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1、灌溉排水工程学,1,2018/10/22,灌溉排水工程学,第四章 灌水方法 (4-3-3 喷 灌)史 海 滨,灌溉排水工程学,2,2018/10/22,灌溉排水工程学,第四章 灌水方法,主要内容,第四章 灌水方法 第三节 喷 灌 五、喷灌系统的规划设计1. 喷灌区的调查勘测2.灌溉系统的规划和设计3.水力计算和结构设计,灌溉排水工程学,4,2018/10/22,五、喷灌系统的规划设计,喷灌系统规划设计包括 勘测调查 喷灌系统选型 田间规划及水力计算 结构计算,第四章 灌水方法,第三节 喷灌 (Sprinkler Irrigation),灌溉排水工程学,5,2018/10/22,1. 喷灌区的调
2、查勘测,第四章 灌水方法,五、喷灌系统的规划设计,灌溉排水工程学,6,2018/10/22,1. 喷灌区的调查勘测,基础资料收集（地形、气象、土壤、作物、水资源、动力）（与灌区规划设计相同）,第四章 灌水方法,五、喷灌系统的规划设计,灌溉排水工程学,7,2018/10/22,2. 灌溉系统的规划和设计,第四章 灌水方法,五、喷灌系统的规划设计,灌溉排水工程学,8,2018/10/22,2.灌溉系统的规划和设计,(1) 选择喷灌系统的形式,a 根据当地地形情况、作物种类、经济条件确定。 b 在喷灌次数多、经济价值高的种植区，可用固定管道式喷灌系统。 c 大田作物喷灌次数少，采用半固定式或机组式提
3、高设备利用率。,第四章 灌水方法,五、喷灌系统的规划设计,灌溉排水工程学,9,2018/10/22,d 地形坡度大的山丘区，采用固定式。,(2) 确定喷洒方式和喷头组合形式 a 喷头喷洒有全圆和扇形两种。扇形一般用于地脚，其余均为全圆。 b 喷头组合方式指喷头间的相对位置而言，在全圆喷洒情况下有正方形、矩形、正三角形和三角形等四种组合形式,第四章 灌水方法,2. 灌溉系统的规划和设计,灌溉排水工程学,10,2018/10/22,c 喷头组合原则：不留空地与具有较高的均匀度， d 几何组合法（前苏联、欧洲） 根据几何作图，采用对角线喷头湿润圆相切确定。,第四章 灌水方法,2. 灌溉系统的规划和设
4、计,灌溉排水工程学,11,2018/10/22,e 修正几何法几何法中，由于喷头射程不稳定，容易造成漏喷现象采用设计射程代替最大射程,k 与风速、风力、喷灌系统有关。根据布置形式、风速、动力的可靠程度确定固定式： k = 0.8多风地区： k = 0.7,第四章 灌水方法,2. 灌溉系统的规划和设计,灌溉排水工程学,12,2018/10/22,f 经验系数法（北美）特点：考虑了风的影响，湿润面积有较大的重叠。喷头或支管间距 Sl = CRC 经验系数无风时：支管间距： Cm=1.35， 喷头间距：Cl=1.00 有风时：Cm 与 Cl 有经验系数如表,第四章 灌水方法,2. 灌溉系统的规划和设
5、计,灌溉排水工程学,13,2018/10/22,g 上述几种方法均未考虑组合均匀度， 喷头最优组合是： 不发生漏喷， 组合平均灌溉强度不大于土壤允许喷灌强度 运行费低,h 目前采用计算机模拟优化选取组合方案。,第四章 灌水方法,2. 灌溉系统的规划和设计,灌溉排水工程学,14,2018/10/22,(3) 选择喷头与工作压力,a 工作压力是喷灌系统的重要参数，直接决定喷头的射程并关系到设备的投资、运行成本、喷灌质量工程占地等。,第四章 灌水方法,2. 灌溉系统的规划和设计,灌溉排水工程学,15,2018/10/22,b 高工作压力、射程远, 固定式管道用量少，移动式占地少， 但运行成本高，喷出
6、水滴直径小，易受风的影响（喷的高度大）。,c 中低工作压力，水滴大，喷洒质量有保证，且运行成本低， 但固定式管道用量大投资高，移动式占地多，且移动次数频繁，劳动强度大。,第四章 灌水方法,2. 灌溉系统的规划和设计,灌溉排水工程学,16,2018/10/22,d 选择喷头时应考虑喷头的水力性能与作物、土壤的特点。,(4) 布置管道系统应注意以下原则,a 管道的总长度短、造价低、有利于水锤的防护。 b 考虑各用水单位的需要、管理方便、有利于组织轮灌。,第四章 灌水方法,2. 灌溉系统的规划和设计,灌溉排水工程学,17,2018/10/22,c 支管一般与作物种植方向一致或沿等高线布置或垂直于主风
7、向。 d 管线纵剖面要力求平顺、减少折点。 e 支管上各喷头的工作压力要求接近一致或控制在一定误差之内。,第四章 灌水方法,2. 灌溉系统的规划和设计,f 在陡坡向下设支管时应缩小管径，增大沿程损失，抵消高差增加的压力水头。,灌溉排水工程学,18,2018/10/22,g 陡坡向上设支管，则在J = 1 2% 时，支管不宜太长， 控制支管首尾压力差小于工作压力的20%，即喷头工作流量约差10%。 h 水源（泵站）尽量布置在喷灌系统中心点，减少输水损失。,第四章 灌水方法,2. 灌溉系统的规划和设计,灌溉排水工程学,19,2018/10/22,3. 水力计算和结构设计,第四章 灌水方法,五、喷灌
8、系统的规划设计,灌溉排水工程学,20,2018/10/22,3. 水力计算和结构设计,(1) 拟定灌水定额和灌水周期,a,第四章 灌水方法,五、喷灌系统的规划设计,喷洒水有效利用系数， =0.7 0.9,H 计划湿润层深度，40 60cm,min = (60%70%) fc,max= fc,(mm),灌溉排水工程学,21,2018/10/22,第四章 灌水方法,3. 水力计算和结构设计,b,e 作物耗水最大时，日平均需水量，mm/d T设 设计灌水周期（天）,c 一次灌水所需要的时间t,灌溉排水工程学,22,2018/10/22,第四章 灌水方法,3. 水力计算和结构设计,q 喷头流量，m3/
9、h,喷头系统平均喷灌强度，mm/h, 喷洒水有效利用系数 Sl 支管间距，m Sm 喷头间距，m,灌溉排水工程学,23,2018/10/22,(2) 计算同时工作的喷头数和支管数,第四章 灌水方法,3. 水力计算和结构设计,灌溉排水工程学,24,2018/10/22,(2) 计算同时工作的喷头数和支管数,第四章 灌水方法,3. 水力计算和结构设计,a 同时工作的喷头数N喷头,A 整个喷灌面积，m2 C 一天中喷灌系统有效时间,t工作固定式： t工作=12h移动式： t工作=8h,灌溉排水工程学,25,2018/10/22,第四章 灌水方法,3. 水力计算和结构设计,a 支管数N支,n喷头一根支
10、管上的喷头数；n喷头 = l支 / Sl若N支不是整数，应调整成整数。,灌溉排水工程学,26,2018/10/22,(3) 确定支管轮灌方式,第四章 灌水方法,3. 水力计算和结构设计,灌溉排水工程学,27,2018/10/22,(3) 确定支管轮灌方式 支管的轮灌方式对半固定系统既是支管的移动方式,a 两根支管从地块一头一齐并进， 干管从头到尾最大流量都等于整个系统的全部流量,第四章 灌水方法,3. 水力计算和结构设计,灌溉排水工程学,28,2018/10/22,b 两支管由地块两端向中间交叉前进，最大流量在前半个干管中,第四章 灌水方法,3. 水力计算和结构设计,c 两根管由地块中间向两端
11、交叉进行，前半个,所以后两种方案较好。,后半个,灌溉排水工程学,29,2018/10/22,d 三根支管时，每个支管喷灌1/3面积，仅在最初1/3的干管,第四章 灌水方法,3. 水力计算和结构设计,中间1/3的干管,最后1/3的干管,支管的运行方式影响干管的设计流量大小,灌溉排水工程学,30,2018/10/22,(4) 管道水力计算,第四章 灌水方法,3. 水力计算和结构设计,灌溉排水工程学,31,2018/10/22,(4) 管道水力计算 管道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、变径管等的局部水头损失。 a 沿程水头损失,第四章 灌水方法,3. 水力计算和结构设计,
12、灌溉排水工程学,32,2018/10/22,第四章 灌水方法,3. 水力计算和结构设计,塑料硬管：f =0.964105, m=1.77, b=4.77 铝、铝合金： f =0.861105, m=1.74, b=4.74,灌溉排水工程学,33,2018/10/22,喷灌中常遇到多出口管道， 如支管上喷头分流后，流量减少， 属于多出口出流系统。,在计算沿程水头损失时应分段计算，但在实际应用时采用：按进口处最大流量计算沿程水头损失hf然后乘上一个多口系数F进行校正。,第四章 灌水方法,3. 水力计算和结构设计,灌溉排水工程学,34,2018/10/22,第四章 灌水方法,3. 水力计算和结构设计
13、,灌溉排水工程学,35,2018/10/22,b 局部水头损失,第四章 灌水方法,3. 水力计算和结构设计,灌溉排水工程学,36,2018/10/22,(5) 选择水泵和动力,第四章 灌水方法,3. 水力计算和结构设计,灌溉排水工程学,37,2018/10/22,(5) 选择水泵和动力 在选择水泵和动力之前，需确定喷灌系统的水泵设计流量和扬程。,a 水泵设计流量,第四章 灌水方法,3. 水力计算和结构设计,灌溉排水工程学,38,2018/10/22,b 水泵扬程H,第四章 灌水方法,3、水力计算和结构设计,灌溉排水工程学,39,2018/10/22,c 根据Q、H值即可选择水泵及相应的动力。
14、d 在电力不足的地区可采用柴油机。,第四章 灌水方法,3. 水力计算和结构设计,灌溉排水工程学,40,2018/10/22,(6) 管道系统的结构设计,第四章 灌水方法,3. 水力计算和结构设计,灌溉排水工程学,41,2018/10/22,(6) 管道系统的结构设计确定各级管道的联接方式选定阀门、三通、弯头等规格，采用标准件，若没有需绘制结构图。,第四章 灌水方法,3. 水力计算和结构设计,灌溉排水工程学,42,2018/10/22,(7) 泵站设计(8) 材料明细表和工程概算,第四章 灌水方法,3. 水力计算和结构设计,灌溉排水工程学,43,2018/10/22,第三节（3）结束,喷头组合形式,正方形布置Sm = Sl,矩形布置Sm Sl,支管,正三角形布置,三角形布置,喷头,喷头组合,支管,喷头,R,有效面积,喷头组合经验系数,第四章 灌水方法,两根支管从地块一头一齐并进,第四章 灌水方法,两支管由地块两端向中间交叉前进,第四章 灌水方法,两根支管由地块中间向两端交叉进行,第四章 灌水方法,三根支管,
