1、第七章噴頭的組合與布置如前所述，單噴頭水量分布是分布不均的，在灌溉較大的面積單靠一個噴頭是不行的，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要經(jīng)過分析單個噴頭的水量分布，通過噴頭組合，獲得一定的水量重疊，才能滿足植物需求和提高水利用效率。第一節(jié)噴灌系統(tǒng)的灌水均勻性圖71表示4個噴頭以噴頭射程為間距、正方形布置時(shí)理論上的水量分布，圖中的數(shù)據(jù)為無風(fēng)條件下221個位置處的降雨深度。從圖中可以看出，不同位置的降雨深度不盡相同，在正方形的中間，降雨量最小，也就是說，整個灌溉面積上灌水不是十分均勻。1、噴灌均勻度噴灌均勻度表示噴灌面積上水量分布的均勻程度，它是衡量噴灌灌水質(zhì)量的主要技術(shù)指標(biāo)之一，一般常用克里斯琴(christiense

2、n)公式來表示：八/X、Cu100(1.0)mn%71式中，X噴灌面積上每一個噴灌強(qiáng)度觀側(cè)值與平均值之差的絕對值。n觀測值總數(shù)m噴灌強(qiáng)度觀測值的平均值Cu均勻系數(shù)，以百分?jǐn)?shù)表示Cu值越大表示噴灑面積上的水量分布越均勻，Cu值越小表示噴灌越不均勻，對于草坪來講，一般要求Cu值范圍在75%以上。2、噴灌系統(tǒng)灌水均勻性的測定與度量在田間等間距布置一定數(shù)量的雨量桶（布置方法可參閱相關(guān)技術(shù)規(guī)范），如圖72所示，噴灑一段時(shí)間后，測定每個雨量桶中水量。然后利用公式7-1來計(jì)算。1.CX)67.30a33-!：7.Cl.S31出.22耨.M33.36.33.湎,e門總.3R7Tt.33It抬，再，浦ID足，3

3、.31.FT3B3B.31.33.33-Hl.M.m33It30G,2T-M13.3H,31r33,2E-35，期Ai.33.33.3.M3S-3E.331.3651.ST,.?7.31.3G.33蕾楠333aiV1己CintS2，審,3一rM33U-X.193S.JC由et.己iJl.a?.39.QI呢J3.reJ3.33恒3g由13.21.?!.J?IB.n33,K3B.n.1R,31er4it.na.mis.km.3fl.3S.39,*.J3.33M3E.33(3fl.3333.33,己Jfl.30_.?；葡F隼3Sto，不31，暨ioieera口|S7KTt汨6ill35.35.n30

4、,C711?1-23P5ej-13.1631a,J3灰.必貓?32%.23*(I)S3.314aeIfl28,*，?B.3BTWE：hcxjr.圖714個噴頭正方形布置時(shí)水量的理論分布圖72噴灌系統(tǒng)灌水均勻性的測定第二節(jié)噴頭的組合方式與噴灌強(qiáng)度一、噴頭的組合方式有三種主要的噴頭布置方式：1、正方形：這種方式中相鄰四個噴頭組成的四條邊距離相等，用于灌溉正方形的區(qū)域或有90度角的區(qū)域。盡管該方式有時(shí)均勻度欠佳，但四周有圍欄的地區(qū)常使用這種方式。正方形布置方式灌水覆蓋度較差，其原因是因?yàn)閷蔷€上兩個噴頭間距比邊線上的要長。當(dāng)邊線上兩個噴頭間距為噴頭的射程時(shí)（即50%法），對角線上兩個噴頭間距則為射程

5、的70%,使得正方形中心噴水量偏少（圖73）。水量偏少圖73正方形布置時(shí)的水量偏少區(qū)域在風(fēng)速小和沒風(fēng)的情況下可以使用55%的間距，有風(fēng)時(shí)建議用更小的間距，這取決于風(fēng)的大小，下面給出風(fēng)速和最大間距的對照表：灌溉地點(diǎn)的風(fēng)速（km/h）使用的最大間距（直徑）0555610501120452、三角形：該模式常用于邊界不規(guī)則的地區(qū)。正三角形布置是指三個相鄰圖74三角形布置方式噴頭之間間距相等。與正方形布置方式相比，三角形布置不存在象正方形布置中的水量偏少地帶。因此工程設(shè)計(jì)多數(shù)使用三角形布置（圖74）。圖74中，S代表噴頭間距,RS代表支管間距。在一個正三角形布置時(shí)，RS是S的0.866倍。例如噴頭間距為

6、24m,支管間距則為20.8m?？梢钥闯?，這種模式?jīng)]有正方形模式中對角線間距比邊線間距大的問題。由于這個原因，在有風(fēng)的情況下，允許噴頭之間有更大的間距（如下表）：灌溉地點(diǎn)的風(fēng)速（km/h）最大間距（直徑的）0560611555011203、矩形：矩形布置方式具有抗風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)，并且適合灌溉有直線邊界和角落的地區(qū)。其噴頭和支管間距如下表:最大間距（直徑的%）RS=60,S=50RS=60,S=45RS=60,S=40灌溉地點(diǎn)風(fēng)速（km/h）056111120為適應(yīng)特殊的工程條件，同一地域可以用上述幾種模式的組合，例如,如果一圖75交錯型間距布置方式圖76曲線邊界噴頭布置方式塊較大綠地中，既有草坪又有

7、樹和灌木叢，就需交錯使用不同的模式。遇到樹或灌木叢我們可以交錯使用正方形或矩形、平行四邊形或三角形模式，繞過或穿過障礙物后，其它地方仍可以使用原來的噴頭間距模式（圖75）。對于曲線邊界，可采用從正方形或矩形模式變到平行四邊形或三角形模式來布置噴頭（如圖7-6）,還可以再變到原來的布置模式。這樣既灌溉整個區(qū)域，同時(shí)避免在曲線邊界以內(nèi)噴頭過于集中和灌溉區(qū)域超出邊界。、噴灌強(qiáng)度噴灌強(qiáng)度是指單位時(shí)間內(nèi)噴灑在地面上的水深。我們一般考慮的是組合噴灌強(qiáng)度，因?yàn)楣喔认到y(tǒng)基本上都是由多個噴頭組合起來同時(shí)工作。組合噴灌強(qiáng)度的計(jì)算公式為：p組合（mm/h）=1000q/A7-2式中：q為單噴頭的流量（m3/h）;A

8、為單噴頭的有效控制面積（m2）對于噴灌強(qiáng)度的要求是，水落到地面后能立即滲入土壤而不出現(xiàn)積水和地面徑流，即要求噴頭的組合噴灌強(qiáng)度（p組合）應(yīng)小于等于土壤的水入滲率。各類土壤的允許噴灌強(qiáng)度（p允許）的參考值見表71:表71各類土壤的允許噴灌強(qiáng)度（mm/h）土壤類別砂土壤砂土砂壤土壤土粘土允許噴灌強(qiáng)度201512108另外，土壤的允許噴灌強(qiáng)度隨著地形坡度的增加而顯著減小。如坡度大于12%時(shí)，土壤的允許噴灌強(qiáng)度將降低50%以上。因此，對于地形起伏的工程，在噴頭選型時(shí)需格外注意。在地塊的邊角區(qū)域，因噴頭往往是半圓或90度而不是全圓噴灑，若選配的噴嘴與地塊中間全圓噴灑的噴頭相同，則該區(qū)域內(nèi)的噴灌強(qiáng)度勢必大

9、大超過地塊中間。所以，為保證系統(tǒng)良好的噴灑均勻度，一般安裝在邊角的噴頭須配置比地塊中間的噴頭小2-3個級別的噴嘴。第三節(jié)影響噴灌系統(tǒng)均勻性的因素由于不同的廠家不同型號的噴頭的水量分布特性有所差異，對于要求的灌水均勻度，即使射程相同，噴頭的間距也可能有所不同。噴頭生產(chǎn)廠家在噴頭樣本中，一般均提供各種噴頭的射程，可是如果設(shè)計(jì)人員對水量分布的影響因素缺乏了解，按照廠家提供的射程來設(shè)計(jì)噴頭間距，將會有可能出錯，達(dá)不到所要求的均勻度。迄今為止，還沒有一種確定的能夠考慮諸多影響因素的計(jì)算噴頭間距的公式，這是由于影響噴灌系統(tǒng)均勻性的因素比較復(fù)雜，并且有些因素具有不確定性。間距為噴灑直徑的60%間距為噴灑直徑

10、的60%間距為噴灑直徑的55%間距為噴灑直徑的50%間距為噴灑直徑的45%間距為噴灑直徑的60%風(fēng)速：0英里/Ht；口風(fēng)速：5英里/時(shí)；口云風(fēng)速:10英里/日t;Qg風(fēng)速：15英里/時(shí)間距為噴灑直徑的60%間距為噴灑直徑的55%間距為噴灑直徑的50%間距為噴灑直徑的45%圖7-7三角形布置時(shí)，風(fēng)對旋轉(zhuǎn)式噴頭水量分布的影響1、風(fēng)對噴灌系統(tǒng)噴灑均勻性的影響風(fēng)對單個噴頭的水量分布影響很大，因而系統(tǒng)均勻度也將受到顯著影響，圖7-7表示噴頭為三角形布置時(shí)的理論分析結(jié)果，圖中A和B表示當(dāng)風(fēng)垂直于支管方向時(shí)的情形，A-1,A-2和A-3分別表示風(fēng)速為5、10和15英里/時(shí)的情形，B-1,B-2,B-3表示減

11、小噴頭間距后，灌水均勻度得到了改善。C和D表示風(fēng)平行于支管方向的情況。2、單個噴頭的水量分布和噴頭間距對噴灌系統(tǒng)均勻性的影響對于不同的噴頭，因其水力特性不相同，所要求的噴頭間距也不相同。圖7-8表示了兩種具有不同水量分布的噴頭在不同間距時(shí)兩噴頭連線斷面處的降雨深度。可以看出對A型噴頭，60%直徑的間距要優(yōu)于50%,而對于B型噴頭50%直徑的間距優(yōu)于40%的直徑間距，單個噴頭的水量分布影響著系統(tǒng)的噴灑均勻度，這就是為什么當(dāng)采用相同的噴頭布置間距時(shí)，相同射程噴頭而噴頭水量分布不同時(shí)，田間實(shí)測灌水均勻度不同的原因噴頭間距為噴灑直徑的50%噴頭間距為噴灑直徑的40%圖7-8單個噴頭水量分布對組合水量分

12、布的影響因此，單個噴頭的水量分布是噴頭組合的基礎(chǔ)，具有不同水量分布圖形的噴頭，在相同的組合間距下，其噴灑均勻度不盡相同。單個噴頭的水量分布從理論上可以歸納為六種圖形，如圖7-9,圖中Sl表示噴頭的間距，Sm表示支管的間距，圖中曲線A、B、C、D、E、F曲線表示當(dāng)噴頭間距Sl=0.05D（D為噴灑直徑）時(shí)，支管間距Sm變化時(shí)的系統(tǒng)均勻系數(shù)。從圖中可以看出，圖形B的水量分布在Sm不大于噴灑直徑的55%時(shí)都近于均勻。對于水量分布圖形A和C,間距不大于噴灑直徑的65%都相當(dāng)均勻，超過這一范圍，均勻度迅速下降.圖形D和E在間距等于噴灑直徑的75%和80%時(shí)，水量分布相當(dāng)均勻，但在間距等于噴灑直徑的45%

13、-70%時(shí)，水量分布發(fā)生顯著變化。圖形F當(dāng)間距為噴灑直徑的50%到接近80%時(shí)水量發(fā)布不好，只有當(dāng)間距為噴灑直徑的80%-85%時(shí)才相當(dāng)均勻。表7-2中列出了圖形B和E在不同的Sm和Sl組合下的組合均勻系數(shù)從表中我們可以看出，組合均勻系數(shù)如何隨Sm和Sl變化的。對于圖形B來講,8075支管沿干管的間里(5.)為亶桂的知注t支骨上的同晅(段4，直徑的5%直徑指嘖酒器噴活的圓形面秋的直徑9。1QQ圖7-9人同形狀I(lǐng)的呼灑器求屈外桁:形，技評印巴(時(shí)的均U藍(lán)較.空灑器沿支管的間距為噴酒宜徑的5%o9當(dāng)Sl從噴灑直徑的5%增加到約60%時(shí)，其均勻系數(shù)保持常數(shù)。然而圖形E,當(dāng)間距Sl等于噴灑直徑的5%(

14、0.05D)時(shí)，均勻系數(shù)從Sm=0.4D時(shí)的約97%降低到Sm=0.6D時(shí)的80%,然后在Sm=0.8D時(shí)又上升到96%。當(dāng)支管間距Sm等于噴灑直徑的80%時(shí)，均勻系數(shù)從Sl=0.05D時(shí)的96%下降到Sl=0.6D時(shí)的68%,然后在Sl=0.8D為方形布置時(shí)又上升到74%,而在Sl=0.8D為三角形布置時(shí)上升到83%。Sl：噴灑直徑的百分?jǐn)?shù)Sm：噴灑直徑的百分?jǐn)?shù)4050607080圖形B5999893806720999893806730989793806740979693806750969180676092806760T806770776570T7865805880T60圖形E5978480

15、869620968480869430938380859340968377838850767782816075716860T67667070666770T6573807480T83圖形的形狀如圖7-9.T表示噴頭為三角形分布，其它均為矩形分布.第三節(jié)典型地塊的噴頭組合下面舉例說明如何根據(jù)地塊的形狀布置噴頭并進(jìn)行必要的調(diào)整。1、如圖7-10,地塊長52.8m寬45.6m。如果選用某種噴嘴的噴頭，具射程為18m,采用50%的三角形組合，噴頭間距為S=18m,支管間距Rs=180.86615.59m,沿著路采用非全圓噴灑噴頭，地塊中間采用全圓噴灑噴頭，角處采用四分之一噴灑的噴頭。圖7-10等間距布置由

16、于地塊長度為52.8m,如果沿路采用四個噴頭，所能控制的長度為31854m,大于地塊長度52m,我們可以將噴頭間距減小為52.8/3=17.6m。而將地塊寬度方向布置3個噴頭，所能控制白寬度為315.59m46.8m,大于圖7-11噴頭布置調(diào)整(g)fi地塊寬度45.6m我們可以將支管間距減小為45.6/3=15.2m2.如果在圖7-10中的5號噴頭旁恰有一棵比較粗大的樹，就需要將圖7-10的布置改變?yōu)閳D7-11,即將f行布置4個噴頭改為布置3個噴頭，而g行改為布置4個噴頭。*-m圖7-123 .另外一種情形如圖7-12,地塊長度為43m,寬度為30.6m。如果采用三角形布置，若噴頭的射程還是

17、18m,沿長度方向布置一條支管，支管間距RS=180.86615.6。地塊左邊兩個角上采用90噴灑。三行噴頭所控制的寬度為15.6231.2m。根據(jù)地塊實(shí)際寬度30.6m將間距略作調(diào)整為15.3m即可；而對于長度方向，3個噴頭控制的長度為21836m,4個噴頭控制的長度為31854m,兩種布置與43m的長度均不協(xié)調(diào)。這種情況下，我們可以將43m分成5等份(43/5=8.6m)每個噴頭間距為S=8.6217.2m,近似于18m,布置如圖7-12。4 .前面介紹的例子對于比較整齊的地塊是適用的，但有些情況下，地塊形狀比較復(fù)雜，需要進(jìn)行特殊的考慮。(1)不規(guī)則地塊如圖7-13,在地塊的大面積上可以采

18、用前述的布置方法，如圖中的面積A,圖7-13但對于一些突出的小塊面積如面積B,C,D,需要不同的噴嘴或不同類型的噴頭,使得A、B、C、D各區(qū)的降雨強(qiáng)度接近。(2)人行道的保護(hù)圖714對于一些路人行走的道路，一般不允許噴灑到路上，下面說明如何保護(hù)人行道不被噴灑。圖7-14左右兩邊為人行道，噴頭采用三角形布置方式，我們可以看出噴頭A如果為全圓噴灑，有一部分水(虛線)將會噴灑到人行道上，這種情況我們可以安裝一個噴頭B作半圓噴灑，而噴頭A作225。噴灑。圖中作半圓噴灑的C噴頭調(diào)整為120噴灑，并按裝噴頭d作90噴灑，即可避免圖中左邊人行道被噴灑。(3)圓角地帶圓角地帶很難不把水噴灑到圓區(qū)以外，布置噴頭時(shí)應(yīng)結(jié)合組合方式，選擇合適的噴嘴盡量避免將水噴到路上。圖7-15是一種常見的圓角地帶，灌溉區(qū)域西邊和南邊為路或人行道。灌區(qū)內(nèi)采用三角形布置，如果噴頭A恰好在第二排支管與路口交匯處，我們可以將噴頭B布置在第二列噴頭與路口交匯處，這個例子中，噴頭A做1650噴灑，噴頭B做1350噴灑，這樣可以減少半圓噴灑產(chǎn)生的水量損失。如果灌區(qū)內(nèi)噴頭布置如圖7-16所示，即按三角形布置的噴頭A不在路邊，而是在灌區(qū)