第五章管道灌溉系统5-1(园艺)

1、1灌溉排水工程学灌溉排水工程学5-1水利与能源动力工程学院水利与能源动力工程学院徐英徐英2第五章第五章 管道灌溉系统管道灌溉系统地面灌溉的优缺点：地面灌溉的优缺点：n优点优点n投资费用低投资费用低n灌溉管理技术要求低灌溉管理技术要求低n缺点缺点n灌溉水的利用率低灌溉水的利用率低n灌水质量差灌水质量差n劳动强度大劳动强度大n管道与渠道灌溉相比有哪些优缺点？管道与渠道灌溉相比有哪些优缺点？3第一节第一节 喷灌喷灌第五章第五章 管道灌溉系统管道灌溉系统4 什么是喷灌？喷灌有何优缺点？什么是喷灌？喷灌有何优缺点？ 喷灌系统的组成与类型？喷灌系统的组成与类型？ 喷头有哪些类型？适用条件？喷头有哪些类型？

2、适用条件？ 何为喷灌强度？如何计算喷灌强度？设计喷灌何为喷灌强度？如何计算喷灌强度？设计喷灌系统时，对喷灌强度有何要求？系统时，对喷灌强度有何要求？ 何为灌灌均匀度？设计喷灌系统时，对喷灌均何为灌灌均匀度？设计喷灌系统时，对喷灌均匀度有何要求？匀度有何要求？ 何为雾化指标？如何计算雾化指标？设计喷灌何为雾化指标？如何计算雾化指标？设计喷灌系统时，对雾化指标有何要求？系统时，对雾化指标有何要求？ 思考题： 第一节第一节 喷灌喷灌5（一）喷灌：利用机械加压或利用高处自然水头，（一）喷灌：利用机械加压或利用高处自然水头，使水通过管道经过喷头射到空中，并分散成水滴洒落使水通过管道经过喷头射到空中，并分

3、散成水滴洒落到田面上，如同降雨一样湿润土壤的灌水方法。到田面上，如同降雨一样湿润土壤的灌水方法。 第一节第一节 喷灌喷灌一、概述一、概述6（二）优缺点（二）优缺点. . 优点：优点：（）增产（）增产 （）节水（）节水 （）节省耕地（）节省耕地 （）节省劳力（）节省劳力 （）适应性强（）适应性强 （6 6）有利于机械化和自动化）有利于机械化和自动化（7 7）保水、保土、保肥）保水、保土、保肥 第一节第一节 喷灌喷灌一、概述一、概述2. 2. 缺点缺点 ：（1 1）投资和运行费用高；（）投资和运行费用高；（2 2）蒸发损失大）蒸发损失大（3 3）受风影响大。一般风力大于级就不宜）受风影响大。一般风

4、力大于级就不宜喷灌；喷灌；喷灌的应用：农田灌溉城市绿地灌溉高尔夫球场灌溉体育场灌溉与防尘等。7喷喷灌灌系系统统的的组组成成 水源工程水源工程(河流、湖泊河流、湖泊、泉、泉) )渠道、水库、井渠道、水库、井等；水量调蓄池、沉淀池等等；水量调蓄池、沉淀池等 水泵、动力机及配套设备水泵、动力机及配套设备 加压加压 管道系统管道系统一般干管、支管、竖管及管件一般干管、支管、竖管及管件喷头喷头喷灌系统的灌水器喷灌系统的灌水器 （一）喷灌系统的组成（一）喷灌系统的组成二、喷灌系统的组成与分类二、喷灌系统的组成与分类8喷灌系统的分类喷灌系统的分类 管道式喷灌系统管道式喷灌系统 机组式喷灌系统机组式喷灌系统

5、固固定定式式喷喷灌灌系系统统 半半固固定定式式喷喷灌灌系系统统 移移动动式式喷喷灌灌系系统统 行行喷喷式式喷喷灌灌机机组组 定定喷喷式式喷喷灌灌机机组组 （二）喷灌系统分类（二）喷灌系统分类9适用：适用：经济作物、蔬菜等经济作物、蔬菜等; ;地地形较复杂，移动管道形较复杂，移动管道不方便时可采用。不方便时可采用。 固定式喷灌系统固定式喷灌系统（二）喷灌系统分类固定式：固定式： 机泵、干支管、机泵、干支管、竖管均固定。竖管均固定。优点：优点：操作管理方便；操作管理方便；缺点：缺点：投资高，设备利用投资高，设备利用率低；率低；10机泵和干、支管均可移动机泵和干、支管均可移动优点：优点：投资低，设备

6、利用投资低，设备利用率高率高缺点：缺点：操作管理不便。操作管理不便。适用：适用：大田作物大田作物 移动式喷灌系统移动式喷灌系统（但高杆密植作物，土地粘重或地形复杂情况下，给（但高杆密植作物，土地粘重或地形复杂情况下，给设备的移动、拆装带来困难）设备的移动、拆装带来困难）（二）喷灌系统分类11机泵和干管固定，支管和机泵和干管固定，支管和喷头可移动。喷头可移动。优缺点：优缺点：介于以上两者之介于以上两者之间。间。适用适用：经济作物或投资较：经济作物或投资较缺乏。缺乏。 半固定式喷灌系统半固定式喷灌系统（二）喷灌系统分类12主要有平移式和中心主要有平移式和中心支轴式、绞盘式等。支轴式、绞盘式等。 行

7、喷式喷灌机组行喷式喷灌机组 （二）喷灌系统分类平移式喷灌机绞盘式喷灌机中心支轴式喷灌机13主要有主要有: : 手抬式、手推车式、手抬式、手推车式、拖拉机悬挂式等。拖拉机悬挂式等。 机动灵活机动灵活 ，投资少，投资少 ，对，对田块、地形及小规模农户田块、地形及小规模农户经营适应性强经营适应性强 ，是目前，是目前我国喷灌的主要形式之一。我国喷灌的主要形式之一。 此外，此外，还有滚移式（行走还有滚移式（行走定喷式）。定喷式）。 定喷式喷灌机组定喷式喷灌机组 （二）喷灌系统分类滚移式喷灌机14各类机组式喷灌系统适用条件各类机组式喷灌系统适用条件n定喷机组式（如手推式、手抬式等）定喷机组式（如手推式、手

8、抬式等）n适用于山丘区、南方水网地区等适用于山丘区、南方水网地区等n行喷机组式（如平移式、中心支轴式等）行喷机组式（如平移式、中心支轴式等）n适用于我国北方平原，特别是规模化经营适用于我国北方平原，特别是规模化经营的大型农场（目前应用不多）的大型农场（目前应用不多）15三、管道及管件三、管道及管件1、管道管道金属管金属管钢管、铸铁管：用作竖管、水泵进出水管钢管、铸铁管：用作竖管、水泵进出水管薄壁铝合金管、薄壁镀锌钢管：用作移动支薄壁铝合金管、薄壁镀锌钢管：用作移动支管管脆性管脆性管钢筋混凝土管：用作地埋干管（应用不多）钢筋混凝土管：用作地埋干管（应用不多）塑料管塑料管PVC-U、PE等塑料管：

9、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(等径三通、异径三通等径三通、异径三通)：用干、支管连接处：用干、支管连接处变径接头：用于管道变径处变径接头：用于管道变径处快速接头：干、支连接快速接头：干、支连接堵头：用于干、支管末端堵头：用于干、支管末端闸阀：干、支管首部闸阀：干、支管首部进排水气阀：用于地形隆起处、干管进口处进排水气阀：用于地形隆起处、干管进口处压力表：用于泵站内压力表：用于泵站内水表：用于泵站内水表：用于泵站内三、管道及管件三、管道及管件17（一）喷头的类型（一）喷头的类型 按压力和射程分按压力和射程分 低压喷头低压喷头 Hp=100200k

10、Pa R=514m适用适用: 花卉、苗圃、蔬菜、草地等花卉、苗圃、蔬菜、草地等 中压喷头中压喷头 Hp=200500kPa R=1440m 适用：一般的果树、经济作物、大田作物适用：一般的果树、经济作物、大田作物等等 高压喷头高压喷头 Hp500kPa R40m适用：对喷洒质量要求不高的大田、牧草等适用：对喷洒质量要求不高的大田、牧草等 第一节第一节 喷灌喷灌四、喷头的类型与工作原理四、喷头的类型与工作原理 1819（一）喷头的类型（一）喷头的类型 按结构形式分按结构形式分旋转式旋转式 分：分：摇臂式摇臂式、叶轮式和反作用、叶轮式和反作用式，式，最常用的是摇臂式喷头。最常用的是摇臂式喷头。 摇

11、臂式：单喷嘴、双喷嘴；摇臂式：单喷嘴、双喷嘴； 有扇形机构、无扇形有扇形机构、无扇形机构机构固定式固定式 折射式、缝隙式、漫射式折射式、缝隙式、漫射式2.2.孔管式孔管式 第一节第一节 喷灌喷灌三、喷头的类型与工作原理 2021 结构结构 包括：包括： 喷体喷体: : 喷嘴、喷管、弯管、稳流器等喷嘴、喷管、弯管、稳流器等 转动机构转动机构: : 摇臂、偏流板、导水片、摇臂弹簧等摇臂、偏流板、导水片、摇臂弹簧等 扇形机构扇形机构: : 反转钩、限位环等反转钩、限位环等 空心轴、轴套等空心轴、轴套等 工作原理工作原理 第一节第一节 喷灌喷灌（二）摇臂式喷头的结构与工作原理（二）摇臂式喷头的结构与工

12、作原理22（三）喷头的几何参数（三）喷头的几何参数进水口直径进水口直径喷嘴直径喷嘴直径喷射仰角喷射仰角（四）喷头的工作参数（四）喷头的工作参数工作压力工作压力流量流量射程射程四、喷头的类型与工作原理四、喷头的类型与工作原理 23五、喷灌的质量控制参数五、喷灌的质量控制参数( (水力参数水力参数) ) 第一节第一节 喷灌喷灌主要是： 喷灌强度 喷灌均匀度 喷灌雾化程度24定义：单位时间内喷洒在灌溉土地上的水深，定义：单位时间内喷洒在灌溉土地上的水深，单位：单位：mm/hmm/h。（一）喷灌强度（一）喷灌强度 第一节第一节 喷灌喷灌q P单喷头流量单喷头流量, m3/h；A有效有效单个喷头的有效控

13、制面积单个喷头的有效控制面积, m2； P田间喷洒田间喷洒水利用系数水利用系数kw风系数风系数有效AqkPwP1000组合平均组合平均喷灌强度喷灌强度LR25 设计喷灌强度应满足：设计喷灌强度应满足： 允许喷灌强度，参考规范（表）。允许喷灌强度，参考规范（表）。 目的目的: : 防止产生地表径流。防止产生地表径流。 第一节第一节 喷灌喷灌（一）喷灌强度说明：喷头组合间距确定后应进行说明：喷头组合间距确定后应进行喷灌强度校核喷灌强度校核 。26 第一节第一节 喷灌喷灌（一）喷灌强度 确定风系数确定风系数喷头喷洒方式：喷头喷洒方式： 扇形喷洒扇形喷洒管道式喷灌系统中，田边、地管道式喷灌系统中，田边

14、、地角、路边或房屋附近等使用或单机单喷头移角、路边或房屋附近等使用或单机单喷头移动式机组系统；动式机组系统； 全圆喷洒全圆喷洒其余其余喷头运行方式：喷头运行方式： 单喷头全圆喷洒单喷头全圆喷洒 单支多喷头同时全圆喷洒单支多喷头同时全圆喷洒 多支管多喷头同时喷洒多支管多喷头同时喷洒27 第一节第一节 喷灌喷灌 确定单喷头控制面积确定单喷头控制面积 单喷头全圆喷灌单喷头全圆喷灌控制面积控制面积 ： A A有效有效= = R R2 2 （m m2 2） 单喷头扇形喷灌单喷头扇形喷灌R3602 RA有效（一）喷灌强度(m2)注意：注意：小型喷灌机组常用单喷头喷灌，小型喷灌机组常用单喷头喷灌，为了留出一

15、条干燥的退路，采用为了留出一条干燥的退路，采用单喷头扇形喷灌。单喷头扇形喷灌。28 单支管多喷头喷灌单支管多喷头喷灌 第一节第一节 喷灌喷灌（一）喷灌强度29 第一节第一节 喷灌喷灌cossin290222RRRA有效Rl2cosL喷头间距；喷头间距； R喷头射程喷头射程（一）喷灌强度 单支管多喷头喷灌单支管多喷头喷灌LR 单支管多喷头喷灌单支管多喷头喷灌R30 多支管多喷头喷灌多支管多喷头喷灌 第一节第一节 喷灌喷灌（一）喷灌强度blA有效l喷头间距；喷头间距；b支管间距支管间距bl31 第一节第一节 喷灌喷灌（二）喷灌均匀度（二）喷灌均匀度 定义：喷灌面积上水量分布的均匀程度定义：喷灌面积

16、上水量分布的均匀程度. . 表示方法：表示方法： 水量分布图水量分布图 喷灌均匀系数喷灌均匀系数规范要求：设计风速下规范要求：设计风速下Cu Cu 0.75 0.75，但对行，但对行 喷式喷灌系统不应低于喷式喷灌系统不应低于0.850.85。hhCu1注意：在实际设计中，喷灌均匀度是注意：在实际设计中，喷灌均匀度是通过设计风速下合理确定喷头组通过设计风速下合理确定喷头组合间距而实现的。合间距而实现的。 32 第一节第一节 喷灌喷灌（三）水滴打击强度（三）水滴打击强度 定义：单位喷洒面积内水滴对作物和土壤的定义：单位喷洒面积内水滴对作物和土壤的打击动能，反映水滴对作物的影响。打击动能，反映水滴对

17、作物的影响。 表示方法：表示方法： 水滴直径水滴直径 雾化指标雾化指标Hp喷头工作压力，喷头工作压力，kpad喷嘴直径，喷嘴直径，mmdHPPd100设计要求：喷头雾化指标应在适宜的雾化设计要求：喷头雾化指标应在适宜的雾化指标范围内。指标范围内。注意：摇臂式喷头的工作压力注意：摇臂式喷头的工作压力Hp通通常在离进口常在离进口0.2m0.2m处测量。处测量。1kPa=0.1m1kPa=0.1m水头水头=100mm=100mm水头水头 33已知喷头为中喷已知喷头为中喷2 2号喷头，其性能参数如下号喷头，其性能参数如下: :喷嘴直喷嘴直接接d d = 9mm, = 9mm,工作压力工作压力H Hp

18、p=400kPa, =400kPa, 喷头流量喷头流量q qP P=6.09m=6.09m3 3/h, /h, 射程射程R R=23.4m =23.4m 。喷灌田块土壤为粉。喷灌田块土壤为粉壤土，地形平坦。作物为果树。支管间距为壤土，地形平坦。作物为果树。支管间距为24m24m，喷头间距为喷头间距为18m18m，多支管多喷头同时喷灌。风系数，多支管多喷头同时喷灌。风系数k kw w=1=1。（。（1 1）计算该喷头雾化指标；（）计算该喷头雾化指标；（2 2）计算喷灌）计算喷灌强度。（强度。（3 3）判断雾化指标和喷灌强度是否满足）判断雾化指标和喷灌强度是否满足规范规范要求。（喷洒水利用系数要求。（喷洒水利用系数 取取0.90.9） 【例】：【例】：计算喷灌技术要素