噴灌工程技術

2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院1第四章噴灌工程技術2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院2煙草固定式噴灌2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院32022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院4草坪噴灌2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院5頭噴噴灌的主要技術參數(shù)射流式噴頭的水力學原理噴灌系統(tǒng)概述與噴灌技術要求

噴灌的主要內容搖臂式噴頭的結構噴灌系統(tǒng)的類型噴灌系統(tǒng)的規(guī)劃設計噴灌技術的主要內容

噴灌系統(tǒng)的分類與組成

概述

噴頭性能

噴頭的種類和工作原理

噴灌系統(tǒng)自動化2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院6國外噴灌技術發(fā)展概況與前景

噴灌最初產生于19世紀末，在1920年以前主要用于噴灌草坪和公園以及少量的蔬菜、苗圃、果樹。本世紀40年代以后，噴灌真正的用于大田灌溉，隨之出現(xiàn)了射程遠而結構簡單的搖臂式噴頭和薄壁鋁管和合金管從50年代以后開始陸續(xù)研制了許多移動管道的機械系統(tǒng)，縱拖式（1948年）、滾移式（1935年）、時針式（1955年）絞盤式（1965年）平移式（1978年）相繼研制成功2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院71983年世界噴灌面積達到4億畝以色列、羅馬尼亞、聯(lián)邦德國、捷克斯洛伐克等國的噴灌面積占其灌溉面積的100％美國、蘇聯(lián)的噴灌面積占其灌溉面積的40％，但其分別占總灌溉面積的1/3主要灌溉作物為蔬菜、果樹、葡萄、經濟作物、牧草、玉米和小麥2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院8世界噴灌發(fā)展的三大趨勢不斷提供機械化與自動化水平，噴灌面積持續(xù)增長注意節(jié)能、著手開發(fā)與利用新能源日益廣泛地應用新技術、重視提高噴灌質量2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院9我國噴灌技術發(fā)展概況我國的噴灌發(fā)展起步較晚，1949年以后才開始研究噴灌和運用噴灌方法灌溉蔬菜噴灌在我國的發(fā)展大致分為兩個階段：第一階段（1949—1973）引進、試驗階段

當時主要學習蘇聯(lián)的技術，于50年代在上海、南京、重慶、武漢等大城市建立一批噴灌站2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院10第二階段（1973—至今）研究試點、推廣應用階段

從1973年我國掀起了一個研究與推廣噴灌的熱潮，到80年代噴灌面積達到1千萬畝2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院11噴灌噴灌是把由水泵加壓或自然落差形成的有壓水通過壓力管道送到田間，再經噴頭噴射到空中，形成細小水滴，均勻地灑落在農田，達到灌溉的目的一種灌溉方式噴灌幾乎適用于除水稻外的所有大田作物，以及蔬菜、果樹等經過20多年的努力，現(xiàn)在我國已有噴灌面積80多萬hm22022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院12噴灌技術的優(yōu)點省水、增產省勞力提高土地利用率防止土壤沖刷和鹽堿化2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院13省水、增產利用噴灌技術與一般的地面灌溉可以節(jié)約用水20－30%噴灌對地形的適應性強噴灌可以調節(jié)出間小氣候，增加近地表層空氣濕度，在炎熱季節(jié)降低氣溫，有利于作物的生長，還能沖刷掉莖葉上的灰塵，以利于作物的呼吸和光合作用。2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院14玉米、小麥、棉花、大豆等采用噴灌一般比溝灌、畦灌可增產10－30%，蔬菜噴灌則可增產l－2倍。水稻在高溫季節(jié)保持水層并進行噴灌，增加了田間空氣濕度，降低了溫度，增加了日夜溫差，空殼率減少，取得了每畝增產一成的效果。2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院15省勞力

由于噴灌的機械化程度高，可以大量減輕勞動強度，節(jié)約勞動力。一般移動機組可以成倍提高工效。如果大面積采用固定式噴灌系統(tǒng)工效還會更高。此外，采用噴灌還可以減少修筑毛渠、畦、溝、埂的投工。2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院16提高土地利用率

采用噴灌可以大大減少溝渠占地，不僅節(jié)省土石方工程，而且能騰出5－15%的溝渠、地埂占地，擴大作物種植面積。

噴灌可以根據(jù)土壤質地的輕重和透水性大小合理確定水滴大小和噴灌強度，以保護土壤的團粒結構，避免造成土壤沖刷。在土壤鹽堿化的地區(qū)，采用噴灌控制濕潤深度，消除深層滲漏，可以防止由于地下水位上升而引起的次生鹽堿化。防止土壤沖刷和鹽堿化2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院17噴灌技術的缺點受風的影響大

一般在3－4級風以上，部分水滴在空中被吹走，灌溉均勻度大大降低，就不宜進行噴灌在空氣中的損失大

空氣相對濕度過低時，水滴未落到地面之前在空中的蒸發(fā)損失可以達到10%2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院18對土壤表層濕潤比較理想，而深層濕潤不足。采用低強度噴灌(即慢噴灌)，使噴頭的平均噴灌強度遠低于土壤的入滲速度，這樣使水分能充分地滲入土壤下層，而又不會產生積水和地表徑流需要一定的機械設備，在水源比較豐富的平原地區(qū)一般投資較高2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院19棉花固定式噴灌2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院202022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院21向日葵固定式噴灌2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院22半固定式噴灌系統(tǒng)2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院23移動式噴灌系統(tǒng)2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院242022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院25時針式噴灌機2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院262022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院272022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院28時針式噴灌機田間布置鳥瞰圖2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院29卷管式噴灌機2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院302022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院31大田棉花用卷管式噴灌機2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院32滾移式噴灌機2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院332022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院34噴灌的主要技術參數(shù)

噴灌強度

噴灌均勻度水滴打擊強度

2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院351、噴灌強度定義：單位時間內噴灑在單位面積土地上的水量，mm/h技術要求：

與土壤的透水特性相適應，即噴灌強度不應超過土壤的滲吸速度，不致在地表形成積水和徑流2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院36噴灌強度有點噴灌強度

i和平均噴灌強度(面積和時間都平均)兩個概念。點噴灌強度

i是指在一定時間(t)內，噴灑到某一點土壤表面的水深h，即：平均噴灌強度是指在一定面積上(一個噴頭，或許多噴頭，或噴頭設置點控制的面積)，各點在單位時間內的噴灌水深的平均值，用平均噴灌水深h0與相應噴灌持續(xù)時間t的比值表示。2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院37單噴頭的噴灌強度定義：單位時間內噴灑在單位面積土地上的水量，或單位時間內噴灑在灌溉土地上的水深,單位：mm/h上式中：q=噴頭的流量A＝1個噴頭的濕潤面積噴頭的水量分布單個旋轉式噴頭的典型水量分布圖灌水深度影響水量分布的因素：壓力風速，風向噴頭轉速（均勻與否）噴頭布置形式和間距單噴頭水量分布圖壓力對水量分布的影響壓力適中壓力過高壓力過低灌水深度2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院412、噴管均勻度

就是噴灌面積上水量分布的均勻程度。噴灌均勻度的影響因素：噴頭結構、工作壓力、噴頭布置形式、噴頭間距、噴頭轉速的均勻性、豎管的傾斜度、地面的坡度和風速、風向等因素都有密切關系。2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院42噴灌均勻度一般以噴灑均勻系數(shù)（克里斯琴森系數(shù)）Cu表示，其計算方法如下：

上式中：2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院43

——整個噴灌面積上的平均噴灌強度

n——觀測計算噴灌強度點的總數(shù)

P——各點的噴灌強度

——不計正、負的絕對值噴頭組合示意圖

2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院44噴灌均勻度和噴灌強度的田間測定2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院453、水滴打擊強度

定義：就是單位噴灑面積的水滴對作物和土壤的打擊動能。表示方法：霧化指標H/d——噴頭的工作壓力與主噴嘴直徑之比?水滴的直徑?霧化指標H/d

2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院46不同種類的霧化指標2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院47水滴打擊強度的影響因素

噴頭孔嘴大小工作壓力

噴嘴結構2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院48水滴直徑的確定及其對土壤的影響

水滴直徑根據(jù)作物、用途、風速和土壤等因素確定。

水滴太大，容易破壞土壤表層的團粒結構，造成土壤板結，甚至打傷作物的幼苗或造成某些作物倒伏，還會把土濺到作物葉面上影響作物的生長。水滴太小，在空中蒸發(fā)損失大，受風的影響也大。因此，要根據(jù)灌溉作物和土壤性質選擇恰當?shù)乃沃睆?。一般要求最遠處水滴平均直徑為:1～3mm。噴頭的組合方式噴頭及支管間距計算R設＝KR式中：R設＝噴頭的設計射程K＝與噴灌系統(tǒng)的形式、風速、等有關的系數(shù)，一般等于0.7-0.9;對于固定式噴灌系統(tǒng)由于豎管裝好后就無法移動，如有空白就無法補救，故可以采用0.8，多風地區(qū)采用0.7。R＝噴頭的射程(產品性能表上查的數(shù)值)2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院51組合平均噴灌強度式中：q=噴頭流量

Sm＝支管間距

Sl＝噴頭間距2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院52允許的噴灌強度土壤的入滲速率過程2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院53注：允許的噴灌強度應小于土壤的入滲速率2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院54噴頭性能噴頭噴頭的種類和工作原理射流式噴頭的水力學原理搖臂式噴頭的結構噴水量工作壓力射程2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院55二、噴頭噴頭是噴灌機與噴灌系統(tǒng)的重要組成部分。它的作用是把有壓水流噴射到空中，散成細小的水滴，并均勻噴灑在灌溉土地上。因此噴頭的性能、結構形式及制造質量的好壞將直接影響噴灌的質量。2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院562022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院572022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院582022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院591、噴水量

噴水量(或稱噴頭流量)是指噴頭在單位時間內，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/s＝3.6

m3/h

測定方法：常采用體積法，循環(huán)水池三角堰或水表測定。2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院60

上式中:

q——噴嘴流量（L/h)Cd——流量系數(shù)（＝0.9～0.96）

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A＝12.5）計算噴頭流量的半經驗方程：2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院61

噴嘴直徑5mm,工作壓力300kPa,假定Cd=0.94,計算其流量。Example:(實例）2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院62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2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院63常用單位：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2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院64工作壓力的計算公式上式中：

Hd——工作壓力（m）

d——噴嘴直徑（mm）

Kd——水滴粉碎系數(shù)一般：Kd=10——17

好：Kd=11——142022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院653、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。2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院66按其工作壓力和射程的大小可以分為低壓噴頭(或稱近射程噴頭)、中壓噴(或稱中射程噴頭)和高壓噴頭(或稱高射程噴頭)其劃分界線大致可以按表1所列的范圍分類。目前用得最多的是中、近射程噴頭，因為它消耗的能量較小，而且比較容易得到較好的噴灌質量。按照噴頭的結構型式與水流性狀可以分為旋轉式、固定式和孔管式三種噴頭的種類和工作原理2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院67上式中：L－射程（m）d-噴嘴直徑（mm）h-壓力水頭（m）B-單位換算系數(shù)，當B=1.4

當射程分別減少2％和4%射程的計算2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院68

計算下列條件下噴頭的射程，噴嘴直徑1.2英寸，壓力水頭h=600kPa，Example:利用公式：2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院692022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院70

噴頭類別性能低壓噴頭中壓噴頭高壓噴頭

工作壓力

（kg/cm2)1～33～5>5噴水量（m3/h

）<1010～40>40射程（m）<2020～40>40噴頭按其工作壓力和射程的大小分類2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院71噴頭按其結構分類旋轉式噴頭管孔式噴頭固定式噴頭單列孔管多列孔管反作用式葉輪式搖臂式離心式縫隙式折射式2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院72固定式噴頭折射式噴頭離心式噴頭2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院73特點：噴灌過程中，所有部件固定不動，水流以全圓或扇形同時向四周散開水流分散，射程?。?～10m）噴灌強度大水滴細小，工作壓力低結構簡單，工作可靠，壽命長用途：

公園、苗圃、溫室等2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院74旋轉式噴頭根據(jù)轉動機構的特點，將旋轉式噴頭分為搖臂式、葉輪式、和反作用式齒輪式四種。齒輪式、搖臂式噴頭分別是農業(yè)和草坪灌溉中最廣泛的兩種噴頭2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院75射流式噴頭的水力學原理工作壓力、噴水量和射程之間的關系自由出流噴嘴的流量可按下式計算：式中：

——噴嘴的流量系數(shù)，一般等于0.9——0.95

——噴嘴的過水斷面積（以平方米為單位）

——噴嘴的出口壓力（以米為單位，等于噴頭的工作壓力減去噴頭內的水頭損失）。由這個公式可以看出：在噴嘴大小相同時，流量與水頭的平方根成正比。2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院76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2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院77

噴射仰角：固體在真空中拋射，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28°——32°時射程最遠。噴射仰角噴頭自轉速度轉速：當噴頭以1—3分／轉的速度旋轉時，比噴頭在靜止狀態(tài)的射程減少10－15％，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。2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院78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過整直，使水流平穩(wěn)達到大部分流線都平行于水舌軸線。2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院79搖臂式噴頭的結構

噴嘴噴管整流器彎管搖臂彎管擺臂彈簧搖臂軸扇形機構空心軸軸套防沙彈簧墊圈2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院80三、管道及附件管道固定式管道移動式管道薄壁鋁合金管鍍鋅薄壁管塑料軟管膠管塑料管鑄鐵管鋼管聚氯乙烯管（PVC管）聚乙烯管（PE管）2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院811、固定管道——塑料管塑料管的規(guī)格——以外徑標稱塑料管的承壓能力差塑料管優(yōu)缺點內壁光滑，水頭損失小施工容易能適應一定的不均勻沉陷放置在地表時，易老化塑料管的連接絲口連接、法蘭連接、粘結、焊接、承插連接Pvc管2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院83Pvc管2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院84PE管2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院852、固定管道—鑄鐵管鑄鐵管承壓：一般可承受1MPa的壓力使用壽命：大于30年管段短、接頭多、施工量大易銹蝕性脆，承受動載荷能力差管壁厚，重量大2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院86鋼管承壓：1.5—6.0Mpa使用壽命：15年左右管壁薄、重量輕管段長、接口少、鋪設簡便韌性強、能承受動載荷易銹蝕4、固定管道—鋼管2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院87移動管道（一）鋁鋁合金管強度高重量輕耐腐蝕壽命15—20年硬度差、易變形、價格較高管段長一般為5m、6m2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院88鍍鋅薄壁鋼管強度高重量僅為普通鋼管的五分之一，但比鋁管重耐腐蝕壽命長移動管道（二）2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院89鋼管2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院90移動管道（三）塑料軟管有錦塑軟管和膠管兩種，用錦綸絲或維綸絲織成網狀管坯，然后在內外壁涂一層塑料制成?？沙袎?00—800kPa膠管用橡膠作為原材料，當中夾布制成，價格較高2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院91快速接頭便于管道快速移動，移動管道各段間采用快速接頭連接，常用的快速接頭的結構形式有以下幾種：11、杠桿緊扣式（或稱球形連接）組成：由接合碗、杠桿扣緊環(huán)和帶橡膠密封圈的承碗特點：密封性好，最大偏角可達30度但不能自動瑣緊和脫扣，在插入后要用手將搭鉤瑣緊杠桿緊扣式V形橡膠密封圈止水，插入時搭扣自動滑入掛鉤槽內2、搭扣式2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院943、彈簧鎖緊式4、暗銷式5、偏心扣式等等還有：2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院95管道附件給水栓管網系統(tǒng)的給水裝置或出水口,用于半固定式系統(tǒng)或移動式系統(tǒng)中支管和主管的快速連接和拆卸給水栓2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院97自閉閥用于支管與安有噴頭的豎管的快速連接特點：只有在豎管插進時水流才能通過，豎管一拆下，閥門自動關閉。自閉閥2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院99閥門2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院100其它附件和管件：閥門、逆止閥、過濾器安全閥、空氣閥三通、彎頭堵頭、流量調節(jié)器、壓力調節(jié)器等2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院101過濾器2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院102三通2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院103四、噴灌動力設備1、柴油機2、電動機2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院1042022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院105小型噴灌機組2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院106柴油機機組2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院107動力機的選配動力機的選配功率用下式計算：柴油機：電動機：(hp)(kw)注：2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院108五噴灌機單噴頭噴灌機雙懸臂式縱拖式滾移式時針式平移式人工移動管道式絞盤式2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院109單噴頭噴灌機

按行走系統(tǒng)的結構與移動方式可以分為手抬式、手推車式、牽引拖車式和拖拉機懸掛式四種與手扶拖拉機配套的噴灌機2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院110手抬式柴油輕型噴灌機手推式小型噴灌機2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院111拖拉機懸掛式大型噴灌機2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院112單噴頭噴灌機田間工程的布置特點

控制面積有限，為了進行大面積的噴灌，就要在田間布置供水系統(tǒng)和噴灌機的移動道路單噴頭噴灌機一般從明渠中取水供水渠道的間距也就是噴頭的組合間距如果供水渠道中水深較淺而不能完全淹沒吸水管的濾網或淹沒深度不夠，需挖集水坑噴頭可以是全圓噴灑，也可以是順風向作240～300°

扇形噴灑2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院113滾移式噴灌機2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院114移動式噴灌機田間作業(yè)示意圖2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院115滾移式田間工程的布置滾移式噴灌機一般是由有壓管道供水噴灌管道與給水栓之間用軟管連接，供水管道間距為最大噴灌管道長度的兩倍給水栓間距一般等于垂直支管方向的噴頭組合間距但是如果配有較長的軟管可由一個給水栓給兩個噴頭供水，那么間距就可以加大一兩倍，也可取減少裝卸軟管的時間2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院116縱拖式噴灌機2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院117

縱拖式噴灌機田間工程布置特點縱拖式噴灌機一般由壓力管網供水,供水干管一般布置在田塊中間縱拖的噴灌管道交替在干管兩側工作供水干管一般應埋在地下，以免影響噴灌管道的拖移干管上每隔一個組合間距就要裝一個給水栓，先后給兩側的噴灌管道供水2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院118絞盤式噴灌機2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院119絞盤式噴灌機多是從高壓管網取水絞盤式噴灌機田間工程布置特點在給水栓處還要有垂直于供水管道的田間小道高壓管道的間距大致為噴灌機軟管長度的兩倍沿高壓管道地面應有道路，以便拖移噴灌機給水栓間距約為噴頭射程R的2倍2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院120雙懸臂式噴灌機雙懸臂式噴灌機的基本特點是將噴灌管道及噴頭都裝在向兩邊伸出的懸臂式桁架上，這樣可以用較低的壓力而又能同時灌溉較大的范圍．按照懸臂運動的方向不同，這種噴灌機可以分成兩大類:平移雙懸臂式噴灌機旋轉雙懸臂式噴灌機2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院121平移式噴灌機2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院122田間工程是一系列平行的機行道穗其緊鄰的供水渠道機行道的間距為兩個懸臂長度之和路渠兩側不能有樹木和電線桿等障礙物供水渠道應有足夠的過水斷面以保證供水，給一臺噴灌機供水時一般要求通過流量0.1—0.13m3/h還要求渠中保持一定的水深，一般水深至少60cm

雙懸臂式噴灌機田間工程布置特點1.平移雙懸臂式噴灌機2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院1232.旋轉雙懸臂式噴灌機田間工程則是一個壓力供水管網有的噴灌機上附有一根略比懸臂長一點的軟管，這樣可以將給水栓布置在兩個噴點的中間，兩個噴點共用一個給水栓濕潤面積略有重復，而且整個噴灌面積都能為各噴點工作的噴灌機的濕潤面積所覆蓋在給水栓處的水壓力應等于噴灌機的工作壓力，一般為400～650kPa各噴點之間要布置道路，以便拖移2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院124時針式噴灌機電力驅動式水力驅動式油壓驅動式壓氣驅動式機械或纜索傳動式2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院125小麥用時針式噴灌機2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院126主管、支管水源湖泊井泉渠道河流噴灌系統(tǒng)的組成噴頭管件豎管閥門動力機動力離心泵潛水泵噴灌專用泵管道系統(tǒng)施肥過濾系統(tǒng)水源－河流、渠道、塘庫、井泉、湖泊水泵－離心泵、潛水泵、噴灌專用泵動力機－電動機、柴油機、汽油機、拖拉機管道系統(tǒng)－主管、支管、豎管、管件、閥門噴頭噴灌系統(tǒng)的組成2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院128灌溉系統(tǒng)配套2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院129六、噴灌系統(tǒng)主要內容1、噴灌系統(tǒng)的組成2、噴灌系統(tǒng)的分類3、噴灌系統(tǒng)的規(guī)劃設計2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院130噴灌系統(tǒng)管道噴灌系統(tǒng)機組噴灌系統(tǒng)固定式噴灌系統(tǒng)半固定式噴灌系統(tǒng)移動式噴灌系統(tǒng)小型機組噴灌系統(tǒng)平移式噴灌系統(tǒng)中心支軸式噴灌系統(tǒng)卷管式噴灌系統(tǒng)2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院131固定式噴灌系統(tǒng)(solid-setsystem)2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院132移動式噴灌系統(tǒng)(Portablesystem)2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院133半固定式噴灌系統(tǒng)(Semi-portablesystem)2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院134絞盤式噴灌機2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院135平移式噴灌系統(tǒng)(Linear-movesystem)2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院136時針式噴灌系統(tǒng)(Center-pivotsystem)2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院137噴灌系統(tǒng)的規(guī)劃設計收集規(guī)劃所需資料水量平衡計算選擇噴灌系統(tǒng)的形式選擇噴頭及確定噴頭的組合形式布置干、支管擬定噴灌工作制度管網水力學計算圖紙繪制材料統(tǒng)計工程預算效益分析施工2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院1381、基本資料的收集(1)灌區(qū)地勢、地形資料：一般應有1/500——1/1000比例的地形圖，以此了解水源情況，確定灌區(qū)部位、范圍、水泵位置及高程；設計管路或渠道網以及道路的布局和尺寸，按合理的耕作方向，擬定噴灌系統(tǒng)的作業(yè)方式等。(2)水源調查：要測定流量和水位高程及變幅，可供水量和保證率，研究水源工程問題。如果是井水，考慮群并匯流的可能條件。2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院139(3)種植制度及群眾高產灌溉經驗：了解當?shù)胤N植結構、輪作制度、機械化水平，以及與開展噴灌有關的農業(yè)種植、耕作的現(xiàn)狀與存在問題，確定主要噴灌作物和噴灌任務，在總結當?shù)厝罕娚a經驗的基礎上，擬定噴灌制度(包括噴灌時間、次數(shù)、每次噴水量和總用水量)。2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院140(4)農業(yè)氣象：收集降水、氣溫、地溫、風向、風力等與噴灌有密切關系的農業(yè)氣象資料，據(jù)以分析確定噴灌任務、噴灌制度、噴灌的作業(yè)方法、田間噴灌網的合理布局(5)土壤：土壤透水性是確定噴灌強度和灌水量的重要指標組合噴灌強度應該小于土壤入滲強度。2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院141(6)作物耗水量：不同作物在不同生育期的耗水量隨各生育階段中耗水和氣候條件不同而有差別，需根據(jù)試驗取得資料，設計時采用噴灌作物耗水最旺時期平均日耗水量為準(以毫米／日計)。用表示。在設計灌水深m(以毫米計)為已知的情況下，可得：(7)其它：調查有關噴頭、水泵、動力設備、管材產品和工程材料及價格等。社會經濟狀況,了解當?shù)厝罕姷哪昶骄杖搿?022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院1422、水量平衡分析目的：確定灌溉面積，蓄水工程規(guī)模步驟：2.供水分析1.用水分析：①選擇設計典型年②計算典型年的作物需水量和典型年灌溉用水量③其它用水3.用水平衡計算②當來水總量滿足要求，但在時間分配上不能滿足，修建蓄水池調節(jié)①來水總量及其在時間上的分配都能滿足用水要求時，不建蓄水池③當來水總量不能滿足要求，確定適宜的灌溉面積。2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院1433、選擇噴灌系統(tǒng)的形式固定式噴灌系統(tǒng)——用于噴灌次數(shù)多，經濟價值高的作物半固定式噴灌系統(tǒng)——用于小麥等小型機組式——山區(qū)或經濟價值較低的作物絞盤式噴灌機——小麥等大田作物大型平移或時針式噴灌機——大型農場2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院144選擇噴頭及確定噴頭的組合形式噴頭的選擇噴頭的組合方式計算噴頭和支管的間距計算組合平均噴灌強度42022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院1454.1、噴頭的選擇考慮灌溉作物：蔬菜——水滴小和噴灌強度較小的中低壓噴頭玉米、高粱等——水滴較大和噴灌強度較大的高壓噴頭考慮土壤：砂壤土——噴灌強度較大的噴頭粘壤土——噴灌強度較小噴頭2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院146考慮風速：風速大的地方宜選用噴灌強度較大、水滴直徑較大的中高壓噴頭例如：灌溉作物為蔬菜，砂壤土，宜選用噴灌強度較大而水滴直徑較小的噴頭。如選用ZY－2噴頭，噴嘴直徑7.0mm，工作壓力350kPa，噴頭流量q=3.2m3/h，射程R＝18m2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院1474.2、噴頭的組合方式原則：在保證噴灑均勻、不留空白的情況下，使噴頭和支管的距離應盡量大組合方式有：正方形、矩形、正三角形、三角形和扇形等2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院1484.3、計算噴頭和支管的間距設計射程：R設＝K×R(K=0.7—0.9,K反映了風的影響)不同的布置方式及噴頭、支管間距2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院1494.4、計算組合平均噴灌強度按如下公式計算：2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院1505、管網布置布置原則：1、管道總長短，造價低2、有利于管理（輪灌或分）3、平原區(qū)，支管與作物種植方向一，在山區(qū)，支管沿等高線布置4、管線縱剖面應力求平順，減少折點（避免負壓）2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院1515、支管上各噴頭的工作壓力力求一致，或在允許的范圍內，水利設計準則。6、支管上各噴頭的工作壓力力求一致，或在允許的范圍內，遵循水利設計準則。陡坡上（下坡）──縮小管徑（上坡）──管道不宜太長7、水源應在地塊中央，經濟。2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院1526、擬定噴灌工作制度1.灌水定額：2.一次灌水時間：2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院1533.允許一次同時工作的噴頭數(shù)7、管道水力計算H1H2H3水頭損失：水流經過管道過程中機械能的損失分為局部水頭損失和沿程水頭損失沿程水頭損失：發(fā)生在管道均勻流的直線段，由于水流內部磨擦而消耗的機械能局部水頭損失：發(fā)生在水流邊界突然發(fā)生變化的流段，由于水流運動狀態(tài)紊亂從而引起水流內部磨擦而消耗的機械能。如在變徑、管件等處7.1水頭損失計算總水頭損失：沿沿程水頭損失：（達西公式）

——管道沿程阻力系數(shù)v—管道平均流速（m/s)g——重力加速度，g=9.8m/s2局部水頭損失計算：可根據(jù)水力學有關公式計算噴噴灌中常采用以下經驗公式計算沿程水頭損失：

式中：

f—與沿程阻力系數(shù)有關的摩阻系數(shù)

m—流量指數(shù)

b—管徑指數(shù)上述f,m,b值可從有關表中查得2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院1587.2多口管水力學計算

一般計算方法:簡易計算方法：

噴灌支管的特點：每隔固定間距，就有一個噴頭分流，每個噴頭分流量或噴頭出水量近似相等這種等間距、等流量分流的管稱為多口出流管，有一種簡便計算沿程總水頭損失的方法7.3多口管沿程水頭損失的計算其方法為：

首先根據(jù)管首流量計算沿程流量不變時（不考慮分流）的水頭損失hf,然后再乘以一個小于1的折減系數(shù)（多口系數(shù)）F

即得多口管的沿程水頭損失：

多口系數(shù)F與出流孔數(shù)目，孔口位置及流量指數(shù)等有關，其計算公式為：式中：m－流量指數(shù)（與材質有關）

N－管上出水口總數(shù)（或噴頭總數(shù)）

x－第一個出水口到管道進口距離與出水口間距的比值即：

F1－x=1時的多口系數(shù)多口系數(shù)已制成表，不必計算，可直接查取2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院163平均壓力或平均流量所處的位置在：距離支管進口0.4L處，此處的水頭損失為3/4Hf要求此處的壓力等于噴頭的工作壓力支管進口水頭H0＝H噴頭設計壓力＋H豎管高度＋3/4Hf±1/2Z（下坡－，上坡＋）L0.4L3/4HfHfZ1/2ZH02022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院165支管設計主要的設計任務是限制噴頭間的流量偏差，獲得滿意的均勻度和灌水效率。一般原則為：控制同一支管上任意兩個噴頭的噴水量之差在10％以內。此原則也等同于：控制支管上任意兩個噴頭的工作壓力水頭之差不超過噴頭設計工作壓力水頭的20%此即為20%規(guī)則

20%原則2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院166Example:已知：噴頭流量q=3.2m3/h,噴頭個數(shù)＝8，噴頭間距＝18m，豎管高度＝1m，噴頭工作壓力＝350kPa，平地，支管采用PVC管試分別計算：干管支管豎管H0HfHf02.當支管管徑采用D1＝63mm和D2=50mm時的支管水頭損失和支管進口水頭1.支管允許的最大壓力差2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院1671.支管允許的最大水頭偏差：350kPa×20%=70kPa=7m2.水頭損失和支管進口水頭計算當D＝50mm時（內徑46mm）無旁孔出流時的水頭損失：Hf0=1.1×fLQm/db=1.1×0.948×105×(7×18+9)×(3.2×8)1.77/464.77=51.3m解：2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院168多孔出流時的水頭損失：Hf＝Hf0×F=51.3×0.387=19.8m支管進口水頭：H0＝H噴頭設計壓力＋H豎管高度＋3/4Hf±1/2Z

＝35m+1m+3/4×19.8m+0=50.85m2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院169當D＝63mm時（內徑58mm）無旁孔出流時的水頭損失：Hf0=1.1×fLQm/db=1.1×0.948×105×(7×18+9)×(3.2×8)1.77/584.77=16.9m2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院170多孔出流時的水頭損失：

Hf＝Hf0×F=16.9×0.387=6.55m

支管進口水頭：

H0＝H噴頭設計壓力＋H豎管高度＋3/4Hf±1/2Z

＝35m+1m+3/4×6.55m+0=40.91m

2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院171七、噴灌設備的多種用途省力噴灑環(huán)境保護噴灑防災噴灑2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院172省力噴灑噴灑農藥沖洗及充填灑水噴灑其他化學藥品噴灑肥料2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院173環(huán)境保護噴灑美化環(huán)境防塵凈化環(huán)境廢水（料）處理降溫魚塘充氣增氧供水供電2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院174防災噴灑防凍霜防風蝕防海潮風害灑水除雪2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院175八、固定式噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設計實例假設，灌區(qū)120畝（270m×290m），作物為蔬菜，地形為平地，土壤為壤土，水井供水量60m3/h,動水位20m，每天開機14h，作物最大日耗水強度e=6mm/d,作物耗水高峰期日均降雨P=0mm/d，設計灌水周期7d。2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院176（一）、收集規(guī)劃收集所需的資料地形、氣象水文地質、土壤（質地、土層厚度、凍土深度、土壤入滲率等）作物品種和種植結構動力、水源（出水量、動水位等）社會經濟狀況2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院177已知水源供水量，確定灌溉面積已知灌溉面積，確定引水量和調蓄容積方法：如果已知水源為水井，要求確定灌溉面積假設灌水周期為T天，日耗水e毫米T天水井可供水量：T（天）×C日開機小時數(shù)×Q井

(m3/h)T天用水量：T（天）×(e-p)/1000×A×667（二）、水量平衡計算目的：2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院178來用水平衡：來水量＝用水量，即：

T（天）×C日開機小時數(shù)×Q井（m3/h）＝T（天）

×(e-p)/1000×A×667

得：可灌溉的面積

本例中

A＝14×60/(0.667×e)=209畝2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院179根據(jù)前面講述：固定式噴灌系統(tǒng)－用于噴灌次數(shù)多，經濟價值高的作物半固定式噴灌系統(tǒng)－用于小麥等小型機組式－山區(qū)或經濟價值較低的作物絞盤式噴灌機－小麥等大田作物大型平移或時針式噴灌機－大型農場本例中灌溉作物為經濟價值較高的蔬菜，選擇固定式噴灌系統(tǒng)（三）、選擇噴灌系統(tǒng)的形式2022/10/19河南農業(yè)大學機電工程學院180根據(jù)前面講述：1.噴頭的選擇 考慮灌溉作物：蔬菜－水滴小和噴灌強度較小的中低壓噴頭玉米高粱等－水滴較大和噴灌強度較大的高壓噴頭考慮土壤：砂壤土－噴灌強度較大的噴頭