灌溉工程新技術(shù)：第四章 噴灌理論與技術(shù)

1、第四章 噴灌理論與技術(shù)第一節(jié)概述第一節(jié)概述一、噴灌的概念與特點(diǎn)噴灌是利用水泵加壓或自然水頭將水通過(guò)壓力管道輸送到田間，經(jīng)噴頭噴射到空中，形成細(xì)小的水滴，均勻噴灑在農(nóng)田上，為作物正常生長(zhǎng)提供必要水分條件的一種先進(jìn)灌水技術(shù)。噴灌系統(tǒng)是指從水源取水到田間噴灑灌水整個(gè)工程設(shè)施的總稱(chēng)。(一)噴灌的優(yōu)點(diǎn)1、節(jié)約用水由于噴灌用管道輸水，輸水損失很小，而且灌溉時(shí)能使水比較均勻地灑在地面，基本上不產(chǎn)生深層滲漏和地面徑流，所以，一般可比地面灌溉省水30一50，灌溉水利用系數(shù)可達(dá)80以上。一、噴灌的概念與特點(diǎn)2增加作物產(chǎn)量由于噴灌能適時(shí)適量地進(jìn)行灌溉，便于控制土壤水分，土壤中的水、氣、熱、營(yíng)養(yǎng)狀況良好，并能調(diào)節(jié)田間

2、小氣候，增加近地表層空氣濕度，有利于作物的生長(zhǎng)，一般可增產(chǎn)10一203適應(yīng)性強(qiáng)噴灌適用于各種類(lèi)型的土壤和作物，不受地形條件的限制，對(duì)平整土地要求不高特別適宜于地形復(fù)雜、進(jìn)行地面灌溉有困難的崗地和緩坡地，以及透水性強(qiáng)的砂土。4少占耕地噴灌可減少田間內(nèi)部溝渠、田埂的占地，可提高耕地利用率7一15。5節(jié)省勞力 噴灌機(jī)械化程度高，可以大大降低灌水勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)省大量的勞動(dòng)力。如各種噴灌機(jī)組可以提高工效20一50倍。一、噴灌的概念與特點(diǎn)（二）噴灌的缺點(diǎn)1受風(fēng)的影響大在有風(fēng)的情況下，由于受風(fēng)的影響，水的飄移損失增加，會(huì)大大降低水的利用系數(shù)和噴灌均勻度。2設(shè)備投資高由于噴灌需要一定的設(shè)備和管材

3、，因而投資一般較高。如固定管道式噴灌系統(tǒng)每畝需投資900一1200元，半固定管道式噴灌系統(tǒng)每畝需投資300一450元。 3耗能地面灌溉只要將水通過(guò)渠道或管道輸送到田間即可實(shí)現(xiàn)自流灌溉，噴灌則要利用水的壓力使水流破碎成細(xì)小的水滴并噴灑在規(guī)定范圍內(nèi)，顯然噴灌需要消耗一部分能源。從節(jié)省能源的角度考慮，噴灌可向低壓化方向發(fā)展。二、噴灌系統(tǒng)的組成噴灌系統(tǒng)一般由水源工程、水泵及動(dòng)力設(shè)備、輸水管道系統(tǒng)和噴頭等部分組河流、渠道、湖泊、塘庫(kù)、井泉等均可作為噴灌水源。水源提供的水量、水質(zhì)必須符合噴灌的要求。為了滿足加壓的需要有時(shí)還要修建泵站及附屆設(shè)備、蓄水池和沉淀池等建筑物，這些統(tǒng)稱(chēng)為水源工程。 大多數(shù)情況下，水

4、源的水位不足以滿足噴灌所要求的水頭時(shí)必須用水泵加壓。常用水泵有離心泵、長(zhǎng)軸井泵、潛水電泵等。在有電力供應(yīng)的地方常用電動(dòng)機(jī)作為水泵的動(dòng)設(shè)備，也可用柴油機(jī)、汽油機(jī)、手扶拖拉機(jī)上的動(dòng)力機(jī)等帶動(dòng)。管道系統(tǒng)的作用是將壓力水輸送并分配到田間。通常由干、支兩級(jí)管道組成。干管起輸配水作用，支管是工作管道，支管上按一定間距裝有用于安裝噴頭的豎管。在管道系統(tǒng)上還裝有各種連接和控制的附件配件，如彎頭、三通、接頭、閘閥等。為便于在灌水的同時(shí)施肥、噴藥，在干管或支管上還要配置藥、肥儲(chǔ)存罐等注入裝置。 噴頭是噴灌系統(tǒng)的專(zhuān)用設(shè)備，一般安裝在豎管上，或者安裝在支管上。噴頭的作用是將壓力水通過(guò)噴嘴噴射到空中，形成細(xì)小的水滴，均

5、勻地灑落在土壤表面。三、噴灌系統(tǒng)的分類(lèi) 噴灌系統(tǒng)可按不同方法分類(lèi)。按系統(tǒng)獲得壓力的方式可分為機(jī)壓噴灌系統(tǒng)和自壓噴灌系統(tǒng)；按系統(tǒng)設(shè)備組成分為管道式噴灌系統(tǒng)和機(jī)組式噴灌系統(tǒng)；按噴灌系統(tǒng)中主要組成部分是否移動(dòng)的程度可分為固定式、移動(dòng)式和半固定式三類(lèi)。1、管道式噴灌系統(tǒng)以管道為主要材料，通過(guò)工程措施形成完整的灌溉系統(tǒng)。管道式噴灌系統(tǒng)常分為固定管道式噴灌系統(tǒng)、半固定管道式噴灌系統(tǒng)和移動(dòng)管道式噴灌系統(tǒng)。三、噴灌系統(tǒng)的分類(lèi)1）固定式噴灌系統(tǒng)噴灌系統(tǒng)各組成部分除噴頭外，在整個(gè)灌溉季節(jié)，甚至常年都是固定不動(dòng)的。水泵和動(dòng)力機(jī)組成固定的泵站，干管和支管埋入地下，進(jìn)行輪灌。這種噴灌系統(tǒng)稱(chēng)為固定式噴灌系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：使用操

6、作方便，易于管理和保養(yǎng)，生產(chǎn)效率高，運(yùn)行費(fèi)用低，工程占地少。缺點(diǎn)：工程投資大，設(shè)備利用率低，同時(shí)固定在田間的豎管對(duì)機(jī)耕有一定的妨礙。因此，一般只在灌水頻繁，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的蔬菜及經(jīng)濟(jì)作物區(qū)采用。 棉花固定式噴灌向日葵固定式噴灌三、噴灌系統(tǒng)的分類(lèi)2）半固定式噴灌系統(tǒng)半固定式噴灌系統(tǒng)的動(dòng)力、水泵和干管是固定的，在干管上裝有許多給水栓，支管和噴頭是移動(dòng)的。支管在一個(gè)位置上與給水栓連接進(jìn)行噴灑，噴灑完畢，即可移至下一個(gè)位置與下一個(gè)給水栓連接。這樣的噴灌系統(tǒng)比固定式噴灌系統(tǒng)設(shè)備利用率高,投資也較省,操作起來(lái)比移動(dòng)式噴灌系統(tǒng)勞動(dòng)強(qiáng)度低些，生產(chǎn)率也高一些。3）移動(dòng)式噴灌系統(tǒng)在田間僅有固定的水源（塘、井或渠道）,

7、而水泵、動(dòng)力、管道及噴頭都是移動(dòng)的。優(yōu)點(diǎn)：在一個(gè)灌溉季節(jié)里，一套設(shè)備可在不同的地塊上輪流使用，設(shè)備的利用率高，單位面積設(shè)備的投資低，使用靈活。缺點(diǎn)：管理、勞動(dòng)強(qiáng)度大。 半固定式噴灌系統(tǒng)移動(dòng)式噴灌系統(tǒng)三、噴灌系統(tǒng)的分類(lèi)2機(jī)組式噴灌系統(tǒng)以噴灌機(jī)(機(jī)組)為主要設(shè)備構(gòu)成。噴灌機(jī)的制造在工廠完成，具有集成度高、配套完整、機(jī)動(dòng)性好、設(shè)備利用率和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度高的國(guó)家往往采用這種系統(tǒng)。按其運(yùn)行方式可分為定噴式、行噴式兩大類(lèi)定噴式噴灌機(jī)組是指噴灌機(jī)工作時(shí)，在一個(gè)固定的位置進(jìn)行噴灑，達(dá)到灌水定額后按預(yù)先設(shè)定好的程序移動(dòng)到另一個(gè)位置進(jìn)行噴灑，在灌水周期內(nèi)灌完計(jì)劃灌溉的面積。它包括手推(抬)式噴

8、灌機(jī)、拖拉機(jī)懸掛式(或牽引式)噴灌機(jī)、滾移式噴灌機(jī)等。滾移式噴灌機(jī)滾移式噴灌機(jī)工作(移動(dòng))模型圖 灌溉全長(zhǎng)一般為150米-600米,每隔12米安裝一個(gè)搖臂噴頭,屬行走定噴式噴灌機(jī)，每次移動(dòng)距離為18米。 適于谷類(lèi)，某些蔬菜、瓜類(lèi)、經(jīng)濟(jì)作物、多年生牧草、草地及其它中耕、矮株作物。滾移式噴灌機(jī)三、噴灌系統(tǒng)的分類(lèi)行噴機(jī)組式噴灌系統(tǒng)。其特點(diǎn)是噴灌機(jī)組在自行移動(dòng)的過(guò)程中進(jìn)行噴灑(邊走邊噴)，機(jī)械化和自動(dòng)化程度高，灌水效率高，節(jié)省人力，受風(fēng)的影響較小，均勻度高。但能源消耗大，一次性投資高，技術(shù)性強(qiáng)。適用于土地開(kāi)闊、平坦、田間障礙物少的地區(qū)。目前我國(guó)采用的行噴機(jī)組主要有中心支鈾式(亦稱(chēng)時(shí)針式)，平移式和絞盤(pán)

9、式等。平移式噴灌機(jī) 主要適用于牧草、谷類(lèi)、蔬菜、棉花等經(jīng)濟(jì)作物中心支軸式噴灌機(jī) 噴灌機(jī)(時(shí)針式、平移式)適用于谷類(lèi)、蔬菜、棉花、甘蔗等經(jīng)濟(jì)作物的灌溉時(shí)針式噴灌機(jī)時(shí)針式噴灌機(jī)田間布置鳥(niǎo)瞰圖卷管式噴灌機(jī)大田棉花用卷管式噴灌機(jī)第二節(jié) 噴灌設(shè)備一、噴頭的類(lèi)型噴頭又稱(chēng)為噴灑器，是噴灌系統(tǒng)中的重要設(shè)備。它的作用是把有壓水流噴射到空中，散成細(xì)小的水滴并均勻地散落在控制的灌溉面積上。因此，噴頭結(jié)構(gòu)形式及其制造質(zhì)量的好壞，直接影響到噴灌質(zhì)量。噴頭可以安裝在固定的或移動(dòng)的管路上、行噴機(jī)組支架的輸水管上、絞盤(pán)式噴灌機(jī)的牽引架上，并與配套的動(dòng)力機(jī)、水泵、管道等組成一個(gè)完整的噴灌系統(tǒng)。 一、噴頭的類(lèi)型噴頭的種類(lèi)噴頭按工

10、作壓力和射程分類(lèi)類(lèi)型工作壓力 (kPa) 射程(m)流量 (m3/h) 特點(diǎn)及應(yīng)用范圍微壓噴頭50100120.0080.3耗能量省，霧化好，適用于微型噴灌系統(tǒng)，可用于花卉、園林、溫室作物的灌溉。低壓噴頭 (近射程噴頭)100200215.50.32.5射程近、水滴打擊強(qiáng)度低，主要用于苗圃、菜地、溫室、草坪園林、自壓噴灌的低壓區(qū)或行噴式噴灌機(jī)。中壓噴頭(中射程噴頭)20050015.542 2.532均勻度好，噴灌強(qiáng)度適中，水滴合適，適用范圍廣，果園、草地、菜地、大田及各類(lèi)經(jīng)濟(jì)作物均可使用。高壓噴頭(遠(yuǎn)射程噴頭)5004232噴灑范圍大，生產(chǎn)率高，耗能高，水滴大。多用于對(duì)噴灑質(zhì)量要求不高的大田

11、作物和牧草等。一、噴頭的類(lèi)型按結(jié)構(gòu)分類(lèi)旋轉(zhuǎn)式搖臂式葉輪式反作用式固定式折射式縫隙式離心式孔管式一、噴頭的類(lèi)型1、旋轉(zhuǎn)式噴頭噴頭繞自身鉛直線旋轉(zhuǎn)，邊旋轉(zhuǎn)邊噴灑，水從噴嘴噴出時(shí)，呈集中射流狀，故射程遠(yuǎn)，是中、遠(yuǎn)射程噴頭的基本形式。一、噴頭的類(lèi)型搖臂式噴頭:其噴頭的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是一個(gè)裝有彈簧的搖臂。在搖臂的前端有一個(gè)偏流板和一個(gè)勺形導(dǎo)水片，噴灌前偏流板和導(dǎo)水片是置于噴嘴的正前方，當(dāng)開(kāi)始噴灌時(shí)水舌通過(guò)偏流板或直接沖到導(dǎo)水片上，并從側(cè)面噴出，由于水流的沖擊力使搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)60-120，并把搖臂彈簧扭緊，然后在彈簧力作用下?lián)u臂又回位，使偏流板和導(dǎo)水片進(jìn)入水舌，在搖臂慣性力和水舌對(duì)偏流板的切向附加力的作用下，敲擊噴

12、體(即噴管、噴嘴、彎頭等組成的一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的整體)使噴管轉(zhuǎn)動(dòng)3-5，于是又進(jìn)入第二個(gè)循環(huán)(每個(gè)循環(huán)周期為0.22.0s不等)，如此周期往復(fù)就使噴頭不斷旋轉(zhuǎn)。一、噴頭的類(lèi)型搖臂式式噴頭的缺點(diǎn)是：在有風(fēng)與安裝不水平(或堅(jiān)管傾斜)的情況下旋轉(zhuǎn)運(yùn)度不均勻，噴管從斜面向下旋轉(zhuǎn)時(shí)(或順風(fēng))轉(zhuǎn)得較快，而從斜面向上旋轉(zhuǎn)(或逆風(fēng))則轉(zhuǎn)動(dòng)得較慢，這樣兩側(cè)的噴灌強(qiáng)度就不一樣，嚴(yán)重影響了噴灌均勻性。優(yōu)點(diǎn)：它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于推廣，在一般情況下，尤其是在固定式系統(tǒng)上使用的中射程噴頭運(yùn)轉(zhuǎn)比較可靠。因此，現(xiàn)在這種噴頭使用得最普遍。一、噴頭的類(lèi)型葉輪式噴頭(又稱(chēng)蝸輪蝸桿式噴頭)是靠噴嘴射出的水舌沖擊葉輪，帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使噴頭旋轉(zhuǎn)。

13、由于水舌流速很高，葉輪的轉(zhuǎn)速可高達(dá)1000-2000rmin以上。而噴頭要求35rminn的轉(zhuǎn)速，因此必需通過(guò)兩級(jí)蝸輪蝸桿或一級(jí)蝸輪蝸桿一級(jí)棘輪變速。這種噴頭加工制造復(fù)雜，再加上扇形機(jī)構(gòu)，使整噴頭制造工藝要求較高，所以其推廣受限制。但它不受振動(dòng)的影響，可以直接在拖拉機(jī)上作移動(dòng)式機(jī)組之用。這種噴頭用于中、高壓移動(dòng)式噴灌機(jī)。一、噴頭的類(lèi)型2、固定式噴頭噴頭在噴灑時(shí)，所有部件無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。噴出的水流呈全圓或扇形向四周散開(kāi)。特點(diǎn)：噴灌過(guò)程中，所有部件固定不動(dòng)，水流以全圓或扇形同時(shí)向四周散開(kāi) 水流分散，射程?。?10m）噴灌強(qiáng)度大 水滴細(xì)小，工作壓力低 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，壽命長(zhǎng)用途： 公園、苗圃、溫室等

14、按其結(jié)構(gòu)形式可以分為折射式、縫隙式和離心式三種。一、噴頭的類(lèi)型折射式噴頭：一般由噴嘴、折射錐和支架組成。水流由噴嘴垂直向上噴出，遇到折射錐即被擊散成薄水層沿四周射出，在空氣阻力作用下即形成細(xì)小水滴散落在四周地面上。一、噴頭的類(lèi)型縫隙式噴頭：就是在管端開(kāi)出一定形狀的縫隙，使水流能均勻地散成細(xì)小的水滴，縫隙與水平面成30角，使水舌噴得較遠(yuǎn)，其工作可靠性比折射式要差。因?yàn)榭p隙易被污物堵塞，所以對(duì)水質(zhì)要求較高，水在進(jìn)入噴頭之前要經(jīng)過(guò)認(rèn)真的過(guò)濾。這種噴頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便。一般用于扇形噴灌。一、噴頭的類(lèi)型離心式噴頭：由噴管和帶噴嘴的蝸形外殼構(gòu)成。工作時(shí)水流沿切線方向進(jìn)入蝸殼，使水流繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，這樣經(jīng)過(guò)

15、噴嘴射出的水膜。同時(shí)具有離心速度和圓周速度，所以水膜離開(kāi)噴嘴后就向四周散開(kāi)，在空氣阻力作用下，水膜被粉碎成水滴散落在噴頭的四周。一、噴頭的類(lèi)型3、孔管式噴頭該噴頭為一根或幾很較小直徑的管子組成，在管子的頂部分布有一些噴水孔噴水孔直徑一般為1-2mm。 噴水孔分布形式有單列式和多列式兩種，優(yōu)點(diǎn)：是構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：噴灌強(qiáng)度較高，水舌細(xì)小，受風(fēng)影響大：孔口小，抗堵力能力弱；工作壓力低，支管實(shí)際壓力受地形起伏影響大。一般用于菜地、苗圃 、矮稈作物的噴灌。一、噴頭的類(lèi)型類(lèi)型噴頭形式特點(diǎn)旋轉(zhuǎn)式噴頭(射流式噴頭)搖臂式 葉輪式 反作用式優(yōu)點(diǎn)是射程遠(yuǎn)，流量范圍大，噴灌強(qiáng)度較低，均勻度較高。 缺點(diǎn)是當(dāng)豎管不垂直時(shí)

16、，噴頭轉(zhuǎn)速不均勻，影響噴灌的均勻性。 固定式噴頭折射式 縫隙式 離心式優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，噴灑水滴對(duì)作物的打擊強(qiáng)度小，要求的工作壓力較低，霧化程度較高。 缺點(diǎn)是射程?。?10m），噴灌強(qiáng)度大（1520mm以上），水量分布不均，噴孔易被堵塞。噴灑孔管優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作壓力低，操作方便。 缺點(diǎn)是噴灌強(qiáng)度較高，受風(fēng)影響大，對(duì)地形適應(yīng)性差，管孔容易被堵塞，支管內(nèi)實(shí)際壓力受地形起伏的影響較大，投資也較大。二、管材與管件1、管材壓力和流量1）塑料管塑料管的規(guī)格以外徑標(biāo)稱(chēng)塑料管的承壓能力差塑料管優(yōu)缺點(diǎn)內(nèi)壁光滑，水頭損失小施工容易能適應(yīng)一定的不均勻沉陷放置在地表時(shí)，易老化塑料管的連接 絲口連接、法蘭連

17、接、粘結(jié)、焊接、承插連接Pvc 管Pvc 管PE 管二、管材與管件2）鋼筋混凝土管有自應(yīng)力鋼筋混凝土管和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管兩種，可以承受400一700kPa工作壓力。其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省鋼材和生鐵，而且不會(huì)因銹蝕使輸水性能降低，使用壽命長(zhǎng)(一般可使用40一60年以上)。缺點(diǎn)是質(zhì)脆，自重大，運(yùn)輸不便，價(jià)格較高等。二、管材與管件3）薄壁鋁合金管鋁合金管具有強(qiáng)度高，重量輕，耐腐蝕，搬運(yùn)方便等特點(diǎn)。鋁合金的比重為2.8，約為鋼的13，單位長(zhǎng)度重量?jī)H為同直徑水煤氣管的17，比鍍鋅鋼管還輕，在正常情況下使用壽命可達(dá)1520年左右。缺點(diǎn)是價(jià)格較高，管壁薄，容易碰癟。二、管材與管件4）薄壁鍍鋅鋼管鍍鋅薄壁鋼管是用厚度

18、為0.71.5mm的帶鋼卷焊而成。在管端配上快速接頭，然后經(jīng)過(guò)鍍鋅處理后能防止生銹。優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高，韌性好，能經(jīng)受野外惡劣條件下由水和空氣引起的腐蝕，使用壽命長(zhǎng)。但由于鍍鋅質(zhì)量不易過(guò)關(guān)，影響使用壽命，而見(jiàn)價(jià)格較高，重量也較鋁管、塑料管大，移動(dòng)不如鋁管、塑料管方便。二、管材與管件5)涂塑軟管維塑軟管二、管材與管件2、管件三、附屬設(shè)備控制件:閘閥閘閥是指啟閉體(閥板)由閥桿帶動(dòng)閥座密封面作升降運(yùn)動(dòng)的閥門(mén)，可接通或截?cái)嗔黧w的通道。當(dāng)閥門(mén)部分開(kāi)啟時(shí)，在閘板背面產(chǎn)生渦流，易引起閘板的侵蝕和震動(dòng)，也易損壞閥座密封面，修理困難。閘閥通常適用于不需要經(jīng)常啟閉，而且保持閘板全開(kāi)或全閉的工況。不適用于作為調(diào)節(jié)或節(jié)流

19、使用三、附屬設(shè)備球閥球閥是由旋塞閥演變而來(lái)。它具有相同的啟閉動(dòng)作，不同的是閥芯旋轉(zhuǎn)體不是塞子而是球體。當(dāng)球旋轉(zhuǎn)90度時(shí)，在進(jìn)、出口處應(yīng)全部呈現(xiàn)球面，從而截?cái)嗔鲃?dòng)。三、附屬設(shè)備蝶閥 蝶閥是由閥體、圓盤(pán)、閥桿、和手柄組成。它是采用圓盤(pán)式啟閉件，圓盤(pán)式閥瓣固定于閥桿上，閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)90即可完成啟閉作用。同時(shí)在閥瓣開(kāi)啟角度為2075時(shí)，流量與開(kāi)啟角度成線性關(guān)系，有節(jié)流的特性。三、附屬設(shè)備給水栓三、附屬設(shè)備逆止閥：止回閥是指依靠介質(zhì)本身流動(dòng)而自動(dòng)開(kāi)、閉閥瓣，用來(lái)防止介質(zhì)倒流的閥門(mén)。1. 閥蓋2. 搖桿3. 螺釘4. 閥瓣5. 閥體三、附屬設(shè)備進(jìn)排氣閥用于保護(hù)主管道，排出管道內(nèi)氣體，防止氣爆，或防止回水時(shí)管道

20、吸扁三、附屬設(shè)備減壓閥 減壓閥是靠膜片、彈簧、活塞等敏感元件改變閥瓣與閥座間的間隙，把進(jìn)口壓力減至需要的出口壓力，并依靠介質(zhì)本身的能量，使出口壓力自動(dòng)保持恒定。第三節(jié) 噴灌質(zhì)量控制參數(shù)一、霧化指標(biāo)噴灌霧化指標(biāo)是表示噴灑水在空中裂散程度的特征值。水滴打擊強(qiáng)度：?jiǎn)挝皇芩娣e內(nèi)，水滴對(duì)土壤或作物的打擊動(dòng)能霧化不充分，噴灑水滴過(guò)大，會(huì)打傷作物，破壞土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，影響作物生長(zhǎng)；霧化過(guò)度，細(xì)小水滴易被風(fēng)吹失，飄移蒸發(fā)損失過(guò)大，耗能多、不經(jīng)濟(jì)所以，水滴霧化程度要恰當(dāng)，以不損壞作物為度。工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中，通常用噴頭進(jìn)口處的工作壓力h，與噴頭主噴嘴直徑d的比值作為設(shè)計(jì)依據(jù)，即作物種類(lèi)Wh蔬菜及花卉4000-500

21、0糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物及果樹(shù)3000-4000牧草、飼料作物、草坪及綠化林木2000-3000二、噴灌均勻度 噴灌均勻系數(shù)是表示噴灑水量在噴灌面積上分布的均勻程度。它是衡量噴灑質(zhì)量好壞的主要指標(biāo)之一，多用均勻系數(shù)Cu表示，計(jì)算公式為在設(shè)計(jì)風(fēng)速下，定噴式噴灌系統(tǒng)噴灌均勻系數(shù)不小于0.75，行噴式噴灌系統(tǒng)不小于0.85。均勻系數(shù)一般通過(guò)噴頭組合確定。設(shè)計(jì)風(fēng)速(m/s)組合間距垂直風(fēng)向平行風(fēng)向0.3-1.6(1-1.1)R1.3R1.6-3.4(0.8-1)R(1.1-1.3)R3.1-5.4(0.6-0.8)R(1-1.1)R二、噴灌均勻度噴頭布置間距一般有矩形、正方形、等腰三角形和正三角形四種。采

22、用等腰三角形和正三角形，可能導(dǎo)致田塊邊緣部分漏噴，因此在實(shí)際中一般采用矩形或正方形。若有穩(wěn)定風(fēng)向且風(fēng)向與支管垂直或平行，采用矩形布置；若風(fēng)向多變或風(fēng)向與支管成45度角，采用正方形布置，在這種情況下，支管上噴頭間距和支管間距均采用垂直風(fēng)向欄數(shù)值三、噴灌強(qiáng)度噴灌強(qiáng)度是指單位時(shí)間內(nèi)噴灑在灌溉土地上的水深，單位用mm/h表示。(1)點(diǎn)噴灌強(qiáng)度(Point spraying intensity)。指單位時(shí)間內(nèi)噴灑在某一點(diǎn)的水深。式中：i為點(diǎn)噴灌強(qiáng)度；h為水深； t為噴灑時(shí)間。三、噴灌強(qiáng)度(2)平均噴灌強(qiáng)度(average spraying intensity)。指一定噴灌面積上各點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)的噴灌水深

23、的平均值。單噴頭全圓噴灑的平均噴灌強(qiáng)度：式中:為無(wú)風(fēng)情況下單噴頭設(shè)計(jì)噴灌強(qiáng)度(mm/h)；q為噴頭流量(m3/h)；A為全圓轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)一個(gè)噴頭的濕潤(rùn)面積(m2)；為噴灑水有效利用系數(shù)，一般為0.800.95。三、噴灌強(qiáng)度（3）系統(tǒng)平均噴灌強(qiáng)度在噴灌系統(tǒng)中，各噴頭的濕潤(rùn)面積有一定的重疊，實(shí)際噴灌強(qiáng)度比單噴頭平均噴灌強(qiáng)度大一些，為準(zhǔn)確起見(jiàn)，可將有效濕潤(rùn)面積代替上式中的AKw取值風(fēng)系數(shù)噴頭流量田間噴灑水利用系數(shù)有效灌溉面積運(yùn)行情況Kw單噴頭全圓噴灑1.5v0.314單支管多噴頭全圓噴灑支管垂直于風(fēng)向1.08v0.194支管平行于風(fēng)向1.12v0.302多支管多噴頭同時(shí)噴灑1.0三、噴灌強(qiáng)度有效灌溉面積計(jì)

24、算：?jiǎn)螄婎^全圓：?jiǎn)螆A扇形：多支管多噴頭：三、噴灌強(qiáng)度單支管多噴頭：三、噴灌強(qiáng)度定噴式噴灌系統(tǒng)，設(shè)計(jì)噴灌強(qiáng)度不大大于土壤允許噴灌強(qiáng)度。當(dāng)?shù)孛嫫露却笥?%時(shí)，允許噴灌強(qiáng)度應(yīng)按表4-9折減行噴式噴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)噴灌強(qiáng)度可略大于土壤允許噴灌強(qiáng)度。三、噴灌強(qiáng)度三、噴灌強(qiáng)度三、噴灌強(qiáng)度第四節(jié) 管道式噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)一、收集規(guī)劃設(shè)計(jì)資料1、地形資料：12000110000地形圖，地形圖上應(yīng)標(biāo)明行政區(qū)、灌區(qū)范圍和現(xiàn)有水利設(shè)施2、氣象資料：包括氣溫、降雨量、風(fēng)速風(fēng)向、空氣濕度、地溫、無(wú)霜期、凍土層深度等與噴灌密切相關(guān)的農(nóng)業(yè)氣象資料，它主要作為確定作物需水量和制定灌溉制度的依據(jù)以及支管間距和噴頭間距。3、土壤資料：

25、土壤的持水能力和透水性是確定灌水量和噴灌強(qiáng)度的重要依據(jù)，為了設(shè)計(jì)的需要，應(yīng)了解土壤的質(zhì)地、土壤的類(lèi)別、土壤容重和孔隙率、土壤厚度、土壤田間持水量和土壤滲吸速度。一、收集規(guī)劃設(shè)計(jì)資料4、水文資料：主要是了解水源的條件，首先了解當(dāng)?shù)睾恿?、渠塘、井泉?dú)v史水量、水溫、水位及水質(zhì)(含鹽景、含沙量、污染情況等)變化的情況。對(duì)于井泉還應(yīng)了解含水層的地質(zhì)情況和地下水補(bǔ)情況5、作物種植結(jié)構(gòu)及需水特點(diǎn)：必須了解灌區(qū)內(nèi)作物的種類(lèi)，各種作物的種植比例和輪作情況，以及農(nóng)作物種植和耕作的現(xiàn)狀(機(jī)械化水平、種植密度、種植方向等)，并應(yīng)了解各種作物現(xiàn)行的灌溉制度(灌水次數(shù)、灌水定額、灌水時(shí)間)及灌水方法，還應(yīng)了解作物高度。6

26、、動(dòng)力和機(jī)械設(shè)備資料：要了解當(dāng)?shù)噩F(xiàn)在擁有的功力及機(jī)械設(shè)備(拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電功機(jī)、變壓器、汽油機(jī)等)的數(shù)量、規(guī)格與使用情況，以便在設(shè)計(jì)時(shí)考慮盡量利用現(xiàn)有設(shè)備，并要了解電力供應(yīng)情況，可取得電源的最近地點(diǎn)。例如，附近的變電站在哪里，變壓器容量有多大，電壓為多少，增容的可能性等等。為編制預(yù)算與進(jìn)行方案經(jīng)濟(jì)比較還應(yīng)了解設(shè)備，材料的供應(yīng)情況與價(jià)格、電價(jià)與柴油價(jià)格，以及噴灑工程要用的建筑材料的供應(yīng)情況等。二、噴灌系統(tǒng)的選型噴灌系統(tǒng)形式應(yīng)根據(jù)噴灌的地形、作物種類(lèi)、經(jīng)濟(jì)條件、設(shè)備供應(yīng)等情況，綜合考慮各種形式噴灌系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后選定。在噴灌次數(shù)多、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的蔬菜、果園等經(jīng)濟(jì)作物種植區(qū)，可采用固定

27、管道式噴灌系統(tǒng)；大田作物噴灌次數(shù)少，宜采用半固定式或機(jī)組式噴灌系統(tǒng)；在地形坡度較陡的山丘區(qū)，移動(dòng)噴灌設(shè)備困難，可考慮管道固定式；在有自然水頭的地方，盡量選用自壓式噴灌系統(tǒng)，以降低設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用。在灌水次數(shù)少，適度規(guī)模經(jīng)營(yíng)的大田作物可采用卷盤(pán)式噴灌機(jī)；在大中型農(nóng)場(chǎng)可采用時(shí)針式噴灌機(jī)或平移式噴灌機(jī)；在連片集中的牧草和矮桿作物種植區(qū)，可采用滾移式噴灌機(jī)。三、管道系統(tǒng)總體布置1、布置原則管道系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)灌區(qū)地形、水源位置、耕作方向及主要風(fēng)向和風(fēng)速等條件提出幾套布置方案，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后選定。布置時(shí)一般應(yīng)考慮以下一些原則：1）加壓泵站盡量位于噴灌區(qū)的中心或中間位置地下水水源地表水水源三、噴灌系統(tǒng)總體布

28、置2）在坡地上布置時(shí)，一般干管垂直于等高線，支管平行于等高線。采用這種布置方式有利于控制支管的水頭損失，從而使支管上各噴頭出水流量比較均勻。3）支管布置應(yīng)盡量與耕作方向一致。這樣對(duì)于固定式噴灌系統(tǒng)，便于管道施工，并能減少豎管對(duì)機(jī)耕的影響;對(duì)于半固定式噴灌系統(tǒng)便于支管拆裝，減少移動(dòng)支管時(shí)踐踏作物，也便于田間耕作管理。4）在多風(fēng)地區(qū)，支管應(yīng)盡可能與主風(fēng)向(一般指出現(xiàn)頻率在75%以上的風(fēng)向)垂直布置。這樣可增大支管間距，減少支管用量。在這種情況下，雖然需要適當(dāng)減小支管上噴頭間距，以補(bǔ)償因風(fēng)力造成的噴頭橫向射程的縮短，但總體上仍較為經(jīng)濟(jì)。5）充分考慮地形因素，力求支管與干管垂直，支管長(zhǎng)度一致，規(guī)格統(tǒng)一

29、，以利施工和運(yùn)行管理。6）應(yīng)考慮施工與管理方便。例如，干管沿道路布置，可便于施工，也便于控制支管首部的閘閥，對(duì)支管實(shí)行輪灌。三、噴灌系統(tǒng)總體布置2、結(jié)構(gòu)要求(1)固定管道一般應(yīng)埋設(shè)在地下，以減少占地和有利于耕作其埋設(shè)深度應(yīng)大于最大凍土層和最大耕作深度，以防管道被損壞。(2)固定管道的坡度依地形、土質(zhì)和管徑而定。一般管徑大、土質(zhì)差時(shí)管坡應(yīng)緩；反之可陡一些。從土壤穩(wěn)定性和便于施工考慮，管坡不宜大于1：1(3)對(duì)于管徑D較大且有一定坡度的管道或者位于轉(zhuǎn)彎處的管道，為防止發(fā)生位移，應(yīng)設(shè)置鎮(zhèn)墩。在管道過(guò)長(zhǎng)或基礎(chǔ)較差時(shí)，應(yīng)布置支墩。(4)管道隨地形變化而有起伏時(shí)，應(yīng)在管道的最高處設(shè)置進(jìn)排氣閥，在管道的最低

30、處應(yīng)安裝泄水閥，以便入冬前或維修時(shí)排空管內(nèi)存水。三、噴灌系統(tǒng)總體布置(5)在干、支管的首一端應(yīng)安裝閘閥，必要時(shí)也可安裝壓力表，以便調(diào)節(jié)管道流量和壓力，保證各處噴頭在額定工作壓力下運(yùn)行。(6)對(duì)于固定管道，為避免因溫度變形和不均勻沉陷而造成損壞，一般應(yīng)設(shè)置一定的柔性接頭。(7)豎管高度視作物高度而定，以植株不阻礙噴頭噴灑為最低限度，一般比地面高0.5-2.0m四、噴頭選型和組合間距1、噴頭的選型噴頭的選擇包括噴頭型號(hào)、噴嘴直徑和工作壓力的選擇。選擇噴頭主要根據(jù)作物種類(lèi)、土壤性質(zhì)和當(dāng)?shù)卦O(shè)備供應(yīng)情況而定。一般大田作物宜選擇中壓噴頭，部分蔬菜及其他幼嫩作物宜選擇低壓噴頭。對(duì)粘性土壤要選用噴灌強(qiáng)度較小的

31、噴頭，砂性土壤可選用噴灌強(qiáng)度較大的噴頭。在噴頭選定之后，要根據(jù)式(4-1)校核霧化指標(biāo)，若霧化指標(biāo)不在作物適宜的霧化指標(biāo)范圍內(nèi)，則應(yīng)調(diào)整性能參數(shù)，或改選其他噴頭，直至霧化指標(biāo)滿足要求為止。四、噴頭選型和組合間距2、噴頭組合形式與組合間距的確定噴頭組合的基本要求是保證噴灌均勻度能達(dá)到規(guī)定的要求。管道式噴灌系統(tǒng)噴頭組合形式主要有矩形和正方形。噴頭組合間距按表4一4確定。計(jì)算得到組合間距值后，還應(yīng)作必要的調(diào)整，適應(yīng)管道的長(zhǎng)度規(guī)格。在管道式噴灌系統(tǒng)中，噴頭的作業(yè)方式主要有單支管多噴頭同時(shí)工作和多支管多噴頭同時(shí)工作兩種形式。根據(jù)不同的作業(yè)方式，確定噴頭有效控制面積，并利用式(4一3)計(jì)算噴灌強(qiáng)度，再根據(jù)

32、土質(zhì)類(lèi)型及坡度，確定允許噴灌強(qiáng)度。若噴灌強(qiáng)度大于土壤允許噴灌強(qiáng)度，則應(yīng)調(diào)整噴頭性能參數(shù)或改選噴頭，重新確定噴頭組合間距，直到噴灌強(qiáng)度滿足為止。五、灌溉制度的擬定噴灌灌溉制度主要包括灌水定額、灌水周期和灌溉定額。1、設(shè)計(jì)灌溉定額設(shè)計(jì)灌溉定額是指作物生育期內(nèi)最大凈灌水定額。m=1000sh（1-2）h土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度，一般大田作物0.4-0.6，蔬菜0.2-0.4，果樹(shù)0.8-1.01、2土壤適宜含水率的上下限，上限田間持水率的90-95%，下限田間持水率的65-70%2、設(shè)計(jì)灌水周期設(shè)計(jì)灌水周期是指兩次噴灌之間的最短間隔天數(shù)生產(chǎn)實(shí)踐中，大田作物的噴灌周期常用5-10d,蔬菜2-3d。在噴灌系統(tǒng)

33、規(guī)劃設(shè)計(jì)中，也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或灌水要求，先確定灌水周期，然后再根據(jù)灌水周期和日蒸騰蒸發(fā)量計(jì)算灌水定額。五、灌溉制度的擬定3、灌溉定額例：某噴灌區(qū)種植棉花，計(jì)劃濕潤(rùn)層深為0.4m,土質(zhì)為砂壤土，土壤密度為1.45t/m3，田間持水率為18%(以占干土重的百分比計(jì))，土壤適宜含水率上限為田間持水率的90%，適宜含水率下限為田間持水率的70%，日耗水量6mm，試計(jì)算灌水定額和灌水周期。解：六、噴灌工作制度的擬定在灌水周期內(nèi)，為保證作物適時(shí)適量的獲得所需要的水分，必須制定一個(gè)合理的工作制度。灌溉工作制度包括噴頭在一個(gè)噴點(diǎn)上的噴灑時(shí)間，每次需要同時(shí)工作噴頭數(shù)以及確定輪灌分組和輪灌順序等。1、噴頭在一個(gè)噴點(diǎn)上

34、的噴灑時(shí)間噴灑時(shí)間與設(shè)計(jì)灌水定額、噴頭的流量和噴頭的組合間距有關(guān)，可按下式計(jì)算六、噴灌工作制度的擬定2、一天輪灌組數(shù)3、同時(shí)工作的噴頭數(shù)六、噴灌工作制度的擬定4、同時(shí)工作的支管數(shù) 如果計(jì)算出來(lái)的不是整數(shù)，則應(yīng)考慮減少同時(shí)工作的噴頭數(shù)或適當(dāng)調(diào)整支管的長(zhǎng)度。5、確定輪灌分組及支管輪灌方案為提高管道的利用率，節(jié)省設(shè)備投資，多采用有序輪灌的工作制度。確定輪灌方案時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)。(1)輪灌分組應(yīng)該有一定的規(guī)律，方便運(yùn)行管理。(2)各輪灌組的工作噴頭數(shù)應(yīng)盡量一致，以保證系統(tǒng)的流量變化不大。若各輪灌組的噴頭數(shù)很難均等時(shí)，其差別不宜超過(guò)1一3個(gè)，并且盡可能使地勢(shì)較高或離泵站較遠(yuǎn)的噴頭數(shù)略少。六、噴灌工作制度

35、的擬定(3)輪灌編組時(shí)盡量使系統(tǒng)輪灌周期與設(shè)計(jì)的噴灌周期接近。(4)制定支管輪灌順序時(shí)，應(yīng)將流量迅速分散到各分配水管道中，避免流量集中于某一條配水管道。如系統(tǒng)需要兩根支管同時(shí)工作，支管的輪灌方式(對(duì)半固定噴灌系統(tǒng)也為支管的移動(dòng)方式)有4種方案:兩根支管在干管的同一側(cè)，從地塊的一端同時(shí)依次向前移動(dòng)兩根支管在干管的兩側(cè)，從地塊的一端兩根支管由地塊中間向兩端交叉移動(dòng)，兩根支管從干管首、尾兩端反向移動(dòng)六、噴灌工作制度的擬定六、噴灌工作制度的擬定當(dāng)三根支管同時(shí)工作時(shí)，以每根支管1/3灌溉面積的方案最有利這樣，只有0-1段干管需要三根支管的流量，1-2段干管需要兩根支管的流量，2-3段干管只需一根支管的流

36、量。輪灌方案確定好后，干、支管的設(shè)計(jì)流量即可確定。支管設(shè)計(jì)流量為支管上各噴設(shè)計(jì)流量之和，干管設(shè)計(jì)流量依支管的輪灌方式而定。七、管道設(shè)計(jì) 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括各級(jí)管道的管材選擇與管徑的確定。豎管一般采用鍍鋅鋼。根據(jù)噴頭流量大小及豎管高度等因素，選用DN25或DN32管徑。1、管材的選擇可用于噴灌的干、支管材種類(lèi)很多，應(yīng)該根據(jù)噴灌區(qū)的具體情況，如地質(zhì)、地氣候、運(yùn)輸、供應(yīng)以及使用環(huán)境和工作壓力等條件，結(jié)合各種管材的特性及適用進(jìn)行選擇。對(duì)于地埋固定管道，可選用硬塑管、鋼筋混凝土管或鋼絲網(wǎng)水泥管等。用于噴灌地埋管道的塑料管一般選用硬聚氯乙烯管(PVC-U管)。對(duì)于口徑150mm以上的地埋管道，硬聚氯乙烯

37、管在性能價(jià)格比上的優(yōu)勢(shì)下降，應(yīng)通過(guò)技術(shù)經(jīng)析選擇合適的管材。對(duì)于地面移動(dòng)管道，則應(yīng)優(yōu)先采用帶有快速接頭的薄壁鋁合金管，塑料管經(jīng)常暴露在陽(yáng)光下使用，易老化，縮短使用壽命，因此，地面移動(dòng)管最好不宜采用塑料管。七、管道設(shè)計(jì)2、干管直徑的確定干管管徑通常是在滿足下一級(jí)管道流量和壓力的前提下按綜合年費(fèi)用最小的原則選擇。隨著管徑的增大，管道的投資將隨之增高，其折算年值也相應(yīng)增加，而管道的年運(yùn)行費(fèi)隨之降低管道的綜合年費(fèi)用為投資的折算年值和年運(yùn)行費(fèi)之和，且必定存在一個(gè)最小值，該最小值所對(duì)應(yīng)的管徑即經(jīng)濟(jì)管徑。干管管徑一般應(yīng)采用經(jīng)濟(jì)管徑，即根據(jù)最小費(fèi)用法確定管徑。七、管道設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，經(jīng)濟(jì)管徑一般根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速

38、或經(jīng)驗(yàn)公式確定。1、根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速確定干管管徑2、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定干管經(jīng)濟(jì)管徑一般情況下，應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速來(lái)確定干管管徑，對(duì)于規(guī)模不算太大的噴灌工程，常用經(jīng)驗(yàn)公式估算管道的管徑。但噴灌工程，系統(tǒng)年工作小時(shí)數(shù)少，而投資又比較大，這時(shí)在噴灌所需壓力能得到滿足的情況下，選用較小的管徑是經(jīng)濟(jì)的。但為了保證管道的安全，鋼管流速應(yīng)控制在2.5以下，塑料管流速應(yīng)控制在1.8以下。七、管道設(shè)計(jì)3、支管管徑的確定為使噴灑均勻，要求支管上各噴頭的流量和壓力基本一致。因此，規(guī)范規(guī)定同一支管上任意兩個(gè)噴頭之間的工作壓力差應(yīng)在噴頭設(shè)計(jì)工作壓力的20以?xún)?nèi)。若噴頭工作壓力水頭為hp，支管上最大和最小噴頭工作壓力分別為hmax和

39、hmin，考慮地形高差Z的影響，則支管管徑選擇的控制條件為：證明：為保證同一條支管上首尾兩端的出水口流量相差不超過(guò)10%，則支管上首尾兩端出水口處的壓力相差應(yīng)不超過(guò)20%。為同一支管上任意兩噴頭間支管段水頭損失為同一支管上兩噴頭的進(jìn)水口高程差(順坡鋪設(shè)支管為負(fù)值，逆坡為正值)Zhmaxhmin七、管道設(shè)計(jì)沿程水頭損失計(jì)算：等距等流量多出口管道沿程水頭損失：1、分段計(jì)算2、間接計(jì)算七、管道設(shè)計(jì)第一步：先按進(jìn)口處最大流量且沿程不變計(jì)算沿程水頭損失第二步：乘以多口系數(shù)F校正出流孔口數(shù)流量指數(shù)多孔管首孔位置系數(shù)，即多孔管入口至第一個(gè)出流孔管的距離與各出流孔口間距之比七、管道設(shè)計(jì)局部水頭損失：局部水頭損

40、失有時(shí)也可按沿程水頭損失的10-15估算七、管道設(shè)計(jì)總水頭損失：七、管道設(shè)計(jì)變徑支管計(jì)算d前d后L前L后八、水泵和動(dòng)力機(jī)選型選擇水泵和動(dòng)力，必須確定噴灌系統(tǒng)的水泵設(shè)計(jì)流量和揚(yáng)程。水泵設(shè)計(jì)流量應(yīng)為全部同時(shí)工作的噴頭流量之和，即：管道水利用系數(shù)同時(shí)工作的噴頭數(shù)噴頭工作壓力豎管高度沿程水頭損失局部水頭損失典型噴頭地面高程水源高程hsZd-Z0hp九、水錘壓力計(jì)算水擊：有壓管道中，由于閥門(mén)的啟閉或水泵突然啟動(dòng)或停止，會(huì)使管內(nèi)流速急劇變化而引起管道中動(dòng)水壓強(qiáng)急劇上升或下降，這種現(xiàn)象稱(chēng)之為水擊或水錘1、水擊壓力計(jì)算（1）水擊波速（2）水擊分類(lèi) 水擊在管路中往返一次所需的時(shí)間稱(chēng)為相長(zhǎng)，用T表示五、管道水擊壓

41、力計(jì)算與防護(hù)直接水擊：Ts2L/a時(shí)，閥門(mén)處的壓強(qiáng)不受閥門(mén)關(guān)閉時(shí)間長(zhǎng)短的影響，稱(chēng)為直接水擊間接水擊：Ts2L/a時(shí)，閥門(mén)處的壓強(qiáng)與閥門(mén)關(guān)閉時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，稱(chēng)為間接水擊直接水擊壓強(qiáng)大于間接水擊壓強(qiáng)2、減小水擊壓強(qiáng)的措施（1）延長(zhǎng)閥門(mén)啟閉時(shí)間，從而避免產(chǎn)生直接水擊（2）設(shè)計(jì)中控制管內(nèi)流速不超過(guò)允許最大值（3）對(duì)于長(zhǎng)管可以采取每隔一定距離設(shè)調(diào)壓井或安全閥和進(jìn)氣閥（4）應(yīng)盡量選用大管徑的薄壁管第五節(jié) 機(jī)組式噴灌系統(tǒng) 噴灌機(jī)在田間作業(yè)時(shí)，必需與相應(yīng)的供水系統(tǒng)相配合，有的機(jī)組還要求有適當(dāng)?shù)牡缆?，才能順利地工作。與管道式噴灌系統(tǒng)一樣，機(jī)組式噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)地目的，仍是要滿足作物需水、噴灌三要素以及田間輪灌操作、管

42、理方便等要求。第五節(jié) 機(jī)組式噴灌系統(tǒng)機(jī)組式噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)可分為兩種情況第一種情況是使用單臺(tái)動(dòng)力機(jī)和泵，一個(gè)噴頭的噴灌機(jī)的系統(tǒng)由于這類(lèi)噴灌機(jī)的性能已固定，除非原配套不合理，一般宜再調(diào)整，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)是確定和布設(shè)機(jī)組的工作位置(定噴式)或工作路線（行噴式)，布置和設(shè)計(jì)供水系統(tǒng)，安排輪灌等我國(guó)現(xiàn)有的中、小輕型單噴頭噴灌機(jī)都于這一類(lèi)。第二種情況是使用從管網(wǎng)給水栓提取壓力水的噴灌機(jī)系統(tǒng)這類(lèi)噴灌機(jī)的水力性能有較大的可調(diào)范圍，如改換噴嘴、連接管管徑等。尤其是配多噴頭的大型機(jī)可根據(jù)需要改變噴頭或噴嘴的配置，機(jī)組可根據(jù)所負(fù)擔(dān)的灌概面積大小來(lái)設(shè)計(jì)和組裝。本講主要講述定噴式噴灌機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其他噴灌機(jī)組系

43、統(tǒng)的設(shè)計(jì)參考有關(guān)書(shū)籍。一、機(jī)組選型定噴機(jī)組的選型一般根據(jù)地形、噴灌面積的大小、土壤、作物以及水源狀況等因決定，有條件時(shí)應(yīng)通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合分析來(lái)確定。一般地說(shuō)，在地塊較小、水源比分散或坡度較大的地方，可采用手提式或手抬式噴灌機(jī)組;在面積大、種植作物單、水源充足以及地面比較平坦的地方，可采用拖拉機(jī)懸掛式或牽引式噴灌機(jī)組，若低稈作物，亦可采用滾移式噴灌機(jī)組;介于以上兩種情況之間的地方，可采用手推式小型噴灌機(jī)組、拖拉機(jī)配套的小型噴灌機(jī)組以及人工移管式中、小型噴灌機(jī)組。二、機(jī)組臺(tái)數(shù)的確定1、單臺(tái)機(jī)組控制面積2、機(jī)組臺(tái)數(shù)灌水周期噴灌機(jī)組每天噴灌時(shí)間噴灌機(jī)組流量田間噴灑水利用系數(shù)管道系統(tǒng)水利用系數(shù)灌水定額設(shè)

44、計(jì)噴灌面積單機(jī)組噴灌面積機(jī)組臺(tái)數(shù)，取大于該值的整數(shù)三、噴灑方式與噴頭組合1.噴灑方式 (1)全圓噴灑。多噴頭作業(yè)的定噴機(jī)組式噴灌系統(tǒng)的噴灑方式多采用全圓噴灑。噴頭的布置與管道式噴灌系統(tǒng)相同，一般在風(fēng)向多變的情況下，采用正方形布置，在有穩(wěn)定主方向的情況下，采用矩形或等腰三角形布置 (2)扇形噴灑。單噴頭作業(yè)的定噴機(jī)組式噴灌系統(tǒng)的噴灑方式有時(shí)采用扇形噴灑。噴灌機(jī)如為單向控制，噴頭最好順風(fēng)向噴灑。噴灌機(jī)如為雙向控制，則噴頭應(yīng)垂直風(fēng)向噴灑。噴灑扇形中心角一般可采用270度，以便給機(jī)組的移動(dòng)留出一條干燥的退路。對(duì)于多噴頭作業(yè)的定噴機(jī)組式噴灌系統(tǒng)，在灌溉季節(jié)風(fēng)向穩(wěn)定且有條件順風(fēng)噴灑的情況下，亦可采用扇形噴

45、灑。在地塊邊緣有道路、房屋等不應(yīng)噴灑時(shí)，則需在田邊布置噴頭作180度或90度的扇形噴灑。三、噴灑方式與噴頭組合2.噴頭組合形式 一般在管道式噴灌系統(tǒng)中，除了位于地塊邊緣的噴頭作扇形噴灑外，其余均采用全圓噴灑。在移動(dòng)機(jī)組式系統(tǒng)中，為了避免噴濕機(jī)行道，給機(jī)組移動(dòng)帶來(lái)困難，一般都采用扇形噴灑方式。 扇形噴灑矩形組合和扇形噴灑等腰三角形組合常用于定噴機(jī)組式系統(tǒng)，扇形中心角常取240-270度,其在無(wú)風(fēng)情況下的布置間距理論計(jì)算值分別為a=R,b=1.73R , s= 1.73R2和a=R, b=1.865R, S=1.865R2，實(shí)際應(yīng)用時(shí)也要根據(jù)組合均勻度和風(fēng)速予以縮小。三、噴灑方式與噴頭組合四、田間

46、布置 對(duì)于不同的機(jī)組形式，可考慮不同的布置方式。如直連式單噴頭機(jī)組，它的噴頭是與水泵直連的，機(jī)組整個(gè)進(jìn)入田間操作，因此就需要按噴點(diǎn)間距布置集水井(工作池)，并用渠道或暗管輸水，將各工作池串通，同時(shí)布置機(jī)行道，以備機(jī)組出入。如果是管引式(噴頭與水泵間以管道連接)機(jī)組，則需按噴頭間距a、支管間距b布置支管位置及干管(或渠道)位置，并在干管或渠道上按支管間距布置給水拴或機(jī)組工作池，在一般情況下應(yīng)盡可能使用支管順耕作方向布置，在坡地、梯田上，支管應(yīng)順等高線布置。四、田間布置1、直連式單噴頭機(jī)組 一般沿田間渠道工作渠移動(dòng)，田間渠道順耕作方向布置。噴灌機(jī)在A1點(diǎn)位置噴灑后至A2點(diǎn)再進(jìn)行噴灑，直至第一條渠道

47、噴灑完后再移至下一條渠道。田間渠道的長(zhǎng)度一般為100-300m.最好是噴頭間距的數(shù)倍，渠道上每隔一個(gè)噴頭間距設(shè)置一個(gè)供噴灌機(jī)取水的工作池，噴頭間距和工作渠的間距應(yīng)根據(jù)工作條件，按噴頭噴灑組合后能確保一定均勻度的原則來(lái)確定。四、田間布置 2.管引式單噴頭機(jī)組 管引式單噴頭機(jī)組可沿田間渠道兩邊作業(yè)。如機(jī)組移至位置A1，噴頭由管道引出至B1點(diǎn)進(jìn)行扇形噴灑，當(dāng)B1點(diǎn)噴灑完后，退至B2點(diǎn)，待此條管道位置各噴點(diǎn)依次噴完后，再將噴頭連同管道移至C1、C2各噴頭進(jìn)行噴灑。當(dāng)取水點(diǎn)A1兩邊都噴灑完畢后，機(jī)組移至A2點(diǎn)，再重復(fù)上述方式進(jìn)行噴灑。四、田間布置3管引式多噴頭機(jī)組四、田間布置五、田間工程設(shè)計(jì)定噴機(jī)組式噴

48、灌系統(tǒng)除水源外都是可移動(dòng)的，所以田間工程設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)輸水明渠或暗管，確定工作池尺寸以及布置機(jī)行道。1、明渠 輸水明渠的設(shè)計(jì)流量應(yīng)根據(jù)自其中取水的噴灌機(jī)的噴水量，并考慮輸水損失確定。如果渠道還兼作田間排水之用，則還應(yīng)考慮通過(guò)排水流量的要求。輸水明渠最好加以襯砌或采用其他的防滲措施，以減少輸水損失，提高水的利用系數(shù)。渠道為不加襯砌的土渠時(shí)，一般都采用梯形斷面，其斷面邊坡系數(shù)視土質(zhì)而定，通常為1：11：1.5。對(duì)砂性土壤，邊坡應(yīng)緩些；粘重土壤則可陡些?；炷粱虼u石襯砌渠道可采用矩形斷面。如用預(yù)制混凝土件襯砌，則可采用U形斷面，以改善受力情況并增大輸水能力。五、田間工程設(shè)計(jì)2、暗管 暗管的埋設(shè)深度應(yīng)

49、考慮機(jī)耕和冬季防凍，因此至少為0.6m，并宜埋設(shè)于本地冰凍深度以下。定噴機(jī)組式系統(tǒng)的輸水暗管，一般是低壓管道，可采用混凝土管或缸瓦管，亦可因地制宜采用其他管材，在確保安全運(yùn)行的前提下，盡量降低造價(jià)。暗管的斷面尺寸計(jì)算與一般輸水管道相同。為防止堵塞，暗管從明渠引水時(shí)，進(jìn)口應(yīng)設(shè)置攔污柵。3、工作池工作池是噴灌機(jī)組的取水點(diǎn)，由于水泵吸水要求有一定的水深，所以機(jī)組從明渠或暗管吸水時(shí)，一般都應(yīng)設(shè)置集水的小池。五、田間工程設(shè)計(jì)目前我國(guó)大量的定噴機(jī)組是輕、小型，所用的水泵流量都不太大，因此，工作池中的水深只要保持在50cm左右就可以。如果明渠或暗管的水深超過(guò)此值，亦可不設(shè)工作池。對(duì)于大、中型的定噴機(jī)組，工作

50、池的尺寸應(yīng)按水泵進(jìn)水池的有關(guān)規(guī)定設(shè)計(jì)。若暗管的直徑較大，為了便于清除來(lái)自暗管中的泥沙、污物和探測(cè)管內(nèi)是否損壞等情況，工作池應(yīng)能容得人上下。有條件時(shí)，暗管上的工作池最好能加蓋。工作池一般可用磚砌，或用大口徑混凝土管護(hù)壁。對(duì)于暗管上的工作池，常因地形關(guān)系而使池頂高出地面，此時(shí)，最好適當(dāng)調(diào)整縱坡，使池頂高程降低，以免妨礙耕作。五、田間工程設(shè)計(jì)4、機(jī)行道沿著農(nóng)渠或輸水暗管一側(cè)，應(yīng)設(shè)機(jī)行道。如果為直連式單機(jī)組，還應(yīng)沿著工作渠或工作暗管一側(cè)布置機(jī)行道。機(jī)行道的寬度大于機(jī)組的寬度，以確保機(jī)組能方便地移動(dòng)。地下輸水暗管一般多與機(jī)行道結(jié)合，下面是暗管，上面是機(jī)組道，這時(shí)工作池與機(jī)行道可采用以下集中布置方式。(1

51、)使池口與路面齊平，池口加蓋，蓋上留通氣孔。(2)使工作池設(shè)置在路邊，用一根小管與暗管的頂部連接。(3)在設(shè)置工作池的地方，把該段暗管拐向路的一側(cè)。第六節(jié) 噴灌系統(tǒng)的施工與管理維護(hù)一、噴灌系統(tǒng)的施工不同形式的噴灌系統(tǒng)，其施工的內(nèi)容也不同:移動(dòng)式噴灌系統(tǒng):施工內(nèi)容主要在田間布置水源(井、渠、塘等)，主要是土石方工程；固定式(含半固定式)噴灌系統(tǒng)則還要進(jìn)行泵站的施工和管道系統(tǒng)的鋪設(shè)。噴灌系統(tǒng)的施工一般應(yīng)作為農(nóng)田基本建設(shè)的一個(gè)組成部分，在尚未實(shí)現(xiàn)園田化的地區(qū)最好結(jié)合園田化工程進(jìn)行，在土地平整后再挖渠道和鋪設(shè)管道，以減少返工。在土地已經(jīng)平整的地區(qū)，噴灌系統(tǒng)施工可大致分為以下幾個(gè)步驟:定線與放樣、開(kāi)挖基

52、坑和管槽、澆筑水泵基座與安裝水泵、安裝管道與管件、沖洗、試壓、回填和試噴。一、噴灌系統(tǒng)的施工 1、定線與放樣定線和放樣就是將設(shè)計(jì)圖紙上的設(shè)計(jì)方案，直接布置到地面上去。第一：要在施工現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)測(cè)量控制網(wǎng)(應(yīng)保存到施工完畢)，第二：定出各種建筑物的主軸線、基坑開(kāi)挖線與建筑物輪廓線等，標(biāo)明建筑物主要部位和基坑開(kāi)挖的高程。注意：對(duì)于水泵放樣應(yīng)確定水泵的軸線位置和泵房的基腳位置和開(kāi)挖深度等，對(duì)于管道系統(tǒng)則應(yīng)確定干、支管的軸線位置，彎頭、三通及噴點(diǎn)(即豎管)的位置和管槽的深度。對(duì)于移動(dòng)式系統(tǒng)要定出渠道的中心線、坡腳和挖深及噴點(diǎn)(應(yīng)設(shè)吸水池或標(biāo)志)的準(zhǔn)確位置。一、噴灌系統(tǒng)的施工2、挖渠修路、挖基坑和管槽在便于

53、施工的前提下管槽應(yīng)盡量挖得窄些，但必須保證邊坡的穩(wěn)定，只是在接頭處開(kāi)挖斷面較大一些，這樣土方量少，管道承受的土壓力也較小。管槽的底面就是管道的鋪設(shè)平面，所以要挖得平整，以減少不均勻沉陷。若局部超挖則應(yīng)用相同的土壤填補(bǔ)夯實(shí)到接近天然的密實(shí)度。溝槽經(jīng)過(guò)巖石、卵石等容易損壞管道的地方應(yīng)將槽底至少再挖深15cm，并用砂土或細(xì)土回填至設(shè)計(jì)槽底標(biāo)高。如基坑中有地下水滲入，則要建立排水系統(tǒng)將積水及時(shí)排除。一、噴灌系統(tǒng)的施工3、澆筑水泵基座與安裝水泵水泵基座應(yīng)澆筑在未經(jīng)松動(dòng)的原狀土上。在澆級(jí)過(guò)程中關(guān)鍵在于嚴(yán)格控制基腳螺釘?shù)奈恢煤蜕疃?。采用一個(gè)木框架，按水泵基腳螺釘位置打孔，按水泵的安裝條件把基腳螺釘穿在孔內(nèi)進(jìn)

54、行澆筑?；蝾A(yù)留較大的孔，在安裝水泵對(duì)再把螺拴施進(jìn)預(yù)留孔中進(jìn)行第二次灌漿澆筑。 水泵安裝時(shí)要特別注意，對(duì)于直聯(lián)機(jī)組，水泵軸線與動(dòng)力機(jī)軸線一致，安裝完畢后應(yīng)用測(cè)隙規(guī)檢查同心度；對(duì)于非直聯(lián)臥式機(jī)組，動(dòng)力機(jī)與水泵軸心線必須平行，皮帶軸應(yīng)在同一平面，且中心距應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；吸水管要盡量短而直，接頭要嚴(yán)格密封。一、噴灌系統(tǒng)的施工4、管道安裝 安裝順序應(yīng)先干管后支管，從低處向高處進(jìn)行。干支管均應(yīng)埋在地面以下一定深度或埋在當(dāng)?shù)貎鐾翆右韵?，以防農(nóng)業(yè)機(jī)械壓壞管道。對(duì)于塑料管道，一般埋在地面以下0.6-0.8m即可避免被農(nóng)業(yè)機(jī)械壓壞。在安裝管子時(shí)應(yīng)有一定縱坡，使管內(nèi)殘留的水能向水泵或管道末端匯流，并在末端裝上排空閥

55、，以便灌水結(jié)束后將管內(nèi)積水全部排除。對(duì)于金屬管道，需要預(yù)先進(jìn)行防銹處理。當(dāng)管坡較大時(shí)，管子承口應(yīng)朝上，由下向上進(jìn)行安裝。對(duì)于塑料管應(yīng)裝有伸縮節(jié)或成波狀形平鋪在槽內(nèi)，以適應(yīng)溫度變形。各種管件的連接應(yīng)該牢固不漏水。安裝過(guò)程中要始終防止砂石及其他雜物進(jìn)人管道。如安裝中斷就要用堵頭將敞口封閉，隨時(shí)注意不要將雜有遺留在管內(nèi)。 豎管的安裝應(yīng)保證鉛直、穩(wěn)定，其上端接頭應(yīng)與噴頭接頭配套，而且密封可靠。一、噴灌系統(tǒng)的施工 5、沖洗 管道裝好后先不裝噴頭，開(kāi)泵沖洗管道，把豎管敞開(kāi)任其自由溢流把管中砂石都沖出來(lái)，以免以后堵塞噴頭。為使沖洗時(shí)有較大的流速，各條支管、各個(gè)豎管可以輪流沖洗，每次只沖一根支管的一個(gè)豎管。應(yīng)

56、按設(shè)計(jì)流量連續(xù)沖洗，目測(cè)直到出口處水的顏色與透明度和進(jìn)口處一致為止。一、噴灌系統(tǒng)的施工6、試壓管道安裝完畢填土定位后，應(yīng)進(jìn)行管道水壓試驗(yàn)。對(duì)于面積不小于30hm2噴灌工程，應(yīng)分段進(jìn)行管道水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)長(zhǎng)度不宜大于1000m。對(duì)于較小的工程也可以只做全系統(tǒng)的水壓試驗(yàn)。在水壓試驗(yàn)前首先要檢查整個(gè)管網(wǎng)的設(shè)備狀況，看閥門(mén)啟閉是否靈活，開(kāi)度是否符合設(shè)計(jì)要求，排氣與進(jìn)氣裝置是否通暢等。其次要檢查地埋管填土定位情況，主要應(yīng)考慮受壓后管道是否會(huì)發(fā)生位移，為此，直管段應(yīng)覆土。而接頭處則暫不覆土，以便于觀察。一、噴灌系統(tǒng)的施工試壓時(shí)，所有開(kāi)口全部封閉，噴灌的豎管用堵頭堵死。利用控制閥逐段進(jìn)行試壓。試驗(yàn)時(shí)首先讓管道

57、注滿水24h(對(duì)于金屬管和塑料管)到48h(對(duì)于鋼筋混凝土管和鋼絲網(wǎng)水泥管)后才可進(jìn)行耐水壓試驗(yàn)高密度聚乙烯塑料管試驗(yàn)壓力不應(yīng)小于管道設(shè)計(jì)工作壓力的1.7倍，低密度聚乙烯塑料管試驗(yàn)壓力不應(yīng)小于管道設(shè)計(jì)工作壓力的2.5倍，其他管材的管道試驗(yàn)壓力不應(yīng)小于管道設(shè)計(jì)壓力的1.5倍試驗(yàn)時(shí)升壓應(yīng)緩慢，達(dá)到試驗(yàn)壓力后，保壓l0min，如果在這10min內(nèi)壓力管道無(wú)泄漏、無(wú)破損，下降不超過(guò)50kPa，即為合格，否則應(yīng)進(jìn)行滲水量試驗(yàn)。一、噴灌系統(tǒng)的施工 進(jìn)行滲水量試驗(yàn)時(shí)應(yīng)先充水，排凈空氣，然后緩慢升壓到試驗(yàn)壓力后，立即關(guān)閉進(jìn)水閥，記錄下降100kPa壓力所需要的時(shí)間T1(min)；再將水壓上升到試驗(yàn)壓力;關(guān)閉進(jìn)

58、水閥并立即開(kāi)啟防水閥，向量水器中放水，記錄下壓力下降100kPa所需要的時(shí)間T2(min),測(cè)量在T2時(shí)段內(nèi)的放水量W(L)，并下式計(jì)算實(shí)際滲水量。一、噴灌系統(tǒng)的施工7、回填 在管道安裝好后，要立即填土定位，但應(yīng)將接頭部分空出來(lái)，待試壓證明整個(gè)系統(tǒng)施工質(zhì)量合乎要求后，才可以全部回填?；靥钋皯?yīng)將溝槽內(nèi)一切雜物清除干凈，排干積水?；靥畋仨氃诠艿纼蓚?cè)同時(shí)進(jìn)行，嚴(yán)禁單側(cè)回填，如管道埋深較大應(yīng)分層輕輕夯實(shí)。采用塑料管時(shí)，應(yīng)掌握回填時(shí)間，最好在氣溫等于土壤溫度時(shí)回填，以減少溫度變形，管道周?chē)畹耐林胁荒苡兄睆酱笥?.5cm的石子或直徑大于5cm的土塊，半軟塑料管在回填時(shí)應(yīng)將管道內(nèi)充滿水?；靥钔烈部梢杂米?/p>

59、水的方法，使之密實(shí)。建筑物基坑的回填，應(yīng)等砌體砂漿或混凝土凝固，并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再進(jìn)行;回填土應(yīng)干濕適宜，分層夯實(shí)，與砌體緊密接觸。一、噴灌系統(tǒng)的施工8、試噴待沖洗、試驗(yàn)和回填完畢后，裝上噴頭進(jìn)行試噴，必要時(shí)還應(yīng)檢查在正常工作條件下各噴點(diǎn)處壓力是否達(dá)到噴頭的工作壓力，用量雨筒測(cè)量系統(tǒng)均勻度，判斷是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，檢查水泵和噴頭運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。 最后繪制工程竣工圖，圖上標(biāo)明埋在地下的管道和管件的實(shí)際位置圖，以便檢修時(shí)參考。二、噴灌系統(tǒng)的管理維護(hù)二、噴灌系統(tǒng)的管理維護(hù)（一）噴灌系統(tǒng)的管理1、水源工程管理水源工程管理依水源類(lèi)型不同而異，管理中必須保證這些工程建筑物完好；保證用水計(jì)劃中用水量及供水時(shí)間的

60、要求；同時(shí)水質(zhì)要符合設(shè)汁規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。 對(duì)調(diào)蓄水池等水源工程，應(yīng)經(jīng)常維修與養(yǎng)護(hù)，每年在非灌溉季節(jié)，進(jìn)行一次歲修。對(duì)蓄水池沉積的泥沙、污物，定期進(jìn)行清除。對(duì)提水泵站工程，進(jìn)水池水位必須保持在設(shè)計(jì)最低水位以上。進(jìn)水池的雜草和攔污柵上的污物應(yīng)及時(shí)排除。在系統(tǒng)運(yùn)行前應(yīng)對(duì)泵站、管路、閘閥、調(diào)節(jié)池等進(jìn)行全面檢查，修復(fù)已損壞的部件。當(dāng)灌水季節(jié)結(jié)束，應(yīng)排除所有管中存水，然后封堵閥門(mén)井二、噴灌系統(tǒng)的管理維護(hù)2、輸水明渠及低壓輸水暗管的工程管理 每年在噴灌季節(jié)前后，應(yīng)對(duì)輸水明渠、輸水暗管和工作池、進(jìn)水池等進(jìn)行一次歲修。全面檢查，清淤除障，修復(fù)損壞部位。灌水時(shí)如發(fā)現(xiàn)渠道或管道有漏水現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)，防滲堵漏。如控制閘