噴灌工程規(guī)劃設(shè)計與應(yīng)用

北京工業(yè)大學(xué)

吳滌非噴灌工程規(guī)劃設(shè)計與應(yīng)用

本講義內(nèi)容包括以下五部分：一、噴灌特點、適用性、分類和系統(tǒng)組成二、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計三、噴灌工程設(shè)備選型四、噴灌工程施工和運(yùn)行管理五、目前國內(nèi)噴灌應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢本講義內(nèi)容包括以下五部分：一、噴灌特點、適用性、分類和系統(tǒng)組一、噴灌特點、適用性、分類和系統(tǒng)組成

1、噴灌特點

噴灌是將壓力水通過管道輸送田間經(jīng)噴頭噴灑至空中散落地面對作物進(jìn)行灌溉的一種灌水方式。

1）管道系統(tǒng)是灌溉系統(tǒng)的主體，能夠承受一定的工作壓力，管道布置運(yùn)行有一定的地形起伏。

2）噴灑水滴不經(jīng)過田面直接噴射至作物附近的土壤，可以通過控制灌水器制造誤差，灌水器實際工作壓力和灌水器布置間距滿足對灌水均勻度的要求。一、噴灌特點、適用性、分類和系統(tǒng)組成1、噴灌特點一、噴灌特點、適用性、分類和系統(tǒng)組成

1、噴灌特點

3）系統(tǒng)工作壓力一般高于微灌、管道輸水灌溉等其他類型節(jié)水灌溉的系統(tǒng)工作壓力。單位面積的投資也稍高于其他類型節(jié)水灌溉。

4）噴頭通過豎管和管網(wǎng)連接，要考慮豎管高度和穩(wěn)定性問題。一、噴灌特點、適用性、分類和系統(tǒng)組成1、噴灌特點一、噴灌特點、適用性、分類和系統(tǒng)組成

2、噴灌適用性1）具有一定經(jīng)濟(jì)實力、具有較嚴(yán)格的運(yùn)行管理體制。2）地形起伏不適宜采用地面灌溉的地區(qū)。3)水資源較為緊缺的地區(qū)和經(jīng)濟(jì)效益較高的作物。一、噴灌特點、適用性、分類和系統(tǒng)組成2、噴灌適用性一、噴灌特點、適用性、分類和系統(tǒng)組成

2、噴灌適用性4)固定管道式噴灌、半固定管道式噴灌、大中型噴灌機(jī)組、輕小型噴灌機(jī)組還有各自不同的適用性。5)在園林、運(yùn)動場、高爾夫球場等對自動化程度要求較高的灌溉中應(yīng)用較多。6)不適用于局部濕潤灌溉。一、噴灌特點、適用性、分類和系統(tǒng)組成2、噴灌適用性一、噴灌特點、適用性、分類和系統(tǒng)組成

3、噴灌分類和系統(tǒng)組成噴灌分類見下圖：一、噴灌特點、適用性、分類和系統(tǒng)組成3、噴灌分類和系統(tǒng)組一、噴灌特點、適用性、分類和系統(tǒng)組成

3、噴灌分類和系統(tǒng)組成

噴灌的系統(tǒng)組成包括以下幾部分：1）水源?？梢允墙雍?、水庫塘壩、渠道引水、井水、中水和其他再生水。2）動力機(jī)。包括電機(jī)、柴油機(jī)、汽油機(jī)等。3）水泵。主要是離心泵（喊噴灌泵、潛水泵、長軸井泵等）。一、噴灌特點、適用性、分類和系統(tǒng)組成3、噴灌分類和系統(tǒng)組一、噴灌特點、適用性、分類和系統(tǒng)組成

3、噴灌分類和系統(tǒng)組成4）管道。包括干管、分干管、支管、出地管、豎管等及管道上各種管件、配件、閘閥。5）噴頭。機(jī)組式噴灌系統(tǒng)是將以上2）～5）部分合并配套成一完整產(chǎn)品。自壓噴灌采用地形高差天然水頭形成壓力水，則無上2）、3）部分。一、噴灌特點、適用性、分類和系統(tǒng)組成3、噴灌分類和系統(tǒng)組二、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計

1、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的主要內(nèi)容1）項目名稱、來源、工程范圍、規(guī)模、系統(tǒng)選型、一般說明。2）基本資料：氣象、土壤、作物、地形、地質(zhì)、水文、動力、交通及其他。3）灌溉制度和灌溉用水量，包括灌水定額和每次用水量，灌溉定額和總用水量。4）水源位置、供水水量和流量、用水量平衡計算、調(diào)蓄計算和水源工程。二、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計1、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的主要內(nèi)容二、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計

1、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的主要內(nèi)容5）總體布置、系統(tǒng)分區(qū)和壓力分區(qū)。6）管道系統(tǒng)布置、管徑初步確定。7）輪灌編組和工作制度。8）管道水力計算、系統(tǒng)流量、揚(yáng)程計算和管徑確定。9）主要材料用量和概預(yù)算。二、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計1、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的主要內(nèi)容二、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計

1、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的主要內(nèi)容10）施工要求。11）運(yùn)行管理要點。12）設(shè)計圖紙。包括總體平面布置圖、管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、主干管線縱斷面圖、附屬結(jié)構(gòu)（泵站、管理房、閘閥井等）圖、單件加工圖等。二、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計1、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的主要內(nèi)容二、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計

1、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的主要內(nèi)容

規(guī)劃與設(shè)計有詳略之分，按一般可研、初設(shè)、技施設(shè)分別對應(yīng)估算、概算、預(yù)算，服務(wù)大體對應(yīng)項目審批、招投標(biāo)和施工圖階段。對圖紙精度要求規(guī)范也有不同規(guī)定。規(guī)劃階段除以上諸條內(nèi)容外有時還加上可行性、必要性（結(jié)論）、水資源平衡分析（結(jié)論）、效益分析、保障措施等內(nèi)容。二、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計1、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的主要內(nèi)容二、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計

2、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計要點1）根據(jù)總流量確定灌溉面積或反之按灌溉面積確定總流量。若不需調(diào)蓄則通過調(diào)日工作時間或日耗水量（一般不動）在有限范圍內(nèi)微調(diào)，達(dá)總體平衡。2）確定適宜的灌水單元（包括支管長、工作噴頭數(shù)、布置間距等）和同時工作單元數(shù)。3）管網(wǎng)布置、系統(tǒng)分區(qū)、壓力分區(qū)，初選管徑。4）確定輪灌編組，水力計算、確定管徑，計算水泵流量、揚(yáng)程。5）材料設(shè)備用量和價格。二、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計2、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計要點二、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計

3、最重要計算公式

1）灌水定額公式:

了解實質(zhì)、靈活運(yùn)用。2）沿程水頭損失：

掌握速算方法、合理范圍。3）水泵揚(yáng)程計算：

熟悉各部分含義、變形。二、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計3、最重要計算公式二、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計

4、常用輔助公式

1）知道為什么不用經(jīng)濟(jì)流速或經(jīng)濟(jì)管徑公式。2）支管進(jìn)口壓力確定：了解不同公式之間差異大小。3）多口系數(shù)：最簡單可記F=0.38。二、噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計4、常用輔助公式三、噴灌工程設(shè)備選型

1、設(shè)備選型的一般要求1）滿足需求。如管道過流能力、工作壓力、噴頭射程、霧化指標(biāo)。2）安全可靠、尚有余量。如各種閘閥選用、管徑確定、水泵流量揚(yáng)程確定。3）適用性。如選普通離心泵和潛水泵。4）實用性。如什么條件下擬采用自動化。5）節(jié)能高效。如降低噴頭工作壓力、水泵選型。三、噴灌工程設(shè)備選型1、設(shè)備選型的一般要求三、噴灌工程設(shè)備選型

2、掌握一些主要設(shè)備的基本參數(shù)1）噴頭。PY、ZY系列工作壓力、嘴徑、流量、射程。2）塑料管。PE、PVC系列管徑、壁厚、工作壓力、比重。3）水泵。普通離心泵、潛水泵流量、揚(yáng)程、配套功率，W=HQ/200。三、噴灌工程設(shè)備選型2、掌握一些主要設(shè)備的基本參數(shù)四、噴灌工程施工和運(yùn)行管理

1、噴灌工程施工中的質(zhì)量控制1）質(zhì)量控制要點。增強(qiáng)質(zhì)量控制意識、建立質(zhì)量檢查和質(zhì)量控制制度，加強(qiáng)圖紙審查、施工單位資質(zhì)審查，加強(qiáng)隱蔽工程驗收、中間驗收和竣工驗收。2）明令規(guī)定所有噴灌工程項目都應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行打壓試驗。3）加強(qiáng)對進(jìn)場設(shè)備的質(zhì)量驗收，系統(tǒng)中必要的節(jié)點設(shè)備必須予以保證，不得隨意取消或減少，如安全閥、逆止閥、減壓閥、空氣閥等。四、噴灌工程施工和運(yùn)行管理1、噴灌工程施工中的質(zhì)量控制四、噴灌工程施工和運(yùn)行管理

1、噴灌工程施工中的質(zhì)量控制4）管道系統(tǒng)的管線位置、出地口位置以及埋深應(yīng)保留詳細(xì)的記錄，以便于運(yùn)行管理和檢修。5）地形復(fù)雜、起伏較大的地區(qū)應(yīng)考慮系統(tǒng)分級和壓力分區(qū)，施工中應(yīng)重點考慮管道的固定，加強(qiáng)基礎(chǔ)處理和增加鎮(zhèn)支墩。四、噴灌工程施工和運(yùn)行管理1、噴灌工程施工中的質(zhì)量控制四、噴灌工程施工和運(yùn)行管理

2、噴灌工程的進(jìn)度控制1）抓緊噴灌工程項目的前期工作和施工準(zhǔn)備工作，保證有足夠的工期和在最佳時間開工。2）抓住管道系統(tǒng)施工和泵站施工這兩個重點，合理安排施工工期，保證不影響播種。3）噴灌工程運(yùn)行管理重點是建立有效的運(yùn)行管理機(jī)構(gòu)和強(qiáng)化運(yùn)行管理人員的培訓(xùn)。四、噴灌工程施工和運(yùn)行管理2、噴灌工程的進(jìn)度控制五、目前國內(nèi)噴灌應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

1、國內(nèi)噴灌應(yīng)用現(xiàn)狀上世紀(jì)80～90年代曾有過迅速的發(fā)展，主要是以鐵管為地面移動管道的半固定管道式噴灌，總面積達(dá)到幾百萬畝。但到本世紀(jì)，由于實行土地承包和種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，原來種小麥的改種其他作物，灌溉也由噴灌逐漸轉(zhuǎn)為滴灌或管道輸水灌溉，噴灌面積逐漸衰減，如北京市由200萬畝減至大約50萬畝。目前半固定管道式噴灌在一些地區(qū)仍在使用，發(fā)展緩慢但維持一定數(shù)量。五、目前國內(nèi)噴灌應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1、國內(nèi)噴灌應(yīng)用現(xiàn)狀五、目前國內(nèi)噴灌應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

1、國內(nèi)噴灌應(yīng)用現(xiàn)狀固定管道式噴灌在南方使用較多，上世紀(jì)80～90年代曾一度發(fā)展，由于當(dāng)時大多采用PY30以上的大噴頭，豎管的固定是一個難題，本世紀(jì)逐步改為使用小噴頭，主管路也由鋼管、鋼絲網(wǎng)管改為塑料管，在一些地區(qū)又有了新的發(fā)展，特別是在果園和經(jīng)濟(jì)作物灌溉，目前總量不是很大。移動管道式噴灌90年底至本世紀(jì)初在東北黑龍江曾有一定的使用，由于黑龍江是高寒地區(qū)，管道埋深達(dá)2m以上，工程量過大，因此管道全部地面移動，主干管采用Φ102鋁合金管。由于有些技術(shù)問題未能很好解決，故未能大面積普及。五、目前國內(nèi)噴灌應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1、國內(nèi)噴灌應(yīng)用現(xiàn)狀五、目前國內(nèi)噴灌應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

1、國內(nèi)噴灌應(yīng)用現(xiàn)狀輕小型噴灌機(jī)組自上世紀(jì)80年代有較大發(fā)展，總數(shù)量達(dá)幾十萬臺，在噴灌機(jī)組控制面積中占了絕大部分。但由于使用中多將其作為一種抗旱手段，而非按正規(guī)的灌溉系統(tǒng)來設(shè)計，因此輕小型機(jī)組的保有量變化很大，統(tǒng)計的灌溉面積也起起伏伏，很不穩(wěn)定，估計總面積在幾百萬畝左右。五、目前國內(nèi)噴灌應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1、國內(nèi)噴灌應(yīng)用現(xiàn)狀五、目前國內(nèi)噴灌應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

1、國內(nèi)噴灌應(yīng)用現(xiàn)狀大中型噴灌機(jī)組自上世紀(jì)90年代后發(fā)展出現(xiàn)停頓，主要原因是技術(shù)較復(fù)雜，對運(yùn)行管理和維護(hù)的要求較高，而總體管理水平跟不上。隨著北方四省節(jié)水增糧行動開展，大中型噴灌機(jī)組又重新復(fù)蘇。目前黑龍江和內(nèi)蒙古應(yīng)用較多，主要是中心支軸式和絞盤式，總面積已達(dá)幾百萬畝，而且還在持續(xù)增加。目前我國使用的中心支軸式噴灌單機(jī)控制面積一般為300～500畝，比美國的800～1000畝小。絞盤式噴灌機(jī)的單機(jī)控制面積大致為200～300畝。五、目前國內(nèi)噴灌應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1、國內(nèi)噴灌應(yīng)用現(xiàn)狀五、目前國內(nèi)噴灌應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

2、發(fā)展趨勢目前國內(nèi)總的噴灌面積約為5000萬畝，每年大約新增500～1000萬畝?？傮w的發(fā)展趨勢是慢于微灌，特別是微灌中的滴灌。今后的發(fā)展趨勢大體如下：以中心支軸式和絞盤式為主的大型噴灌機(jī)組將更加完善、產(chǎn)品進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化，并逐步解決中心支軸四角漏噴和絞盤式入機(jī)壓力過高等問題，但短期內(nèi)難以有較大規(guī)模的發(fā)展。發(fā)展的突破點在于建立成功的大規(guī)模的運(yùn)行維修管理中心。五、目前國內(nèi)噴