第二章 喷灌工程技术

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平均喷灌强度
指在一定面积上(一个喷头，或许多喷头，或喷头 设置点控制的面积)，各点在单位时间内的喷灌水 深的平均值，用平均喷灌水深 h0与相应喷灌持续 时间t的比值表示。

h0
单喷头的喷灌强度
定义：
单位时间内喷洒在单位面积土地上的水量，或单 位时间内喷洒在灌溉土地上的水深,单位：mm/h
它的作用是把有压水流喷射到空中，散成细小的水滴，并
均匀喷洒在灌溉土地上。 因此喷头的性能、结构形式及制造质量的好坏将直接影响 喷灌的质量。
1、喷 水 量
Capacity of sprinkler
喷水量(或称喷头流量)是指喷头在单位时间内
，喷射出来的水体积。
表示符号
q 常用单位：m3/h，有时也用 L/s表示
因此，要根据灌溉作物和土壤性质选择恰当的水滴直 径。一般要求最远处水滴平均直径为:
1～3mm
喷头的组合方式
喷头及支管间距计算
R设＝喷头的设计射程 K＝与喷灌系统的形式、风速、等有关的系数，一般等于 0.7-0.9;对于固定式喷灌系统由于竖管装好后就无法移 动，如有空白就无法补救，故可以采用0.8，多风地区采 用0.7。 R＝喷头的射程(产品性能表上查的数值)
and Working principle
Sprinkler
射流式喷头的水 力学原理
Hydraulics principle of jet sprinkler
摇臂式喷头的结 构The structure of
impact drive sprinkler
喷
头
Sprinkler
喷头是喷灌机与喷灌系统的重要组成部分。
灌
2 3 •经过20多年的努 力，现在我国已 有喷灌面积80多 万hm2
•喷灌几乎适用于 除水稻外的所有 大田作物，以及 蔬菜、果树等
喷灌技术的优点
• 省水、增产 • 省劳力 • 提高土地利用率 • 防止土壤冲刷和盐碱化
The strongpoint of sprinkler irrigation technology
W q *t q 0 t*A A*t A
上式中：
q－喷头的流量 A－1个喷头的湿润面积
喷头的水量分布
单个旋转式喷头的典型水量分布图
灌水深度
单 喷 头 水 量 分 布 图
压力对水量分布的影响
压力适中
灌水深度
压力过低
压力过高
2 、喷灌均匀度 Sprinkler irrigation distribution efficiency
蔬菜及花卉 粮食作物、经济作物及果树 牧草、饲料作物、草坪及绿化树木
工作压力
Working pressure
水滴打击强度 的影响因素
喷头孔嘴大小
Nozzle size
喷嘴结构
Nozzle structure
水滴直径的确定及其对土壤的影响
水滴直径根据作物、用途、风速和土壤等因素确定。 水滴太大，容易破坏土壤表层的团粒结构，造成土壤 板结，甚至打伤作物的幼苗或造成某些作物倒伏，还 会把土溅到作物叶面上影响作物的生长。水滴太小， 在空中蒸发损失大，受风的影响也大。
喷灌可以根据土壤质地的轻重和透水性大 小合理确定水滴大小和喷灌强度，以保护土壤 的团粒结构，避免造成土壤冲刷。在土壤盐碱 化的地区，采用喷灌控制湿润深度，消除深层 渗漏，可以防止由于地下水位上升而引起的次 生盐碱化。
喷灌技术的缺点
• 受风的影响大 一般在3－4级风以上，部分
水滴在空中被吹走，灌溉均匀度大大降低， 就不宜进行喷灌
定义：
单位时间内喷洒在单位面积土地上的水量，mm/h 技术要求：
与土壤的透水特性相适应，即喷灌强度不应超
过土壤的渗吸速度，不致在地表形成积水和径
流
喷灌强度
Sprinkler irrigation intensity
有点喷灌强度ρi 和平均喷灌强度 (面积和时间都 平均)两个概念。点喷灌强度ρi是指在一定时间(t) 内，喷洒到某一点土壤表面的水深 h，即：
沟灌、畦灌可增产10－30 % ，蔬菜喷灌则可
增产l－2倍。
水稻在高温季节保持水层并进行喷灌，增加
了田间空气湿度，降低了温度，增加了日夜
温差，空壳率减少，取得了每亩增产一成的
效果。
省劳力
Save labor
由于喷灌的机械化程度高，可以大量减
轻劳动强度，节约劳动力。一般移动机组可
以成倍提高工效。如果大面积采用固定式喷
喷洒方式 组合方式 支管间距 sm 喷头间距 sl 有效控制面积
正方形 全圆 正三角形 矩形 扇形 三角形 1.42R 设 R设 1.73 R 设 1.865 R 设 1.42 R 设 1.73 R 设 R设 R设 2 R 设2 2.6 R 设 2 1.73 R 设 2 1.965 R 设 2
R设 KR
原地区一般投资较高
棉花固定式喷灌
Cotton solid-set sprinkler irrigation
向日葵固定式喷灌
Sunflower solid-set sprinkler irrigation
Sunflower
半固定式喷灌系统
Semi-portable sprinkler irrigation system
喷 灌 的 主 要 内 容
喷头性能
喷头
喷头的种类和工作原理
射流式喷头的水力学原理 摇臂式喷头的结构 喷灌系统的类型
喷灌系统
喷灌系统自动化
喷灌系统的规划设计
Summary Classification and composing Summary and Technical Requirement of sprinkler irrigation
组合平均喷灌强度
q q ＝ A1 Sm * Sl
式中：q=喷头流量 Sm＝支管间距 Sl＝喷头间距
允许的喷灌强度
Permissible application rate of sprinkler irrigation
土壤的入渗速率过程
各类土壤允许的喷灌强度
土壤质地
Soil texture
定义：就是单位喷洒面积的水滴对作物和土 壤的打击动能。
水滴的直径
表示方法：
Water drop diameter
雾化指标H/d
Atomization index
雾化指标 H/d—喷头的工作压力与主喷嘴直 径之比
不同种类的雾化指标
雾
种
化
类
指
标
H/d
4000～5000 3000～4000 2000～3000
就是喷灌面积上水量分布的均匀程度。
喷灌均匀度的影响因素
喷头结构 工作压力 喷头布置 喷头间距 喷头转速 竖管的倾 的均匀性 斜度 形式 风向 地面的坡 度和风速
喷灌均匀度的计算方法： 喷灌均匀度一般以喷洒均匀系数（克里斯琴森 系数）Cu表示，其计算方法如下：
Cu (1

) 100%
移动式喷灌系统
Portable sprinkler irrigation system
时针式喷灌机
Center-pivot sprinkling machine
时针式喷灌机田间布置鸟瞰图
卷管式喷灌机
大田棉花用卷管式喷灌机
滚移式喷灌机
喷灌的主要 技术参数
Technical parameter
省水、增产
Save on water and Increase output
利用喷灌技术与一般的地面灌溉可以节约用 水20－30% 喷灌对地形的适应性强
喷灌可以调节田间小气候，增加近地表层空 气湿度，在炎热季节降低气温，有利于作物 的生长，还能冲刷掉茎叶上的灰尘，以利于 作物的呼吸和光合作用。
玉米、小麦、棉花、大豆等采用喷灌一般比
1L/s＝3.6 m3/h 常采用体积法，循环水池三角 堰或水表测定。
灌系统工效还会更高。此外，采用喷灌还可
以减少修筑毛渠、畦、沟、埂的投工。
提高土地利用率 Increase in land utilization rate
采用喷灌可以大大减少沟渠占地，不仅节 省土石方工程，而且能腾出5－15%的沟渠、 地埂占地，扩大作物种植面积。
防止土壤冲刷和盐碱化
Prevent eroding soil and becoming saline-alkali soil

n

i 1 i
n
i
n


i 1
n

式中： —整个喷灌面积上的平均喷灌强度
喷头组合示意图
Baidu Nhomakorabea
—观测计算喷灌强度点的总数 ρi —各点的喷灌强度 i —不计正、负的绝对值
n
喷灌均匀度和喷灌强度的田间测定
Field mensuration
3、水滴打击强度 intensity of dripping water
第二章 喷灌工程技术
Chapter Two Sprinkler Irrigation Engineering
烟草固定式喷灌
Permanent sprinkler
Tobacc o
草坪喷灌
Sprinkler irrigation
lawn
概 述
喷灌系统的分类与组成
概述与喷灌技术要求
喷灌技术的主要内容 喷灌的主要技术参数
Species
Sprinkler irrigation system Roboticized sprinkler irrigation system Plan and design
国外喷灌技术发展概况与前景
喷灌最初产生于19世纪末，在1920年以前主要用
于喷灌草坪和公园以及少量的蔬菜、苗圃、果树。
世界喷灌发展的三大趋势
不断提高机 械化与自动 化水平，喷灌 面积持续增长
注意节能、 着手开发与 利用新能源
日益广泛地 应用新技术、 重视提高 喷灌质量
我国喷灌技术发展概况
我国的喷灌发展起步较晚， 1949年以后才开始研究喷 灌和运用喷灌方法灌溉蔬菜
第一阶段(1949－1973) 引进、试验阶段
当时主要学习苏联的技术， 于50年代在上海、南京、 重庆、武汉等大城市建 立一批喷灌站
• 在空气中的损失大 空气相对湿度过低时，
水滴未落到地面之前在空中的蒸发损失可以 达到10 %
对土壤表层湿润比较理想，而深层湿润
不足。采用低强度喷灌(即慢喷灌)，使喷头的
平均喷灌强度远低于土壤的入渗速度，这样使
水分能充分地渗入土壤下层，而又不会产生积
水和地表径流
需要一定的机械设备，在水源比较丰富的平
The Primary Content of Sprinkler Irrigation
Primary content Technical parameter The capability of sprinkler Species and working principle
Sprinkler Hydraulics principle of jet sprinkler The structure of impact driven sprinkler
砂土 砂壤土 壤土 粘壤土 粘土
允许喷灌强度 (mm/h) 20 15 12 10 8
注
允许的喷灌强度应小于土壤的入 渗速率
喷水量Capacity of
sprinkler
喷头性能Capability 喷头的种类和工 作原理Categories
工作压力
Working pressure
射程Range
喷 头
喷灌强度
(sprinkler irrigation intensity)
喷灌均匀度
(sprinkler irrigation distribution efficiency)
水滴打击 强度 (intensity of dripping water)
1、喷 灌 强 度
Sprinkler irrigation intensity
喷灌在我国的 发展大致分为 两个阶段
第二阶段（1973— 至今）研究试点、 推广应用阶段
从1973年我国掀起了 一个研究与推广喷灌 的热潮，到80年代 喷灌面积达到1千万亩
喷
1
喷灌是把由水泵加压 或自然落差形成的有 压水通过压力管道送 到田间，再经喷头喷 射到空中，形成细小 水滴，均匀地洒落在 农田，达到灌溉的目 的一种灌溉方式
本世纪40年代以后，喷灌真正的用于大田灌溉， 随之出现了射程远而结构简单的摇臂式喷头和薄壁
铝管和合金管 从50年代以后开始陆续研制了许多移动管道的机 械系统，纵拖式（1948年）、滚移式（1935年）、 时针式（1955年）绞盘式（1965年）平移式（1978 年）相继研制成功
1983年世界喷灌面积达到4亿亩 以色列、罗马尼亚、联邦德国、捷克斯洛伐克国 的喷灌面积占其灌溉面积的100％ 美国、苏联的喷灌面积占其灌溉面积的40％，其 分别占总灌溉面积的1/3 主要灌溉作物为蔬菜、果树、葡萄、经济作物、 牧草、玉米和小麦