噴灌工程設計

1、呼和浩特市愛德爾園林景觀設計有限責任公司呼和浩特市愛德爾園林景觀設計有限責任公司一、噴灌概述 噴灌是當今世界上最主要的節(jié)水灌溉技術之一，美國、前蘇聯的噴灌面積均占其總灌溉面積的40以上；隨著科學技術的進步，上百萬畝的大型噴灌工程的建設已成為現實；噴灌技術和農業(yè)技術的結合顯著提高了水的利用率和利用效率，提高了土地生產率和勞動生產率。 由于噴灌面積迅速擴大，世界上已形成了相當規(guī)模的支撐產業(yè)，出現了一批名牌產品和著名企業(yè)，成為發(fā)展噴灌必不可少的產業(yè)基礎和技術進步的主力軍。 茶園噴灌茶園噴灌球場噴灌球場噴灌 1985年我國頒布了國家標準GBJ8585噴灌工程技術規(guī)范和部標準SDl4885噴灌工程技術管

2、理規(guī)程，對規(guī)劃設計的標準化和規(guī)范化發(fā)揮了重要作用。并針對噴灌使用專用設備多的特點，我國對主要的噴灌設備頒布了國家標準或行業(yè)標準，如噴頭、管材、自吸泵等等，這些標準是噴灌設備生產制造必須遵守的準則和依據。 二、噴灌組成和類型（一）、組成水源：井、渠、河等動力：電、機械水泵：揚水設備管道系統：干、支管噴頭：灌水設備附件：壓力表、肥料 灌等（二）、類型 根據整個系統的移動情況，噴灌系統可分為：1、固定式：除噴頭可移動外，其它都固定；2、移動式：除水源外其它部分都可移動；3、半固定式：首部和干管固定，支管及噴頭 可移動。 也可按系統特點分為： 管道式 機組式類型優(yōu)點缺點應用固定式固定式操作方便生產效率

3、高運行成本低占地少設備利用率低投資大灌水頻率高經濟效益大地形復雜坡度大移動式移動式設備利用率高單位面積投資低操作靈活田間所需渠道多、路多、占地多、勞動強度大灌水頻率不高的作物水源方便半固定式半固定式設備利用率較高投資較省勞動強度一般工作條件較差勞動強度較大目前主要發(fā)展類型各類噴灌系統的優(yōu)缺點比較各類噴灌系統的優(yōu)缺點比較三、噴頭種類及工作原理（一）、按工作方式分類1、旋轉式噴頭球場上使用的噴頭單嘴搖臂噴頭2、固定式噴頭折射式噴頭縫隙式噴頭離心式噴頭3、孔管式噴頭類型優(yōu)點缺點應用旋轉式射程遠結構簡單易于推廣安裝不平或有風時旋轉不勻中遠程噴灑、田邊地角、大田作物固定式工作可靠造價便宜射程小（5-10

4、m）噴灌強度大（15-20mm/h）水量分布不均易堵塞果園、菜地、苗圃、溫室孔管式要求壓力低噴灌強度大水舌受風影響大果園、菜地、苗圃、溫室不同噴頭的優(yōu)缺點比較不同噴頭的優(yōu)缺點比較（二）、按工作壓力分類1、低壓近射程：200kpa以下的壓力，15m以內的射程；2、中壓中射程：200-500kpa的壓力，15-40m的射程；3、高壓遠射程：大于500kpa的壓力，40m以上的射程。項目項目高壓遠射程 中壓中射程 低壓近射程工作壓力工作壓力（kPa)500200-500100-200射射 程程（m）4015-405-15流流 量量（m3/h）310.8-310.3-1.2噴頭按工作壓力和射程分類噴頭

5、按工作壓力和射程分類（三）噴頭的技術參數1、工作壓力工作壓力：進水口前20cm的內壓力為工作壓力；出水口的壓力為噴嘴壓力。兩者的差值反映噴頭的設計制造水平，其值應小于49kpa；2、流量：流量：單位時間噴出的水量，與工作壓力和噴嘴直徑成正比。3、射程：射程：噴灑有效水所達到的距離，即噴灑半徑。與噴嘴壓力、流量、仰角、噴嘴形狀、噴灌結構等有關。實際測量時，以噴灌強度等于平均強度實際測量時，以噴灌強度等于平均強度5%5%的點至圓心的距離為準。的點至圓心的距離為準。pghAQ23600 為流量系數；為流量系數；A為為噴嘴過水面積，噴嘴過水面積，hp為噴頭工作壓力。為噴頭工作壓力。在一定范圍內，壓力增

6、加射程增加，在一定范圍內，壓力增加射程增加，超出之后壓力增加只能增加霧化程度。超出之后壓力增加只能增加霧化程度。 噴頭的技術參數是選擇噴頭的主要依據。 一般生產廠家在產品出廠前都已將參數標定。四、噴灌技術要素 噴灌的主要技術指標有噴灌強度、噴灌均勻度、水滴打擊強度等幾項，他們是衡量噴灌質量的重要標準和設計噴灌系統的重要依據。（一）、噴灌強度（一）、噴灌強度 噴灌強度就是單位時間內噴灑在單位面積上的水量，或單位時間噴灑在地上的水深。 單位：mm/min或mm/h 噴灌時水量并不十分均勻，因此有點強度和平均強度之分。1、點噴灌強度：地面某一點處單位時間內噴灑的水深 i=h/t2、平均噴灌強度：地表

7、上平均單位面積單位時間內噴灑的水深 =h/t3、單噴頭噴灌強度：單個噴頭工作時的噴灑強度。 =1000q/ s=1000q/ ( R2)4、多噴頭組合噴灌強度：多個噴頭組合時的噴灌強度。 組合=1000q/s=1000q/( l *b)S為噴頭控制面積，小于噴灑面積。噴灌強度應小于土壤的入滲強度，以避免產生地表積水或徑流，造成土壤沖刷，因此設計時必須掌握土壤、地形、坡度等資料。土壤類別土壤類別允許噴灌強度允許噴灌強度（mm/h） 砂土20 砂壤土15 壤土12 壤粘土10 粘土8（二）、噴灌均勻度（二）、噴灌均勻度 噴灌均勻度指噴灌面積上水量分布的均勻程度，是衡量噴灌質量的重要指標。 表征指標

8、有均勻均勻度系數度系數和雨量圖雨量圖。1、均勻度系數 國際上多采用美國克里斯琴森均勻系數。計算式為： 式中： 為平均水深， h為平均離差。hnhhhhCunii111GBJ85-85噴灌工程技術規(guī)范噴灌工程技術規(guī)范規(guī)定：在設計風速下，噴灌均勻規(guī)定：在設計風速下，噴灌均勻系數不應低于系數不應低于75%，對行噴式噴，對行噴式噴灌系統，不應低于灌系統，不應低于85%。h2、水量分布圖 噴灑范圍內的等水量圖。 單個噴頭是沒有什么意義的，因為噴灌都是多噴頭的組合； 實際生產中可用四個或三個噴頭組合進行測定，即噴頭為這的范圍內的均勻系數可代表噴灌的實際均勻度。（三）、水滴打擊強度 是指受水面積內，水滴對作

9、物或土壤的打擊動能。與水滴大小、降落速度和密度有關。 用霧化指標霧化指標或水滴直徑水滴直徑表示。1、霧化指標 Pd=Hp/dHp-為噴頭工作壓力；d - 為噴嘴直徑。Pd越大，霧化程度越高；水滴直徑越小，打擊強度越小。作物種類Hp / d蔬菜及花卉4000-5000果樹、糧食作物、經濟作物3000-4000牧草、飼料作物、草坪及綠化林木2000-3000各種作物要求的噴頭霧化指標各種作物要求的噴頭霧化指標2、水滴直徑 指落在地面或作物葉面上的水滴直徑。直徑過大打傷幼苗、板結土壤；直徑過小，在空中損失大、易受風的影響。 一般要求平均在1-3mm以內。五、噴灌系統的規(guī)劃、布置與設計 噴灌系統的規(guī)劃

10、設計是一個反復的過程，不可能一次就完全確定下來，但可以遵循一定的步驟。 通常分為規(guī)劃和設計兩個階段進行。（一）、收集資料1、自然條件地形、土壤、氣象、水源、作物等2、生產條件水利現狀、生產現狀、動力現狀、材料及供應情況、生產組織和用水管理狀況3、經濟社會條件行政區(qū)劃、經濟條件、交通條件、發(fā)展規(guī)劃（二）、系統選型根據地形、土壤、氣象、水源、作物、經濟及設備條件，考慮各種系統形式的優(yōu)缺點，選定系統形式。1、噴灌次數多、經濟價值高的作物可選固定式；在地形太陡，移動困難時也可選固定式；2、大田作物可選移動或半固定式，提高設備利用率；3、自然水頭好時可選自壓式系統，降低運行費。（三）、選擇適宜的噴灌強度

11、噴頭的噴灌強度在出廠時已標定。根據土壤和坡度等選定噴灌強度。土壤類別允許噴灌強度（mm/h） 砂土20 砂壤土15 壤土12 壤粘土10 粘土8各類土壤允許的噴灌強度各類土壤允許的噴灌強度地面坡度(%)允許強度的降低數(%)2075坡地噴灌強度降低值坡地噴灌強度降低值（四）、確定噴灑方式和噴頭組合1、噴灑方式有全園噴灑和扇型噴灑兩種。生產中全園噴灑是主要的，扇形噴灑在特殊的場合適用：（1）田邊地角（2）坡度較大（3）風力較大（4）單噴頭機組2、噴頭組合噴灌時是多噴頭同時工作。噴頭組合的原則是不留空白不留空白，并有較高的均勻度。常用的噴頭組合有四種形式：如下圖示噴頭組合形式噴頭組合形式3、噴頭組

12、合間距的確定噴頭間距受射程射程、噴灌均勻度均勻度和噴灌強度強度等的影響，一般把噴頭間距和選型一起考慮，即確定作業(yè)方式和質量，然后選定噴頭和確定間距。常用經驗系數經驗系數法確定。噴頭組合形式支管間距b噴頭間距l(xiāng)有效控制面積正方形1.42R1.42R2.0R2正三角形1.5R1.73R2.6R2矩形1.73R1.0R1.73R2三角形1.87R1.0R1.87R2噴頭組合的支管間距、噴頭間距和控制面積的關系噴頭組合的支管間距、噴頭間距和控制面積的關系4、風的影響在多風的地區(qū)和季節(jié)進行噴管，要考慮風的影響。一般用經驗系數法進行支管和噴頭間距調整。 b=Cm*R l=Cp*RCm為支管調整系數；Cp為

13、噴頭調整系數，干管干管支支管管風向風向噴噴頭頭風力等級風速（km/h）Cm（平行風向）Cp（垂直風向）11.11-5.41.31.025.8-11.91.3-1.21.0-0.8312.2-19.41.1-1.00.8-0.6風速對噴頭和支管間距的影響系數風速對噴頭和支管間距的影響系數干管干管支管支管風向風向噴噴頭頭（五）、管道系統的布置及布置原則1、干管沿主坡方向布置，支管與干管垂直，支管沿等高線布置；2、平坦地區(qū)，支管盡量與作物耕作方向一致，與田間工程配合，減少豎管對耕作的影響；3、在經常刮風地區(qū)，支管與主風向垂直，便于有風時加密噴頭，補償風對橫向射程的影響；4、支管上各噴頭的壓力壓力要求

14、接近一致一致，否則影響各噴頭得出水量；5、水源水源盡量布置在系統中心中心，減少水頭損失；6、每根支管均應安裝閘閥。7、一般支管間距大于噴頭間距，減少只管用量，節(jié)省投資，減輕勞動強度。（六）、結構計算以半固定系統為例以半固定系統為例1 1、灌溉制度設計、灌溉制度設計（1）設計灌水定額 m=0.1r h (B1-B2) /=0.1 h (B1-B2)/m 設計毛灌水定額, mm； r 土壤容重,kg/cm3B1、B2適宜土壤含水量(重量)； 水利用系數,0.7-0.9B1、B2適宜土壤含水量(體積)； h 計劃濕潤深度,cm ,20-60cm hr（2）設計灌水周期兩次灌水間隔時間: T = m

15、/ em 設計毛灌水定額, mmT 設計灌水周期，de 日耗水強度,mm/d 水利用系數，0.7-0.9Tm土壤含土壤含水量水量B1B2時間時間（3）噴頭在工作點一次灌水所需時間 t= m/ 系統 系統=1000q/blq 單噴頭流量, m3/h b 支管間距，m l 噴頭間距，m 系統系統平均噴灌強度, mm/h干管干管支支管管噴噴頭頭b2 2、確定支管的輪灌方式及計算輪灌組數、確定支管的輪灌方式及計算輪灌組數支管輪灌方式也就是支管的移動方式。不同的輪管方式影響干管的直徑，影響投資。在工作中，有兩種灌溉工作方式： 一是續(xù)灌：上級管道向下級管道連續(xù)不斷地供續(xù)灌：上級管道向下級管道連續(xù)不斷地供水

16、。水。 二二是輪灌：上級管道向下級管道分組輪流供水。輪灌：上級管道向下級管道分組輪流供水。 兩根支管的輪灌方 式示意。 后兩種方式可使后半截干管流量減少一半。（1）輪灌方式確定）輪灌方式確定 n=(T*C)tT 為作物灌水周期,dC 為噴灌系統每天有效工作的時間,h/dt 一次灌水所需時間,h輪灌的基礎是作物灌水周期長灌水周期長,系統灌水時間短,可以把作物分組進行灌溉，從而減少工作規(guī)模，節(jié)省投資。（2）輪灌組數計算）輪灌組數計算 （1）噴頭數： N噴頭=（A/b l）nA 灌區(qū)面積n 輪管組數其他符號同前A/bl為需要灌水的點數,如圖中為15點;n為輪灌組數,設以支管為輪灌組,則n=3;同時工作的噴頭數為:N噴頭噴頭=15/3=53、同時工作的噴頭數和支管數、同時工作的噴頭數和支管數（2）支管數 N支=N噴頭/U噴頭 U噴頭 一根支管上的噴頭數A/bl為需要灌水的點數,如圖中為15點；n為輪灌組數,設以支管為輪灌組,則n=3；同時工作的噴頭數為:N噴頭噴頭=15/3=5同時工作的支管數為:N支支=5/5=1（七）、水力計算（略）（八）、水泵及動力 根據水力計算求得的沿程和局部水頭損失，計算水泵揚程： H=H噴頭+h沿程+h局部+ 根據同時工作的噴頭數計算水泵的流量：