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浅析喷灌设计中的若干问题 摘要：喷灌以其增产、省水、省工、适应性强等诸多优点成为当前大力推广的灌溉方法，其在我县已开始推广应用，本文就其设计中有关喷头选型及组合形式、管网布置以及水力计算等问题进行简要阐述。 关键词：节水 喷灌 设计 Abstract: With the advantages of increase production, water saving, labor saving high adaptability, irrigation is the irrigation method be promoted in current time, and our the county has begun to promote the application of it. This paper briefly elaborated the selection and combination of the nozzle, tube network layout and hydraulic calculations and other iss 中图分类号：TU991.64文献标识码：A 文章编号： 近年来节水灌溉新技术在我县已开始推广应用，我们通过对灌溉系统引水、输水、配水、灌水、用水等各个环节采取相应节水措施，以提高水的利用率。如在坡塬地区建窖修塘拦蓄雨水并配套管道进行喷灌；或衬砌原有土渠或新修U型砼渠以提高渠道水利用系数；或打井抽水进行喷灌；或利用水库水埋设管道进行自压喷灌等等。在我县主要喷灌工程等基本用于经济林果。由于在近2年全县掀起打井热潮，建成机井约100多眼，而大多数机井未进行配套，针对这种实际情况，我们节灌工程模型多为机井配套动力设备后进行半固定管道喷灌。本文主要对此类节灌工程设计中的有关问题进行论述。 喷灌系统主要由水源工程、水泵及动力机、压力管道、喷头四部分组成。其设计主要分为资料收集、喷灌系统选型、灌溉制度及灌溉用水量的计算、水源分析及水源工程规划、喷头选型及喷头组合形式的选定、管材选择、管网布置、工作制度的制订、管道水力计算、水泵与动力选配等十个阶段。本文主要对喷头选型及喷头组合形式确定、管网布置、管道水力计算几部分并以陇川县节水增效示范建设项目陇把镇户岛枇杷灌溉项目作为喷灌工程为例作简要阐述。 一、喷头选型及喷头组合形式的选定 1、喷头选型 主要根据喷灌作物和土壤类型进行确定，即通过允许喷灌强度允和雾化度Pd=H/d来确定。具体选定可参考下表： 土壤类别 允许喷灌强度（ mm/h） 土壤类别 允许喷灌强度（ mm/h） 砂土 20 壤粘土 10 砂壤土 15 粘土 8 壤土 12 种 类 H/d值 蔬菜 40005000 粮食作物、经济作物及果树 30004000 牧草、饲料作物、草坪及绿化林木 20003000 表中：H喷头工作压力（m） d喷咀直径（m） 2、喷头喷洒方式及组合形式 喷洒方式分全圆喷洒与扇形喷洒。全圆喷洒喷头间距较大，喷灌强度较低，扇形喷洒适用于地力田角的角度喷洒，或是地面坡度较陡时向坡下喷洒，或是在风较大时作顺风方向喷洒。 喷头组合形式的确定是关系喷灌系统设计是否合理的关键。其组合原则是保证喷洒不留空白，并有较高均匀度。不同喷头组合形式的支管间距和有效控制面积见下表： 喷洒方式 组合形式 支管间距 喷头间距 有效控制面积 全圆 正方形 1.42R设 1.42 R设 2 R2设 正三角形 1.5 R设 1.73 R设 2.6 R2设 扇形 矩形 1.73 R设 R设 1.73 R2设 三角形 1.865 R设 R设 1.865 R2设 表中：R设：喷头的设计射程（米） R设=kRR:喷头最大射程 k :系数一般为0.70.9 喷灌工程所在地土壤类型为壤土，允许喷灌强度为12mm/h，种植经济作物以果树为主，H/d选30004000。由于地面较平坦，水源为水泵从机井中动力抽水。 （1）喷头选型如下： 喷头型号：Pys15，喷咀直径：7mm，喷头工作压力：2.03.0kg/cm2,喷水量2.412.96m3/h，射程16.518.0m，喷灌强度2.822.92mm/h。 （2）喷头组合形式： 组合形式为全圆正方形组合，喷头间距为1.42R设，支管间距为1.42R设，以计算，喷头、支管间距为20米，支管平均长度为86米，一条支管喷头数5个，则组合喷灌强度系统=（mm/h） 式中：为喷头的喷水量（m3/h） :在全圆周转动时一个喷头的湿润面积（m2） :喷灌水有效利用系数，取0.9 则：系统=5.98512mm/h H/d=2030/0.007=28573577 以上两项指标均满足要求。 二、管网布置 复杂管道系统需根据地形、地貌分段布置。其原则是： （1）管道总用量最小，管径最小。固定管道由高处向低处布置，可减小管子直径。在梯田区移动支管最好布置在同一级梯田上，利于移动与提放。 （2）应使管网内压力均匀，一根支管首末端压力差不能超过工作压力的20%。 （3）管道纵断面应力要求平顺，减少折点，并应避免负压。 （4）平坦地区末级支管应与作物种植方向一致，上下级管道一般应互相垂直。 （5）尽量减少水头损失，以减少能量消耗。 三、水力计算 1、拟定灌水定额和灌水周期 （1）设计灌水定额：= 式中：作物土壤计划湿润层厚度 ：灌后土层允许达到的含水量上限，即相当于田间持水量 ：灌前土层含水量下限，相当于田间持水量的6070% ：喷洒水有效利用系数 喷灌工程中，查取有关资料：=50cm，=22%，=22%0.6=13.2%，取0.9，则： m设=0.150(2213.2)/0.9=49mm （2）设计灌水周期 式中：作物耗水量最旺时期的日平均耗水量（mm/d），取6mm 一次灌水所需时间 2、计算同时工作的喷头数 式中：整个喷灌系统面积（m2）对本设计指一个井控制面积。 ：一天中喷灌系统有效工作小时数 同时工作支管数： 式中：一根支管上的喷头数 使=2，则同时工作喷头数为10个。 3、确定支管轮灌方式 支管轮灌可以采用两根支管从地块一头齐头并进，也可由地块两端向中间交叉前进，还可由地块中间向两端交叉前进。为节省投资，采用从地块两端向中间交叉前进，这时只有前半根干管通过的最大流量等于整个系统的全部流量，而后半根干管通过的最大流量只等于整个系统的一半。 4、管道水力计算 水力计算主要是计算管道的沿程水头损失以及弯头、三通、闸阀等局部水头损失。 （1）沿程水头损失采用下式计算： 式中：，沿程水头损失（m）; ,沿程摩阻系数；，流量（m3/h）; ,管内径（mm）；，流量指数；，管径指数； 由于在喷灌中多为出口管道，例如支管就是这样，每隔一定距离就有一个喷头，就要分出一个喷头的流量，这样各分流点后的流量就发生变化，在计算沿程水头损失时原应分段计算。但为简化计算，常先假定管内流量沿程不变，按进口处最大流量计算沿程水头损失，然后乘上一个多口系数F进行校正，即得出多口管道的实际沿程水头损失。，多口系数的近式公式为： 式中：喷头或孔口数目 ：流量指数 ：支管入口至第一个喷头的距离与喷头间距之比 （2）局部水头损失 ，局部阻力系数；，管道流速； 一般按沿程水头损失的百分数计取。 喷灌工程中，由于采用支管从地块两端向中间交叉前进方式，选择最不利点计算。当支管移动到干管中间时最末端一个喷及干管最末端支管末端一个喷头两点为最不利点。计算如下： 支管移动到干管中间时最末端一个喷头： m3/h m 管材初步选定为塑料管，干管外径63mm，内径58.4mm；支管外径50mm，内径46mm。查有关资料：=0.946105, =1.77 ，=4.77，则： 计算支管值： 则：m m