第五章管道灌溉系統(tǒng)5-1(園藝)

1、1灌溉排水工程學(xué)灌溉排水工程學(xué)5-1水利與能源動力工程學(xué)院水利與能源動力工程學(xué)院徐英徐英2第五章第五章 管道灌溉系統(tǒng)管道灌溉系統(tǒng)地面灌溉的優(yōu)缺點：地面灌溉的優(yōu)缺點：n優(yōu)點優(yōu)點n投資費用低投資費用低n灌溉管理技術(shù)要求低灌溉管理技術(shù)要求低n缺點缺點n灌溉水的利用率低灌溉水的利用率低n灌水質(zhì)量差灌水質(zhì)量差n勞動強度大勞動強度大n管道與渠道灌溉相比有哪些優(yōu)缺點？管道與渠道灌溉相比有哪些優(yōu)缺點？3第一節(jié)第一節(jié) 噴灌噴灌第五章第五章 管道灌溉系統(tǒng)管道灌溉系統(tǒng)41. 1. 什么是噴灌？噴灌有何優(yōu)缺點？什么是噴灌？噴灌有何優(yōu)缺點？2. 2. 噴灌系統(tǒng)的組成與類型？噴灌系統(tǒng)的組成與類型？3. 3. 噴頭有哪些類

2、型？適用條件？噴頭有哪些類型？適用條件？4. 4. 何為噴灌強度？如何計算噴灌強度？設(shè)計噴灌何為噴灌強度？如何計算噴灌強度？設(shè)計噴灌系統(tǒng)時，對噴灌強度有何要求？系統(tǒng)時，對噴灌強度有何要求？5. 5. 何為灌灌均勻度？設(shè)計噴灌系統(tǒng)時，對噴灌均何為灌灌均勻度？設(shè)計噴灌系統(tǒng)時，對噴灌均勻度有何要求？勻度有何要求？6. 6. 何為霧化指標(biāo)？如何計算霧化指標(biāo)？設(shè)計噴灌何為霧化指標(biāo)？如何計算霧化指標(biāo)？設(shè)計噴灌系統(tǒng)時，對霧化指標(biāo)有何要求？系統(tǒng)時，對霧化指標(biāo)有何要求？ 思考題： 第一節(jié)第一節(jié) 噴灌噴灌5（一）噴灌：利用機械加壓或利用高處自然水頭，（一）噴灌：利用機械加壓或利用高處自然水頭，使水通過管道經(jīng)過噴頭

3、射到空中，并分散成水滴灑落使水通過管道經(jīng)過噴頭射到空中，并分散成水滴灑落到田面上，如同降雨一樣濕潤土壤的灌水方法。到田面上，如同降雨一樣濕潤土壤的灌水方法。 第一節(jié)第一節(jié) 噴灌噴灌一、概述一、概述6（二）優(yōu)缺點（二）優(yōu)缺點. . 優(yōu)點：優(yōu)點：（）增產(chǎn)（）增產(chǎn) （）節(jié)水（）節(jié)水 （）節(jié)省耕地（）節(jié)省耕地 （）節(jié)省勞力（）節(jié)省勞力 （）適應(yīng)性強（）適應(yīng)性強 （6 6）有利于機械化和自動化）有利于機械化和自動化（7 7）保水、保土、保肥）保水、保土、保肥 第一節(jié)第一節(jié) 噴灌噴灌一、概述一、概述2. 2. 缺點缺點 ：（1 1）投資和運行費用高；（）投資和運行費用高；（2 2）蒸發(fā)損失大）蒸發(fā)損失大（

4、3 3）受風(fēng)影響大。一般風(fēng)力大于級就不宜）受風(fēng)影響大。一般風(fēng)力大于級就不宜噴灌；噴灌；噴灌的應(yīng)用：農(nóng)田灌溉城市綠地灌溉高爾夫球場灌溉體育場灌溉與防塵等。7噴噴灌灌系系統(tǒng)統(tǒng)的的組組成成 水源工程水源工程(河流、湖泊河流、湖泊、泉、泉) )渠道、水庫、井渠道、水庫、井等；水量調(diào)蓄池、沉淀池等等；水量調(diào)蓄池、沉淀池等 水泵、動力機及配套設(shè)備水泵、動力機及配套設(shè)備 加壓加壓 管道系統(tǒng)管道系統(tǒng)一般干管、支管、豎管及管件一般干管、支管、豎管及管件噴頭噴頭噴灌系統(tǒng)的灌水器噴灌系統(tǒng)的灌水器 （一）噴灌系統(tǒng)的組成（一）噴灌系統(tǒng)的組成二、噴灌系統(tǒng)的組成與分類二、噴灌系統(tǒng)的組成與分類8噴灌系統(tǒng)的分類噴灌系統(tǒng)的分類

5、管道式噴灌系統(tǒng)管道式噴灌系統(tǒng) 機組式噴灌系統(tǒng)機組式噴灌系統(tǒng) 固固定定式式噴噴灌灌系系統(tǒng)統(tǒng) 半半固固定定式式噴噴灌灌系系統(tǒng)統(tǒng) 移移動動式式噴噴灌灌系系統(tǒng)統(tǒng) 行行噴噴式式噴噴灌灌機機組組 定定噴噴式式噴噴灌灌機機組組 （二）噴灌系統(tǒng)分類（二）噴灌系統(tǒng)分類9適用：適用：經(jīng)濟作物、蔬菜等經(jīng)濟作物、蔬菜等; ;地地形較復(fù)雜，移動管道形較復(fù)雜，移動管道不方便時可采用。不方便時可采用。 固定式噴灌系統(tǒng)固定式噴灌系統(tǒng)（二）噴灌系統(tǒng)分類固定式：固定式： 機泵、干支管、機泵、干支管、豎管均固定。豎管均固定。優(yōu)點：優(yōu)點：操作管理方便；操作管理方便；缺點：缺點：投資高，設(shè)備利用投資高，設(shè)備利用率低；率低；10機泵和干

6、、支管均可移動機泵和干、支管均可移動優(yōu)點：優(yōu)點：投資低，設(shè)備利用投資低，設(shè)備利用率高率高缺點：缺點：操作管理不便。操作管理不便。適用：適用：大田作物大田作物 移動式噴灌系統(tǒng)移動式噴灌系統(tǒng)（但高桿密植作物，土地粘重或地形復(fù)雜情況下，給（但高桿密植作物，土地粘重或地形復(fù)雜情況下，給設(shè)備的移動、拆裝帶來困難）設(shè)備的移動、拆裝帶來困難）（二）噴灌系統(tǒng)分類11機泵和干管固定，支管和機泵和干管固定，支管和噴頭可移動。噴頭可移動。優(yōu)缺點：優(yōu)缺點：介于以上兩者之介于以上兩者之間。間。適用適用：經(jīng)濟作物或投資較：經(jīng)濟作物或投資較缺乏。缺乏。 半固定式噴灌系統(tǒng)半固定式噴灌系統(tǒng)（二）噴灌系統(tǒng)分類12主要有平移式和中

7、心主要有平移式和中心支軸式、絞盤式等。支軸式、絞盤式等。 行噴式噴灌機組行噴式噴灌機組 （二）噴灌系統(tǒng)分類平移式噴灌機絞盤式噴灌機中心支軸式噴灌機13主要有主要有: : 手抬式、手推車式、手抬式、手推車式、拖拉機懸掛拖拉機懸掛式等式等。 機動靈活機動靈活 ，投資少，投資少 ，對，對田塊、地形及小規(guī)模農(nóng)戶田塊、地形及小規(guī)模農(nóng)戶經(jīng)營適應(yīng)性強經(jīng)營適應(yīng)性強 ，是目前，是目前我國噴灌的主要形式之一。我國噴灌的主要形式之一。 此外，此外，還有滾移式還有滾移式（行走（行走定噴式）定噴式）。 定噴式噴灌機組定噴式噴灌機組 （二）噴灌系統(tǒng)分類滾移式噴灌機14各類機組式噴灌系統(tǒng)適用條件各類機組式噴灌系統(tǒng)適用條件n

8、定噴機組式（如手推式、手抬式等）定噴機組式（如手推式、手抬式等）n適用于山丘區(qū)、南方水網(wǎng)地區(qū)等適用于山丘區(qū)、南方水網(wǎng)地區(qū)等n行噴機組式（如平移式、中心支軸式等）行噴機組式（如平移式、中心支軸式等）n適用于我國北方平原，特別是規(guī)?；?jīng)營適用于我國北方平原，特別是規(guī)模化經(jīng)營的大型農(nóng)場（目前應(yīng)用不多）的大型農(nóng)場（目前應(yīng)用不多）15三、管道及管件三、管道及管件1、管道管道金屬管金屬管鋼管、鑄鐵管：用作豎管、水泵進(jìn)出水管鋼管、鑄鐵管：用作豎管、水泵進(jìn)出水管薄壁鋁合金管、薄壁鍍鋅鋼管：用作移動支薄壁鋁合金管、薄壁鍍鋅鋼管：用作移動支管管脆性管脆性管鋼筋混凝土管：用作地埋干管（應(yīng)用不多）鋼筋混凝土管：用作地

9、埋干管（應(yīng)用不多）塑料管塑料管PVC-U、PE等塑料管：用作地埋干管、支管等塑料管：用作地埋干管、支管162、主要管件主要管件三通三通(等徑三通、異徑三通等徑三通、異徑三通)：用干、支管連接處：用干、支管連接處變徑接頭：用于管道變徑處變徑接頭：用于管道變徑處快速接頭：干、支連接快速接頭：干、支連接堵頭：用于干、支管末端堵頭：用于干、支管末端閘閥：干、支管首部閘閥：干、支管首部進(jìn)排水氣閥：用于地形隆起處、干管進(jìn)口處進(jìn)排水氣閥：用于地形隆起處、干管進(jìn)口處壓力表：用于泵站內(nèi)壓力表：用于泵站內(nèi)水表：用于泵站內(nèi)水表：用于泵站內(nèi)三、管道及管件三、管道及管件17（一）噴頭的類型（一）噴頭的類型1. 按壓力和

10、射程分按壓力和射程分低壓噴頭低壓噴頭 Hp=100200kPa R=514m適用適用: 花卉、苗圃、蔬菜、草地等花卉、苗圃、蔬菜、草地等中壓噴頭中壓噴頭 Hp=200500kPa R=1440m 適用：一般的果樹、經(jīng)濟作物、大田作物等適用：一般的果樹、經(jīng)濟作物、大田作物等高壓噴頭高壓噴頭 Hp500kPa R40m適用：對噴灑質(zhì)量要求不高的大田、牧草等適用：對噴灑質(zhì)量要求不高的大田、牧草等 第一節(jié)第一節(jié) 噴灌噴灌四、噴頭的類型與工作原理四、噴頭的類型與工作原理 1819（一）噴頭的類型（一）噴頭的類型2.2.按結(jié)構(gòu)形式分按結(jié)構(gòu)形式分旋轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)式 分：分：搖臂式搖臂式、葉輪式和反作用式，、葉輪式

11、和反作用式，最常用的是搖臂式噴頭。最常用的是搖臂式噴頭。 搖臂式：單噴嘴、雙噴嘴；搖臂式：單噴嘴、雙噴嘴； 有扇形機構(gòu)、無扇形機構(gòu)有扇形機構(gòu)、無扇形機構(gòu)固定式固定式 折射式、縫隙式、漫射式折射式、縫隙式、漫射式孔管式孔管式 第一節(jié)第一節(jié) 噴灌噴灌三、噴頭的類型與工作原理 20211.1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 包括：包括： 噴體噴體: : 噴嘴、噴管、彎管、穩(wěn)流器等噴嘴、噴管、彎管、穩(wěn)流器等 轉(zhuǎn)動機構(gòu)轉(zhuǎn)動機構(gòu): :搖臂、偏流板、導(dǎo)水片、搖臂彈簧等搖臂、偏流板、導(dǎo)水片、搖臂彈簧等 扇形機構(gòu)扇形機構(gòu): : 反轉(zhuǎn)鉤、限位環(huán)等反轉(zhuǎn)鉤、限位環(huán)等 空心軸、軸套等空心軸、軸套等2.2.工作原理工作原理 第一節(jié)第一節(jié) 噴灌

12、噴灌（二）搖臂式噴頭的結(jié)構(gòu)與工作原理（二）搖臂式噴頭的結(jié)構(gòu)與工作原理22（三）噴頭的幾何參數(shù)（三）噴頭的幾何參數(shù)進(jìn)水口直徑進(jìn)水口直徑噴嘴直徑噴嘴直徑噴射仰角噴射仰角（四）噴頭的工作參數(shù)（四）噴頭的工作參數(shù)工作壓力工作壓力流量流量射程射程四、噴頭的類型與工作原理四、噴頭的類型與工作原理 23五、噴灌的質(zhì)量控制參數(shù)五、噴灌的質(zhì)量控制參數(shù)( (水力參數(shù)水力參數(shù)) ) 第一節(jié)第一節(jié) 噴灌噴灌主要是： 噴灌強度 噴灌均勻度 噴灌霧化程度24定義：單位時間內(nèi)噴灑在灌溉土地上的水深，定義：單位時間內(nèi)噴灑在灌溉土地上的水深，單位：單位：mm/hmm/h。（一）噴灌強度（一）噴灌強度 第一節(jié)第一節(jié) 噴灌噴灌q

13、P單噴頭流量單噴頭流量, m3/h；A有效有效單個噴頭的有效控制面積單個噴頭的有效控制面積, m2； P田間噴灑田間噴灑水利用系數(shù)水利用系數(shù)kw風(fēng)系數(shù)風(fēng)系數(shù)有效AqkPwP1000組合平均組合平均噴灌強度噴灌強度LR25 設(shè)計噴灌強度應(yīng)滿足：設(shè)計噴灌強度應(yīng)滿足： 允許噴灌強度，參考規(guī)范（允許噴灌強度，參考規(guī)范（表表）。）。 目的目的: : 防止產(chǎn)生地表徑流。防止產(chǎn)生地表徑流。 第一節(jié)第一節(jié) 噴灌噴灌（一）噴灌強度說明：噴頭組合間距確定后應(yīng)進(jìn)行說明：噴頭組合間距確定后應(yīng)進(jìn)行噴灌強度校核噴灌強度校核 。26 第一節(jié)第一節(jié) 噴灌噴灌（一）噴灌強度1.1.確定風(fēng)系數(shù)確定風(fēng)系數(shù)噴頭噴灑方式：噴頭噴灑方式

14、：扇形噴灑扇形噴灑管道式噴灌系統(tǒng)中，田邊、地管道式噴灌系統(tǒng)中，田邊、地角、路邊或房屋附近等使用或單機單噴頭移角、路邊或房屋附近等使用或單機單噴頭移動式機組系統(tǒng)；動式機組系統(tǒng)；全圓噴灑全圓噴灑其余其余噴頭運行方式：噴頭運行方式：單噴頭全圓噴灑單噴頭全圓噴灑單支多噴頭同時全圓噴灑單支多噴頭同時全圓噴灑多支管多噴頭同時噴灑多支管多噴頭同時噴灑27 第一節(jié)第一節(jié) 噴灌噴灌2.2.確定單噴頭控制面積確定單噴頭控制面積單噴頭全圓噴灌單噴頭全圓噴灌控制面積控制面積 ： A A有效有效= = R R2 2 （m m2 2） 單噴頭扇形噴灌單噴頭扇形噴灌R3602 RA有效（一）噴灌強度(m2)注意：注意：小型

15、噴灌機組常用單噴頭噴灌，小型噴灌機組常用單噴頭噴灌，為了留出一條干燥的退路，采用為了留出一條干燥的退路，采用單噴頭扇形噴灌。單噴頭扇形噴灌。28單支管多噴頭噴灌單支管多噴頭噴灌 第一節(jié)第一節(jié) 噴灌噴灌（一）噴灌強度29 第一節(jié)第一節(jié) 噴灌噴灌cossin290222RRRA有效Rl2cosL噴頭間距；噴頭間距； R噴頭射程噴頭射程（一）噴灌強度單支管多噴頭噴灌單支管多噴頭噴灌LR單支管多噴頭噴灌單支管多噴頭噴灌R30多支管多噴頭噴灌多支管多噴頭噴灌 第一節(jié)第一節(jié) 噴灌噴灌（一）噴灌強度blA有效l噴頭間距；噴頭間距；b支管間距支管間距bl31 第一節(jié)第一節(jié) 噴灌噴灌（二）噴灌均勻度（二）噴灌均

16、勻度1.1.定義：噴灌面積上水量分布的均勻程度定義：噴灌面積上水量分布的均勻程度. .2.2.表示方法：表示方法：水量分布圖水量分布圖噴灌均勻系數(shù)噴灌均勻系數(shù)規(guī)范要求：設(shè)計風(fēng)速下規(guī)范要求：設(shè)計風(fēng)速下Cu Cu 0.75 0.75，但對行，但對行 噴式噴灌系統(tǒng)不應(yīng)低于噴式噴灌系統(tǒng)不應(yīng)低于0.850.85。hhCu1注意：在實際設(shè)計中，噴灌均勻度是注意：在實際設(shè)計中，噴灌均勻度是通過設(shè)計風(fēng)速下合理確定噴頭組通過設(shè)計風(fēng)速下合理確定噴頭組合間距而實現(xiàn)的。合間距而實現(xiàn)的。 32 第一節(jié)第一節(jié) 噴灌噴灌（三）水滴打擊強度（三）水滴打擊強度1. 定義：單位噴灑面積內(nèi)水滴對作物和土壤的定義：單位噴灑面積內(nèi)水滴

17、對作物和土壤的打擊動能，反映水滴對作物的影響。打擊動能，反映水滴對作物的影響。2. 表示方法：表示方法：水滴直徑水滴直徑霧化指標(biāo)霧化指標(biāo)Hp噴頭工作壓力，噴頭工作壓力，kpad噴嘴直徑，噴嘴直徑，mmdHPPd100設(shè)計要求：噴頭霧化指標(biāo)應(yīng)在設(shè)計要求：噴頭霧化指標(biāo)應(yīng)在適宜的霧化適宜的霧化指標(biāo)范圍指標(biāo)范圍內(nèi)。內(nèi)。注意：搖臂式噴頭的工作壓力注意：搖臂式噴頭的工作壓力Hp通通常在離進(jìn)口常在離進(jìn)口0.2m0.2m處測量。處測量。1kPa=0.1m1kPa=0.1m水頭水頭=100mm=100mm水頭水頭 33已知噴頭為中噴已知噴頭為中噴2 2號噴頭，其性能參數(shù)如下號噴頭，其性能參數(shù)如下: :噴嘴直噴嘴

18、直接接d d = 9mm, = 9mm,工作壓力工作壓力H Hp p=400kPa, =400kPa, 噴頭流量噴頭流量q qP P=6.09m=6.09m3 3/h, /h, 射程射程R R=23.4m =23.4m 。噴灌田塊土壤為粉。噴灌田塊土壤為粉壤土，地形平坦。作物為果樹。支管間距為壤土，地形平坦。作物為果樹。支管間距為24m24m，噴頭間距為噴頭間距為18m18m，多支管多噴頭同時噴灌。風(fēng)系數(shù)，多支管多噴頭同時噴灌。風(fēng)系數(shù)k kw w=1=1。（。（1 1）計算該噴頭霧化指標(biāo)；（）計算該噴頭霧化指標(biāo)；（2 2）計算噴灌）計算噴灌強度。（強度。（3 3）判斷霧化指標(biāo)和噴灌強度是否滿足）判斷霧化指標(biāo)和噴灌強度是否滿足規(guī)范規(guī)范要求。（要求。（噴灑噴灑水利用系數(shù)水利用系數(shù) 取取0.90.9） 【例】：【例】：計算