[农学]节水灌溉课件 第四章 喷灌工程技术

1、第四章第四章 喷灌喷灌huazhong agricultural university 2烟草固定式喷灌草坪喷灌头头喷喷喷灌的主要技术参数喷灌的主要技术参数 射流式喷头的水力学原理射流式喷头的水力学原理 喷灌系统喷灌系统 概述与喷灌技术要求概述与喷灌技术要求 喷灌的主要内容喷灌的主要内容摇臂式喷头的结构摇臂式喷头的结构 喷灌系统的类型喷灌系统的类型 喷灌系统的规划设计喷灌系统的规划设计 喷灌技术的主要内容喷灌技术的主要内容 喷灌系统的分类与组成喷灌系统的分类与组成 概概 述述 喷头性能喷头性能 喷头的种类和工作原理喷头的种类和工作原理 喷灌系统自动化喷灌系统自动化 第一节 喷灌及其特点 一、概

2、一、概 述述huazhong agricultural university 5国外喷灌技术发展概况与前景v 喷灌最初产生于喷灌最初产生于1919世纪末，在世纪末，在19201920年以前主要用于年以前主要用于喷灌草坪和公园以及少量的蔬菜、苗圃、果树。喷灌草坪和公园以及少量的蔬菜、苗圃、果树。v上世纪上世纪4040年代以后，喷灌真正的用于大田灌溉，随年代以后，喷灌真正的用于大田灌溉，随之出现了射程远而结构简单的摇臂式喷头和薄壁铝之出现了射程远而结构简单的摇臂式喷头和薄壁铝管和合金管管和合金管v 从从5050年代以后开始陆续研制了许多移动管道的机械年代以后开始陆续研制了许多移动管道的机械系统，纵

3、拖式（系统，纵拖式（19481948年）、滚移式（年）、滚移式（19351935年）、时年）、时针式（针式（19551955年）绞盘式（年）绞盘式（19651965年）平移式（年）平移式（19781978年）年）相继研制成功相继研制成功huazhong agricultural university 6v19831983年世界喷灌面积达到年世界喷灌面积达到4 4亿亩亿亩v以色列、罗马尼亚、联邦德国、捷克斯洛伐克等以色列、罗马尼亚、联邦德国、捷克斯洛伐克等 国的喷灌面积占其灌溉面积的国的喷灌面积占其灌溉面积的100100v美国、苏联的喷灌面积占其灌溉面积的美国、苏联的喷灌面积占其灌溉面积的404

4、0，但，但 其分别占总灌溉面积的其分别占总灌溉面积的1/31/3v主要灌溉作物为蔬菜、果树、葡萄、经济作物、主要灌溉作物为蔬菜、果树、葡萄、经济作物、 牧草、玉米和小麦牧草、玉米和小麦huazhong agricultural university 7世界喷灌发展的三大趋势v一是在灌溉作物方面，由果树、蔬菜等少数一是在灌溉作物方面，由果树、蔬菜等少数经济作物向行播大田作物发展经济作物向行播大田作物发展v二是微灌的增产效果和节水潜力依然是各国二是微灌的增产效果和节水潜力依然是各国研究的重点。研究的重点。v三是在灌溉方式上由地表向地埋式发展，尤三是在灌溉方式上由地表向地埋式发展，尤其是地下滴灌技术

5、已成为研究热点。其是地下滴灌技术已成为研究热点。huazhong agricultural university 8世界喷灌发展的三大趋势v不断提供机械化与自动化水平，喷灌面积持不断提供机械化与自动化水平，喷灌面积持续增长续增长v注意节能、着手开发与利用新能源注意节能、着手开发与利用新能源v日益广泛地应用新技术、重视提高喷灌质量日益广泛地应用新技术、重视提高喷灌质量huazhong agricultural university 9我国喷灌技术发展概况v我国的喷灌发展起步较晚，我国的喷灌发展起步较晚，19491949年以后才开年以后才开始研究喷灌和运用喷灌方法灌溉蔬菜始研究喷灌和运用喷灌方法灌

6、溉蔬菜v喷灌在我国的发展大致分为两个阶段：喷灌在我国的发展大致分为两个阶段：v第一阶段（第一阶段（1949194919731973）引进、试验阶段）引进、试验阶段 当时主要学习苏联的技术，于当时主要学习苏联的技术，于5050年代在上海、年代在上海、南京、重庆、武汉等大城市建立一批喷灌站南京、重庆、武汉等大城市建立一批喷灌站huazhong agricultural university 10v第二阶段（第二阶段（1973至今）研究试点、推广至今）研究试点、推广应用阶段应用阶段 从从1973年我国掀起了一个研究与推广喷灌年我国掀起了一个研究与推广喷灌的热潮，到的热潮，到1998年底喷灌面积达到年

7、底喷灌面积达到160万万km2。huazhong agricultural university 11n全国喷灌面积约全国喷灌面积约160万万hm2 ，占全国灌，占全国灌溉总面积的溉总面积的3.1%。其中，轻、小型喷灌。其中，轻、小型喷灌机的灌溉面积约占喷灌总面积的机的灌溉面积约占喷灌总面积的75%，大中型喷灌机的灌溉面积约占大中型喷灌机的灌溉面积约占10%，半，半固定式喷灌面积约占固定式喷灌面积约占15%。 huazhong agricultural university 12n我国适合发展喷灌的灌溉面积约有我国适合发展喷灌的灌溉面积约有4000万万hm2。据。据90年代中期完成的年代中期完

8、成的中国灌中国灌溉农业节水规划溉农业节水规划预测，到预测，到2010年，我年，我国喷灌面积将达到国喷灌面积将达到366.7万万hm2，2020年年将达到将达到666.7万万hm2。 huazhong agricultural university 13二、喷灌的定义： n喷灌是把由水泵加压或自然落差形成的有喷灌是把由水泵加压或自然落差形成的有压水通过压力管道送到田间，再经喷头喷压水通过压力管道送到田间，再经喷头喷射到空中，形成细小水滴，均匀地洒落在射到空中，形成细小水滴，均匀地洒落在农田，达到灌溉的目的一种灌溉方式。农田，达到灌溉的目的一种灌溉方式。n喷灌几乎适用于除水稻外的所有大田作物，喷灌

9、几乎适用于除水稻外的所有大田作物，以及蔬菜、果树等以及蔬菜、果树等n经过经过30多年的努力，现在我国已有喷灌面多年的努力，现在我国已有喷灌面积积160多万多万hm2huazhong agricultural university 14三、喷灌技术的优点n省水、增产省水、增产n省劳力省劳力 n提高土地利用率提高土地利用率 n防止土壤冲刷和盐碱化防止土壤冲刷和盐碱化 huazhong agricultural university 15省水、增产利用喷灌技术与一般的地面灌溉可以节约利用喷灌技术与一般的地面灌溉可以节约用水用水2030%喷灌对地形的适应性强喷灌对地形的适应性强喷灌可以调节田间小气候，

10、喷灌可以调节田间小气候，增加增加近地表层空近地表层空气湿度，在炎热季节气湿度，在炎热季节降低降低气温，气温，有利于有利于作物作物的生长，还能的生长，还能冲刷冲刷掉茎叶上的灰尘，掉茎叶上的灰尘，以利于以利于作物的呼吸和光合作用。作物的呼吸和光合作用。huazhong agricultural university 16玉米、小麦、棉花、大豆等采用喷灌一般比玉米、小麦、棉花、大豆等采用喷灌一般比沟灌、畦灌可增产沟灌、畦灌可增产1030 % ，蔬菜喷灌则可，蔬菜喷灌则可增产增产l2倍倍。水稻在高温季节保持水层并进行喷灌，水稻在高温季节保持水层并进行喷灌，增加增加了田间空气湿度，了田间空气湿度，降低降

11、低了温度，了温度，增加增加了日夜了日夜温差，空壳率温差，空壳率减少减少，取得了每亩，取得了每亩增产增产一成的一成的效果。效果。huazhong agricultural university 17省劳力 由于喷灌的机械化程度高，可以大量减轻劳由于喷灌的机械化程度高，可以大量减轻劳动强度，节约劳动力。一般移动机组可以成动强度，节约劳动力。一般移动机组可以成倍提高工效。如果大面积采用固定式喷灌系倍提高工效。如果大面积采用固定式喷灌系统工效还会更高。此外，采用喷灌还可以减统工效还会更高。此外，采用喷灌还可以减少修筑毛渠、畦、沟、埂的投工。少修筑毛渠、畦、沟、埂的投工。huazhong agricul

12、tural university 18提高土地利用率 采用喷灌可以大大减少沟渠占地，不仅节采用喷灌可以大大减少沟渠占地，不仅节省土石方工程，而且能腾出省土石方工程，而且能腾出515%的沟渠、的沟渠、地埂占地，扩大作物种植面积。地埂占地，扩大作物种植面积。huazhong agricultural university 19喷灌可以根据土壤质地的轻重和透水性大喷灌可以根据土壤质地的轻重和透水性大小合理确定水滴大小和喷灌强度，以保护小合理确定水滴大小和喷灌强度，以保护土壤的团粒结构，避免造成土壤冲刷。在土壤的团粒结构，避免造成土壤冲刷。在土壤盐碱化的地区，采用喷灌控制湿润深土壤盐碱化的地区，采用喷

13、灌控制湿润深度，消除深层渗漏，可以防止由于地下水度，消除深层渗漏，可以防止由于地下水位上升而引起的次生盐碱化。位上升而引起的次生盐碱化。 防止土壤冲刷和盐碱化 huazhong agricultural university 20四、喷灌技术的缺点n受风的影响大受风的影响大 一般在一般在34级风以上，部级风以上，部分水滴在空中被吹走，灌溉均匀度大大降分水滴在空中被吹走，灌溉均匀度大大降低，就不宜进行喷灌低，就不宜进行喷灌n在空气中的损失大在空气中的损失大 空气相对湿度过低时，空气相对湿度过低时，水滴未落到地面之前在空中的蒸发损失可水滴未落到地面之前在空中的蒸发损失可以达到以达到10 %huaz

14、hong agricultural university 21对土壤表层湿润比较理想，而深层湿润不足对土壤表层湿润比较理想，而深层湿润不足。采用。采用低强度喷灌低强度喷灌( (即慢喷灌即慢喷灌) )，使喷头的平均喷灌强度远，使喷头的平均喷灌强度远低于土壤的入渗速度，这样使水分能充分地渗入土低于土壤的入渗速度，这样使水分能充分地渗入土壤下层，而又不会产生积水和地表径流壤下层，而又不会产生积水和地表径流需要一定的机械设备，在水源比较丰富的平原地区需要一定的机械设备，在水源比较丰富的平原地区一般一般投资较高投资较高huazhong agricultural university 22第二节 喷灌系统

15、的组成及分类 一、喷灌设备一、喷灌设备 喷灌设备又称喷灌机具，是进行喷灌的主要手段，喷灌设备又称喷灌机具，是进行喷灌的主要手段，按功能可分为：按功能可分为：1、 喷洒设备：喷头喷洒设备：喷头 2、 增压设备：水泵、动力机、移动设备增压设备：水泵、动力机、移动设备 3、 输水设备：管道及附件接头、三通、四通、输水设备：管道及附件接头、三通、四通、阀门、堵头阀门、堵头 huazhong agricultural university 23第二节 喷灌系统的组成及分类 4、 行走设备：动力传动设备行走设备。行走设备：动力传动设备行走设备。 5、 量测设备：真空表、压力表、流量计、土壤量测设备：真空表

16、、压力表、流量计、土壤 湿度计湿度计 6、 控制设备：压力调节器控制设备：压力调节器 流量调节器。流量调节器。 huazhong agricultural university 241 1、定义：、定义：喷灌系统是把水源，喷灌设备和田间工程喷灌系统是把水源，喷灌设备和田间工程有机地结合起来，使他成为为一个相对独有机地结合起来，使他成为为一个相对独立的整体，以达到将灌溉用水均匀地喷灌立的整体，以达到将灌溉用水均匀地喷灌到农田，来满足农作物生长对水分的要求，到农田，来满足农作物生长对水分的要求，这样一种水利设施称之为喷灌系统。这样一种水利设施称之为喷灌系统。 二、 喷灌系统组成huazhong a

17、gricultural university 25 2、喷灌系统组成 n喷灌系统通常由水源喷灌系统通常由水源(包括水泵与动力包括水泵与动力)，输水系统输水系统(管道渠系和田间工程管道渠系和田间工程)，喷灌装，喷灌装置置(喷头喷头)三大部分。三大部分。主管、支管主管、支管 水水 源源 湖泊湖泊井泉井泉渠道渠道河流河流喷灌系统的组成喷灌系统的组成喷喷 头头 管件管件竖管竖管阀门阀门动力机动力机 动动 力力 离心泵离心泵潜水泵潜水泵喷灌专用泵喷灌专用泵管道系统管道系统 施肥过滤系统施肥过滤系统 huazhong agricultural university 27(1) (1) 水源水源 喷灌系统与

18、地面灌溉系统一样，首先要喷灌系统与地面灌溉系统一样，首先要解决水源问题，常见水源有：河流、渠道、水解决水源问题，常见水源有：河流、渠道、水库、塘坝、湖泊、机井、山泉。库、塘坝、湖泊、机井、山泉。喷灌对水源的要求：喷灌对水源的要求：(a)(a)水量满足要求；水量满足要求；(b) (b) 水质符合灌溉用水标准水质符合灌溉用水标准( (农田灌溉水质标准农田灌溉水质标准gb5084gb508492 )92 )，(c)(c)另外在规划设计中，特别是山区或地形有较另外在规划设计中，特别是山区或地形有较大变化时，应尽量利用水源的大变化时，应尽量利用水源的自然水头自然水头，进行，进行自压喷灌自压喷灌，选取合适

19、的地形和制高点修建水池，选取合适的地形和制高点修建水池，以控制较大的灌溉面积。以控制较大的灌溉面积。 huazhong agricultural university 28 (2) 水泵：常用泵为水泵：常用泵为离心泵离心泵，还有喷灌系列泵。，还有喷灌系列泵。 (3) 动力：常用的动力设备有：电动机、柴油动力：常用的动力设备有：电动机、柴油机、小型拖拉机、汽油机。机、小型拖拉机、汽油机。 (4) 田间工程：田间沟渠及建筑物，机组行走田间工程：田间沟渠及建筑物，机组行走的道路。的道路。 (5) 管道系统：一般分干、支两级，还可以为管道系统：一般分干、支两级，还可以为干、支、分支三级，管道上还需配备

20、一定数量干、支、分支三级，管道上还需配备一定数量的管件和竖管。的管件和竖管。huazhong agricultural university 29(6) 喷灌机：一种喷水机器，由喷头、水泵、动力、喷灌机：一种喷水机器，由喷头、水泵、动力、输水管道以及行走设备组成的可移动的机械。输水管道以及行走设备组成的可移动的机械。 a、 人工移动式人工移动式机械移动式机械移动式自动行走式。自动行走式。 b、 轻型机组轻型机组 (24.5kw)小型小型(7.59kw）中型中型(2030kw)大型大型(40kw以上以上)的喷灌机组。的喷灌机组。三、 喷灌系统分类喷喷 灌灌 系统系统管道喷灌系统管道喷灌系统机组喷

21、灌系统机组喷灌系统固定式喷灌系统固定式喷灌系统半固定式喷灌系统半固定式喷灌系统移动式喷灌系统移动式喷灌系统小型机组喷灌系统小型机组喷灌系统平移式喷灌系统平移式喷灌系统中心支轴式喷灌系统中心支轴式喷灌系统卷管式喷灌系统卷管式喷灌系统huazhong agricultural university 32固定式喷灌系统(solid-set system)huazhong agricultural university 33棉花固定式喷灌huazhong agricultural university 34huazhong agricultural university 35向日葵固定式喷灌huazh

22、ong agricultural university 36移动式喷灌系统(portable system)huazhong agricultural university 37移动式喷灌系统huazhong agricultural university 38huazhong agricultural university 39huazhong agricultural university 40半固定式喷灌系统(semi-portable system)huazhong agricultural university 41半固定式喷灌系统huazhong agricultural univ

23、ersity 42时针式喷灌系统(center-pivot system)机组喷灌系统huazhong agricultural university 43时针式喷灌机huazhong agricultural university 44huazhong agricultural university 45机组喷灌系统huazhong agricultural university 46时针式喷灌机田间布置鸟瞰图huazhong agricultural university 47绞盘式喷灌机huazhong agricultural university 48卷管式喷灌机huazhong a

24、gricultural university 49huazhong agricultural university 50大田棉花用卷管式喷灌机平移式喷灌系统(linear-move system)huazhong agricultural university 52滚移式喷灌机第三节 喷灌的主要技术要素 喷灌的主要技术参数喷灌的主要技术参数 喷灌强度喷灌强度 喷灌均匀度喷灌均匀度 水滴打击强度水滴打击强度 huazhong agricultural university 551、喷灌强度v定义：定义：单位时间内喷洒在单位面积土地上的水量，单位时间内喷洒在单位面积土地上的水量，mm/hv技术要求

25、：技术要求：喷灌强度喷灌强度土壤的渗吸速度土壤的渗吸速度原则：原则：地表不能形成积水和径流地表不能形成积水和径流huazhong agricultural university 56喷灌强度喷灌强度: : 点喷灌强度点喷灌强度 和平均喷灌强度和平均喷灌强度 ( (面积和时间都平均面积和时间都平均) )两个概念。两个概念。点喷灌强度点喷灌强度 是指在一定时间是指在一定时间(t)内，喷洒到某一点土壤表内，喷洒到某一点土壤表面的水深面的水深h，即：，即：thiijhuazhong agricultural university 57平均喷灌强度：平均喷灌强度：是指在一定面积上是指在一定面积上(一个喷

26、头，一个喷头，或许多喷头，或喷头设置点控制的面积或许多喷头，或喷头设置点控制的面积)，各点在，各点在单位时间内的喷灌水深的平均值，用平均喷灌水单位时间内的喷灌水深的平均值，用平均喷灌水深深h0与相应喷灌持续时间与相应喷灌持续时间t的比值表示。的比值表示。 th0huazhong agricultural university 58单喷头的喷灌强度aqtatqatw0定义：定义：单位时间内喷洒在单位面积土地上的水量，或单位时间内单位时间内喷洒在单位面积土地上的水量，或单位时间内喷洒在灌溉土地上的水深喷洒在灌溉土地上的水深,单位：单位：mm/h上式中：上式中：q= =喷头的流量喷头的流量a1个喷头

27、的湿润面积个喷头的湿润面积huazhong agricultural university 59喷头的水量分布单个旋转式喷头的典型水量分布图单个旋转式喷头的典型水量分布图灌水深度影响水量分布的因素：影响水量分布的因素：压力压力风速，风向风速，风向喷头转速（均匀与否）喷头转速（均匀与否）喷头布置形式和间距喷头布置形式和间距单喷头水量分布图压力对水量分布的影响压力对水量分布的影响压力适中压力适中压力过高压力过高压力过低压力过低灌水深度灌水深度huazhong agricultural university 622 2、喷灌均匀度、喷灌均匀度 喷灌面积上水量分布的均匀程度。喷灌面积上水量分布的均匀程

28、度。喷灌均匀度的影响因素：喷灌均匀度的影响因素：喷头结构、工作压力、喷头布置形式、喷头喷头结构、工作压力、喷头布置形式、喷头间距、喷头转速的均匀性、竖管的倾斜度、间距、喷头转速的均匀性、竖管的倾斜度、地面的坡度和风速、风向等因素都有密切关地面的坡度和风速、风向等因素都有密切关系。系。huazhong agricultural university 63喷灌均匀度一般以喷洒均匀系数（克里斯琴喷灌均匀度一般以喷洒均匀系数（克里斯琴森系数）森系数）cu表示，其计算方法如下：表示，其计算方法如下： nncniiniiu11%100)1(huazhong agricultural university

29、64 整个喷灌面积上的平均喷灌强度整个喷灌面积上的平均喷灌强度 n n 观测计算喷灌强度点的总数观测计算喷灌强度点的总数 p p 各点的喷灌强度各点的喷灌强度 不计正、负的绝对值不计正、负的绝对值i 喷头组合示意图喷头组合示意图 上式中：上式中：huazhong agricultural university 65喷灌均匀度和喷灌强度的田间测定huazhong agricultural university 663 3、水滴打击强度、水滴打击强度 定义：就是单位喷洒面积的水滴对作物和土定义：就是单位喷洒面积的水滴对作物和土 壤的打击动能。壤的打击动能。 表示方法：表示方法：雾化指标雾化指标 h

30、/d喷头的工作压力与主喷嘴喷头的工作压力与主喷嘴直径之比直径之比水滴的直径水滴的直径雾化指标雾化指标h/d huazhong agricultural university 67不同种类的雾化指标huazhong agricultural university 68水滴水滴打击打击强度强度的影的影响因响因素素 喷头孔嘴大小喷头孔嘴大小 工作压力工作压力 喷嘴结构喷嘴结构mm水柱水柱直径：直径：mmhuazhong agricultural university 69水滴直径的确定及其对土壤的影响水滴直径的确定及其对土壤的影响 水滴直径根据作物、用途、风速和土壤等因素水滴直径根据作物、用途、风速

31、和土壤等因素确定。确定。 水滴水滴太大太大，容易破坏土壤表层的团粒结构，造，容易破坏土壤表层的团粒结构，造成土壤板结，甚至打伤作物的幼苗或造成某些成土壤板结，甚至打伤作物的幼苗或造成某些作物倒伏，还会把土溅到作物叶面上影响作物作物倒伏，还会把土溅到作物叶面上影响作物的生长。的生长。水滴水滴太小太小?在空中蒸发损失大，受风的影响也大。在空中蒸发损失大，受风的影响也大。huazhong agricultural university 70因此，要根据灌溉作物和土壤性质选择因此，要根据灌溉作物和土壤性质选择恰当的水滴直径。一般要求最远处水滴恰当的水滴直径。一般要求最远处水滴平均直径为平均直径为:13

32、mm喷头的组合方式huazhong agricultural university 72喷头及支管间距计算式中：式中：r设设喷头的设计射程喷头的设计射程k与喷灌系统的形式、风速、等有关的与喷灌系统的形式、风速、等有关的系数，一般等于系数，一般等于0.7-0.9;对于固定式喷灌系对于固定式喷灌系统由于竖管装好后就无法移动，如有空白统由于竖管装好后就无法移动，如有空白就无法补救，故可以采用就无法补救，故可以采用0.8，多风地区采，多风地区采用用0.7。r喷头的射程喷头的射程(产品性能表上查的数值产品性能表上查的数值)huazhong agricultural university 73huazho

33、ng agricultural university 74组合平均喷灌强度1*mlqqass式中：式中：q=喷头流量喷头流量 sm支管间距支管间距 sl喷头间距喷头间距huazhong agricultural university 75允许的喷灌强度允许的喷灌强度土壤的入渗速率过程土壤的入渗速率过程各 类 土 壤 允 许 的 喷 灌 强 度 土 壤 质 地 允 许 喷 灌 强 度 ( m m /h ) 砂 土 2 0 砂 壤 土 1 5 壤 土 1 2 粘 壤 土 1 0 粘 土 8 注：允许的喷灌强度应小于土壤的入渗速率huazhong agricultural university 77

34、第四节 喷 头 n喷头是喷灌系统中的关键设备。喷头是喷灌系统中的关键设备。n 喷头的作用是将有压的灌溉水以喷洒形式均喷头的作用是将有压的灌溉水以喷洒形式均匀地散在田间对农作物进行灌溉。匀地散在田间对农作物进行灌溉。 n喷头的种类喷头的种类n结构结构n机械能性和机械能性和n水力性能水力性能huazhong agricultural university 78喷头喷头是喷灌机与喷灌系统的重要组成部分。是喷灌机与喷灌系统的重要组成部分。它的作用是把有压水流喷射到空中，散成细小的它的作用是把有压水流喷射到空中，散成细小的水滴，并均匀喷洒在灌溉土地上。水滴，并均匀喷洒在灌溉土地上。因此喷头的性能、结构形

35、式及制造质量的好坏将因此喷头的性能、结构形式及制造质量的好坏将直接影响喷灌的质量。直接影响喷灌的质量。 喷头性能喷头性能 喷喷 头头喷头的种类和工喷头的种类和工作原理作原理 射流式喷头的水射流式喷头的水力学原理力学原理 摇臂式喷头的结摇臂式喷头的结构构 喷水量喷水量工作压力工作压力 射程射程huazhong agricultural university 80n按其工作压力和射程的大小可以分为：低压喷头(或称近射程喷头)、中压喷(或称中射程喷头)和高压喷头(或称高射程喷头)一、喷头的种类和工作原理 huazhong agricultural university 81 喷 头 类 别 低压喷头

36、中压喷头高压喷头 工 作 压 力 （kg/cm2)13355喷 水 量 （m3/h ）40射 程 （m）40喷头按其工作压力和射程的大小分类高压喷头很少用到。中压喷头用得最多，一般大田高压喷头很少用到。中压喷头用得最多，一般大田作物喷灌都用中压喷头。对于苗圃、幼嫩蔬菜或城作物喷灌都用中压喷头。对于苗圃、幼嫩蔬菜或城市中的草地、花卉常用低压喷头。市中的草地、花卉常用低压喷头。 huazhong agricultural university 82n目前用得较多的国产喷头有zy喷头、py型、pys型等喷头。n进口喷头有美国的雨鸟、以色列的雷欧喷头等。n目前国产喷头质量已达到较高水平，而且价格明显低

37、于进口喷头。 喷头按其结构分类旋转式喷头 管孔式喷头 固定式喷头 单列孔管 多列孔管 反作用式 叶轮式 摇臂式 离心式 缝隙式 折射式 huazhong agricultural university 84固定式喷头折射式喷头 离心式喷头huazhong agricultural university 85v喷灌过程中，所有部件固定不动，水流以全圆 或扇形同时向四周散开v 水流分散，射程小（510m）喷灌强度大v 水滴细小，工作压力低v 结构简单，工作可靠，寿命长用途： 公园、苗圃、温室等特点：huazhong agricultural university 86旋转式喷头根据转动机构的特点，

38、将旋转式喷头分为摇臂式、叶轮式、和反作用式齿轮式四种。齿轮式、摇臂式喷头分别是农业和草坪灌溉中最广泛的两种喷头huazhong agricultural university 87与固定式喷头比较n工作压力较高，绝大多数喷头的工作压力在150700 kpa。n射程范围大，小的大约为6m，大的可大于30m。n流量较大，一般为90450 l/min。n灌水强度较小，因为它的喷洒面积较大，其喷灌强度一般为6-50 mm/h，n适合于坡地灌溉、细质土壤以及其它低入渗率的土壤。摇摇臂臂式式喷喷头头的的结结构构 喷 嘴 喷 管整 流 器 弯 管摇 臂弯 管 摆臂弹簧 摇 臂 轴 扇形机构 空 心 轴 轴

39、套 防沙弹簧 垫 圈 huazhong agricultural university 91二、喷头的基本参数和性能 huazhong agricultural university 931、喷水量 喷水量(或称喷头流量)是指喷头在单位时间内，喷射出来的水的体积。 表示符号：q 常用单位： m3/h 有时也用l/s表示 转换关系： 1l/s3.6 m3/h 测定方法：常采用体积法，循环水池三角堰或水表测定。 huazhong agricultural university 94 上式中: q喷嘴流量（l/h) cd流量系数（0.90.96） d喷嘴直径（mm） h喷嘴进口压力（m） a单位换算

40、系数（上述单位时a12.5）计算喷头流量的半经验方程：计算喷头流量的半经验方程：hdcaqd2huazhong agricultural university 95 喷嘴直径5mm, 工作压力300kpa, 假定cd=0.94, 计算其流量。example:(实例）)/(1610305094.5.1222hlhdcaqdhuazhong agricultural university 96喷头要求在一定的水压力下才能正常工作。水压力由水泵供给或利用天然水头。故：工作压力：喷头正常工作时，所要求的喷头进口处的水压力 表示符号：h 2、工作压力huazhong agricultural unive

41、rsity 97常用单位：米水柱高或公斤平方厘米转换关系： 1公斤平方厘米 10米水柱高= 98.07kpa 测定方法：一般用压力表测定 huazhong agricultural university 98工作压力的计算公式工作压力的计算公式dkhdd上式中： hd工作压力（m） d喷嘴直径（mm） kd水滴粉碎系数 一般：kd=1017 好：kd=1114huazhong agricultural university 993、射程 射程：指在无风条件下喷头喷洒的水流所能达到的 最远距离。表示符号：r （或l）常用单位：m测定方法：规定喷灌强度等于各点喷灌强度平均值 5的那一点，至喷头的距

42、离作为喷头的射程。影响因素：工作压力喷水量喷头结构自转速度huazhong agricultural university 100hdbl上式中：l射程（m）d-喷嘴直径（mm）h-压力水头（m）b-单位换算系数，当 b=1.4 当 射程分别减少2和4%射程的计算 3 2oo24 2 1ohuazhong agricultural university 101 计算下列条件下喷头的射程，喷嘴直径1.2英寸，压力水头h=600kpa，o25m59604 .252 . 198. 04 . 1example:hdbl利用公式：huazhong agricultural university 102射

43、流式喷头的水力学原理 工作压力、喷水量和射程之间的关系自由出流喷嘴的流量可按下式计算：嘴ghfq2 式中： 喷嘴的流量系数，一般等于0.9 0.95 喷嘴的过水断面积（以平方米为单位） h 喷嘴的出口压力（以米为单位，等于喷头的工作压力 减去喷头内的水头损失）。f影响射程的其他因素喷射仰角喷头自转速度喷管结构流 量huazhong agricultural university 104 喷射仰角：固体在真空中抛射，射程以仰角45最远。但水舌在空气中喷射仰角与射程的关系，根据实验的结果分析得知，当其它因素相同时，喷射仰角为2832时射程最远。 喷射仰角喷头自转速度转速：当喷头以13分转的速度旋转

44、时，比喷头在静止状态的射程减少1015，射程越大减少的百分数越大，转速越大减少的百分数也越大。huazhong agricultural university 105目前用得最多的是中、近射程喷头，因为它消耗的能量较小，而且比较容易得到较好的喷灌质量。第五节 喷灌管材及其附件 huazhong agricultural university 1071、固定管道塑料管v塑料管的规格以外径标称v塑料管的承压能力差v塑料管优缺点内壁光滑，水头损失小施工容易能适应一定的不均匀沉陷放置在地表时，易老化v塑料管的连接 丝口连接、法兰连接、粘结、焊接、承插连接三、管道及附件管 道固定式管道移动式管道薄壁铝合

45、金管镀锌薄壁管塑料软管胶 管塑 料 管铸 铁 管钢 管聚氯乙烯管（pvc管）聚乙烯管（pe管）huazhong agricultural university 109pvc 管huazhong agricultural university 110pvc 管huazhong agricultural university 111pe 管huazhong agricultural university 1122、固定管道铸铁管v承压：一般可承受1mpa的压力v使用寿命：大于30年v管段短、接头多、施工量大v易锈蚀v性脆，承受动载荷能力差v管壁厚，重量大铸铸铁铁管管huazhong agricul

46、tural university 113v承压：1.56.0mpav使用寿命：15年左右v管壁薄、重量轻v管段长、接口少、铺设简便v韧性强、能承受动载荷v易锈蚀4、固定管道钢管钢管钢管huazhong agricultural university 114 移动管道（一）v强度高v重量轻v耐腐蚀v寿命1520年v硬度差、易变形、价格较高v管段长一般为5m、6m铝铝合金管铝铝合金管huazhong agricultural university 115v强度高v重量仅为普通钢管的五分之一，但比铝管重v耐腐蚀v寿命长移动管道（二）镀锌薄壁钢管镀锌薄壁钢管huazhong agricultural

47、university 116钢管huazhong agricultural university 117移动管道（三）有锦塑软管和胶管两种，用锦纶丝或维纶丝织成网状管坯，然后在内外壁涂一层塑料制成。可承压400800kpav胶管用橡胶作为原材料，当中夹布制成，价格较高塑塑料料软软管管快速接头v便于管道快速移动，移动管道各段间采用快速接头连接，常用的快速接头的结构形式有以下几种：1、杠杆紧扣式（或称球形连接）v组成：由接合碗、杠杆扣紧环和带橡胶密封圈的承碗v特点：密封性好，最大偏角可达30度但不能自动琐紧和脱扣，在插入后要用手将搭钩琐紧杠杆紧扣式杠杆紧扣式vv形橡胶密封圈止水，插入时搭扣自动滑入

48、挂钩槽内2、搭扣式huazhong agricultural university 1213、弹簧锁紧式4、暗销式5、偏心扣式等等还有：huazhong agricultural university 122管道附件给水栓管网系统的给水装置或出水口,用于半固定式系统或移动式系统中支管和主管的快速连接和拆卸给水栓huazhong agricultural university 124自闭阀用于支管与安有喷头的竖管的快速连接 特点：只有在竖管插进时水流才能通过， 竖管一拆下，阀门自动关闭。huazhong agricultural university 125自闭阀huazhong agricul

49、tural university 126阀门huazhong agricultural university 127其它附件和管件：v阀门、逆止阀、过滤器v安全阀、空气阀v三通、弯头v堵头、流量调节器、压力调节器等过滤器huazhong agricultural university 129三通huazhong agricultural university 130第六节、喷灌动力设备 n1、柴油机n2、电动机huazhong agricultural university 131huazhong agricultural university 132小型喷灌机组柴油机机组huazhong a

50、gricultural university 134动力机的选配n动力机的选配功率用下式计算：柴油机：电动机：传泵751000qhne(hp)传泵1021000qhne(kw)）水泵扬程（水泵流量（动力机的有效功率mhsmqne)/3注：huazhong agricultural university 135第七节 喷灌机喷灌机单喷头喷灌机双 悬 臂 式纵 拖 式滚 移 式时 针 式平 移 式人工移动管道式绞 盘 式单喷头喷灌机 按行走系统的结构与移动方式可以分为手抬式、手推车式、牵引拖车式和拖拉机悬挂式四种手抬式柴油轻型喷灌机手推式小型喷灌机huazhong agricultural uni

51、versity 1381减载链；2机架；3泵减速器；4吸水管；5水力液压缸；6喷头；7喷头旋转机构；8施肥设施；9万向轮；10气流抽真空装置；11铰接轴拖拉机悬挂式大型喷灌机huazhong agricultural university 139单喷头喷灌机田间工程的布置特点 控制面积有限，为了进行大面积的喷灌，就要在田间布置供水系统和喷灌机的移动道路单喷头喷灌机一般从明渠中取水供水渠道的间距也就是喷头的组合间距如果供水渠道中水深较浅而不能完全淹没吸水管的滤网或淹没深度不够，需挖集水坑喷头可以是全圆喷洒，也可以是顺风向作240300扇形喷洒huazhong agricultural unive

52、rsity 140滚移式喷灌机滚移式喷灌机huazhong agricultural university 141移动式喷灌机田间作业示意图huazhong agricultural university 142滚移式田间工程的布置 v滚移式喷灌机一般是由有压管道供水v喷灌管道与给水栓之间用软管连接，供水管道间距为 最大喷灌管道长度的两倍v给水栓间距一般等于垂直支管方向的喷头组合间距v但是如果配有较长的软管可由一个给水栓给两个喷头 供水，那么间距就可以加大一两倍，也可取减少装卸 软管的时间纵拖式喷灌机huazhong agricultural university 144 纵拖式喷灌机田间工程

53、布置特点 纵拖式喷灌机一般由压力管网供水,供水干管一般布置在田块中间纵拖的喷灌管道交替在干管两侧工作供水干管一般应埋在地下，以免影响喷灌管道的拖移干管上每隔一个组合间距就要装一个给水栓，先后给两侧的喷灌管道供水huazhong agricultural university 145绞盘式喷灌机huazhong agricultural university 146绞盘式喷灌机多是从高压管网取水绞盘式喷灌机田间工程布置特点 在给水栓处还要有垂直于供水管道的田间小道高压管道的间距大致为喷灌机软管长度的两倍沿高压管道地面应有道路，以便拖移喷灌机给水栓间距约为喷头射程r的2倍huazhong agri

54、cultural university 147双悬臂式喷灌机 双悬臂式喷灌机的基本特点是将喷灌管道及喷头都装在向两边伸出的悬臂式桁架上，这样可以用较低的压力而又能同时灌溉较大的范围按照悬臂运动的方向不同，这种喷灌机可以分成两大类:v平移双悬臂式喷灌机v旋转双悬臂式喷灌机 huazhong agricultural university 148平移式喷灌机huazhong agricultural university 149n田间工程是一系列平行的机行道随其紧邻的供水渠道n机行道的间距为两个悬臂长度之和n路渠两侧 不能有树木和电线杆等障碍物n供水渠道应有足够的过水断面以保 证供水，给一台喷灌机

55、供水时一般要求通过流量0.10.13m3/ hn还要求渠中保持一定的水深，一般水深至少60cm 双悬臂式喷灌机田间工程布置特点1.1.平移双悬臂式喷灌机平移双悬臂式喷灌机2.2.旋转双悬臂式喷灌机旋转双悬臂式喷灌机v田间工程则是一个压力供水管网v有的喷灌机上附有一根略比悬臂长一点的软管，这样可以将给水栓布置在两个喷点的中间，两个喷点共用一 个给水栓v湿润面积略有重复，而且整个喷灌面积都能为各喷点工作的喷灌机的湿润面积所覆盖v在给水栓处的水压力应等于喷灌机的工作压力，一般为400650 kpav各喷点之间要布置道路，以便拖移 huazhong agricultural university 15

56、1时针式喷灌机电力驱动式水力驱动式油压驱动式压气驱动式机械或缆索传动式huazhong agricultural university 152小麦用时针式喷灌机第八节第八节 喷灌系统的规划设计喷灌系统的规划设计喷喷灌灌系系统统的的规规划划设设计计收集规划所需资料收集规划所需资料水量平衡计算水量平衡计算选择喷灌系统的形式选择喷灌系统的形式选择喷头及确定喷头的组合形式选择喷头及确定喷头的组合形式布布 置置 干、支干、支 管管拟定喷灌工作制度拟定喷灌工作制度管网水力学计算管网水力学计算图图 纸纸 绘绘 制制材材 料料 统统 计计工工 程程 预预 算算效效 益益 分分 析析施施 工工huazhong

57、agricultural university 1551、基本资料的收集(1)灌区地势、地形资料：一般应有1/5001/1000比例的地形图，以此了解水源情况，确定灌区部位、范围、水泵位置及高程；设计管路或渠道网以及道路的布局和尺寸，按合理的耕作方向，拟定喷灌系统的作业方式等。(2)水源调查：要测定流量和水位高程及变幅，可供水量和保证率，研究水源工程问题。如果是井水，考虑群并汇流的可能条件。 huazhong agricultural university 156(3)种植制度及群众高产灌溉经验：了解当地种植结构、轮作制度、机械化水平，以及与开展喷灌有关的农业种植、耕作的现状与存在问题，确定主

58、要喷灌作物和喷灌任务，在总结当地群众生产经验的基础上，拟定喷灌制度(包括喷灌时间、次数、每次喷水量和总用水量)。huazhong agricultural university 157(4)农业气象：收集降水、气温、地温、风向、风力等与喷灌有密切关系的农业气象资料，据以分析确定喷灌任务、喷灌制度、喷灌的作业方法、田间喷灌网的合理布局(5)土壤：土壤透水性是确定喷灌强度和灌水量的重要指标组合喷灌强度应该小于土壤入渗强度。huazhong agricultural university 158(6)作物耗水量：设计时采用喷灌作物耗水最旺时期平均日耗水量为准(以毫米日计)。用ea表示。在设计灌水深m

59、(以毫米计)为已知的情况下，喷洒水利用系数为 可得： amte灌水周期 huazhong agricultural university 159(7)其它：调查有关喷头、水泵、动力设备、管材产品和工程材料及价格等。社会经济状况,了解当地群众的年平均收入。huazhong agricultural university 1602、水量平衡分析 目的：确定灌溉面积，蓄水工程规模 步骤：2.供水分析1.用水分析：选择设计典型年计算典型年的作物需水量和典型年灌溉用水量其它用水3.用水平衡计算huazhong agricultural university 1612、水量平衡分析 3.用水平衡计算当来水

60、总量满足要求，但在时间分配上不能满足，修建蓄水池调节来水总量及其在时间上的分配都能满足用水要求时，不建蓄水池当来水总量不能满足要求，确定适宜的灌溉面积。huazhong agricultural university 1623、选择喷灌系统的形式选择喷灌系统的形式固定式喷灌系统固定式喷灌系统用于喷灌次数多，经济价值高 的作物半固定式喷灌系统半固定式喷灌系统用于小麦等小型机组式小型机组式山区或经济价值较低的作物绞盘式喷灌机绞盘式喷灌机小麦等大田作物大型平移或时针式喷灌机大型平移或时针式喷灌机大型农场 选择喷头及确选择喷头及确定喷头的组合形式定喷头的组合形式喷头的选择喷头的选择喷头的组合方式喷头的