灌溉排水工程學(xué)

5-1水利與能源動力工程學(xué)院徐英1第五章管道灌溉系統(tǒng)地面灌溉的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)投資費(fèi)用低灌溉管理技術(shù)要求低缺點(diǎn)灌溉水的利用率低灌水質(zhì)量差勞動強(qiáng)度大管道與渠道灌溉相比有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？2第一節(jié)噴灌第五章管道灌溉系統(tǒng)3什么是噴灌？噴灌有何優(yōu)缺點(diǎn)？噴灌系統(tǒng)的組成與類型？噴頭有哪些類型？適用條件？何為噴灌強(qiáng)度？如何計算噴灌強(qiáng)度？設(shè)計噴灌系統(tǒng)時，對噴灌強(qiáng)度有何要求？何為灌灌均勻度？設(shè)計噴灌系統(tǒng)時，對噴灌均勻度有何要求？何為霧化指標(biāo)？如何計算霧化指標(biāo)？設(shè)計噴灌系統(tǒng)時，對霧化指標(biāo)有何要求？思考題：第一節(jié)噴灌4（一）噴灌：利用機(jī)械加壓或利用高處自然水頭，使水通過管道經(jīng)過噴頭射到空中，并分散成水滴灑落到田面上，如同降雨一樣濕潤土壤的灌水方法。第一節(jié)噴灌一、概述5（二）優(yōu)缺點(diǎn)１.優(yōu)點(diǎn)：（１）增產(chǎn)（２）節(jié)水（３）節(jié)省耕地（４）節(jié)省勞力（５）適應(yīng)性強(qiáng)（6）有利于機(jī)械化和自動化（7）保水、保土、保肥第一節(jié)噴灌一、概述2.缺點(diǎn)：（1）投資和運(yùn)行費(fèi)用高；（2）蒸發(fā)損失大（3）受風(fēng)影響大。一般風(fēng)力大于３級就不宜噴灌；噴灌的應(yīng)用：農(nóng)田灌溉城市綠地灌溉高爾夫球場灌溉體育場灌溉與防塵等。6噴灌系統(tǒng)的組成水源工程——(河流、湖泊、泉)渠道、水庫、井等；水量調(diào)蓄池、沉淀池等水泵、動力機(jī)及配套設(shè)備

——加壓

管道系統(tǒng)——一般干管、支管、豎管及管件噴頭——噴灌系統(tǒng)的灌水器

（一）噴灌系統(tǒng)的組成二、噴灌系統(tǒng)的組成與分類7噴灌系統(tǒng)的分類

管道式噴灌系統(tǒng)

機(jī)組式噴灌系統(tǒng)

固定式噴灌系統(tǒng)

半固定式噴灌系統(tǒng)移動式噴灌系統(tǒng)行噴式噴灌機(jī)組定噴式噴灌機(jī)組（二）噴灌系統(tǒng)分類8適用：經(jīng)濟(jì)作物、蔬菜等;地形較復(fù)雜，移動管道不方便時可采用。固定式噴灌系統(tǒng)（二）噴灌系統(tǒng)分類固定式：機(jī)泵、干支管、豎管均固定。優(yōu)點(diǎn)：操作管理方便；缺點(diǎn)：投資高，設(shè)備利用率低；9機(jī)泵和干、支管均可移動優(yōu)點(diǎn)：投資低，設(shè)備利用率高缺點(diǎn)：操作管理不便。適用：大田作物移動式噴灌系統(tǒng)（但高桿密植作物，土地粘重或地形復(fù)雜情況下，給設(shè)備的移動、拆裝帶來困難）（二）噴灌系統(tǒng)分類10機(jī)泵和干管固定，支管和噴頭可移動。優(yōu)缺點(diǎn)：介于以上兩者之間。適用：經(jīng)濟(jì)作物或投資較缺乏。半固定式噴灌系統(tǒng)（二）噴灌系統(tǒng)分類11主要有平移式和中心支軸式、絞盤式等。行噴式噴灌機(jī)組（二）噴灌系統(tǒng)分類平移式噴灌機(jī)絞盤式噴灌機(jī)中心支軸式噴灌機(jī)12主要有:手抬式、手推車式、拖拉機(jī)懸掛式等。機(jī)動靈活，投資少，對田塊、地形及小規(guī)模農(nóng)戶經(jīng)營適應(yīng)性強(qiáng)，是目前我國噴灌的主要形式之一。此外，還有滾移式（行走定噴式）。定噴式噴灌機(jī)組（二）噴灌系統(tǒng)分類滾移式噴灌機(jī)13各類機(jī)組式噴灌系統(tǒng)適用條件定噴機(jī)組式（如手推式、手抬式等）適用于山丘區(qū)、南方水網(wǎng)地區(qū)等行噴機(jī)組式（如平移式、中心支軸式等）適用于我國北方平原，特別是規(guī)模化經(jīng)營的大型農(nóng)場（目前應(yīng)用不多）14三、管道及管件1、管道金屬管鋼管、鑄鐵管：用作豎管、水泵進(jìn)出水管薄壁鋁合金管、薄壁鍍鋅鋼管：用作移動支管脆性管鋼筋混凝土管：用作地埋干管（應(yīng)用不多）塑料管PVC-U、PE等塑料管：用作地埋干管、支管152、主要管件三通(等徑三通、異徑三通)：用干、支管連接處變徑接頭：用于管道變徑處快速接頭：干、支連接堵頭：用于干、支管末端閘閥：干、支管首部進(jìn)排水氣閥：用于地形隆起處、干管進(jìn)口處壓力表：用于泵站內(nèi)水表：用于泵站內(nèi)三、管道及管件16（一）噴頭的類型按壓力和射程分低壓噴頭Hp=100~200kPaR=5~14m適用:花卉、苗圃、蔬菜、草地等中壓噴頭

Hp=200~500kPaR=14~40m適用：一般的果樹、經(jīng)濟(jì)作物、大田作物等高壓噴頭Hp>500kPaR>40m適用：對噴灑質(zhì)量要求不高的大田、牧草等第一節(jié)噴灌四、噴頭的類型與工作原理

1718（一）噴頭的類型按結(jié)構(gòu)形式分旋轉(zhuǎn)式分：搖臂式、葉輪式和反作用式，最常用的是搖臂式噴頭。搖臂式：單噴嘴、雙噴嘴；有扇形機(jī)構(gòu)、無扇形機(jī)構(gòu)固定式折射式、縫隙式、漫射式孔管式第一節(jié)噴灌三、噴頭的類型與工作原理

1920結(jié)構(gòu)包括：噴體:噴嘴、噴管、彎管、穩(wěn)流器等轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu):搖臂、偏流板、導(dǎo)水片、搖臂彈簧等扇形機(jī)構(gòu):反轉(zhuǎn)鉤、限位環(huán)等空心軸、軸套等工作原理第一節(jié)噴灌（二）搖臂式噴頭的結(jié)構(gòu)與工作原理21（三）噴頭的幾何參數(shù)進(jìn)水口直徑噴嘴直徑噴射仰角（四）噴頭的工作參數(shù)工作壓力流量射程四、噴頭的類型與工作原理

22五、噴灌的質(zhì)量控制參數(shù)(水力參數(shù))第一節(jié)噴灌主要是：噴灌強(qiáng)度噴灌均勻度噴灌霧化程度23定義：單位時間內(nèi)噴灑在灌溉土地上的水深，單位：mm/h。（一）噴灌強(qiáng)度第一節(jié)噴灌qP——單噴頭流量,m3/h；A有效——單個噴頭的有效控制面積,m2；P——田間噴灑水利用系數(shù)kw——風(fēng)系數(shù)組合平均噴灌強(qiáng)度θR24

設(shè)計噴灌強(qiáng)度應(yīng)滿足：[]——允許噴灌強(qiáng)度，參考規(guī)范（表）。目的:防止產(chǎn)生地表徑流。第一節(jié)噴灌（一）噴灌強(qiáng)度說明：噴頭組合間距確定后應(yīng)進(jìn)行噴灌強(qiáng)度校核。25第一節(jié)噴灌（一）噴灌強(qiáng)度確定風(fēng)系數(shù)噴頭噴灑方式：扇形噴灑——管道式噴灌系統(tǒng)中，田邊、地角、路邊或房屋附近等使用或單機(jī)單噴頭移動式機(jī)組系統(tǒng)；全圓噴灑——其余噴頭運(yùn)行方式：單噴頭全圓噴灑單支多噴頭同時全圓噴灑多支管多噴頭同時噴灑26

第一節(jié)噴灌確定單噴頭控制面積單噴頭全圓噴灌控制面積：

A有效=R2

（m2）單噴頭扇形噴灌R（一）噴灌強(qiáng)度(m2)注意：小型噴灌機(jī)組常用單噴頭噴灌，為了留出一條干燥的退路，采用單噴頭扇形噴灌。27單支管多噴頭噴灌第一節(jié)噴灌（一）噴灌強(qiáng)度28第一節(jié)噴灌L——噴頭間距；R——噴頭射程（一）噴灌強(qiáng)度單支管多噴頭噴灌θR單支管多噴頭噴灌R29多支管多噴頭噴灌第一節(jié)噴灌（一）噴灌強(qiáng)度l——噴頭間距；b——支管間距bl30第一節(jié)噴灌（二）噴灌均勻度定義：噴灌面積上水量分布的均勻程度.表示方法：水量分布圖噴灌均勻系數(shù)規(guī)范要求：設(shè)計風(fēng)速下Cu0.75，但對行噴式噴灌系統(tǒng)不應(yīng)低于0.85。注意：在實(shí)際設(shè)計中，噴灌均勻度是通過設(shè)計風(fēng)速下合理確定噴頭組合間距而實(shí)現(xiàn)的。31第一節(jié)噴灌（三）水滴打擊強(qiáng)度定義：單位噴灑面積內(nèi)水滴對作物和土壤的打擊動能，反映水滴對作物的影響。表示方法：水滴直徑霧化指標(biāo)Hp——噴頭工作壓力，kpad——噴嘴直徑，mm設(shè)計要求：噴頭霧化指標(biāo)應(yīng)在適宜的霧化指標(biāo)范圍內(nèi)。注意：搖臂式噴頭的工作壓力Hp通常在離進(jìn)口0.2m處測量。1kPa=0.1m水頭=100mm水頭32已知噴頭為中噴2號噴頭，其性能參數(shù)如下:噴嘴直接d=9mm,工作壓力Hp=400kPa,噴頭流量qP=6.09m3/h,射程R=23.4m。噴灌田塊土壤為粉壤土，地形平坦。作物為果樹。支管間距為24m，噴頭間距為18m，多支管多噴頭同時噴灌。風(fēng)系數(shù)kw=1。（1）計算該噴頭霧化指標(biāo)；（2）計算噴灌強(qiáng)度。（3）判斷霧化指標(biāo)和噴灌強(qiáng)度是否滿足《規(guī)范》要求。（噴灑水利用系數(shù)取0.9）【例】：計算噴灌技術(shù)要素33結(jié)束343536第一節(jié)噴灌各類土壤的允許噴灌強(qiáng)度土壤質(zhì)地砂

土砂壤土壤

土粘壤土粘土允許噴灌強(qiáng)度(mm/h)

20

15

12

10

8當(dāng)?shù)孛嫫露却笥?%時，允許噴灌強(qiáng)度表中數(shù)據(jù)折減：地面坡度(%)<5

5-89-1213-20>20允許噴灌強(qiáng)度折減系數(shù)02040607537第一節(jié)噴灌本表適用于v=1~5.5m/s,v<1m/s時kw=1運(yùn)行方式kw

單噴頭全圓噴灑1.15v0.314

單支多噴頭同時全圓噴灑支管風(fēng)向1.08v0.194

支管風(fēng)向1.12v0.302多支管多噴頭同時噴灑