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1、喷潮培训课件/2叵第一节喷灌及其特点一、喷灌的定义：喷灌即喷洒灌溉，用压力管道输水，再由喷头将水喷洒到空中，形成细小雨滴，均匀地洒落在地面，湿润土壤并满足作物需水要求的一种灌水方式，喷灌所需压力一般由水泵加压或是利用地形自然落差获得。二、喷灌的优缺点：一）优点1、节水其表现为：喷灌可以控制喷水量，喷水量分布的均匀程度较高，完全可以避免地表径流和深层渗漏损失。水利用系数高由于喷灌有一套专门的管道输出水，在输水过程中，几乎没有漏水和渗水损失现象，所以水利用系数高。水分生产率高灌InP水所生产的粮食公斤数，喷灌可以作到计划供水，即实时供水，这样就可以依据价物的需水规律来供水，需多少供多少，减少了作物
2、无效蒸腾蒸发，当达到相同的产量时，需要较小的灌溉水量。实践表明：喷灌较地面灌溉一般可省水是3050%,节省的水量可以用于发展灌溉面积或其他部门用水。农业用水是大户，节水潜力很大，节水效益相当可观。2、省工喷灌可实现高度的机械化，尤其是采用自动控制的大型喷灌机组各喷灌系统，可以节省大量的劳动力。减少田间工程劳动量，取消了田间输水毛渠农渠，畦田的田填。可以综合利用，喷灌可以结合施入化肥和农药，减少了施肥各喷洒农药的劳动量。初步统计结果，在相同的生产条件下，喷灌所需的劳动量仅为地面灌溉的50%。3、省地喷灌时用管道输水，无需田地间渠和畦境，一般土地利用率高，一般可增加耕地710%。4、保土土壤质地的
3、轻重和透水的强弱、山坡地，调整雨滴的大小和喷灌强度，不致于破坏土壤的团粒结构，不产生地面径流，避免造成土壤表土流失。5、适应性强（1）适应各种作物（小麦、玉米），经济作物（棉花、花生、烟草）瓜果、蔬菜，（2）适应于各种场所大田作物、温室、大型牧场、大型农场、城市园林、运动场、水景工程，（3）适应于各种土壤和地形，沙土、壤土、粘土均可以采用喷灌，不管是平原地区，还是山丘地地区均可采用喷灌技术。值得指出的是山丘区采用喷灌后可以省去人造梯田或其它工程的费用，还有沙漠地区，少量的喷水有利用沙漠的绿洲化。6、机械化程度高喷灌产品的定型和标准化生产，还能促进乡镇工业的发展。7、增产主要表现为：喷灌可以采用
4、较小的灌水定额对作物进行灌溉，便于严格控制土壤水分含水率及灌水深度，作物根系主要分布区水分供应充足，作物计划湿润层的土壤水分，经常保持在作物吸水的适宜范围内，有利作物生长；对耕作层的土壤不产生机械的破坏作用，保持土壤的团粒结构，土壤疏松、多孔、通气性好，促进养分分解，松高土壤肥力；调节田间小气候，增加近地表层的空气湿度,为作物创造了良好的生长发育条件。一般较地面灌溉提高产量1020%o二）缺点：1、投资高（1）机械设备，（2）管道，（3）土建亩投资千元左右。2、受风的影响大，主要是降落水滴随风的水平飘移损失。3、能耗大。三、喷灌发展展望喷灌技术在国外已有100年的历史,我国从此70年代开始发展
5、喷灌技术。美国80年，代喷灌面积1.5亿亩,全部灌溉面积的37%,以色列几乎是喷微灌和滴灌。1、喷灌设备水泵、喷头、接头、管道2、喷灌机具四、喷灌的其它用途1、防霜冻2、施肥3、灭火4、防治病虫害5、城市园林6、水景工程第二节喷灌系统的组成及分类一、喷灌设备喷灌设备又称喷灌机具，是进行喷灌的主要手段，按功能可分为:1、喷洒设备喷头1、 增压设备水泵、动力机、使动设备2、 输水设备，管道及附件接头、三通、四通、阀门、堵头3、 行走设备，动力传动设备行走设备。4、 量测设备真空表、压力表、流量计、土壤湿度计5、 控制设备行走马观花停事出有因安全保护压力调节器流量调节器。一套完整的喷灌设备可以完全包
6、括以上全部喷灌设备，也可以只有其中的一部分主要设备，小型喷灌机具，大型喷灌机具体要求不同，组成也不同。二、喷灌系统组成1、定义：喷灌系统是把水源，喷灌设备和田间工程有机地结合起来，使他成为为一个相对独立的整体，以达到将灌溉用水均匀地喷灌到农田，来满足农作物生长对水分的要求，这样一种水利设施称之为喷灌系统。2、喷灌系统组成喷灌系统通常由水源（包括水泵与动力），输水系统（管道渠系和田间工程），喷灌装置（喷头）三大部分。（1）水源喷灌系统与地面灌溉系统一样，首先要解决水源问题，常见水源有：河流、渠道、水库、塘坝、湖泊、机井、山泉、喷灌对水源的要求：（a）水量满足要求；（b）水质符合灌溉用水标准（农田
7、灌溉水质标准GB5084-92）,另外在规划设计中，特别是山区或地形有较大变化时，应尽量利用水源的自然水头，进行自压喷灌，选取合适的地形和制高点修建水池，以控制较大的灌溉面积。（2）水泵常用泵为离心泵，还有喷灌系列泵。（3）动力常用的动力设备有：电动机、柴油机、小型拖拉机、汽油机。（4）田间工程田间沟渠及建筑物，机组行走的道路。（5）管道系统一般分干、支两级，还可以为干、支、分支三级，管道上还需配备一定数量的管件和竖管。(6)喷灌机一种喷水机器，由喷头、水泵、动力、输水管道以及行走设备组成的可移动的机械。根据移动方式不同，灌灌机可分为人工移动式、机械移动式和自动行走式。根据动力大小分为：轻型机
8、组(24.5KW),小型7.59KW)、中型(2030KW)、大型(40KW以上)的喷灌机组。管道式喷灌系统一般由水源、动力、水泵、管道、喷头及田间工程组成。三、喷灌系统分类按系统获得的压壮/个1自压式移动机组为单喷头式单支管多喷头式定喷式固定式按系统的喷洒特征半固定用人工移动式机械移动式行喷化按系统设备组成管道噌蠹式定喷机组式机组式移动机组式人工移动式 机械移动式思考题1.喷灌的特点及优缺点2.喷灌设备的组成3.喷灌系统分类4.管道式喷灌系统组成专业术语喷灌喷灌系统第三节喷灌的主要技术要素喷灌要达到省水，增产的目的，必须满足农业生产的要求，农业生产对喷灌系统的基本要求有三个。第一个是喷灌强度
9、应小于土壤的入渗强度，以免产生地面积水或产生地面径流，造成土地板结；在山丘地区将产生表土的冲刷，造成水土流失。第二个要求是喷灌到田间的水量分布要均匀，使整个灌区的农作物都均获得足够的水分，使得土壤计划湿润层内含有等深度的水量。第三个是喷灌的水滴对农作物的叶面或土壤表面的打击伤害要小或没有，以免造成农作物受伤或造成大面积的作物倒伏，造成减产灾害。喷灌的主要技术参数有：喷灌强度，喷灌均匀度及水滴打击强度几项指标，也是衡量喷灌质量的主要指标和设计喷灌系统的重要依据。一、喷灌强度（一）定义：单位时间内喷洒降落在田间的水深，称为喷灌强度。喷灌强度在概念上与降雨强度一致，喷灌强度的单位常用：毫米/小时mm
10、/ho（二）喷灌强度的表示方法：由于喷灌控制面积有限。当整个田块喷灌后，可能会出现在同一时刻内，不同地点之间有不同喷灌强度，在同一地点，不同时刻内喷灌强度也不同，研究问题的角度不同，有不同概念的喷灌强度。1、点喷滴强度Pi点喷灌强度：若在一个时段内，喷洒到一个足够小的地块上（可以看成是一个点）上的水深为这时点喷灌强度定义为：pi=fimAOA/实测时，若用量雨筒量测点喷灌强度，可以表达为在一个时段内，喷萨到一个量雨筒的水量，更直观2、平均喷灌强度1）点平均喷灌强度指一个喷灌时段内某一点面积上的在某一时间内的喷灌强度的平均值。（主要是做单喷头灌强度试验时用），计算公式为：Wi式中：为在时段内量雨
11、筒内的水体积，mm-%毫升）。A为量雨筒的开口面积，mn?。2）单喷头平均喷灌强度：指喷头旋转一周后，湿润面积上的喷灌强度的平均值，常用计算值:=*_=旦=，LrArAAR2式中：q为喷头的流量（喷水量）A湿润面积R喷头的射程实验值a算术平均值Wi=7b加权平均值夕=i=lf=l式中：Si为第i个雨量筒所代表的喷灌面积。3、组合喷灌强度当多个喷头按照一定的组合方式布置时，各喷头湿润面积互有重叠，这时湿润面积小于单喷头喷灌面积，另外随着风速增加，湿润面积也会减少，这时系统的组合喷灌强度为P=k,CpP,式中：口为系数，0为布置系数，八为单喷头无风条件下全园喷灌时平均喷灌强度，mm/ho1）平均喷
12、灌强度A=ioooz=iooR2）风系数Kw单喷头全园喷洒1.15V034单支管多喷头全园喷洒支管，主风向180v0,I94支管主风向1.12V0302多支管多喷头同时喷洒1.0注：式中1）V为风速，以m/s计，2）单支管多喷头全园喷洒时，既不平行也不垂直主风向时，可采用线性插值方法求取Kw；3）表中公式适于风速为15.5ms3）布置系数CPa360单喷头全园喷洒1.0单喷头扇形喷洒单支管多喷头同时全园喷洒多支管多喷头同时全园喷洒当ab4、允许喷灌强度对于喷灌系统来说，一般要求整个系统的组合喷灌不应超过土壤稳定渗吸速度就可以了，以保证喷洒到土壤表面上的水能及时渗入到土壤中，不形成积水和径流。此
13、时的喷灌强度为允许喷灌强度，在喷灌系统设计时，如无实测资料时,我们可以粗略地按照土壤类别，地形坡度，根据经验来选定允许喷灌强度，不同类型土壤的允许喷灌强度可按表中数据确定。砂土20砂壤土15壤土12粘壤土10粘8当地面坡度大于5。时，允许喷灌强度表中数据折减小于50,5-820,9-12040,13-20060,大于20。75二、喷灌均匀度喷灌均匀度是指喷灌水量在喷洒面积上分布的均匀程度。实践证明，喷灌作物的增产幅度大小，在满足灌水定额的前提下，主要取决于整个喷灌面积上喷水量分布的均匀程度，因此是它衡量喷灌质量的重要指标之一。在规划设计阶段，选取合理的均匀系数，不仅能达到较高的喷灌质量，也可以
14、使整个系统投资最合理。影响喷灌均匀度的因素很多，主要有：（1）系统的布置方式，（2）喷头组合间距，（3）喷头的水力性能，（4）地面平整度，（5）风速风向。1、喷灌均匀度的表示法1）喷灌均匀系数喷灌均匀系数是一个表示一定面积上水量分布均匀程度的指标，该系数便于比较，有数量上的差异，但不能准确反映水量分布的均匀程度，我国喷灌工程技术规范GB58585,中用CU值表示。C值，即（美国学者）克里斯琴森（ChriStianSen）系数，1942年提出Q=I-丝h式中：C为喷灌系数（ChriStianSenUniformation）,Ii为喷洒水深平均值，（mm）,Zh为喷灌水深平均方差。当测点所代表的面
15、积相等时=-A,7=A.-A当测点所代表的面积不相等时=SJlJSiMi=SSl-SJ/-I/-IJ-I1-1在喷灌工程规划设计时，在设计风速下，对于定喷式喷灌系统喷灌系数不应低于0.75,对行喷式喷灌系统应不低于0.85o2）水量分布图，水量分布图就是喷洒范围内的等水量线图，或等水深线图，根据实测资料可以绘制单喷头或多喷头组合的水量分布。如图2-7,它由水平水量分布与径向水量分布曲线两部分组成。2.喷灌均匀度的实验与计算1）单喷头水量分布图实验2）多支管多喷头全园喷洒a实验法b用单喷头水量分布图计算三、水滴打击强度水滴打击强度是指单位受水面积获得水滴撞击能量的大小，包括作物和地表土壤，具体说
16、就是Imm水深的水滴落在田面上的动能。水滴打击强度的表示法（常用雾化指标表示）有：1 .水滴直径（mm）要求不超过l-3mm。水滴直径的测量方法有：1）面粉法，2）滤纸法，4）高速摄影法2 .雾化指标（又称H/d值）指喷头工作压力（mm水柱）与主喷咀直径（mm）之比。要求蔬菜与花卉4000-5000大田作物3000-YOOo果树牧草2000-30思考题1.喷灌强度概念及计算2 .喷灌均匀度概念及计算3 .水滴打击强度概念及表示方法第四节喷头喷头是喷灌系统中的关键设备，喷头的作用是将有压的灌溉水以喷洒形式均匀地散在田间，对农作物进行灌溉。喷头的结构形式，制造质量以及使用是否得当，都是影响喷灌效果
17、的重要因素。所以进行喷灌系统的规划设计或喷灌系统的管理人员，必须对喷头的种类、结构、机械能性和水力性能有比较全面的了鲜。一、喷头的分类1.按压力分类类别工作压力kp喷水量（r113h）(m)低压喷头100-2000.31.210-14中压喷头200-5000.8-3113.541.5高压喷头50080031-11442.5-682.按喷洒特征分类1）散水式（又称漫射式喷头）由于它在整个喷洒过程中与安装喷头的竖合没有相对运动，故又称为固定喷头。其喷洒特征是洒出的水沿径向同时向外喷洒，喷洒图形为园形扇面。散水式喷头特点有：（1）结构有单，（2）喷洒雨滴细小，（3）工作压力低，主要用于温室，公园以及
18、大型喷灌机上使用,常用类型有：折射式,（2）缝隙式,（3）离心式三种。2）射流式喷头射流式喷头自身沿竖管旋转，作全园扇形喷洒，所以又称旋转式喷头，它是国内目前最普遍的一类的喷头。射流式喷头由：（1）喷嘴，（2）喷管，（3）喷体，（4）空心轴套，（5）驱动机构组成。射流式喷头的种类很多，其主要区别在于驱动喷头旋转的方式，因此根据驱动机构形式的不同而分为：摇臂式喷头，叶轮式喷头，垂直摇臂式喷头，全射流式喷头。摇臂式喷头的转动的机构是一个装有弹簧的摇臂，在摇臂前端有一个偏流板和一个勺形导水片，喷灌开始时，偏流板和导水片置于喷嘴前方，水舌通过偏流板或直接冲击导水片，系统使摇臂转动60720,然后在弹簧
19、的扭力作用下,摇臂又回到原位，这时偏流板触击到喷射的水流而产生反作用力敲击喷体，使喷头旋转3-5。周而复始使喷头作旋转运动。摇臂式喷头，结构简单，便于推广，是应用最普遍的一种。一般，小喷头1-2分一圈，中喷头3-4分一圈，大喷头等5-7分钟一园，摇臂开度60-120oo叶轮式喷头（又称蜗轮蜗杆式喷头）叶轮式喷头是靠近喷嘴喷射出的水舌冲击喷嘴前面的叶轮，由叶轮带动传动变速机构使喷头旋转。这种喷头的变速机构，传动机构都比较复杂，且笨重，目前已很少使用。垂直摇臂式喷头，垂直摇臂式喷头是一种间歇反作用式喷头，具有结构简单、工作可靠的特点，而且这种喷头摇臂对喷体的撞击没有摇臂式喷头没那么强烈，因此国外大
20、喷头均做成这种形式。需要指出的是垂直摇臂式喷头和摇臂式喷头一样，也有一个摇臂，但作用原理却不相同。（步进式）全射流喷头这类喷头的喷嘴本身就是一个射流元件，水舌附壁流出时偏离了喷管轴线使喷头旋转，它利用射流元件切换的原理可使喷头作扇形喷洒。二、喷头的基本参数和性能1.喷头的基本参数喷头的基本参数有：(1)进水口直径，(2)喷嘴直径，(3)压力,(4)喷水量，(5)射程。(1)进口直径D指喷头进水口过水流道或空心轴的直径，单位mm。可供选择的喷头进水口直径有10、15、20、30、40、5060、80、IoOmm9种。通常与安装竖管相配。(2)喷嘴直径d喷嘴直径单位是毫米,喷嘴直径反映喷头在一定压
21、力下的过水能力，喷嘴直径越大，喷水量大，射程大，压力一定时雾化指标较差。反之喷嘴越小，喷水量小,射程近，雾化指标较高。一般情况，在满足雾化指标的前提下，可以选取较大直径的喷嘴。(3)压力Hp喷头的压力按量测的部位和研究的内容分：工作压力，喷嘴压力。工作压力：指喷头进水口处的水流压力，单位Kpa0通常喷嘴压力为喷头工作压力减去喷头内水流的水头损失。(4)喷水量喷水量指喷头单位时间喷出的水量，单位是rrP/h或Lmi11o喷水量可以采用体积法、重量法、堰法、流量计法测定。初步估算可采用下式计算：q=3600MJ2g”式中：4为喷水量，为流量系数(0.850.95),A为喷嘴过水面积(n?),为喷头
22、工作压力(m水柱)。(5)射程指无风条件下，喷洒出的水所能到达的最远距离，也就是喷洒半径，单位m。喷头的射程主要取决喷嘴压力，喷射仰角。在喷头试验中，指喷洒面积外缘03mmh喷灌强度点到中心距离平均值。当喷头喷水量小于250升J、时,0.3mh变为0.15mmh。2)射程估算卡瓦扎公式样R=1.35(d H 嘴严PYi系列R=1.7d4875 H45ps 系歹UR=3.5d051 H0-24查产品目录或相应的设计手册3)喷头型号我国应用最多的喷头有PYi系列、PY2系列、PYS系列喷头。PY1-40喷头指摇臂式喷头，第一次设计，进口直径40mm。思考题1.喷头分类2.喷头的基本参数各性能专业术
23、语工作压力射程第五节喷灌泵喷灌泵是机压式喷灌系统中的重要设备，其作用是给灌溉用水加压，使喷灌系统获得必要的工作压力。一、我国目前喷灌泵的种类1、离心泵包括B(BA)型单级单吸离心泵，Sh型单级双吸泵，多级离心泵。2、自吸离必泵指喷灌系统研制全国喷灌系列泵。这类自吸泵，结构紧凑，使用方便，自吸性能良好(吸水管5米长时，自吸时间35分钟)。3、离心泵加自吸装置，安装手压泵或真空泵4、各种井泵包括JD型长轴井泵，NQ,JQ型农用潜水泵。二、喷灌系列泵喷灌泵系列共有11个产品，进出口公称直径为2,2.5,3,4英寸四个规格，其流量为14-96m3h,扬程35-95m,配套功率为3-75马力。喷灌系列泵
24、分自吸离心泵和普通离心泵两种型式。系列泵性能表如下：型号流量扬程转速轴功率配套功率效率允许吸上真空高度2BPZ-35143529003.49452%8.02BPZcz-35143526003.554517.02BPZcz-45154526005.06517.02.5BPZ-55245529009.2512536.52.5BP-55245529007.910627.03BPZ-404840290014.412626.53BP-40484029009.8512727.03BPZ-654865290019.924586.53BP-65486529001824647.54BP-659665290031
25、.840736.04BP-95969529004975696.0第六节喷灌机将增压、输水管边，喷头及行走等设备连成的一个可移动式的机械称喷灌机。喷灌机按其特征分为定位喷洒式和行走喷洒式两类，简称定喷机和行喷机。按移动方式可分为：人工移动式，机械移动式，自动行走式喷灌机。喷灌机分类如下:喷灌机赢移动方式定喷机行喷机手移式手抬式手推车式人工滚动式机移式机械滚移式端拖式双悬臂式绞盘牵引式自走式平移定喷式时针式大型平移式第七节喷灌管材及其附件管道是喷灌系统的重要组成部分。固定管道式喷灌系统中管道投资为占60%左右，可见合理选择管材的很重要性。喷灌用管道按其使用条件分为固定管道和移动管道。喷灌对管道要求
26、是：能承受设计要求的工作压力；在通过设计流量时管道的水头损失要小；经济耐用，结构合理，抗腐蚀；便于运输和施工等。对移动管道还要轻便耐磨、耐撞击、耐风蚀和日晒等。一、喷灌管材目前可供选择的喷灌管材主要有：（1）铸铁管,（2）钢管,（3）塑料管，（4）铝管，（5）混凝土管。1、铸铁管按制管方式和接头形式不同，铸铁管可分为：承插铸铁管和法兰铸铁管两种。按压力分：高压管（工作压力IMPa）、普压管（工作压力750KPa）、低压管（工作压力450KPa）o铸铁管的优点是使用可靠，寿命长（6070年），缺点是材质脆，管壁厚，笨重，耗材大，糙率大。铸铁管的接口有法兰接口和承插连接两种。承插连接有刚性和柔性连
27、接两种。刚性连接可直接在承插连接头处直接填入水泥。柔性连接作法是在承插接口处，填充石棉水泥和油麻，使接头有一定的柔性。2、钢管钢管的优点是能承受动荷载和较高的工作压力（IMPa-15MPa）。由于管壁薄，较铸铁管轻而节省材料，接口简单（法兰，焊接或螺纹），铺设方便，缺点是易腐蚀，使用寿命短。常用的钢管种类有：水煤气钢管，热轮无缝钢管，冷轮无缝钢管，电焊钢管。3、塑料管塑料管管材品种较多，根据原材料不同，有聚氯乙烯管，聚丙烯管；按其柔性分为硬管和软管两种。在喷灌中，塑料管均可作为移动管，硬管可作为固定管或地埋管。塑料管的优点是重量轻，便于搬运，表面光滑，耐腐蚀，加工简单，连接方便。缺点是易于老化
28、，热性能差，在50C下易发生软化变形。1）塑料管的技术要求：喷灌用塑料管工作压力一般为500KPa左右，试验压力IMPa,保持之35min,不漏水、不变形、不开裂。在气温20C40C条件下，管道不因正常安装运输而发生变形或破碎现象。2）塑料管的规格：（1）软管规格有：1寸、2寸、2；寸、3寸管四种。软管分为软管和半软管两种，软管有麻布水龙带、锦纶塑料管和维纶管塑料管等。半软管有胶管和高压聚乙烯管。（2）硬管以内径（单位mm）分,也有以英寸分的。3）塑料管的连接方法：1）焊接，2）软化粘结4、铝管铝管常指铝合金管，其优点是强度高，重量轻，耐腐蚀，搬运方便，常用移动管道。缺点是硬度差，容易发生碰撞
29、变形，价格较贵。5、混凝土管主要有预应力混凝土管和自应力混凝土管两种，混凝土管可承受4001600KPa的压力，直径从70120Omm不等。还有石棉水泥管。二、管道附件1、控制件1）阀门（闸阀、截止阀、球阀三种），2）排汽阀，3）泄水阀2、连接件（也称管件）使管道连接成网管的各种管件，有三通、四通、弯头、堵头等。三、管道辅助件主要指支墩、镇墩和常用仪表。1、支墩用来支承管道，当管道经过土质较差的地段时，可设支墩。支墩可用浆砌砖石或混凝土砌筑。2、镇墩管道在变坡，转弯或分又处，应设镇压墩，用以稳定压力管道，承受各种推力，保证压力管道安全。镇墩常用浆砌石或混凝土砌筑。对于重要部位的支墩或镇墩应作专
30、门设计。3、仪表压力表、流量计、水表。四、快速接头，给水柱快速接头用于移动管道的快速连接，一种是牙扣式快速接头，另一种是挂钩式快速接头。给水栓是用在半固定喷灌系统中，由干管向移动的支管给水。思考题：1、喷灌泵种类2、喷灌机分类3、喷灌管道种类4、喷灌管道附件第八节喷灌系统的规划设计喷灌系统是由水源取水，经过水泵加压（自压系统除外）,再通过各级压力管道，送至竖管及喷头而形成一个完整的管道系统。其中固定管道式多是将干、支管均埋入地下。半固定管道式多是将干管铺设在地上，支管位于地面，灌完一片后移动到另一片，它们的管道设计方法基本一致。机组式喷灌系统则有所不同，这里重点讲述固定管道式喷灌工程的规划设计
31、。一、喷灌工程规划设计的原则和内容（一）原则1、管道工程分级喷灌系统较小时，管道分成两级，干管和支管；有三级管道时分为干管，分干管和支管；有四级管道时，分总干管、干管、分干管和支管。最末一级，带有喷头的工作管道，称为支管。连接喷头与支管的管道称竖管。2、管道布置原则（1）管道布置应使管道总长度尽量短，管径小，造价省,有利于防止水击。（2）山丘区布置喷灌系统时，一般应使干管沿主坡向布置，支管则平行等高线布置。（3）管道布置应考虑各用水单位的需求，便于用水管理,有利于进行轮灌分组。（4）平原地区，支管尽量与作物耕作方向一致。（5）充分考虑地块的地形变化，力求使支管长度一致，规格统一。管线纵剖面应力
32、求平顺，减少折点，尽量避免管线出现驼峰。（6）管线的布置应结合排水系统，道路林带，供电系统及行政村的规划统一规划，山、水、田、林、路。（二）喷灌工程规划设计的主要内容1、勘测和收集基本资料：（1）地形图，（2）土壤，（3）气候，（4）水源，（5）农作物，（6）动力供应，（7）交通，（8）农业生产现状。2、确定喷灌区域根据水源、地形、土壤、农作物及经济条件，确定喷灌区域的范围和面积。3、计算喷灌用水量，进行水源工程的规划设计。4、确定喷灌系统类型，对选定的方案进行设计，也可以选两种以上方案进行比较，确定最优方案。5、计算工程、设备统计表、编制概预算。6、编制工程施工进度计划表。（三）主要设计成果
33、1、喷灌工程规划设计说明书一份。2、喷灌工程平面布置图，管道、沟渠纵剖面图，管道结构示意图，建筑物设计图（泵站、泄水井、支墩、镇墩、农桥等）。（四）喷灌工程规划设计类型1、管道式喷灌工程规划设计，包括固定式和半固定式。2、机组式喷灌工程规划设计，包括定喷机和行喷机。3、自压喷灌工程规划设计。（五）喷灌工程规划设计依据（标准）1、国家标准喷灌工程技术规范GBJ85-85o2、喷灌工程设计手册水电出版社。思考题：喷灌工程规划设计的主要内容和主要设计成果。二、喷灌工程规划设计的基本资料（喷灌工程的勘察设计）（一）地形资料喷灌系统的规划布置应有实测的地形图，其比例视灌区大小，地形的复杂程度以及设计阶段
34、要求的不同而定。在规划阶段，5000亩以上灌区要求1/5000-1/10000的地形图,5000亩以下灌区，1/20001/5000地形图。对于小地块要求1/500一1/1000的地形图，对于地势平坦的小块灌区，至少应用平面位置图，包括田块高程，水源位置（水位、高程）等资料。（二）土壤资料土壤资料包括：（1）土壤质地，（2）田间持水能力，（3）土壤入渗速度，（4）壤化学性质。1、土壤质地土壤质地是指土壤颗粒的机械组成，即按不同粒径的矿物质颗粒在土壤中所占比例对土壤进行分类。土壤一般分为：砂土、砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土、粘土、分类方法有颗粒分析法和野外手测法。2、土壤容量单位体积自然状态下
35、的干土的重量。单位gcA其范围在1.31.6之间。主要测试方法有环刀法,参考农田水利学教材。3、田间持水量土壤田间持水量是指在有良好排水条件下的土壤中，排水后不受重力影响而保持在土壤中的水分含量，常用占干土重的百分数表示。在有条件的地方，可对灌区土壤田间持水量进行野外测定。4、土壤入渗能力土壤入渗能立一般用土壤入渗速度来表示，主要是选定允许喷灌强度。5、土壤化学性包括PH值，含盐量，有机质含量以及氮、磷、钾等含量。6、土壤最大冻土层深度。（三）气象资料喷灌工程规划设计应收集的气象资料有：降雨量（年降雨量、典型年日降雨量），蒸发量（水面、陆面），气温（最高、最低、极端)，湿度，日照，无霜期(被霜
36、期、冬霜期)。喷灌的缺点之一就是受风影响大，所以做喷灌工程设计应特别注意此问题。风速风向是确定喷头布布置形式和管道布置方式的重要依据。风向：一般可分为8个方位，即东、南、西、北、东北、西北、东南、西北八个方向。设计风向是指灌区主要农作物灌水时期内灌水日的主风向。如此季节没有时显的主风向，应按多风向设计。风速：指喷灌工作日的平均风速。气象站给出的风速为10米高处风速，手持风速仪可测量2米处的风速，它们之间换算关系Uio=1.39V2式中：UiO为10米高处风速，V2为2米高处风速。风力等及与风速关系为：0级(0-0.2ms),1级(0.31.5ms),2级(1.63.2ms),3级(3.35.5
37、ms),4级(5.57.9ms)o当风力等级大于3级风时应停止喷灌。（四）水源条件喷灌所用水源有：河流、水库、池塘、山泉、湖泊、井水等。对水源的调查内容包括：1）来水量，2）水位，3）水质，4）含砂量等。其资料应有一定的代表性（长系列水文资料，典型年日来水量资料），特别要注意灌溉季节的水位流量变化。应用地下水作喷灌工程水源时，应查明灌区地下的情况，包括可供开采的单井出水量，水质等，要了斛地下水多年平均降深的变化，做到在多年的运行中保证地下水采补平衡，保护地下水资源。在多泥沙河流上取水时，要特别注意河流的含沙量，重要工程要做沉沙工程，以保证喷灌工程的正常运行。应用城市污水灌溉时，应对污水进行水质
38、处理。喷灌水源的水质应满足农田灌溉水质标准GB5084-92o（五）农作物包括：灌区作物种类、种植面积、种植方式、作物布局和结构、复种指数。其中作物耗水资料，作物根系活动层有条件时应作实验，无条件可查阅相关农田试验站的实验资料或有关书籍农田水利学、作物耗水量等资料。(六)农业经济概论(1)灌区农业发展规划，水利工程现状，农业机械化程度。(2)灌区农业收入情况，粮食单产，价格、生产费用等。(3)交通条件。(4)行政区划。(5)动力设备情况。三、喷灌工程类型选择喷灌工程的类型应根据作物种类、经济条件、动力设备条件、地形条件等因素确定。经济价值高的作物可采用固定管道式喷灌工程，大田作物宜采用半固定式
39、或机组式喷灌系统，有自然水头的地方尽量采用自压喷灌工程。四、喷灌制度的制定喷灌制度包括：(1)灌溉定额，(2)灌水定额，(3)灌水次数，(4)灌水周期等。灌溉定额指各次灌水定额之和，灌水定额指一次灌水时，单位面积上的灌水量。（一）设计灌水定额设计灌水定额按下式计算rnQrH（mw-min）式中：m设计灌水定额，（mm）；H为喷灌土壤计划湿润层深度，（Cm）,对于大田作物可取4060cm;r为土壤干容量，（g/cm3）；。土壤含水量上限（取田间持水率），为土壤含水量下限（取田间持水率的60%）,为喷洒水利用系数（一般取0.850.95）。若用mo表示米3/亩的灌水定额，m表示mm灌水定额,它们之
40、间关系为：/%=-w（wn）10mm水深相当于6.67r113/亩的灌水量（二）设计灌水周期设计灌水周期指两次灌水的时间的间隔，以天数表示。设计灌水周期可用下式确定:式中：T为设计灌水周期,（d）；m为设计灌水定额,（mm）；喷洒水利用系数；Ea为作物临界耗水期日平均耗水量，（mmd）o（三）喷灌制度确定方法1、水量平衡法1）播前灌水定额Mo=O.1用z-%）切式中：mo为播前灌灌水定额，（mm）；为播前土壤含水量。2）生育期内以农田水学利中水量平衡法来制定生育内的灌水定额和灌水次数Wl-W0=Wf+Pti+K+M-ET式中：Wt、Wo为时段初和时段t时的土壤计算湿润层的储水量，（mm）；Wr
41、为由于计划湿润层增加而增加的水量，（mm）；PO为保存在土壤计划湿润层内的有效雨量，（mm）；K为时段t内的地下水补给量M为时段t内的灌溉水量，（mm）；ET为时段t内的作物田间需水量，（mm）。3）全生育期M=MO+MjMLtm2、彭曼公式法1）参作物需水量计算参照作物是指土壤水分充分、地面完全覆盖、生长正常、高矮整齐的开阔（地块长宽大于200m）的矮草地（草高8-15Cm）,以苜蓿草为代表作物，计算ETO2）实际需水量的计算ET=Kc（ETo）式中：KC为作物系数。五、喷灌工作制度喷灌工作制度是指喷灌工程运行中，喷头在固定位置的喷灌时间，同时工作的喷头数以及喷头轮灌组的划分等内容。1、喷头
42、在一个位置（工作点）的喷灌时间按下式确定_abmI00072、同时工作的喷头数和支管数同时工作的喷头数可按下式计算式中：Nl为同时工作的喷头数;A为喷灌工程控制面积,(m2)；C为一天中喷灌工程有效工作的时间(2024h)同时工作的支管数M吟式中：N为同时工作的支管数；N为一根支管安装的喷头数，以上计算结果均应取整数。3、轮灌方案1)轮灌组划分要点：轮灌的编组应有一定的顺序，以便管理。相同类类型的轮灌组的工作喷头总数应尽量接近，从而使喷灌工程的流量变幅较小。轮灌编组时，应使地形较高或路程较远的组别的喷头式支管数略少，以利于保持喷灌泵均在高效区工作。编制轮灌组轮灌顺序，应将流量分散到各配水管中，
43、避免集中在某一条干管配水。2)支管轮灌方式两根支管从地块一头齐头并进，干管从头到尾的流量等于两根支管流量之和。两根支管由地块两端中间交叉前进。两根支管由中间的两端交叉前进。、两种方案只有前半段干管通过流量等于两根支管流量之和，而后段干管通过的流量只等于一根支管的流量。这样，水头损失小或可以减少后半段干管的管径。六、喷灌系统组合距的确定1、喷灌方式喷头的喷灌方式有园形喷灌（也叫全园喷灌）和扇形喷灌两种。一般在管道喷灌工程中，除了位于地块边缘的喷头作扇形喷灌外，其余喷头均采用全园喷灌。在机组式喷灌系统中，为避免喷湿机道，一般采用扇形喷灌方式。2、喷头参数的选择1）工作压力，2）喷头型号，3）喷咀直
44、径，4）射程，5）喷头量。3、计算和校核雾化指标H/D值是否满足要求。（二）喷头的组合形式喷头的组合形式包括支管布置方向、喷头组合方式及喷头沿支管的间距，支管和支管的间距等。1、支管布置方向支管布置的方向，除考虑地形因素及作物种植方向外，还应考虑风向和地形坡度的方向。（1）受风影响无风条件下，喷头喷灌为一个园形面积。有风时，顺风向一侧，喷头射程增加，逆风向一侧，喷头射程减小，而平行风向的两侧，射程也相应变小。所以，在一般情况下，支管布置在垂直主风的位置，干管则布置在平行主风向的位置。（2）地面坡度影响地面有坡度时，下坡方向，喷头射程加大，上坡方向，喷头射程变小。一般情况，支管平行等高线布置，干
45、管垂直等高线布置。2、喷头的组合形式喷头组合形式也称布置形式，指喷灌工程中每个喷头所处的相对位置的排列方式。一般用相邻4个喷头平面位置组成的图形表示。喷头组合形式有长方形、正方形、三角（正三角和等腰三角形）三种形式。在灌水季节主风向明显时，采用支垂直主风的长方形布置，加大支管间距，可以减少管道的投资。当灌水季节主风向多变时，要采用正方形布置，以减小风的影响。三角形布置复杂且不实用，一般较少采用。（三）确定喷头的组合间距喷头的组合间距是指喷头沿支管的间距和两条相邻支管间的间距，称喷头间距（a）和支管间距（b）o1、定系数法根据喷头不同的喷洒方式及不同的组合形式，基本上以对角线方向上的两个喷头的湿润圆相切，按几何作图法并以喷头射程乘以一个系数，求出喷头间距和支管间距。为了不发生漏喷现象，常将喷头射程打一个折扣，用设计射程（或有效射程）为几何作圆的依据，故又称几何组合法。喷洒方式组合方式喷头间距支管间距全园正方形长方形1.42R设R设1.42R设1.73R4扇形长方形R设1.73R设喷头的设计射程为R设=KR式中：R设喷头设计射程，（m）；K为折减系数，一
