灌水深的平均值，用平均喷灌水深 h0与相应喷灌持续时间t的比值表示。平均喷灌强度有点喷灌强度i 和平均喷灌强度 (面积和时间都平均)两个概念。点喷灌强度i是指在一定时间(t)内，喷洒到某一点土壤表面的水深 h，即：喷灌强度 Sprinkler irrigation intensity定义：单位时间内喷洒在单位面积土地上的水量，或单位时间内喷洒在灌溉土地上的水深,单位：mm/h上式中：q喷头的流量A1个喷头的湿润面积单喷头的喷灌强度单个旋转式喷头的典型水量分布图灌水深度喷头的水量分布影响水量分布的因素压压 力力风速，风向风速，风向喷头布置形式和间距喷头布置形式和间距喷头转

13、速（均匀与否）喷头转速（均匀与否）单喷头水量分布图压力适中压力适中压力过高压力过高压力过低压力过低灌水深度灌水深度压力对水量分布的影响2、喷灌均匀度就是喷灌面积上水量分布的均匀程度。喷灌均匀度的影响因素喷头结构喷头结构 工作压力工作压力喷头布置喷头布置形式形式喷头间距喷头间距喷头转速喷头转速的均匀性的均匀性竖管的倾竖管的倾斜度斜度地面的坡地面的坡度和风速度和风速风向风向Sprinkler irrigation distribution efficiency喷灌均匀度一般以喷洒均匀系数（克里斯琴森系数）Cu表示，其计算方法如下：喷灌均匀度的计算方法：整个喷灌面积上的平均喷灌强度 n观测计算喷灌强

14、度点的总数 i各点的喷灌强度 不计正、负的绝对值喷头组合示意图 式中：喷灌均匀度和喷灌强度的田间测定Field mensurationField mensuration定义：就是单位喷洒面积的水滴对作物和土 壤的打击动能。表示方法：雾化指标 H/d喷头的工作压力与主喷嘴直径之比水滴的直径Water drop diameter 雾化指标H/d Atomization index3、水滴打击强度intensity of dripping water不同种类的雾化指标工作压力工作压力Working pressure喷头孔嘴大小喷头孔嘴大小Nozzle size喷嘴结构喷嘴结构Nozzle struc

15、ture水滴打击强度水滴打击强度的影响因素的影响因素 水滴直径根据作物、用途、风速和土壤等因素确定。水滴太大，容易破坏土壤表层的团粒结构，造成土壤板结，甚至打伤作物的幼苗或造成某些作物倒伏，还会把土溅到作物叶面上影响作物的生长。水滴太小，在空中蒸发损失大，受风的影响也大。因此，要根据灌溉作物和土壤性质选择恰当的水滴直径。一般要求最远处水滴平均直径为:13mm水滴直径的确定及其对土壤的影响喷头的组合方式R设喷头的设计射程K与喷灌系统的形式、风速、等有关的系数，一般等于 0.7-0.9;对于固定式喷灌系统由于竖管装好后就无法移 动，如有空白就无法补救，故可以采用0.8，多风地区采 用0.7。R喷头

16、的射程(产品性能表上查的数值)喷头及支管间距计算式中：q=喷头流量 Sm支管间距 Sl喷头间距组合平均喷灌强度土壤的入渗速率过程允许的喷灌强度Permissible application rate of sprinkler irrigationPermissible application rate of sprinkler irrigation注注允许的喷灌强度应允许的喷灌强度应小于小于土壤的入土壤的入渗速率渗速率Soil texture喷头性能喷头性能Capability 喷喷 头头S Sp pr ri in nk kl le er r喷头的种类和工喷头的种类和工作原理作原理Catego

17、ries and Working principle 射流式喷头的水射流式喷头的水力学原理力学原理 Hydraulics principle of jet sprinkler摇臂式喷头的结摇臂式喷头的结构构The structure of impact drive sprinkler 喷水量喷水量Capacity of sprinkler工作压力工作压力Working pressure 射程射程Range喷头是喷灌机与喷灌系统的重要组成部分。它的作用是把有压水流喷射到空中，散成细小的水滴，并均匀喷洒在灌溉土地上。因此喷头的性能、结构形式及制造质量的好坏将直接影响喷灌的质量。喷 头Sprinkl

18、erSprinkler 喷水量(或称喷头流量)是指喷头在单位时间内，喷射出来的水体积。1、喷 水 量 Capacity of sprinkler表示符号q 常用单位：m3/h，有时也用L/s表示转换关系1L/s3.6 m3/h测定方法常采用体积法，循环水池三角堰或水表测定。上式中:q喷嘴流量(L/h)Cd流量系数(0.90.96)d喷嘴直径(mm)H喷嘴进口压力(m)A单位换算系数(上述单位时A12.5)：计算喷头流量的半经验方程计算喷头流量的半经验方程 喷嘴直径5mm,工作压力300kPa,假定Cd=0.94,计算其流量。Example:(实例）实例）喷头要求在一定的水压力下才能正常工作。水

19、压力由水 泵供给或利用天然水头。故：工作压力喷头正常工作时，所要求的喷头进口处的水 压力表示符号H2、工作压力 Working pressure1公斤平方厘米10米水柱高=98.07kPa常用单位Common unit米水柱高或公斤平方厘米转换关系Transformational relation 测定方法Measurement一般用压力表测定上式中：Hd工作压力（m）d喷嘴直径（mm）Kd水滴粉碎系数 一般：Kd=1017 好：Kd=1114工作压力的计算公式工作压力的计算公式3、射程 Range表示符号表示符号定义定义测定方法测定方法常用单位常用单位影响因素影响因素射程射程R指在无风条件下

20、喷头喷洒的水流所能达到的最远距离m射程的大小，主要决定于工作压力和喷水量，但也受喷头结构、自转速度等因素的影响规定喷灌强度等于各点喷灌强度平均值5的那一点，至喷头的距离作为喷头的射程按其工作压力和射程的大小可以分为低压喷头(或称近射程喷头)、中压喷(或称中射程喷头)和高压喷头(或称高射程喷头)其划分界线大致可以按表1所列的范围分类。目前用得最多的是中、近射程喷头，因为它消耗的能量较小，而且比较容易得到较好的喷灌质量。按照喷头的结构型式与水流性状可以分为旋转式、固定式和孔管式三种喷头的种类和工作原理 喷头类别 性 能低压喷头中压喷头高压喷头 工作压力 （kg/cm2)13355喷 水 量 （m3

21、/h）40射 程 （m）40喷头按其工作压力和射程的大小分类上式中：R射程(m)d-喷嘴直径(mm)h-压力水头(m)B-单位换算系数，当 B=1.4 当 射程分别减少2和4%射程的计算 计算下列条件下喷头的射程，喷嘴直径1.2英寸，压力水头 h=600kPa，Example:利用公式：喷喷头头按按其其结结构构分分类类旋转式喷头 管孔式喷头 固定式喷头 单列孔管 多列孔管 反作用式 叶轮式 摇臂式 离心式 缝隙式 折射式 折射式喷头 离心式喷头固定式喷头水流分散，射程小（510m）喷灌强度大二二水滴细小，工作压力低三三喷灌过程中，所有部件固定不动，水流以全圆或扇形同时向四周散开一一结构简单，工

22、作可靠，寿命长四四用途用途Purpose特点特点Characteristic公园、苗圃、温室等公园、苗圃、温室等 根据转动机构的特点，将旋转式喷头分为摇臂式、叶轮式、和反作用式齿轮式四种。齿轮式、摇臂式喷头分别是农业和草坪灌溉中最广泛的两种喷头。旋转式喷头Rotating sprinkler工作压力、喷水量和射程之间的关系自由出流喷嘴的流量可按下式计算：式中：喷嘴的流量系数，一般等于0.90.95 喷嘴的过水断面积（以平方米为单位）喷嘴的出口压力（以米为单位，等于喷头的工作压力减去喷头内的水头损失）。由这个公式可以看出：在喷嘴大小相同时，流量与水头的平方根成正比 射流式喷头的水力学原理Hydr

23、aulics principle of jet sprinkler流 量Discharge喷头自转速度Rotating speed of sprinkler喷射仰角Jet angle of sprinkler flow喷管结构The structure of spout 喷射仰角Jet angle of sprinkler flow喷射仰角：固体在真空中抛射，射程以仰角45最远。但水舌在空气中喷射仰角与射程的关系，根据实验的结果分析得知，当其它因素相同时，喷射仰角为28 32时射程最远。喷头自转速度Rotating speed of sprinkler转速：当喷头以1 3分/转的速度旋转时，比

24、喷头在静止状态的射程减少10 15，射程越大减少的百分数越大，转速越大减少的百分数也越大。喷管与整流器 为了争取更大的射程，就必须力求从喷嘴射出的水舌密实透明(即掺气少)，表面光滑，水舌内的水流紊动小。为达到达些要求，除了喷嘴加工应尽量光滑之外，更重要的是进入喷嘴的水流应经过整直，使水流平稳达到大部分流线都平行于水舌轴线。摇摇臂臂式式喷喷头头的的结结构构 喷喷 嘴嘴 喷喷 管管 整整 流流 器器 弯弯 管管 摇摇 臂臂 弯弯 管管 摆臂弹簧摆臂弹簧摇摇 臂臂 轴轴扇形机构扇形机构 空心轴空心轴 轴轴 套套防沙弹簧防沙弹簧 垫垫 圈圈 nozzlenozzle spout spout recti

25、fierrectifier syphon syphon rocker rocker syphonsyphonrocker springrocker spring rocker spindlerocker spindleSector setupSector setup hollow spindlehollow spindle shaft linershaft linerSpindle Spindle preventing sandpreventing sand washerwasher The structure of impact drive sprinklerThe structure of

26、 impact drive sprinkler管 道固定式管道移动式管道薄壁铝合金管镀锌薄壁管塑料软管胶 管塑 料 管铸 铁 管钢 管聚氯乙烯管（PVC管）聚乙烯管（PE管）三、管道及附件Conduit and AccessoriesConduit and Accessories塑料管的规格以外径标称塑料管的承压能力差塑料管优缺点内壁光滑，水头损失小施工容易能适应一定的不均匀沉陷放置在地表时，易老化塑料管的连接 丝口连接、法兰连接、粘结、焊接、承插连接1、固定管道塑料管Pvc Pvc 管管Pvc Pvc 管管PE PE 管管承压：一般可承受1MPa的压力使用寿命：大于30年管段短、接头多、施工

27、量大易锈蚀性脆，承受动载荷能力差管壁厚，重量大2、固定管道铸铁管 3、固定管道钢管承压：1.56.0MPa使用寿命：15年左右管壁薄、重量轻管段长、接口少、铺设简便韧性强、能承受动载荷钢 管Steel tube易锈蚀移动管道（一）管段长一般为5m、6m铝铝合金管寿命15 20年重量轻重量轻强度高耐腐蚀硬度差、硬度差、易变形、易变形、价格较高价格较高移动管道（二）强度高强度高1重量仅为普通钢管的五分之一，但比铝管重量仅为普通钢管的五分之一，但比铝管重重2耐腐蚀耐腐蚀3寿命长寿命长4镀镀锌锌薄薄壁壁钢钢管管钢管移动管道（三）有锦塑软管和胶管两种，用锦纶丝或维纶丝织成网状管坯，然后在内外壁涂一层塑料

28、制成。可承压400 800kPa塑料软管用橡胶作为原材料，当中夹布制成，价格较高胶管便于管道快速移动，移动管道各段间采用快速接头连接，常用的快速接头的结构形式有以下几种：快速接头Quick coupling 组成：由接合碗、杠杆扣紧环和带橡胶密封圈的承碗特点：密封性好，最大偏角可达30度但不能自动琐紧和脱扣，在插入后要用手将搭钩琐紧 1、杠杆紧扣式（或称球形连接）V形橡胶密封圈止水，插入时搭扣自动滑入挂钩槽内 2、搭扣式还有：3、弹簧锁紧式 4、暗销式5、偏心扣式管道附件Accessories1给水栓管网系统的给水装置或出水口,用于半固定式系统或移动式系统中支管和主管的快速连接和拆卸Hydra

29、nt2自闭阀用于支管与安有喷头的竖管的快速用于支管与安有喷头的竖管的快速连接特点：只有在竖管插进时水流连接特点：只有在竖管插进时水流才能通过，竖管一拆下，阀门自动关闭。才能通过，竖管一拆下，阀门自动关闭。Self-closing valve其它附件和管件阀门Value逆止阀Back value过滤器Filter 安全阀Relief value空气阀Air value 三通three-way pipe弯头 elbow堵头、流量调节器、压力调节器等(Adjust flux and pressure.etc)Other accessories and Pip fitting过滤器Filter三通Th

30、ree-way pipe 1、柴油机Diesel engine四、喷灌动力设备 小型喷灌机组 2、电动机Electromotor动力机的选配功率用下式计算：柴油机：电动机：(kw)(kw)注注：动力机的选配喷灌机单喷头喷灌机双 悬 臂 式纵 拖 式滚 移 式时 针 式平 移 式人工移动管道式绞 盘 式五、喷灌机 与手扶拖拉机配套的喷灌机按行走系统的结构与移动方式可以分为手抬式、手推车式、牵引拖车式和拖拉机悬挂式四种。单喷头喷灌机手抬式柴油轻型喷灌机手推式小型喷灌机拖拉机悬挂式大型喷灌机控制面积有限，为了进行大面积的喷灌，就要在田间布置供水系统和喷灌机的移动道路单喷头喷灌机一般从明渠中取水供水渠

31、道的间距也就是喷头的组合间距如果供水渠道中水深较浅而不能完全淹没吸水管的滤网或淹没深度不够，需挖集水坑喷头可以是全圆喷洒，也可以是顺风向作240300扇形喷洒单喷头喷灌机田间工程的布置特点滚滚移移式式喷喷灌灌机机移动式喷灌机田间作业示意图滚移式田间工程的布置 喷灌管道与给水栓之间用软管连接，供水管道间距为最大喷灌管道长度的两倍给水栓间距一般等于垂直支管方向的喷头组合间距但是如果配有较长的软管可由一个给水栓给两个喷头 供水，那么间距就可以加大一两倍，也可取减少装卸软管的时间滚移式田间工程的布置纵拖式喷灌机 纵拖式喷灌机一般由压力管网供水,供水干管一般布置在田块中间纵拖的喷灌管道交替在干管两侧工作

32、供水干管一般应埋在地下，以免影响喷灌管道的拖移干管上每隔一个组合间距就要装一个给水栓，先后给两侧的喷灌管道供水纵拖式喷灌机田间工程布置特点绞绞盘盘式式喷喷灌灌机机绞盘式喷灌机多是从高压管网取水高压管道的间距大致为喷灌机软管长度的两倍沿高压管道地面应有道路，以便拖移喷灌机给水栓间 距约为喷头射程 R 的2倍在给水栓处还要有垂直于供水管道的田间小道绞盘式喷灌机田间工程布置特点双悬臂式喷灌机的基本特点是将喷灌管道及喷头都装在向两边伸出的悬臂式桁架上，这样可以用较低的压力而又能同时灌溉较大的范围按照悬臂运动的方向不同，这种喷灌机可以分成两大类:(1)平移双悬臂式喷灌机(2)旋转双悬臂式喷灌机双悬臂式喷

33、灌机平移式喷灌机Linear-move sprinkling machine 田间工程是一系列平行的机行道穗其紧邻的供水渠道机行道的间距为两个悬臂长度之和路渠两侧 不能有树木和电线杆等障碍物供水渠道应有足够的过水断面以保 证供水，给一台喷灌机供水时一般要求通过流量0.1 0.13m3/h还要求渠中保持一定的水深，一般水深至少60cm平移双悬臂式喷灌机双悬臂式喷灌机田间工程布置特点田间工程则是一个压力供水管网有的喷灌机上附有一根略比悬臂长一点的软管，这样可以将给水栓布置在两个喷点的中间，两个喷点共用一 个给水栓湿润面积略有重复，而且整个喷灌面积都能为各喷点工作的喷灌机的湿润面积所覆盖在给水栓处的

34、水压力应等于喷灌机的工作压力，一般为400650 kPa各喷点之间要布置道路，以便拖移 旋转双悬臂式喷灌机电力驱动式水力驱动式油压驱动式压气驱动式机械或缆索传动式时针式喷灌机时针式喷灌机Center-pivot sprinkling machine小麦用时针式喷灌机主管、支管 水 源 湖泊井泉渠道河流喷灌系统的组成喷 头 管件竖管阀门动力机 动 力 离心泵潜水泵喷灌专用泵管道系统 施肥过滤系统 水源河流、渠道、塘库、井泉、湖泊水泵离心泵、潜水泵、喷灌专用泵动力机电动机、柴油机、汽油机、拖拉机管道系统主管、支管、竖管、管件、阀门喷头喷灌系统的组成灌溉系统配套灌溉系统配套喷灌系统的组成(Const

35、itute)喷灌系统的分类(Classify)喷灌系统的规划设计Plan and design 六、喷灌系统主要内容喷 灌 系统管道喷灌系统机组喷灌系统固定式喷灌系统半固定式喷灌系统移动式喷灌系统小型机组喷灌系统平移式喷灌系统中心支轴式喷灌系统卷管式喷灌系统固定式喷灌系统(solid-set system)移动式喷灌系统(Portable system)半固定式喷灌系统(Semi-portable system)绞盘式喷灌机平移式喷灌系统(Linear-move system)时针式喷灌系统(Center-pivot system)喷喷灌灌系系统统的的规规划划设设计计收集规划所需资料收集规划所

36、需资料水量平衡计算水量平衡计算选择喷灌系统的形式选择喷灌系统的形式选择喷头及确定喷头的组合形式选择喷头及确定喷头的组合形式布布 置置 干、支干、支 管管拟定喷灌工作制度拟定喷灌工作制度管网水力学计算管网水力学计算图图 纸纸 绘绘 制制材材 料料 统统 计计工工 程程 预预 算算效效 益益 分分 析析施施 工工1、基本资料的收集一般应有1/5001/1000比例的地形图，以此了解水源情况，确定灌区部位、范围、水泵位置及高程；设计管路或渠道网以及道路的布局和尺寸，按合理的耕作方向，拟定喷灌系统的作业方式等。(1)灌区地势、地形资料要测定流量和水位高程及变幅，可供水量和保证率，研究水源工程问题。如果

37、是井水，考虑群井汇流的可能条件。(2)水源调查了解当地种植结构、轮作制度、机械化水平，以及与开展喷灌有关的农业种植、耕作的现状与存在问题，确定主要喷灌作物和喷灌任务，在总结当地群众生产经验的基础上，拟定喷灌制度(包括喷灌时间、次数、每次喷水量和总用水量)。(3)种植制度及群众高产灌溉经验收集降水、气温、地温、风向、风力等与喷灌有密切关系的农业气象资料，据以分析确定喷灌任务、喷灌制度、喷灌的作业方法、田间喷灌网的合理布局(4)农业气象土壤透水性是确定喷灌强度和灌水量的重要指标组合喷灌强度应该小于土壤入渗强度。(5)土壤不同作物在不同生育期的耗水量随各生育阶段中耗水和气候条件不同而有差别，需根据试

38、验取得资料，设计时采用喷灌作物耗水最旺时期平均日耗水量为准(以毫米日计)。用表示。在设计灌水深mm(以毫米计)为已知的情况下，可得：(6)作物耗水量调查有关喷头、水泵、动力设备、管材产品和工程材料及价格等。社会经济状况,了解当地群众的年平均收入。(7)其它2、水量平衡分析Water balance analysis目目目目的的的的：确确确确定定定定灌灌灌灌溉溉溉溉面面面面积积积积，蓄蓄蓄蓄水水水水工工工工程程程程规规规规模模模模选择设计典型年计算典型年的作物需水量和典型年灌溉用水量其它用水1.用水分析Water used analysis来水总量及其在时间上的分配都能满足用水要求时，不建蓄水池

39、当来水总量满足要求，但在时间分配上不能满足，修建蓄水池调节当来水总量不能满足要求，确定适宜的灌溉面积3.用水平衡计算Calculation of water balance analysis2.供水分析Water supply analysis步步步步 骤骤骤骤 P Pr ro oc ce es ss sIntention3、选择喷灌系统的形式半固定式喷灌系统半固定式喷灌系统半固定式喷灌系统半固定式喷灌系统用于小麦等用于小麦等二二小型机组式小型机组式小型机组式小型机组式山区或经济价值较低的作物山区或经济价值较低的作物三三绞盘式喷灌机绞盘式喷灌机绞盘式喷灌机绞盘式喷灌机小麦等大田作物小麦等大田作

40、物四四大型平移或时针式喷灌机大型平移或时针式喷灌机大型平移或时针式喷灌机大型平移或时针式喷灌机大型农场大型农场五五固定式喷灌系统固定式喷灌系统固定式喷灌系统固定式喷灌系统用于喷灌次数多，经济价值高的作物一一喷头的选择喷头的选择1喷头的组合方式喷头的组合方式2计算喷头和支管的间距计算喷头和支管的间距3计算组合平均喷灌强度计算组合平均喷灌强度44、选择喷头及确定喷头的组合形式考虑灌溉作物：蔬菜水滴小和喷灌强度较小的中低压喷头玉米、高粱等水滴较大和喷灌强度较大的高压喷头考虑土壤：砂壤土喷灌强度较大的喷头粘壤土喷灌强度较小喷头4.1喷头的选择考虑风速：风速大的地方宜选用喷灌强度较大、水滴直径较大的中高

41、压喷头例如：灌溉作物为蔬菜，砂壤土，宜选用喷灌强度较大而水滴直径较小的喷头。如选用ZY2喷头，喷嘴直径7.0mm，工作压力350kPa，喷头流量q=3.2m3/h，射程R18m原则原则：在保证喷洒均匀、不留空白的情况下，使喷头和支管的距离应尽量大组合方式组合方式：正方形、矩形、正三角形、三角形和扇形等4.2喷头的组合方式设计射程：R设KR (K=0.7 0.9,K反映了风的影响)不同的布置方式及喷头、支管间距4.3计算喷头和支管的间距按如下公式计算：4.4计算组合平均喷灌强度布置原则：1、管道总长短，造价低、管道总长短，造价低 2、有利于管理（轮灌或分）、有利于管理（轮灌或分）3、平原区，支管

42、与作物种植方向一致，、平原区，支管与作物种植方向一致，在山区，支管沿等高线布置在山区，支管沿等高线布置 4、管线纵剖面应力求平顺，减少折点、管线纵剖面应力求平顺，减少折点（避免负压（避免负压）5、管网布置The disposal of pipe network 6、水源应在地块中央，经济。、水源应在地块中央，经济。5、支管上各喷头的工作压力力求一致，或在允许、支管上各喷头的工作压力力求一致，或在允许的范围内，遵循水利设计准则。的范围内，遵循水利设计准则。陡坡上（下坡）陡坡上（下坡）:缩小管径；（上坡）缩小管径；（上坡）:管道不宜太长管道不宜太长6、拟定喷灌工作制度1.灌水定额Irrigatio

43、n quota on each applicationIrrigation quota on each application2.一次灌水时间3.允许一次同时工作的喷头数3.允许一次同时工作的喷头数H1H2H3水头损失：水头损失：水流经过管道过程中机械能的损失分为局部水头损失和沿程水头损失7、管道水力计算沿程水头损失：沿程水头损失：发生在管道均匀流的直线段，由于水流内部磨擦而消耗的机械能局部水头损失：局部水头损失：发生在水流边界突然发生变化的流段，由于水流运动状态紊乱从而引起水流内部磨擦而消耗的机械能。如在变径、管件等处Frictional head lossLocal head loss7.

44、1 水头损失计算沿程水头损失(Frictional head loss)：（达西公式）管道沿程阻力系数v管道平均流速（m/s)g重力加速度，g=9.8m/s2总水头损(Total head loss)：局部水头损失计算：可根据水力学有关公式计算喷灌中常采用以下经验公式计算沿程水头损失：式中：f 与沿程阻力系数有关的摩阻系数 m 流量指数 b 管径指数 上述f,m,b 值可从有关表中查得 一般计算方法:7.2 多口管水力学计算简易计算方法(Simple computing method)：喷灌支管的特点：每隔固定间距，就有一个喷头分流，每个喷头分流量或喷头出水量近似相等这种等间距、等流量分流的管

45、称为多口出流管，有一种简便计算沿程总水头损失的方法其方法为：首先根据管首流量计算沿程流量不变时（不考虑分流）的水头损失hf，然后再乘以一个小于1的折减系数(多口系数)F，即得多口管的沿程水头损失：多口系数F与出流孔数目，孔口位置及流量指数等有关，其计算公式为：7.3多口管沿程水头损失的计算式中：m流量指数（与材质有关）N管上出水口总数（或喷头总数）x第一个出水口到管道进口距离与出水口间 距的比值即：F1x=1时的多口系数 多口系数已制成表，不必计算，可直接查取H0H喷头设计压力H竖管高度3/4Hf0.4Z（下坡，上坡）L0.4L3/4HfHfZ1/2ZH0平均压力或平均流量所处的位置在：平均压

46、力或平均流量所处的位置在：距离支管进口0.4L处，此处的水头损失为3/4Hf要求此处的压力等于喷头的工作压力支管进口水头支管进口水头H0H喷头设计压力H竖管高度3/4Hf0.4Z（下坡，上坡）L0.4L3/4HfHfZ1/2ZH0支管设计主要的设计任务是限制喷头间的流量偏差，获得满意的均匀度和灌水效率。一般原则为：控制同一支管上任意两个喷头的喷水量之差在10以内。此原则也等同于：控制支控制支管上任意两个喷头的工作压力水头之差不超过喷管上任意两个喷头的工作压力水头之差不超过喷头设计工作压力水头的头设计工作压力水头的20%20%此即为20%20%规则规则20%原则Example:已知：喷头流量q=

47、3.2m3/h,喷头个数8，喷头间距18m，竖管高度1m，喷头工作压力350kPa，平地，支管采用PVC管试分别计算：1.支管允许的最大压力差2.当支管管径采用D163mm和D2=50mm时的支管水头损失和支管进口水头干管干管支支 管管竖竖管管H0HfHf01.1.支管允许的最大水头偏差：支管允许的最大水头偏差：350kPa20%=70kPa=7m2.2.水头损失和支管进口水头计算水头损失和支管进口水头计算当当D D50mm50mm时（内径时（内径46mm46mm）无旁孔出流时的水头损失无旁孔出流时的水头损失：Hf0=1.1 fLQm/db=1.1 0.948105(718+9)(3.28)1

48、.77/464.77=51.3 m解：多孔出流多孔出流时的水头损失时的水头损失：Hf Hf0 F=51.3 0.387=19.8 m支管进口水头支管进口水头：H0H喷头设计压力H竖管高度3/4Hf1/2Z 35m+1m+3/4 19.8 m+0=50.85 m当当D63mm时（内径时（内径58mm）无旁孔出流时的水头损失无旁孔出流时的水头损失：Hf0=1.1 fLQm/db=1.1 0.948105(718+9)(3.28)1.77/584.77=16.9m多孔出流时的水头损失多孔出流时的水头损失：支管进口水头：支管进口水头：七、喷灌设备的多种用途省力喷洒省力喷洒环境保护环境保护喷洒喷洒防灾喷

49、洒防灾喷洒喷洒农药喷洒农药冲洗及充填洒水喷洒肥料喷洒肥料喷洒其他喷洒其他化学药品化学药品省力喷洒省力喷洒Insufflation废水（料）处理美化环境降温鱼塘充气增氧防尘净化环境供水供电环境保护喷洒防冻霜防风蚀防海潮风害洒水除雪防防 灾灾 喷喷 洒洒假设，灌区120亩（270m290m），作物为蔬菜，地形为平地，土壤为壤土，水井供水量60m3/h,动水位20m，每天开机14h，作物最大日耗水强度e=6mm/d,作物耗水高峰期日均降雨P=0mm/d，设计灌水周期7d。八、固定式喷灌系统规划设计实例（一）（一）收集规划收集所需的资料收集规划收集所需的资料水文地质、土壤（质地、土层厚度、冻土深度、土

50、壤入渗率等）本世纪 地形、气象作物品种和种植结构动力、水源（出水量、动水位等）社会经济状况（二）水量平衡计算（二）水量平衡计算目的：已知水源供水量，确定灌溉面积 已知灌溉面积，确定引水量和调蓄容积方法：如果已知水源为水井，要求确定灌溉面积假设灌水周期为T天，日耗水e毫米T天水井可供水量：T（天）C日开机小时数Q井 (m3/h)T天用水量：T（天）(e-p)/1000 A 667 来用水平衡：来水量用水量，即：T（天）C日开机小时数Q井 (m3/h)=T（天）(e-p)/1000 A 667 得：可灌溉的面积本例 A14 60/(0.667 e)=209亩（三）选择喷灌系统的形式（三）选择喷灌系