噴灌工程技術

1、項目三項目三 噴灌工程技術噴灌工程技術任務一任務一 概述概述 3.1.1 噴灌的概念及特點噴灌的概念及特點 噴灌是利用加壓設備將灌溉水源加壓或利用地形落差將灌溉水通過管網(wǎng)輸送到灌溉地段，經(jīng)噴頭噴射到空中，分散成細小的水滴，均勻噴灑在農(nóng)田或作物葉面，為作物正常生長提供必要水分條件的一種先進灌水方法 與地面灌溉方法相比，噴灌具有節(jié)水、增產(chǎn)、改善農(nóng)產(chǎn)品品質、適應性強、少占耕地和節(jié)省勞力等優(yōu)點。同時，其缺點也十分明顯，如受風的影響大，設備投資高，耗能和運行成本高。 3.1.2 噴灌系統(tǒng)的組成噴灌系統(tǒng)的組成 1.水源工程水源工程 2.水泵和動力設備水泵和動力設備 3.輸配水管道系統(tǒng)輸配水管道系統(tǒng) 4.噴

2、頭噴頭 5.附屬設備與附屬建筑物附屬設備與附屬建筑物 3.1.3 噴灌系統(tǒng)的類型噴灌系統(tǒng)的類型 按照不同的分類標準，噴灌系統(tǒng)形式有很多。根據(jù)噴灌壓力獲得的方式，可以分為機壓噴灌系統(tǒng)和自壓噴灌系統(tǒng)；根據(jù)管道可移動程度，可以分為固定式噴灌、移動式噴灌和半固定式噴灌；根據(jù)噴灌機組的噴灑特征，噴灌系統(tǒng)可分成定噴機組式噴灌系統(tǒng)和行噴機組式噴灌系統(tǒng)。3.半固定式噴灌系統(tǒng)半固定式噴灌系統(tǒng)任務二 噴灌設備 3.2.1 噴頭噴頭 噴頭的作用是將有壓的灌溉水流以噴灑形式均勻，是噴灌系統(tǒng)中的關鍵設備。噴頭的結構形式制造質量以及使用是否得當，都是影響噴灌效果的重要因素。 1.噴頭的種類噴頭的種類 噴頭的分類有很多，通

3、常按噴頭的工作壓力和射程或結構形式和噴灑特征進行分類。 （1）按工作壓力（或射程）分類。按工作壓力（或射程）大小可分為低壓噴頭（或近射程噴頭）、中壓噴頭（或中射程噴頭）和高壓噴頭（或遠射程噴頭）。（2）按結構形式分類按結構形式和噴灑特征可分為旋轉式噴頭、固定式噴頭和噴灑孔管3類：旋轉式噴頭。噴頭繞自身鉛直線旋轉，邊旋轉邊噴灑，水從噴嘴噴出時，呈集中射流狀，故射程遠，是中、遠射程噴頭的基本形式。根據(jù)旋轉驅動機構的特點，又可分為搖臂式、葉輪式和反作用式3種。其中搖臂式噴頭使用最廣泛，如圖3-5所示。旋轉式噴頭有單噴嘴和多噴嘴兩種形式，按有無換向機構，還可分為全圓噴灑和扇形噴灑兩種形式。固定式噴頭。

4、噴頭在噴灑時，所有部件無相對運動。噴出的水流呈全圓或南形向四周散開。其特點是射程近，霧化程度高，噴灌強度大。根據(jù)結構特點和噴灑特點固定式噴頭可分為折射式和縫隙式2種，如圖3-6所示。噴灑孔管。噴灑孔管由一根或幾根直徑較小的管子組成，在管子上部鉆一列或多列噴水孔，孔徑12mm，噴灑時水流呈細小水股噴出。這種噴頭結構簡單，工作壓力低，但噴水強度大，受風的影響大，小孔易被堵塞。搖臂式反作用式固定式噴頭折射式噴頭 離心式噴頭噴灑孔管（1）噴水量 噴水量(或稱噴頭流量)是指噴頭在單位時間內(nèi)，噴射出來的水體積。 表示符號：q 常用單位： m3/h 有時也用L/s表示 轉換關系： 1L/s3.6 m3/h

5、測定方法：常采用體積法，循環(huán)水池三角堰或水表測定。 2、噴頭水力要素 上式中: q噴嘴流量（L/h) Cd流量系數(shù)（0.90.96） d噴嘴直徑（mm） H噴嘴進口壓力（m） A單位換算系數(shù)（上述單位時A12.5）計算噴頭流量的半經(jīng)驗方程：計算噴頭流量的半經(jīng)驗方程：HdCAqd*2 噴嘴直徑5mm, 工作壓力300kPa, 假定Cd=0.94, 計算其流量。實例）)/(161030*5*094.*5.12*22hlHdCAqd噴頭要求在一定的水壓力下才能正常工作。水壓力由水 泵供給或利用天然水頭。故：工作壓力：噴頭正常工作時，所要求的噴頭進口處的水 壓力 表示符號：H （2）工作壓力常用單位：

6、米水柱高或公斤平方厘米轉換關系： 1公斤平方厘米10米水柱 高= 98.07kPa 測定方法：一般用壓力表測定 工作壓力的計算公式工作壓力的計算公式dKHdd上式中： Hd工作壓力（m） d噴嘴直徑（mm） Kd水滴粉碎系數(shù) 一般：Kd=1017 好：Kd=1114（3）射程 射程：指在無風條件下噴頭噴灑的水流所能達到的最遠距離。表示符號：R 常用單位：m測定方法：規(guī)定噴灌強度等于各點噴灌強度平均值5的那一點，至噴頭的距離作為噴頭的射程。影響因素：射程的大小，主要決定于工作壓力和噴水量，但也受噴頭結構、自轉速度等因素的影響。 影響射程的其他因素噴射仰角噴頭自轉速度噴管結構流 量 噴射仰角：固體

7、在真空中拋射，射程以仰角45最遠。但水舌在空氣中噴射仰角與射程的關系，根據(jù)實驗的結果分析得知，當其它因素相同時，噴射仰角為2832時射程最遠。 噴射仰角噴頭自轉速度轉速：當噴頭以13分轉的速度旋轉時，比噴頭在靜止狀態(tài)的射程減少1015，射程越大減少的百分數(shù)越大，轉速越大減少的百分數(shù)也越大。噴管與整流器 為了爭取更大的射程，就必須力求從噴嘴射出的水舌密實透明(即摻氣少)，表面光滑，水舌內(nèi)的水流紊動小。 為達到達些要求，除了噴嘴加工應盡量光滑之外，更重要的是進入噴嘴的水流應經(jīng)過整直，使水流平穩(wěn)達到大部分流線都平行于水舌軸線。 3.2.2 管材與管件管材與管件 管道是噴灌系統(tǒng)的重要組成部分，不但用量

8、多，投資比重大，也是保證安全輸水、進行正常噴灌的關鍵。 1.管材管材 2.管件管件 3. 豎管和支架豎管和支架 3.2.3 附屬設備附屬設備 在噴灌管道系統(tǒng)中，除直管和管件外還有附屬設備。附屬設備可分為控制件和安全件。 1.控制件控制件 2.安全件安全件任務三任務三 噴灌質量控制參數(shù)噴灌質量控制參數(shù) 噴灌系統(tǒng)運行時必須滿足一定的技術要求，才能保證噴灌的質量。噴灌質量控制參數(shù)的指標有噴灌強度、噴灌均勻度以及噴灌霧化指標。進行噴灌時，要求霧化程度適中，噴灑均勻，噴灌強度適宜，以保證作物不受損傷，灌水量均勻，不破壞土壤結構。任務四 管道式噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設計3.4.1 規(guī)劃設計資料收集規(guī)劃設計資料收集進

9、行噴灌工程的規(guī)劃設計，需要有灌區(qū)的地形條件、作物資料、氣象資料、土壤資料、水源資料、電力設施情況和社會經(jīng)濟條件等方面的基本資料。這些基本資料是規(guī)劃設計的基礎。只有基本資料可靠的、符合實際，才有可能做出正確的、合理的規(guī)劃設計，因此，在進行噴灌工程的規(guī)劃設計之前，必須通過認真的勘測，搜集這些資料。（1）地形資料。（2）作物資料。（3）氣象資料。（4）土壤資料。（5）水源資料。（6）電力設施情況。（7）社會經(jīng)濟條件。 3.4.2 管道系統(tǒng)總體布置管道系統(tǒng)總體布置 1.布置原則布置原則 管道系統(tǒng)應根據(jù)噴灌區(qū)地形、水源位置、耕作方向及主要風向和風速等條件提出幾套布置方案，經(jīng)技術經(jīng)濟比較后選定。布置時一般

10、應考慮以下原則。管道系統(tǒng)的布置一般應遵循以下原則： （1）應符合噴灌工程規(guī)劃的要求。 （2）噴灑支管應盡量與耕作和作物種植方向一致。對于固定式噴灌系統(tǒng)，這樣可以便于管道施工，并能減少豎管對機耕的影響；對于半固定式噴灌系統(tǒng)而言，這樣便于支管拆裝，減少移動支管時踐踏作物，也便于田間耕作管理。 （3）噴灑支管最好平行等高線布置，如果條件限制，至少也應盡量避免逆坡布置。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。 （4）在風向比較穩(wěn)定的噴灌區(qū)，支管最好垂直于主風向布置，應盡量避免平行主風斥布置。這樣雖然需要適當減小支管上噴頭間距，以補償因風力造成的噴頭橫向射程的縮短，

11、但是可增大支管間距，減少支管用量，總體上較為經(jīng)濟。在與上一原則有矛盾時，一般應優(yōu)先滿足上條原則。 （5）噴灑支管與上一級管道的連接，應盡量平行或垂直連接，支管鋪設應力求平順減少折點。支管長度盡量一致，規(guī)格統(tǒng)一，以利于設計、施工和運行管理。2.管道布置的影響因素管道布置的影響因素由于影響管道布置的因素多，在許多實際規(guī)劃設計灌區(qū)中，上述各條原則之間會出現(xiàn)矛盾。為此，應根據(jù)灌區(qū)的具體條件，分析影響管道系統(tǒng)布置的因素，通過技術、經(jīng)濟必選，確定灌區(qū)最優(yōu)布置方案。影響管道布置的因素主要有下列5個。（1）地形條件。在地形起伏不平坦的灌區(qū)，支管平行等高線成水平鋪設，便于支管、豎管和噴頭施工。在地形起伏不定的地

12、方，支管無法平行等高線布置時，應將配水干管或分干管布置在高處，使支管沿高處往低處布置。若不得使用上坡支管時，應使上坡支管盡量短。（2）地塊形狀。當灌區(qū)地塊較大時，應對地塊進行分區(qū)，分區(qū)時應使小地塊形狀盡量規(guī)整，以便于管道布置。支管在地塊內(nèi)的走向盡量一致，干管應盡量布置在分區(qū)邊界。如果地塊有坡度，則應將配水管道布置于高處。 （3）耕作與種植方向。有些處于緩坡地帶的灌區(qū)，其作物種植方向沿順坡而下，此時若將支管平行等高線布置將會使耕作對系統(tǒng)產(chǎn)生較大干擾，此時可將配水干管沿等高線布置，支管順坡布置。 （4）水源位置。當水源或地塊位置可以選擇時，將水源置于地塊中央，這樣可以節(jié)省干管，降低投資。當水源雖有

13、選擇余地但不能選在地塊中央時，應先布置田間管網(wǎng)，然后再布置配水干管或者分干管，最后根據(jù)地形、地質條件布置輸水干管。 （5）風向和風速。如果灌區(qū)內(nèi)風速很小，則支管的布置可不考慮風向；如果風速達到或超過2m/s，且存在主風向時，支管最好垂直主風向布置。 3.管道布置的結構要求管道布置的結構要求 （1）固定管道一般應埋設在地下，以減少占地和有利于耕作，埋深應大于最大耕作深度。在有冰凍期的地方，其埋設深度還應大于最大凍土層，以防管道被損壞。 （2）固定管道的坡度依地形、土質和管徑而定。一般管徑大、土質差時管坡應緩；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）對于管徑D較大且有

14、一定坡度的管道或者位于轉彎處的管道，為防止發(fā)生位移，應設置鎮(zhèn)墩。在管道過長或基礎較差時，應布置支墩。 （4）管道隨地形變化而有起伏時，應在管道的最高處設置進排氣閥，在管道的最低處應安裝泄水閥，以便入冬前或維修時排空管內(nèi)存水。 （5）在于、支管的首端應安裝閘閥，必要時也可安裝壓力表，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行。 （6）對于固定管道，為避免因溫度變形和不均勻沉陷而造成損壞，一般應設置一定的柔性接頭。 （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0.52m。 3.4.3 噴頭選型與組合間距的確定噴頭選型與組合間距的確定 1.噴頭的選型噴頭的

15、選型 2.噴頭組合形式與組合間距的確定噴頭組合形式與組合間距的確定 3.4.4 灌溉制度的擬定灌溉制度的擬定 噴灌灌溉制度主要包括灌水定額、灌水周期和灌溉定額。 1.設計灌水定額設計灌水定額 2.設計灌水周期設計灌水周期 3.灌溉定額灌溉定額 3.4.5 噴灌工作制度的擬定噴灌工作制度的擬定在灌水周期內(nèi)，為保證作物適時適量的獲得所需要的水分，必須制定一個合理的噴灌工作制度。灌溉工作制度包括設計日噴灌時間、噴頭在工作點上的噴灑時間、每日可噴灑的工作位置輪換次數(shù)、同時工作的噴頭數(shù)以及輪灌方案。 3.4.6 管道設計管道設計 管道系統(tǒng)設計主要包括管材選擇、管徑確定、管道縱斷面設計。管道系統(tǒng)設計主要包

16、括各級管道的管材選擇與管徑的確定。豎管一般采用鍍鋅鋼管，根據(jù)噴頭流量大小及豎管高度等因素，選用DN25或DN32管徑。下面主要討論支管和干管的管材選擇與管徑的確定。 3.4.7 水泵和動力設備選型水泵和動力設備選型 3.4.8 水錘壓力計算水錘壓力計算 有壓管道中，由于流速急劇變化而引起管道中水流壓力急劇升高或降低的現(xiàn)象，稱為水錘或水擊。通常水泵有起動水錘、關閉閥門產(chǎn)出的水錘和停泵產(chǎn)生的水錘，其中后兩種水錘危害較大。防止關閉閥門產(chǎn)生的水錘的措施是緩慢關閉閥門；防止停泵產(chǎn)生水錘的措施是在水泵出水管取消逆止閥。下面主要介紹為防止水關閥水錘需要控制的關閥時間。任務五任務五 噴灌工程施工組織及安裝噴灌

17、工程施工組織及安裝 3.5.1 施工安裝要求及準備施工安裝要求及準備 3.5.1.1 施工要求施工要求 深入現(xiàn)場，了解施工區(qū)情況，分析工作條件，編寫施工計劃。 施工必須按批準的設計進行，需修改設計或變更工程材料時，應提前與設計單位協(xié)商研究，并經(jīng)上級主管部門審批后實施。 施工涉及工種較多，須加強協(xié)作，按工序有計劃施工。 全面了解專用設備結構特點及用途，嚴格按照技術要求安裝。 保證質量，按期完工。 3.5.1.2 施工準備施工準備 全面熟悉噴灌工程的設計文件。 編制施工計劃，包括施工人員組織、施工順序、編制用工計劃、編制材料、設備供應計劃、明確進度、質量和安全措施。 核查設備器材。 施工與安裝工具

18、的準備。3.5.2 工程施工與安裝工程施工與安裝3.5.2.1 施工放線與土石方開挖施工放線與土石方開挖施工放線：根據(jù)設計圖紙標定的工程部位，按照由整體到局部、先控制后細部的原則放線。較大工程系統(tǒng)現(xiàn)場應設置施工測量控制網(wǎng)，并應保留到施工完畢。標定機組與設備安裝位置，管線70m設計標樁，在分水、轉彎、變位處加樁號。首部樞紐基礎開挖根據(jù)放線標樁、設計高程開挖土石方。管槽開挖依照放線中心和設計槽底高程開挖，開挖槽口寬應大于40cm，挖深上管線應低于常用農(nóng)機耕作極限值深度。地形有較大變化處，如管材彎曲彎轉時，管溝應盡可能平滑過渡，做到彎曲順暢。溝底有不易清除的塊石等堅硬物體或地基為巖石，半巖石或礫石時，應鏟除至設計標高以下0.150.2m，然后鋪上砂土整平。 3.5.2.2 首部樞紐的安裝首部樞紐的安裝 由于泵房實際空間與設計安裝結構不同，故在具體確定各部件所放位置后，再進行整體安裝。 3.5.2.3 管道安裝、鎮(zhèn)墩與閥門井施工管道安裝、鎮(zhèn)墩與閥門井施工 1. 管道安裝管道安裝 管道粘貼連接應遵守下列規(guī)則： 粘結作業(yè)必須在無風沙條件下進行。