噴灌工程設(shè)計(jì)

1、呼和浩特市愛(ài)德?tīng)枅@林景觀設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司呼和浩特市愛(ài)德?tīng)枅@林景觀設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司一、噴灌概述 噴灌是當(dāng)今世界上最主要的節(jié)水灌溉技術(shù)之一，美國(guó)、前蘇聯(lián)的噴灌面積均占其總灌溉面積的40以上；隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，上百萬(wàn)畝的大型噴灌工程的建設(shè)已成為現(xiàn)實(shí)；噴灌技術(shù)和農(nóng)業(yè)技術(shù)的結(jié)合顯著提高了水的利用率和利用效率，提高了土地生產(chǎn)率和勞動(dòng)生產(chǎn)率。 由于噴灌面積迅速擴(kuò)大，世界上已形成了相當(dāng)規(guī)模的支撐產(chǎn)業(yè)，出現(xiàn)了一批名牌產(chǎn)品和著名企業(yè)，成為發(fā)展噴灌必不可少的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和技術(shù)進(jìn)步的主力軍。 茶園噴灌茶園噴灌球場(chǎng)噴灌球場(chǎng)噴灌 1985年我國(guó)頒布了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBJ8585噴灌工程技術(shù)規(guī)范和部標(biāo)準(zhǔn)SDl4885噴灌工程技術(shù)管

2、理規(guī)程，對(duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化發(fā)揮了重要作用。并針對(duì)噴灌使用專用設(shè)備多的特點(diǎn)，我國(guó)對(duì)主要的噴灌設(shè)備頒布了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如噴頭、管材、自吸泵等等，這些標(biāo)準(zhǔn)是噴灌設(shè)備生產(chǎn)制造必須遵守的準(zhǔn)則和依據(jù)。 二、噴灌組成和類型（一）、組成水源：井、渠、河等動(dòng)力：電、機(jī)械水泵：揚(yáng)水設(shè)備管道系統(tǒng)：干、支管噴頭：灌水設(shè)備附件：壓力表、肥料 灌等（二）、類型 根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的移動(dòng)情況，噴灌系統(tǒng)可分為：1、固定式：除噴頭可移動(dòng)外，其它都固定；2、移動(dòng)式：除水源外其它部分都可移動(dòng)；3、半固定式：首部和干管固定，支管及噴頭 可移動(dòng)。 也可按系統(tǒng)特點(diǎn)分為： 管道式 機(jī)組式類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用固定式固定式操作方便生產(chǎn)效率

3、高運(yùn)行成本低占地少設(shè)備利用率低投資大灌水頻率高經(jīng)濟(jì)效益大地形復(fù)雜坡度大移動(dòng)式移動(dòng)式設(shè)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(dòng)強(qiáng)度大灌水頻率不高的作物水源方便半固定式半固定式設(shè)備利用率較高投資較省勞動(dòng)強(qiáng)度一般工作條件較差勞動(dòng)強(qiáng)度較大目前主要發(fā)展類型各類噴灌系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)比較各類噴灌系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)比較三、噴頭種類及工作原理（一）、按工作方式分類1、旋轉(zhuǎn)式噴頭球場(chǎng)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(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用旋轉(zhuǎn)式射程遠(yuǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于推廣安裝不平或有風(fēng)時(shí)旋轉(zhuǎn)不勻中遠(yuǎn)程噴灑、田邊地角、大田作物固定式工作可靠造價(jià)便宜射程?。?-10

4、m）噴灌強(qiáng)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(qiáng)度大水舌受風(fēng)影響大果園、菜地、苗圃、溫室不同噴頭的優(yōu)缺點(diǎn)比較不同噴頭的優(yōu)缺點(diǎn)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(nèi)的射程；2、中壓中射程：200-500kpa的壓力，15-40m的射程；3、高壓遠(yuǎn)射程：大于500kpa的壓力，40m以上的射程。項(xiàng)目項(xiàng)目高壓遠(yuǎn)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(shù)參數(shù)1、工作壓力工作壓力：進(jìn)水口前20cm的內(nèi)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(shè)計(jì)制造水平，其值應(yīng)小于49kpa；2、流量：流量：?jiǎn)挝粫r(shí)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(dá)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(jié)構(gòu)等有關(guān)。實(shí)際測(cè)量時(shí)，以噴灌強(qiáng)度等于平均強(qiáng)度實(shí)際測(cè)量時(shí)，以噴灌強(qiáng)度等于平均強(qiáng)度5%5%的點(diǎn)至圓心的距離為準(zhǔn)。的點(diǎn)至圓心的距離為準(zhǔn)。pghAQ23600 為流量系數(shù)；為流量系數(shù)；A為為噴嘴過(guò)水面積，噴嘴過(guò)水面積，hp為噴頭工作壓力。為噴頭工作壓力。在一定范圍內(nèi)，壓力增

6、加射程增加，在一定范圍內(nèi)，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(shù)參數(shù)是選擇噴頭的主要依據(jù)。 一般生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品出廠前都已將參數(shù)標(biāo)定。四、噴灌技術(shù)要素 噴灌的主要技術(shù)指標(biāo)有噴灌強(qiáng)度、噴灌均勻度、水滴打擊強(qiáng)度等幾項(xiàng)，他們是衡量噴灌質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)噴灌系統(tǒng)的重要依據(jù)。（一）、噴灌強(qiáng)度（一）、噴灌強(qiáng)度 噴灌強(qiáng)度就是單位時(shí)間內(nèi)噴灑在單位面積上的水量，或單位時(shí)間噴灑在地上的水深。 單位：mm/min或mm/h 噴灌時(shí)水量并不十分均勻，因此有點(diǎn)強(qiáng)度和平均強(qiáng)度之分。1、點(diǎn)噴灌強(qiáng)度：地面某一點(diǎn)處單位時(shí)間內(nèi)噴灑的水深 i=h/t2、平均噴灌強(qiáng)度：地表

7、上平均單位面積單位時(shí)間內(nèi)噴灑的水深 =h/t3、單噴頭噴灌強(qiáng)度：?jiǎn)蝹€(gè)噴頭工作時(shí)的噴灑強(qiáng)度。 =1000q/ s=1000q/ ( R2)4、多噴頭組合噴灌強(qiáng)度：多個(gè)噴頭組合時(shí)的噴灌強(qiáng)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(qiáng)度應(yīng)小于土壤的入滲強(qiáng)度，以避免產(chǎn)生地表積水或徑流，造成土壤沖刷，因此設(shè)計(jì)時(shí)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(qiáng)度允許噴灌強(qiáng)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(zhì)量的重要指標(biāo)。 表征指標(biāo)

8、有均勻均勻度系數(shù)度系數(shù)和雨量圖雨量圖。1、均勻度系數(shù) 國(guó)際上多采用美國(guó)克里斯琴森均勻系數(shù)。計(jì)算式為： 式中： 為平均水深， h為平均離差。hnhhhhCunii111GBJ85-85噴灌工程技術(shù)規(guī)范噴灌工程技術(shù)規(guī)范規(guī)定：在設(shè)計(jì)風(fēng)速下，噴灌均勻規(guī)定：在設(shè)計(jì)風(fēng)速下，噴灌均勻系數(shù)不應(yīng)低于系數(shù)不應(yīng)低于75%，對(duì)行噴式噴，對(duì)行噴式噴灌系統(tǒng)，不應(yīng)低于灌系統(tǒng)，不應(yīng)低于85%。h2、水量分布圖 噴灑范圍內(nèi)的等水量圖。 單個(gè)噴頭是沒(méi)有什么意義的，因?yàn)閲姽喽际嵌鄧婎^的組合； 實(shí)際生產(chǎn)中可用四個(gè)或三個(gè)噴頭組合進(jìn)行測(cè)定，即噴頭為這的范圍內(nèi)的均勻系數(shù)可代表噴灌的實(shí)際均勻度。（三）、水滴打擊強(qiáng)度 是指受水面積內(nèi)，水滴對(duì)作

9、物或土壤的打擊動(dòng)能。與水滴大小、降落速度和密度有關(guān)。 用霧化指標(biāo)霧化指標(biāo)或水滴直徑水滴直徑表示。1、霧化指標(biāo) 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(qiáng)度越小。作物種類Hp / d蔬菜及花卉4000-5000果樹(shù)、糧食作物、經(jīng)濟(jì)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(biāo)各種作物要求的噴頭霧化指標(biāo)2、水滴直徑 指落在地面或作物葉面上的水滴直徑。直徑過(guò)大打傷幼苗、板結(jié)土壤；直徑過(guò)小，在空中損失大、易受風(fēng)的影響。 一般要求平均在1-3mm以內(nèi)。五、噴灌系統(tǒng)的規(guī)劃、布置與設(shè)計(jì) 噴灌系統(tǒng)的規(guī)劃

10、設(shè)計(jì)是一個(gè)反復(fù)的過(guò)程，不可能一次就完全確定下來(lái)，但可以遵循一定的步驟。 通常分為規(guī)劃和設(shè)計(jì)兩個(gè)階段進(jìn)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(chǎn)條件水利現(xiàn)狀、生產(chǎn)現(xiàn)狀、動(dòng)力現(xiàn)狀、材料及供應(yīng)情況、生產(chǎn)組織和用水管理狀況3、經(jīng)濟(jì)社會(huì)條件行政區(qū)劃、經(jīng)濟(jì)條件、交通條件、發(fā)展規(guī)劃（二）、系統(tǒng)選型根據(jù)地形、土壤、氣象、水源、作物、經(jīng)濟(jì)及設(shè)備條件，考慮各種系統(tǒng)形式的優(yōu)缺點(diǎn)，選定系統(tǒng)形式。1、噴灌次數(shù)多、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的作物可選固定式；在地形太陡，移動(dòng)困難時(shí)也可選固定式；2、大田作物可選移動(dòng)或半固定式，提高設(shè)備利用率；3、自然水頭好時(shí)可選自壓式系統(tǒng)，降低運(yùn)行費(fèi)。（三）、選擇適宜的噴灌強(qiáng)度

11、噴頭的噴灌強(qiáng)度在出廠時(shí)已標(biāo)定。根據(jù)土壤和坡度等選定噴灌強(qiáng)度。土壤類別允許噴灌強(qiáng)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(qiáng)度各類土壤允許的噴灌強(qiáng)度地面坡度(%)允許強(qiáng)度的降低數(shù)(%)2075坡地噴灌強(qiáng)度降低值坡地噴灌強(qiáng)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(chǎn)中全園噴灑是主要的，扇形噴灑在特殊的場(chǎng)合適用：（1）田邊地角（2）坡度較大（3）風(fēng)力較大（4）單噴頭機(jī)組2、噴頭組合噴灌時(shí)是多噴頭同時(shí)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(qiáng)度強(qiáng)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(zhì)量，然后選定噴頭和確定間距。常用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)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(guān)系噴頭組合的支管間距、噴頭間距和控制面積的關(guān)系4、風(fēng)的影響在多風(fēng)的地區(qū)和季節(jié)進(jìn)行噴管，要考慮風(fēng)的影響。一般用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法進(jìn)行支管和噴頭間距調(diào)整。 b=Cm*R l=Cp*RCm為支管調(diào)整系數(shù)；Cp為

13、噴頭調(diào)整系數(shù)，干管干管支支管管風(fēng)向風(fēng)向噴噴頭頭風(fēng)力等級(jí)風(fēng)速（km/h）Cm（平行風(fēng)向）Cp（垂直風(fēng)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(fēng)速對(duì)噴頭和支管間距的影響系數(shù)風(fēng)速對(duì)噴頭和支管間距的影響系數(shù)干管干管支管支管風(fēng)向風(fēng)向噴噴頭頭（五）、管道系統(tǒng)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(duì)耕作的影響；3、在經(jīng)常刮風(fēng)地區(qū)，支管與主風(fēng)向垂直，便于有風(fēng)時(shí)加密噴頭，補(bǔ)償風(fēng)對(duì)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(tǒng)中心中心，減少水頭損失；6、每根支管均應(yīng)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(dòng)強(qiáng)度。（六）、結(jié)構(gòu)計(jì)算以半固定系統(tǒng)為例以半固定系統(tǒng)為例1 1、灌溉制度設(shè)計(jì)、灌溉制度設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)灌水定額 m=0.1r h (B1-B2) /=0.1 h (B1-B2)/m 設(shè)計(jì)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(shù),0.7-0.9B1、B2適宜土壤含水量(體積)； h 計(jì)劃濕潤(rùn)深度,cm ,20-60cm hr（2）設(shè)計(jì)灌水周期兩次灌水間隔時(shí)間: T = m

15、/ em 設(shè)計(jì)毛灌水定額, mmT 設(shè)計(jì)灌水周期，de 日耗水強(qiáng)度,mm/d 水利用系數(shù)，0.7-0.9Tm土壤含土壤含水量水量B1B2時(shí)間時(shí)間（3）噴頭在工作點(diǎn)一次灌水所需時(shí)間 t= m/ 系統(tǒng) 系統(tǒng)=1000q/blq 單噴頭流量, m3/h b 支管間距，m l 噴頭間距，m 系統(tǒng)系統(tǒng)平均噴灌強(qiáng)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(jì)算輪灌組數(shù)、確定支管的輪灌方式及計(jì)算輪灌組數(shù)支管輪灌方式也就是支管的移動(dòng)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(jí)管道向下級(jí)管道連續(xù)不斷地供續(xù)灌：上級(jí)管道向下級(jí)管道連續(xù)不斷地供水

16、。水。 二二是輪灌：上級(jí)管道向下級(jí)管道分組輪流供水。輪灌：上級(jí)管道向下級(jí)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(tǒng)每天有效工作的時(shí)間,h/dt 一次灌水所需時(shí)間,h輪灌的基礎(chǔ)是作物灌水周期長(zhǎng)灌水周期長(zhǎng),系統(tǒng)灌水時(shí)間短,可以把作物分組進(jìn)行灌溉，從而減少工作規(guī)模，節(jié)省投資。（2）輪灌組數(shù)計(jì)算）輪灌組數(shù)計(jì)算 （1）噴頭數(shù)： N噴頭=（A/b l）nA 灌區(qū)面積n 輪管組數(shù)其他符號(hào)同前A/bl為需要灌水的點(diǎn)數(shù),如圖中為15點(diǎn);n為輪灌組數(shù),設(shè)以支管為輪灌組,則n=3;同時(shí)工作的噴頭數(shù)為:N噴頭噴頭=15/3=53、同時(shí)工作的噴頭數(shù)和支管數(shù)、同時(shí)工作的噴頭數(shù)和支管數(shù)（2）支管數(shù) N支=N噴頭/U噴頭 U噴頭 一根支管上的噴頭數(shù)A/bl為需要灌水的點(diǎn)數(shù),如圖中為15點(diǎn)；n為輪灌組數(shù),設(shè)以支管為輪灌組,則n=3；同時(shí)工作的噴頭數(shù)為:N噴頭噴頭=15/3=5同時(shí)工作的支管數(shù)為:N支支=5/5=1（七）、水力計(jì)算（略）（八）、水泵及動(dòng)力 根據(jù)水力計(jì)算求得的沿程和局部水頭損失，計(jì)算水泵揚(yáng)程： H=H噴頭+h沿程+h局部+ 根據(jù)同時(shí)工作的噴頭數(shù)計(jì)算水泵的流量：