噴頭布置實(shí)例與設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、內(nèi)容來(lái)自： 水藝網(wǎng)-噴頭的組合與布置如前所述，單噴頭水量分布是分布不均的，在灌溉較大的面積單靠一個(gè)噴頭是不行的，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要經(jīng)過分析單個(gè)噴頭的水量分布，通過噴頭組合，獲得一定的水量重疊，才能滿足植物需求和提高水利用效率。第一節(jié)噴灌系統(tǒng)的灌水均勻性圖7 1表示4個(gè)噴頭以噴頭射程為間距、正方形布置時(shí)理論上的水量分布，圖中的數(shù) 據(jù)為無(wú)風(fēng)條件下 221個(gè)位置處的降雨深度。從圖中可以看出，不同位置的降雨深度不盡相同, 在正方形的中間，降雨量最小，也就是說(shuō)，整個(gè)灌溉面積上灌水不是十分均勻。1、噴灌均勻度噴灌均勻度表示噴灌面積上水量分布的均勻程度，它是衡量噴灌灌水質(zhì)量的主要技術(shù)指標(biāo)之一，一般常用克里斯琴(

2、Christie nse n)公式來(lái)表示：Z XCu =100(1.0 -mn %式中，X噴灌面積上每一個(gè)噴灌強(qiáng)度觀側(cè)值與平均值之差的絕對(duì)值。n觀測(cè)值總數(shù)m噴灌強(qiáng)度觀測(cè)值的平均值Cu 均勻系數(shù)，以百分?jǐn)?shù)表示Cu值越大表示噴灑面積上的水量分布越均勻，Cu值越小表示噴灌越不均勻， 對(duì)于草坪來(lái)講，一般要求Cu值范圍在75%以上。2、噴灌系統(tǒng)灌水均勻性的測(cè)定與度量在田間等間距布置一定數(shù)量的雨量桶(布置方法可參閱相關(guān)技術(shù)規(guī)范)，如圖72所示，噴灑一段時(shí)間后，測(cè)定每個(gè)雨量桶中水量。然后利用公式71來(lái)計(jì)算。143144#?3凱-7rJ0.30.2B .33ree.30啟7尼1«?3 CK).23-

3、53,30»33.33 33亠.3E,33卜23.27恥-35.33北-34u3fl .,27圧L.57.31.33.33M弟.40+ 33u30,37.30.33聊.33,33-.36a3£.32.33.33 .W-33.36u35.3S歲：1ug7曲上7.31.3E.33 .35a3D.33舶uia.33.23芒1.35-40 8a?0.33.35*1.JS.M訥己】.21凸-3S.33 -Htlh33.33.33.32.57.23刖.E3.3?°峠0 .39.33a£i0.0-36.33-36.31.57-S7.31,36 3335.3B刖-33.

4、34.33.33.3.北 ia.30-33.33 .».in.27.3.31-33.33.'IB.33郴,33.33u31皿.30.e?.21-S3-S7.3-1M.35.11»35,30 -27.ea斥ia S3 S5翻.JD.33-33.3?.33.3B.33,30 .».es心<X3-£10酣.30_£8,33.ae.JB.30-37 E1.53CX)3.圖7 14個(gè)噴頭正方形布置時(shí)水量的理論分布#圖72噴灌系統(tǒng)灌水均勻性的測(cè)定第二節(jié)噴頭的組合方式與噴灌強(qiáng)度一、噴頭的組合方式有三種主要的噴頭布置方式：1、正方形：這種方式中相

5、鄰四個(gè)噴頭組成的四條邊距離相等，用于灌溉正方形的區(qū)域或有90度角的區(qū)域。盡管該方式有時(shí)均勻度欠佳，但四周有圍欄的地區(qū)常使用這種方式。正方形布置方式灌水覆蓋度較差，其原因是因?yàn)閷?duì)角線上兩個(gè)噴頭間距比邊線上的要長(zhǎng)。當(dāng)邊線上兩個(gè)噴頭間距為噴頭的射程時(shí)（即50%去），對(duì)角線上兩個(gè)噴頭間距則為射程的70%使得正方形中心噴水量偏少（圖 7 3）。在風(fēng)速小和沒風(fēng)的情況下可以使用55%的間距，有風(fēng)時(shí)建議用更小的間距，水量偏少圖7 3正方形布置時(shí)的水量偏少區(qū)域這取決于風(fēng)的大小，下面給出風(fēng)速和最大間距的對(duì)照表：灌溉地點(diǎn)的風(fēng)速（km/h）使用的最大間距（直徑）0 5556 105011 20452、三角形：該模式常

6、用于邊界不規(guī)則的地區(qū)。正三角形布置是指三個(gè)相鄰噴頭之間間距相等。與正方形布置方式相比，三角形布置不存在象正方形布置中的水量偏少地帶。因此146#工程設(shè)計(jì)多數(shù)使用三角形布置（圖7-4）。圖7 4中，S代表噴頭間距,RS代表支管間距。在一個(gè)正三角形布置時(shí)，RS是S的0.866倍。例如噴頭間距為 24m,支管間距則為20.8m。可以看出，這種模式?jīng)]有正方形模式中對(duì)角線間距比邊線間距大的問題。由于這個(gè)原因在有風(fēng)的情況下，允許噴頭之間有更大的間距（如下表） ：灌溉地點(diǎn)的風(fēng)速（km/h）最大間距（直徑的%）05606 115511 20503、矩形：矩形布置方式具有抗風(fēng)的優(yōu)點(diǎn) 噴頭和支管間距如下表：灌溉地

7、點(diǎn)風(fēng)速（km/h）并且適合灌溉有直線邊界和角落的地區(qū)。其最大間距（直徑的%）05RS=60, S=506111120RS=60, S=45RS=60, S=40#為適應(yīng)特殊的工程條件，同一地域可以用上述幾種模式的組合，例如，如果一塊較大綠地中，既有草坪又有樹和灌木叢，就需交錯(cuò)使用不同的模式。遇到樹或灌木叢我們可以交錯(cuò)圖7-5交錯(cuò)型間距布置方式圖7-6曲線邊界噴頭布置方式147#使用正方形或矩形、平行四邊形或三角形模式，繞過或穿過障礙物后，其它地方仍可以使用 原來(lái)的噴頭間距模式（圖 7-5）。對(duì)于曲線邊界，可采用從正方形或矩形模式變到平行四邊形或三角形模式來(lái)布置噴頭（如圖7-6）,還可以再變到原

8、來(lái)的布置模式。這樣既灌溉整個(gè)區(qū)域，同時(shí)避免在曲線邊界 以內(nèi)噴頭過于集中和灌溉區(qū)域超出邊界。二、噴灌強(qiáng)度噴灌強(qiáng)度是指單位時(shí)間內(nèi)噴灑在地面上的水深。我們一般考慮的是組合噴灌強(qiáng)度，因?yàn)楣喔认到y(tǒng)基本上都是由多個(gè)噴頭組合起來(lái)同時(shí)工作。組合噴灌強(qiáng)度的計(jì)算公式為：p 組合（mm/h） =1000q/A7 2式中：q為單噴頭的流量（m/h ）; A為單噴頭的有效控制面積（ m）°對(duì)于噴灌強(qiáng)度的要求是，水落到地面后能立即滲入土壤而不出現(xiàn)積水和地面徑流，即要求噴頭的組合噴灌強(qiáng)度 （p組合）應(yīng)小于等于土壤的水入滲率。各類土壤的允許噴灌強(qiáng)度 （p允許）的參考值見表7 1:表7 1各類土壤的允許噴灌強(qiáng)度（mm

9、/h）土壤類別砂土壤砂土砂壤土壤土粘土允許噴灌強(qiáng)度201512108另外，土壤的允許噴灌強(qiáng)度隨著地形坡度的增加而顯著減小。如坡度大于12%寸，土壤的允許噴灌強(qiáng)度將降低 50%以上。因此，對(duì)于地形起伏的工程，在噴頭選型時(shí)需格外注意。 在地塊的邊角區(qū)域，因噴頭往往是半圓或 90 度而不是全圓噴灑，若選配的噴嘴與地塊 中間全圓噴灑的噴頭相同， 則該區(qū)域內(nèi)的噴灌強(qiáng)度勢(shì)必大大超過地塊中間。所以， 為保證系統(tǒng)良好的噴灑均勻度，一般安裝在邊角的噴頭須配置比地塊中間的噴頭小2-3 個(gè)級(jí)別的噴嘴。第三節(jié) 影響噴灌系統(tǒng)均勻性的因素 由于不同的廠家不同型號(hào)的噴頭的水量分布特性有所差異， 對(duì)于要求的灌水均勻度， 即

10、使射程相同， 噴頭的間距也可能有所不同。 噴頭生產(chǎn)廠家在噴頭樣本中， 一般均提供各種噴 頭的射程， 可是如果設(shè)計(jì)人員對(duì)水量分布的影響因素缺乏了解， 按照廠家提供的射程來(lái)設(shè)計(jì) 噴頭間距，將會(huì)有可能出錯(cuò)，達(dá)不到所要求的均勻度。迄今為止， 還沒有一種確定的能夠考慮諸多影響因素的計(jì)算噴頭間距的公式， 這是由于 影響噴灌系統(tǒng)均勻性的因素比較復(fù)雜，并且有些因素具有不確定性。148風(fēng)速：0英里/時(shí);風(fēng)速：5英里/時(shí);風(fēng)速:10英里/時(shí) 風(fēng)速:15英里/時(shí);149間距為噴灑直徑的 60%#風(fēng)速:0英里/時(shí);風(fēng)速:10英里/時(shí)風(fēng)速：5英里/時(shí)；,風(fēng)速:15英里/時(shí)#間距為噴灑直徑的 60%間距為噴灑直徑的 55

11、%間距為噴灑直徑的 50%間距為噴灑直徑的 45%間距為噴灑直徑的 60%風(fēng)速:0英里耐;風(fēng)速:10英里/時(shí)風(fēng)速:5英里/時(shí);風(fēng)速:15英里/時(shí)#間距為噴灑直徑的 60%間距為噴灑直徑的 55%間距為噴灑直徑的 50%間距為噴灑直徑的 45%150#圖7-7 三角形布置時(shí)，風(fēng)對(duì)旋轉(zhuǎn)式噴頭水量分布的影響#1、風(fēng)對(duì)噴灌系統(tǒng)噴灑均勻性的影響風(fēng)對(duì)單個(gè)噴頭的水量分布影響很大，因而系統(tǒng)均勻度也將受到顯著影響，圖7-7表示噴頭為三角形布置時(shí)的理論分析結(jié)果，圖中A和B表示當(dāng)風(fēng)垂直于支管方向時(shí)的情形，A-1，A-2和A-3分別表示風(fēng)速為 5、10和15英里/時(shí)的情形，B-1，B-2，B-3表示減小噴頭間距 后，

12、灌水均勻度得到了改善。C和D表示風(fēng)平行于支管方向的情況。2、單個(gè)噴頭的水量分布和噴頭間距對(duì)噴灌系統(tǒng)均勻性的影響對(duì)于不同的噴頭，因其水力特性不相同， 所要求的噴頭間距也不相同。 圖7-8表示了兩 種具有不同水量分布的噴頭在不同間距時(shí)兩噴頭連線斷面處的降雨深度?？梢钥闯鰧?duì)A型噴頭，60%直徑的間距要優(yōu)于 50%而對(duì)于B型噴頭50%直徑的間距優(yōu)于 40%勺直徑間距，單個(gè)噴頭的水量分布影響著系統(tǒng)的噴灑均勻度，這就是為什么當(dāng)采用相同的噴頭布置間距時(shí)，相同射程噴頭而噴頭水量分布不同時(shí)，田間實(shí)測(cè)灌水均勻度不同的原因。噴頭間距為噴灑直徑的 60%噴頭間距為噴灑直徑的 50%噴頭間距為噴灑直徑的 50%噴頭間距

13、為噴灑直徑的 40%圖7-8單個(gè)噴頭水量分布對(duì)組合水量分布的影響因此，單個(gè)噴頭的水量分布是噴頭組合的基礎(chǔ)，具有不同水量分布圖形的噴頭，在相同的組合間距下，其噴灑均勻度不盡相同。單個(gè)噴頭的水量分布從理論上可以歸納為六種圖形， 如圖7-9，圖中Sl表示噴頭的間距，Sm表示支管的間距，圖中曲線 A、B C、D E、F曲線表示當(dāng)噴頭間距 Sl=0.05D （D為噴灑直徑）時(shí)，支管間距Sm變化時(shí)的系統(tǒng)均勻系數(shù)。從圖中可以看出，圖形B的水量分布在Sm不大于噴灑直徑的 55%寸都近于均勻。對(duì)于水量分布圖形A和C,間距不大于噴灑直徑的65%都相當(dāng)均勻，超過這一范圍，均勻度迅速下降.圖形D和E在間距等于噴灑直徑

14、的 75% 80%寸，水量分布相當(dāng)均勻，但在間距等于噴灑直徑的45%-70%時(shí)，水量分布發(fā)生顯著變化。圖形F當(dāng)間距為噴灑直徑的 50%到接近80%寸水量發(fā)布不好，只有當(dāng)間距為噴灑直徑的 80%-85%寸才相當(dāng)均勻。表7-2中列出了圖形 B和E在不同的Sm和Sl組合下的組合均勻系數(shù)從表中我們可以看出，組合均勻系數(shù)如何隨Sm和S-變化的。對(duì)于圖形 B來(lái)講，當(dāng)S從噴灑直徑的5%增加到約60%時(shí)，其均勻系數(shù)保持常數(shù)。然而圖形 E,當(dāng)間距S-等于噴灑直 徑的5% （0.05D）時(shí)，均勻系數(shù)從 Sm=0.4D時(shí)的約97%降低注茂化上的同愿（業(yè)）直軽的5歸8090100:t If沿干曹的簡(jiǎn)庫(kù)（頭為IT徑的殊

15、圖 7-9| i - :? 1, :， - I- , i'-：氣 "支警的間距為確炳克徑的5歸到Sf0.6D時(shí)的80 %，然后在Sm=0.8D時(shí)又上升到96%。當(dāng)支管間距Sm等于噴灑直徑的80 %時(shí)，均勻系數(shù)從 Sl=0.05D時(shí)的96%下降到Sl=0.6D時(shí)的68%，然后在Sl=0.8D為方形布置 時(shí)又上升到74%，而在Sl=0.8D為三角形布置時(shí)上升到83%。表7-2水量分布幾何圖形B和E在各種布置形式和間距下的組合均勻系數(shù)Sl：噴灑直徑 的百分?jǐn)?shù)%Sm :噴灑直徑的百分?jǐn)?shù)4050607080圖形B5999893806720999893806730989793806740

16、979693806750969180676092806760T806770776570T7865805880T60圖形E5978480869620968480869430938380859340968377838850767782816075716860T67667070666770T6573807480T83 圖形的形狀如圖7-9. T表示噴頭為三角形分布，其它均為矩形分布.第三節(jié)典型地塊的噴頭組合下面舉例說(shuō)明如何根據(jù)地塊的形狀布置噴頭并進(jìn)行必要的調(diào)整。1如圖7-10，地塊長(zhǎng)52.8m寬45.6m。如果選用某種噴嘴的噴頭，其射程為18m采用50%的三角形組合，噴頭間距為 S=18m支管間距R

17、s=18 0.866 = 15.59m,沿著路采用 非全圓噴灑噴頭，地塊中間采用全圓噴灑噴頭，角處采用四分之一噴灑的噴頭。(a)(b)(c)(d) 御S/2+U-S/2 S/zT*S/25/2卄占?jí)嬞? s H* s s 52.8 m 圖7-10等間距布置由于地塊長(zhǎng)度為52.8m，如果沿路采用四個(gè)噴頭，所能控制的長(zhǎng)度為3 18= 54m，大于地塊長(zhǎng)度52m,我們可以將噴頭間距減小為52.8/3=17.6m。而將地塊寬度方向布置3個(gè)噴頭，所能控制的寬度為3 15.59m = 46.8m，大于地塊寬度45.6m我們可以將支管間距減小為45.6/3=15.2m。(al lb) <c)(d)(e

18、|圖7-11噴頭布置調(diào)整2 .如果在圖7-10中的5號(hào)噴頭旁恰有一棵比較粗大的樹，就需要將圖7-10的布置改變?yōu)閳D7-11，即將f行布置4個(gè)噴頭改為布置 3個(gè)噴頭，而g行改為布置4個(gè)噴頭。155圖 7-123. 另外一種情形如圖7-12，地塊長(zhǎng)度為43m,寬度為30.6m。如果采用三角形布置，若噴頭的射程還是 18m沿長(zhǎng)度方向布置一條支管，支管間距RS=18 0.866 =15.6。地塊左邊兩個(gè)角上采用 90°噴灑。三行噴頭所控制的寬度為15.6 2=31.2m。根據(jù)地塊實(shí)際寬度30.6m將間距略作調(diào)整為15.3m即可；而對(duì)于長(zhǎng)度方向， 3個(gè)噴頭控制的長(zhǎng)度為2 18 = 36m，4個(gè)

19、噴頭控制的長(zhǎng)度為 3 18 = 54m，兩種布置與43m的長(zhǎng)度均不協(xié)調(diào)。這 種情況下，我們可以將 43m分成5等份(43/5=8.6m )每個(gè)噴頭間距為 S=8.6 2 =17.2m， 近似于18m 布置如圖7-12。4. 前面介紹的例子對(duì)于比較整齊的地塊是適用的，但有些情況下，地塊形狀比較復(fù)雜， 需要進(jìn)行特殊的考慮。(1) 不規(guī)則地塊如圖7-13，在地塊的大面積上可以采用前述的布置方法，如圖中的面積A,但對(duì)于一圖 7-13些突出的小塊面積如面積 B, C, D,需要不同的噴嘴或不同類型的噴頭，使得 各區(qū)的降雨強(qiáng)度接近。(2) 人行道的保護(hù)(D)(C)圖 7- 14對(duì)于一些路人行走的道路，一般

20、不允許噴灑到路上，下面說(shuō)明如何保護(hù)人行道不被噴灑。圖7- 14左右兩邊為人行道，噴頭采用三角形布置方式，我們可以看出噴頭A如果為全圓噴灑，有一部分水(虛線)將會(huì)噴灑到人行道上，這種情況我們可以安裝一個(gè)噴頭B作半圓噴灑，而噴頭 A作225。噴灑。圖中作半圓噴灑的C噴頭調(diào)整為120°噴灑，并按裝噴頭d作90°噴灑，即可避免圖中左邊人行道被噴灑。(3) 圓角地帶圓角地帶很難不把水噴灑到圓區(qū)以外，布置噴頭時(shí)應(yīng)結(jié)合組合方式，選擇合適的噴嘴盡量避免將水噴到路上。圖7-15是一種常見的圓角地帶，灌溉區(qū)域西邊和南邊為路或人行道。灌區(qū)內(nèi)采用三角形布置，如果噴頭A恰好在第二排支管與路口交匯處， 我們可以將噴頭 B布置在第二列噴頭 與路口交匯處，這個(gè)例子中，噴頭 A做1650噴灑，噴頭B做1350噴灑，這樣可以減少半圓 噴灑產(chǎn)生的水量損失。如果灌區(qū)內(nèi)噴頭布置如圖 7-16所示，即按三角形布