喷灌工程技术理论实操.ppt

第四章第四章 喷灌工程技术喷灌工程技术1行业进步行业进步烟草固定式喷灌2行业进步行业进步3行业进步行业进步草 坪 喷 灌4行业进步行业进步头喷喷灌的主要技术参数 射流式喷头的水力学原理 喷灌系统 概述与喷灌技术要求 喷灌的主要内容摇臂式喷头的结构 喷灌系统的类型 喷灌系统的规划设计 喷灌技术的主要内容 喷灌系统的分类与组成 概 述 喷头性能 喷头的种类和工作原理 喷灌系统自动化 5行业进步行业进步国外喷灌技术发展概况与前景v 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v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v 从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6行业进步行业进步v1983年世界喷灌面积达到4亿亩v以色列、罗马尼亚、联邦德国、捷克斯洛伐克等 国的喷灌面积占其灌溉面积的100％v美国、苏联的喷灌面积占其灌溉面积的40％，但 其分别占总灌溉面积的1/3v主要灌溉作物为蔬菜、果树、葡萄、经济作物、 牧草、玉米和小麦7行业进步行业进步世界喷灌发展的三大趋势v不断提供机械化与自动化水平，喷灌面积持续增长v注意节能、着手开发与利用新能源v日益广泛地应用新技术、重视提高喷灌质量8行业进步行业进步我国喷灌技术发展概况v我国的喷灌发展起步较晚，1949年以后才开始研究喷灌和运用喷灌方法灌溉蔬菜v喷灌在我国的发展大致分为两个阶段：v第一阶段（1949—1973）引进、试验阶段 当时主要学习苏联的技术，于50年代在上海、南京、重庆、武汉等大城市建立一批喷灌站9行业进步行业进步v第二阶段（1973—至今）研究试点、推广应用阶段 从1973年我国掀起了一个研究与推广喷灌的热潮，到80年代喷灌面积达到1千万亩10行业进步行业进步喷 灌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、果树等经过20多年的努力，现在我国已有喷灌面积80多万hm211行业进步行业进步喷灌技术的优点省水、增产省劳力 提高土地利用率 防止土壤冲刷和盐碱化 12行业进步行业进步省水、增产利用喷灌技术与一般的地面灌溉可以节约用水20－30%喷灌对地形的适应性强喷灌可以调节出间小气候，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。

13行业进步行业进步玉米、小麦、棉花、大豆等采用喷灌一般比沟灌、畦灌可增产10－30 % ，蔬菜喷灌则可增产l－2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14行业进步行业进步省劳力 由于喷灌的机械化程度高，可以大量减轻劳动强度，节约劳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15行业进步行业进步提高土地利用率 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5－15%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 防止土壤冲刷和盐碱化 16行业进步行业进步喷灌技术的缺点受风的影响大 一般在3－4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 %17行业进步行业进步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，在水源比较丰富的平原地区一般投资较高18行业进步行业进步棉花固定式喷灌19行业进步行业进步20行业进步行业进步向日葵固定式喷灌21行业进步行业进步半固定式喷灌系统22行业进步行业进步移动式喷灌系统23行业进步行业进步24行业进步行业进步时针式喷灌机25行业进步行业进步26行业进步行业进步27行业进步行业进步时针式喷灌机田间布置鸟瞰图28行业进步行业进步卷管式喷灌机29行业进步行业进步30行业进步行业进步大田棉花用卷管式喷灌机31行业进步行业进步滚移式喷灌机32行业进步行业进步33行业进步行业进步喷灌的主要技术参数 喷灌强度喷灌强度 喷灌均匀度喷灌均匀度 水滴打击强度水滴打击强度 34行业进步行业进步1、喷 灌 强 度定义：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35行业进步行业进步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：平均喷灌强度是指在一定面积上(一个喷头，或许多喷头，或喷头设置点控制的面积)，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 36行业进步行业进步单喷头的喷灌强度定义：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A＝1个喷头的湿润面积37行业进步行业进步喷头的水量分布单个旋转式喷头的典型水量分布图灌水深度影响水量分布的因素：压力风速，风向喷头转速（均匀与否）喷头布置形式和间距38行业进步行业进步单喷头水量分布图39行业进步行业进步压力对水量分布的影响压力对水量分布的影响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40行业进步行业进步2 2、喷管均匀度、喷管均匀度 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、工作压力、喷头布置形式、喷头间距、喷头转速的均匀性、竖管的倾斜度、地面的坡度和风速、风向等因素都有密切关系41行业进步行业进步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： 上式中：42行业进步行业进步 ——整个喷灌面积上的平均喷灌强度 n——观测计算喷灌强度点的总数 P——各点的喷灌强度 ——不计正、负的绝对值喷头组合示意图 43行业进步行业进步喷灌均匀度和喷灌强度的田间测定44行业进步行业进步3 3、水滴打击强度、水滴打击强度 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Œ水滴的直径 雾化指标H/d 45行业进步行业进步不同种类的雾化指标46行业进步行业进步水滴打击强度的影响因素 喷头孔嘴大小 工作压力 喷嘴结构47行业进步行业进步水滴直径的确定及其对土壤的影响 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:1～3mm48行业进步行业进步喷头的组合方式49行业进步行业进步喷头及支管间距计算R R设设设设＝＝＝＝KRKR式中：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0.7R＝喷头的射程(产品性能表上查的数值)50行业进步行业进步组合平均喷灌强度式中：q=喷头流量 Sm＝支管间距 Sl＝喷头间距51行业进步行业进步允许的喷灌强度土壤的入渗速率过程52行业进步行业进步注：允许的喷灌强度应小于土壤的入渗速率53行业进步行业进步喷头性能 喷 头喷头的种类和工作原理 射流式喷头的水力学原理 摇臂式喷头的结构 喷水量工作压力 射程54行业进步行业进步二、喷头 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 55行业进步行业进步56行业进步行业进步57行业进步行业进步58行业进步行业进步1、喷水量 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 表示符号：q 常用单位： m3/h 有时也用L/s表示 转换关系： 1L/s＝3.6 m3/h 测定方法：常采用体积法，循环水池三角堰或水表测定 59行业进步行业进步 上式中: q——喷嘴流量（L/h) Cd——流量系数（＝0.9～0.96） 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A＝12.5）计算喷头流量的半经验方程：计算喷头流量的半经验方程：60行业进步行业进步 喷嘴直径5mm, 工作压力300kPa, 假定Cd=0.94, 计算其流量。

Example:(实例）61行业进步行业进步喷头要求在一定的水压力下才能正常工作水压力由水 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：H 2、工作压力62行业进步行业进步常用单位：米水柱高或公斤／平方厘米转换关系： 1公斤／平方厘米＝10米水柱 高= 98.07kPa 测定方法：一般用压力表测定 63行业进步行业进步工作压力的计算公式工作压力的计算公式上式中： Hd——工作压力（m） d——喷嘴直径（mm） Kd——水滴粉碎系数 一般：Kd=10——17 好：Kd=11——1464行业进步行业进步3、射程 射程：指在无风条件下喷头喷洒的水流所能达到的最远距离表示符号：R 常用单位：m测定方法：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影响因素：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 65行业进步行业进步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 66行业进步行业进步上式中：L－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67行业进步行业进步 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：68行业进步行业进步69行业进步行业进步 喷 头 类 别 性 能低压喷头中压喷头高压喷头 工 作 压 力 （kg/cm2)1～33～5>5喷 水 量 （m3/h ）<1010 ～ 40>40射 程 （m）<2020 ～ 40>40喷头按其工作压力和射程的大小分类70行业进步行业进步喷头按其结构分类旋转式喷头 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 71行业进步行业进步固定式喷头折射式喷头 离心式喷头72行业进步行业进步特点：v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v 水流分散，射程小（5～10m）喷灌强度大v 水滴细小，工作压力低v 结构简单，工作可靠，寿命长用途： 公园、苗圃、温室等73行业进步行业进步旋转式喷头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74行业进步行业进步射流式喷头的水力学原理 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0.9——0.95 ——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 75行业进步行业进步影响射程的其他因素喷射仰角喷头自转速度喷管结构流 量76行业进步行业进步 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 喷射仰角喷头自转速度转速：当喷头以1—3分／转的速度旋转时，比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77行业进步行业进步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。

78行业进步行业进步摇摇臂臂式式喷喷头头的的结结构构 喷 嘴 喷 管整 流 器 弯 管摇 臂弯 管 摆臂弹簧 摇 臂 轴 扇形机构 空 心 轴 轴 套 防沙弹簧 垫 圈 79行业进步行业进步三、管道及附件管 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）80行业进步行业进步1、固定管道——塑料管v塑料管的规格——以外径标称v塑料管的承压能力差v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v塑料管的连接 丝口连接、法兰连接、粘结、焊接、承插连接81行业进步行业进步Pvc 管82行业进步行业进步Pvc 管83行业进步行业进步PE 管84行业进步行业进步2、固定管道—铸铁管铸铁管承压：一般可承受1MPa的压力使用寿命：大于30年管段短、接头多、施工量大易锈蚀性脆，承受动载荷能力差管壁厚，重量大85行业进步行业进步钢管承压：1.5—6.0Mpa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、能承受动载荷易锈蚀4、固定管道—钢管86行业进步行业进步移动管道（一）铝铝合金管强度高重量轻耐腐蚀寿命15—20年硬度差、易变形、价格较高管段长一般为5m、6m87行业进步行业进步镀锌薄壁钢管强度高重量仅为普通钢管的五分之一，但比铝管重耐腐蚀寿命长移动管道（二）88行业进步行业进步钢管89行业进步行业进步移动管道（三）v塑料软管–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制成。

可承压400—800kPav胶管–用橡胶作为原材料，当中夹布制成，价格较高90行业进步行业进步快速接头v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：–11、杠杆紧扣式（或称球形连接）v组成：由接合碗、杠杆扣紧环和带橡胶密封圈的承碗v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91行业进步行业进步杠杆紧扣式92行业进步行业进步vV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93行业进步行业进步v3、弹簧锁紧式v4、暗销式v5、偏心扣式等等还有：94行业进步行业进步管道附件v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95行业进步行业进步给水栓96行业进步行业进步v自闭阀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才能通过， 竖管一拆下，阀门自动关闭97行业进步行业进步自闭阀98行业进步行业进步阀门99行业进步行业进步其它附件和管件：v阀门、逆止阀、过滤器v安全阀、空气阀v三通、弯头v堵头、流量调节器、压力调节器等100行业进步行业进步过滤器101行业进步行业进步三通102行业进步行业进步四、喷灌动力设备 1、柴油机2、电动机103行业进步行业进步104行业进步行业进步小型喷灌机组105行业进步行业进步柴油机机组106行业进步行业进步动力机的选配动力机的选配功率用下式计算：柴油机：电动机：(hp)(kw)注：107行业进步行业进步五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108行业进步行业进步单喷头喷灌机 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与手扶拖拉机配套的喷灌机109行业进步行业进步手抬式柴油轻型喷灌机手推式小型喷灌机110行业进步行业进步拖拉机悬挂式大型喷灌机111行业进步行业进步单喷头喷灌机田间工程的布置特点 v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v单喷头喷灌机一般从明渠中取水v供水渠道的间距也就是喷头的组合间距v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v喷头可以是全圆喷洒，也可以是顺风向作240～300° 扇形喷洒112行业进步行业进步滚滚移移式式喷喷灌灌机机113行业进步行业进步移动式喷灌机田间作业示意图114行业进步行业进步滚移式田间工程的布置 v滚移式喷灌机一般是由有压管道供水v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v给水栓间距一般等于垂直支管方向的喷头组合间距v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115行业进步行业进步纵拖式喷灌机116行业进步行业进步 纵拖式喷灌机田间工程布置特点 v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v纵拖的喷灌管道交替在干管两侧工作v供水干管一般应埋在地下，以免影响喷灌管道的拖移v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117行业进步行业进步绞盘式喷灌机118行业进步行业进步v绞盘式喷灌机多是从高压管网取水绞盘式喷灌机田间工程布置特点 v在给水栓处还要有垂直于供水管道的田间小道v高压管道的间距大致为喷灌机软管长度的两倍v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119行业进步行业进步双悬臂式喷灌机 v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 120行业进步行业进步平移式喷灌机121行业进步行业进步v田间工程是一系列平行的机行道穗其紧邻的供水渠道v机行道的间距为两个悬臂长度之和v路渠两侧 不能有树木和电线杆等障碍物v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/ hv还要求渠中保持一定的水深，一般水深至少60cm 双悬臂式喷灌机田间工程布置特点1.平移双悬臂式喷灌机122行业进步行业进步2.旋转双悬臂式喷灌机v田间工程则是一个压力供水管网v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v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v在给水栓处的水压力应等于喷灌机的工作压力，一般为400～650 kPav各喷点之间要布置道路，以便拖移 123行业进步行业进步时针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124行业进步行业进步小麦用时针式喷灌机125行业进步行业进步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 126行业进步行业进步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127行业进步行业进步灌溉系统配套128行业进步行业进步六、喷灌系统 主要内容1、喷灌系统的组成 2、喷灌系统的分类 3、喷灌系统的规划设计 129行业进步行业进步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130行业进步行业进步固定式喷灌系统(solid-set system)131行业进步行业进步移动式喷灌系统(Portable system)132行业进步行业进步半固定式喷灌系统(Semi-portable system)133行业进步行业进步绞盘式喷灌机134行业进步行业进步平移式喷灌系统(Linear-move system)135行业进步行业进步时针式喷灌系统(Center-pivot system)136行业进步行业进步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137行业进步行业进步1、基本资料的收集(1)灌区地势、地形资料：一般应有1/500——1/1000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。

2)水源调查：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是井水，考虑群并汇流的可能条件 138行业进步行业进步(3)种植制度及群众高产灌溉经验：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)139行业进步行业进步(4)农业气象：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(5)土壤：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140行业进步行业进步(6)作物耗水量：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)在设计灌水深m(以毫米计)为已知的情况下，可得： (7)其它：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141行业进步行业进步2、水量平衡分析 目的：确定灌溉面积，蓄水工程规模 步骤：2.供水分析1.用水分析：①选择设计典型年②计算典型年的作物需水量和典型年灌溉用水量③其它用水3.用水平衡计算②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①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③当来水总量不能满足要求，确定适宜的灌溉面积。

142行业进步行业进步3、选择喷灌系统的形式选择喷灌系统的形式固定式固定式喷灌系灌系统——用于喷灌次数多，经济价值高的作物半固定式半固定式喷灌系灌系统——用于小麦等小型机小型机组式式——山区或经济价值较低的作物绞盘式式喷灌机灌机——小麦等大田作物大型平移或大型平移或时针式式喷灌机灌机——大型农场143行业进步行业进步选选择择喷喷头头及及确确定定喷喷头头的的组组合合形形式式喷头的选择喷头的选择喷头的组合方式喷头的组合方式计算喷头和支管的间距计算喷头和支管的间距计算组合平均喷灌强度计算组合平均喷灌强度4144行业进步行业进步4.14.1、、 喷头的选择喷头的选择考虑灌溉作物：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145行业进步行业进步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ZY－2喷头，喷嘴直径7.0mm，工作压力350kPa，喷头流量q=3.2m3 /h，射程R＝18m146行业进步行业进步4.24.2、、 喷头的组合方式喷头的组合方式原原则：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有合方式有：正方形、矩形、正三角形、三角形和扇形等147行业进步行业进步4.34.3、计算喷头和支管的间距、计算喷头和支管的间距设计射程：R设＝K×R (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148行业进步行业进步4.44.4、计算组合平均喷灌强度、计算组合平均喷灌强度按如下公式计算：149行业进步行业进步5、管网布置 布置原则：1、管道总长短，造价低 2、有利于管理（轮灌或分） 3、平原区，支管与作物种植方向一，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（避免 负压） 150行业进步行业进步5、支管上各喷头的工作压力力求一致，或在允许的范围内，水利设计准则。

6、支管上各喷头的工作压力力求一致，或在允许的范围内，遵循水利设计准则陡坡上（下坡）──缩小管径 （上坡）──管道不宜太长 7、水源应在地块中央，经济 151行业进步行业进步6 6、拟定喷灌工作制度、拟定喷灌工作制度1. 灌水定额：2.一次灌水时间：152行业进步行业进步3. 允许一次同时工作的喷头数153行业进步行业进步7、管道水力计算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154行业进步行业进步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155行业进步行业进步7.1 水头损失计算•总水头损失：•沿沿程水头损失：（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/s2156行业进步行业进步局部水头损失计算：可根据水力学有关公式计算•喷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157行业进步行业进步158行业进步行业进步7.2 多口管水力学计算 一般计算方法:159行业进步行业进步简易计算方法： 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、等流量分流的管称为多口出流管，有一种简便计算沿程总水头损失的方法160行业进步行业进步7.3多口管沿程水头损失的计算其方法为： 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：161行业进步行业进步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： F1－x=1时的多口系数 多口系数已制成表，不必计算，可直接查取162行业进步行业进步163行业进步行业进步平均压力或平均流量所处的位置在平均压力或平均流量所处的位置在：：v距离支管进口0.4L处，此处的水头损失为3/4Hfv要求此处的压力等于喷头的工作压力v支管进口水头支管进口水头H0＝H喷头设计压力＋H竖管高度＋3/4Hf±1/2Z（下坡－，上坡＋）L0.4L3/4HfHfZ1/2ZH0164行业进步行业进步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：控制支管上任意两个控制支管上任意两个喷头的工作的工作压力水力水头之差不超之差不超过喷头设计工作工作压力水力水头的的20%此即为20%规则 20%原则165行业进步行业进步Example:已知：喷头流量q=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：干管支 管竖管H0HfHf0 2.当支管管径采用D1＝63mm和D2=50mm时的支管水头损失和支管进口水头 1.支管允许的最大压力差166行业进步行业进步1. 支管允支管允许的最大水的最大水头偏差：偏差：350kPa×20%=70kPa=7m2. 水水头损失和支管失和支管进口水口水头计算算当当D＝＝50mm时（内径（内径46mm））无旁孔出流无旁孔出流时的水的水头损失失：Hf0=1.1 × fLQm/db=1.1 × 0.948×105×(7×18+9)×(3.2×8)1.77/464.77=51.3 m解：167行业进步行业进步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：H0＝H喷头设计压力＋H竖管高度＋3/4Hf±1/2Z ＝35m+1m+3/4 ×19.8 m+0=50.85 m168行业进步行业进步当当D＝＝63mm时（内径（内径58mm）无旁孔出流无旁孔出流时的水的水头损失失：Hf0=1.1 × fLQm/db= 1.1 × 0.948×105×(7×18+9)×(3.2×8)1.77/584.77=16.9m169行业进步行业进步多孔出流时的水头损失多孔出流时的水头损失：Hf＝ Hf0 ×F=16.9 ×0.387=6.55 m支管进口水头：支管进口水头：H0＝H喷头设计压力＋H竖管高度＋3/4Hf±1/2Z ＝35m+1m+3/4 ×6.55 m+0=40.91 m170行业进步行业进步七、喷灌设备的多种用途v省力喷洒v环境保护喷洒v防灾喷洒171行业进步行业进步省力喷洒v喷洒农药v冲洗及充填v洒 水v喷洒其他化学药品v喷洒肥料172行业进步行业进步环境保护喷洒v美化环境v防尘净化环境v废水（料）处理v降温v鱼塘充气增氧v供水供电173行业进步行业进步防灾喷洒v防冻霜v防风蚀v防海潮风害v洒水除雪174行业进步行业进步八、固定式喷灌系统规划设计实例八、固定式喷灌系统规划设计实例假设，灌区120亩（270m×290m），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=0 mm/d，设计灌水周期7d 。

175行业进步行业进步（一）、（一）、 收集规划收集所需的资料收集规划收集所需的资料v地形、气象v水文地质、土壤（质地、土层厚度、冻土深度、土壤入渗率等）v作物品种和种植结构v动力、水源（出水量、动水位等）v社会经济状况 176行业进步行业进步v已知水源供水量，确定灌溉面积v已知灌溉面积，确定引水量和调蓄容积方法：Ø如果已知水源为水井，要求确定灌溉面积Ø假设灌水周期为T天，日耗水e毫米ØT天水井可供水量：T（天） ×C日开机小时数×Q井 (m3/h) ØT天用水量：T（天） ×(e-p)/1000 ×A ×667（二）、水量平衡计算（二）、水量平衡计算目的：177行业进步行业进步来用水平衡：来用水平衡：来水量＝用水量来水量＝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 本例中 A＝14 ×60/(0.667 ×e)=209亩178行业进步行业进步根据前面根据前面讲述：述：固定式固定式喷灌系灌系统－用于喷灌次数多，经济价值高的作物半固定式半固定式喷灌系灌系统－用于小麦等小型机小型机组式式－山区或经济价值较低的作物绞盘式式喷灌机灌机－小麦等大田作物大型平移或大型平移或时针式式喷灌机灌机－大型农场本例中灌溉作物为经济价值较高的蔬菜，选择固定式喷灌系统（三）、选择喷灌系统的形式（三）、选择喷灌系统的形式179行业进步行业进步根据前面根据前面讲述：述：1. 1. 喷头的的选择考虑灌溉作物：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 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压喷头（四）、选择喷头及确定喷头组合形式（四）、选择喷头及确定喷头组合形式180行业进步行业进步 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ZY－2喷头，喷嘴直径7.0mm，工作压力350kPa，喷头流量q=3.2m3/h，射程R＝18m本例中:181行业进步行业进步原原则：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有合方式有：正方形、矩形、正三角形、三角形和扇形等本例采用正方形布置2. 喷头的组合方式喷头的组合方式3.计算喷头和支管的间距计算喷头和支管的间距设计射程R设＝K×R (K=0.7——0.9, K反映了风的影响)本例中： R设＝0.7×18＝12.6 m如采用正方形布置，喷头和支管间距为：L=b=1.42× R设＝=1.42×12.6＝17.8m≈18m182行业进步行业进步4.计算组合平均喷灌强度计算组合平均喷灌强度满足要求183行业进步行业进步支 管 的 埋 设184行业进步行业进步竖 管 的 固 定185行业进步行业进步竖 管 的 固 定186行业进步行业进步竖 管 的 固 定187行业进步行业进步（五）、拟定喷灌工作制度1. 灌水定额：2.一次灌水时间：188行业进步行业进步3. 允许一次同时工作的喷头数本例中：189行业进步行业进步（六）、管网水力学计算（六）、管网水力学计算目的：确定干管、支管直径，系统总扬程和流量，配置 水泵1、确定支管直径和计算支管进口水头、确定支管直径和计算支管进口水头计算支管上允许的最大压力差（20％规则）△h允许=H喷工×20％ ＝350kPa×20％＝70kPa=7m190行业进步行业进步计算支管水头损失若选用D＝63mm的PVC管，如前例，当D＝63mm时，△h支=6.55m<7m计算支管进口水头H支管进口＝ H喷头设计压力＋H竖管高度＋3/4△h支 ±1/2Z ＝35m+1m+3/4 ×6.55 m+0=40.91 m 191行业进步行业进步2. 2. 计算干管水头损失、确定干管管径计算干管水头损失、确定干管管径•选取最不利轮灌组，以最不利轮灌组确定干管管径。

•本例中，第一轮灌组（顶端）为最不利轮灌组•干管流量Q干＝8×3.2×2＝51.2m3/h，干管长L＝270m若选用干管为D＝110mm（内径100mm）的PVC管△h干＝1.1×f×L×Qm/db=8.61m3. 3. 计算干管进口水头计算干管进口水头192行业进步行业进步H＝ H干管进口＋ △h首＋动水位＝49.52+2+20=73.52mQ= 51.2m3/h4. 4. 计算水泵扬程和流量计算水泵扬程和流量5. . 反算其他支管反算其他支管193行业进步行业进步270m290m干管18m（七）、布置干、支管支管水井194行业进步行业进步（八）、图纸绘制（九）、材料统计（十）、工程预算（十一）、经济评价及效益分析（十二）、施工195行业进步行业进步九、喷灌系统自动化主要目的：v提供劳动生产率和设备利用率、节约劳力和进一 步减轻繁重的灌水劳动v为了提高灌水质量，保证准确地根据作物的需要适时适量的进行灌溉，充分发挥喷灌效益，提高产品的质量，节约用水v为了保证设备的安全可靠的运行196行业进步行业进步自动化喷灌系统包含三个方面自动检测自动操纵自动调节197行业进步行业进步自动化喷灌系统的分类全自动化喷灌系统半自动化喷灌系统远动化喷灌系统198行业进步行业进步自动化喷灌系统工作原理方框图手动开关动 力 源控制机构显示机构喷头控制对象检查机构传 感 器执行机构199行业进步行业进步喷灌系统自动化的操纵方式v电力有线操纵v电力无线操纵v水力操纵v电—水操纵200行业进步行业进步。