7、喷灌系统水力计算
喷灌系统水力计算
喷灌系统的分类与组成
分类
喷灌系统可以根据喷头的种类、工作 压力、灌溉方式等因素进行分类。
组成
喷灌系统主要由水源、水泵、管路、 喷头等部分组成。
喷灌系统的应用与发展
应用
喷灌系统广泛应用于农田、园林、果园等领域的灌溉。
发展
随着节水灌溉技术的不断发展，喷灌系统的技术水平和应用范围也在不断提高 和扩大。
喷灌系统水力计算
目录
• 喷灌系统概述 • 水力计算基础知识 • 喷头水力性能计算 • 管路水力计算 • 喷灌系统水力优化设计 • 工程实例分析
01
喷灌系统概述
喷灌系统的定义与特点
定义
喷灌系统是一种通过喷头将水均 匀喷洒到土壤表面的灌溉方式。
特点
喷灌系统能够均匀地湿润土壤， 节水、节能，且适应性强，可用 于各种地形和土壤条件。
考虑风向影响
在布置喷头时，应充分考虑风向的影响，尽量避免风力对喷灌效果的 影响，提高灌溉均匀度。
06
工程实例分析
实例一：小型果园喷灌系统水力计算
计算步骤
首先根据果园的面积和地形条件确定喷头的 数量和布置方式，然后根据喷头的流量和压 力要求，计算水泵的功率和管径。
注意事项
由于小型果园地形可能较为复杂，需要特别 注意喷头的布置和管线的布局，以确保喷灌
均匀灌溉
优化喷头的布置和水量分配，实现灌溉水量的均匀分布， 保证作物生长的均匀性，提高作物产量和品质。
简便操作
喷灌系统的水力设计应便于操作和维护，如采用模块化设 计、易于拆卸的结构等，降低使用难度，提高系统的使用 寿命。
喷灌系统布局优化
充分考虑地形地貌
根据地形地貌的特点，合理规 划喷灌系统的布局，充分利用 自然条件，减少工程量，降低
自动喷水灭火系统水力计算中作用面积法的计算过程
自动喷水灭火系统水力计算中作用面积法的计算过程嘿，咱今儿就来唠唠自动喷水灭火系统水力计算里那作用面积法的计算过程哈。
你想啊，这自动喷水灭火系统就像是个守护小天使，关键时候能派上大用场呢！而作用面积法呢，就是咱搞定它的一个重要法门。
首先呢，咱得确定那个关键的作用面积。
这就好比是给小天使划定一个战斗区域，得选对地方呀！这个面积可不是随便选的，得根据规范和实际情况来敲定。
然后呢，在这作用面积里，咱要把喷头们都考虑进去。
每个喷头都像是个小战士，它们得协同作战呢！计算它们的喷水强度呀，水流速度啥的，可都得仔细着来。
接着呢，咱还得算一算管道里的水流情况。
这就好比是给小天使修了条输送能量的通道，得保证水能够顺畅地流到该去的地方，可不能在半道上堵住啦。
再然后呢，根据这些计算结果，咱来确定水泵的压力和流量。
这水泵就像是小天使的力量源泉，得给它足够的劲儿，才能让灭火工作顺利进行呀！你说这计算过程是不是挺有意思的？就好像搭积木一样，一块一块地往上堆，最后搭成一个坚固的城堡。
而且啊，这作用面积法的计算过程可不能马虎，每一个步骤都得认真对待。
要是稍微出点差错，那后果可不堪设想呀！就像走钢丝一样，得小心翼翼地保持平衡。
咱再想想，如果计算不准确，到时候真起火了，这自动喷水灭火系统没发挥好作用，那得多糟糕呀！那损失可就大啦！所以说呀，咱得把这个计算过程搞得明明白白的。
总之呢，自动喷水灭火系统水力计算中的作用面积法的计算过程虽然有点复杂，但咱只要认真对待，就一定能搞定它！让咱的小天使在关键时刻发挥出最大的威力，保护好我们的生命和财产安全！这多重要呀，是不是？咱可不能小瞧了它哟！。
滴灌系统水力计算公式(沐禾)
2.设计灌水定额计算公式m=0.1γzp(θmax-θmin)/η
Z土壤计划 θ max为田间 θ min为田 田间持水率 P设计土壤湿 最大持水率 间最大持水 γ 土壤容重g/cm3 湿润层深 θ 田 润比 度m 的90% 率的65% 1.45 0.5 65.00% 90 65 25.5 求T 求区允 [q v ] 许的偏差率 水 头 偏 差 率 [h v ]
0.2 8 0.412
一次灌水延续 时间t (h/组)
3.8
）：A=Qηt/10*Ia
t一次灌水 延续时间 22 求灌溉面 积，亩 6.27
1.水量平衡计算公式（以地定水）：Q=10*Ia*A/ηt
已知 灌溉面积 常数 10 Ia设计耗水 强度mm/d 4.5 A灌溉面 积,hm2 50.53 η 灌溉水利 t一次灌水延 用系数 续时间 0.95 22 求Q 108.80
1.水量平衡计算公式(以水定地）：A=Qηt/10*Ia
已知 灌溉面积 常数 10 Ia设计耗水 强度mm/d 5.0 Q,m3/h 1 η 灌溉水利 用系数 0.95
31.62 6.68
21.09
3.设计灌水周期T=(m/Ia)*η 4.一次灌水延续时间t=m*Se*Sl/qd
m设计灌水定额 (mm) 31.62 qd滴头设计 Se滴头间 Sl毛管间距m 距m 流量L/h 0.3 1.2 3
求t 3.8
系统设计参数表
序号 1 2 3 参数名称 灌溉补充强度I a (mm/d) 系统初定总供水流量 Q (m3/h) 灌溉水有效利用率η 参数值 5 50 0.95 序号 5 6 7 参数名称 参数值 土 壤 湿 润 比 65 p (%) 设计 灌水 定额 31.62/21. 08 m (mm)/(m3/亩) 设计 灌水 周期 6.5 T (d)
喷淋水力计算
喷淋⽔⼒计算内的喷⽔强度不（9．1．l）式中 q——喷头流量（L／min）；P——喷头⼯作压⼒（MPa）；K——喷头流量系数。
可知q/S=8 L/min·m2；⽽S=L*L则，喷头间距L=当最不利点压⼒P=0.1Mpa时，L=3.16m=3.1m；当最不利点压⼒为0.05Mpa时，L=2.66m=2.6m 专业⽂档供参考，如有帮助请下载。
．级，也既喷⽔强度L/minm时，喷头间距2.6m~3.1之间布置。
我们实际布置时1.5，如下图；作⽤⾯积的表述为长边沿着配⽔⽀管划分，并且级的作⽤⾯积160倍1.l.倍15.17；按照图所⽰应该在个与个喷0.17，如果不把个喷头划进来则⼩于规定；所以将个喷2则作⽤⾯积的短边⾄少应16018；那么按照作⽤⾯8.89的位置在⾏与⾏之间，现在我们取⾏与第三⾏中间长；这样作⽤⾯积6*18=10平⽅⽶；⼩16平⽅⽶。
不符合规范，少5平229，这样围成的作⽤⾯积9*18=162 符合规160 8.0.中参考的管径进⾏了标注，这个标注只是暂专业⽂档供参考，如有帮助请下载。
．9.1.4 系统设计流量的计算，应喷头，喷规规定5.0.和5.0.的规定值只喷头围合范围内的平均喷⽔强度，轻危险级5.0.规定值8％；严重危险级和仓库危险级5.0.和5.0.的规定值个喷头围成的⾯积内喷⽔强度m；⼜专业⽂档供参考，如有帮助请下载。
⽔⼒计算⽬的：计算出系统总流量和系统总的压⼒损失，来选择消防泵要求管路流速不⼤5m/经济流节1处压⼒不⼤0.4Mpa忽略短⽴管的损使⽤公式喷头的流量计算公式1q=—喷头流量L/mi—喷头⼯作压⼒M—喷头流量系数（本系统的喷k=8平均流速计算公式=Kc* Qv v-平均流速m/—流量L/—管道的内径m4/(1000*3.14*m/K—流速系数405070251520镀锌钢管管32125150m0.0530.2010.1150.0750.4713.105m/K5.8521.8831.0540.7960.284管道的局部⽔头损失，宜采⽤当量长度法计算1.1.*L=0.0000107*h=i*L=0.0000107*//*Q*L=0.0000107*(=AL1.1.*L/*L=(0.0000107* *L =A* / )* *—管道局部⽔头损失m专业⽂档供参考，如有帮助请下载。
自动喷水灭火系统管网的水力计算及程序实现
自动喷水灭火系统管网的水力计算及程序实现目前水力计算方法有二类:一.面积计算法:首先确定最不利位置作用面积,然后按各喷头出水量(按最不利点喷头出水量计)均相等计算作用面积内的喷水量,作用面积后的管段流量不再增加,仅计算管道的水头损失.二.特性系数法:作用面积内每个喷头喷水量按喷头处的水压计算确定.具体计算步骤参见有关技术书籍,本文不作详细讨论.当采用特性系数法,不同方向计算至同一点出现不同压力时,低压力方向管段的流量应根据该点的高压值进行修正.实际工程中,面积计算法适用于初步设计或一些不需要精确数据的场合;而特性系数法适用于绝大多数场合,且能得到较为精确的数据.从现有的资料看,特性系数法的误差主要来自于其修正过程.手册中提供的修正式是:H1/H2=Q12/Q22 Q2=Q1√(H2/H1)(1)式中Q2---- 所求低压方向管段的修正后的流量(l/s).H1---- 低压方向管段计算至此点的压力(mH2O).Q1---- 低压方向管段计算至此点的流量(l/s).H2---- 高压方向管段计算至此点的压力(mH2O).也有的把这种修正式变化为“管道特性系数法”(具体见有关参考书).这种方法把流量的平方和压力看成是简单的线性关系,显然有一定的误差.倘若各管段采用了不同口径不同类型的喷头时,误差更大.因此,有人提出了另一种修正方法,即“倒推法”:Q12=B1H1Q22=B2H2...Qn2=BnHn(2)式中Q---- 低压方向管段上某喷头流量(l/s)B---- 低压方向管段上某喷头特性系数H---- 低压方向管段上某喷头处压力(mH2O)设该修正点高压为Hm,低压方向管段最后一段管长为ln,管道比阻为An,则可得Hm=Hn+AnlnQn2(3)将(3)式,(2)式结合公式Hn=Hn-1+An-1ln-1Qn-12倒推至H1,即可得在修正点高压为Hm时,低压方向管段最不利点的确切水压H1.最终可得到修正后的精确流量.该方法用手工计算极为繁琐,一般通过计算机编程,选用有效的算法加以解决.针对倒推法的复杂,笔者认为:若手算,要得到精确的结果,采用手册提供的特性系数修正式(1)便可满足要求;若是计算机编程实现精确计算,不妨采用以下思路:1.确定精度;2.将修正点的高压值与低压值比较;3.若比较后达到精度要求,则完成计算,可得出精确的流量,否则进行下一步;4.在高压值与低压方向最不利点压力值之间取一个值赋予低压方向管段的最不利点;。
自动喷水灭火系统支管特性系数水力计算法
自动喷水灭火系统支管特性系数水力计算法摘要鉴于目前常用的自动喷水灭火系统特性系数水力计算法所存在的缺陷，在理论推导了配水支管起端水压与同支管末端喷头出流量关系的基础上，提出了支管特性系数水力计算法，并介绍了利用EXCEL软件简化计算的方法。
关键词自动喷水灭火系统；支管特性系数水力计算法；EXCELHydraulic Calculation Method on Range Pipe Characteristic Coefficient for Fire Protection SprinklerSystemAbstract：Due to a defect in the common hydraulic calculation method of fire protection sprinkler system on characteristic coefficient，hydrauliccalculation method on range pipe characteristic coefficient is put forward basedon theoretical deduction on relationship between pressure at starting point of arange pipe and nozzle flow at the end of the pipe，also by using software ofEXCEL ways are introduced to simplify calculation.Key words：Fire Protection Sprinkler System；Hydraulic Calculation Method on Range Pipe Characteristic Coefficient；EXCEL1 问题的提出便捷准确、便于设计人员应用的自动喷水灭火系统的水力计算方法，对于提高设计质量、保证系统在火灾时有效运行具有重要意义。
喷灌系统水力计算ppt
喷灌的缺点之一就是受风影响大,所以做喷灌 工程设计应特别注意此问题。风速风向是确定喷头 布置形式和管道布置方式的重要依据。
风向:一般可分为8个方位， 即东、南、西、 北、东北、西北、东南、西北八个方向。设计风向 是指灌区主要农作物灌水时期内灌水日的主风向。 如此季节没有时显的主风向，应按多风向设计。
4
表
： 单 位 管 长 沿 程 阻 力 系 数
值
S0f
局部水头损失，可按沿程水头损失值的10%计算。
多口系数的引入
求多孔口管道的水头损失时，可引入“多 口系数”，即假定孔口流量相同，依孔口数目求 得的一个折算系数。
可据孔口数查教材1表2-1-16。 其中X按第一个喷头至支管进口的距离与喷 头间距是否相等分别取1或1/2。
解：
进入该支管的流量Q=4.5×4=18m3/h 用谢才公式求hf，从表中查得Sof=5600s2/m6
hf=5600×56×(0.005m3/s)2 =7.84m 喷头数为4，X=8/16=1/2
查表多口系数F=0.393，故支管沿程水头损失为
hf=7.84m×0.393=3.08m
5、单水源管网喷灌管网布置方式
r—土壤容重（g/cm3);
h—计算土层深度，即植物主要根系活动层深度 （cm)，草坪、花卉可取h=20-30cm；
P1—适宜的土壤含水率上限（重量%），可取田间持 水量的80%-100%；
P2—适宜的土壤含水率下限（重量%），可取田间持 水量的60%-70%
田间持水量—是指排水良好的土壤中，排 水后不受重力影响而保持在土壤中的水分含量， 通常以占干土重量的百分比表示，是确定灌水 时间和灌水水量的一个重要指标。
根据Hp和Qp，可直接由水泵样本中选定水 泵，一般样本中同时给出了配套电机的参数。
水喷雾水力计算
7 水力计算7.1 系统的设计流量7.1.1 q＝K10P为通用算式。
不同型号的水雾喷头具有不同K值。
设计时按生产厂给出的K值计算水雾喷头的流量。
7.1.2 本条规定了保护对象确定水雾喷头用量的计算公式，水雾喷头的流量q按公式（7.1. 1）计算，水雾喷头工作压力取值按防护目的和水雾喷头特性确定。
7.1.3 本条规定水喷雾灭火系统计算流量的要求。
当保护对象发生火灾时，水喷雾灭火系统通过水雾喷头实施喷雾灭火或防护冷却，因此本规范规定系统的计算流量按系统启动后同时喷雾的水雾喷头流量之和确定，而不是按保护对象的保护面积和设计喷雾强度的乘积确定。
针对该系统保护对象火灾危险性大、蔓延迅速、扑救困难的特点，本条采用与《自动喷水灭火系统设计规范》中第7.1.1条规定中要求雨淋、水幕和严重危险级系统水力计算按最不利处作用面积内每个洒水喷头实际流量确定系统流量相同的作法，规定水喷雾灭火系统的计算流量，从最不利点水雾喷头开始，沿程按同时喷雾的每个水雾喷头实际工作压力逐个计算其流量。
然后累计同时喷雾的水雾喷头总流量确定为系统流量。
美国标准NFPA一15对水喷雾灭火系统的水力计算有相同的规定：从最不利点水雾喷头开始。
沿程向系统供水点推进，并按实际压力逐个计算水雾喷头流量，并以所有同时喷雾水雾喷的总流量确定系统流量，计算应包括管道、阀门、过滤器和所有改变水流方向的接头的水压损失和标高的改变等因素对流量的影响。
7.1.4 本条规定当水喷雾灭火系统利用雨淋阀控制喷雾范围时确定系统可燃气体和甲、乙、丙类液体贮罐区、输送机皮带、油浸式电力变压器、电缆隧道，以及车间、库房等，具有保护对象数量多、或保护面积大或其细长比大的特点，因此，根据保护对象及其火灾的特点，按保护对象数量或保护面积划分一次火灾的喷雾区域，合理地控制水喷雾系统的喷雾范围，对降低系统造价、节约用水以及减少水害有利，对设计按保护对象或保护面积划分区域局部喷雾的水喷雾系统，其系统的计算流量按各局部喷雾区域中同时喷雾的最大用水量确定。
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《 园 林 工 程 》
允许喷灌强度 土壤质地 （mm/h) 砂土 20 砂壤土 15 粉壤土 12
土壤质地
轻质粘土 粘土
允许喷灌强度 （mm/h) 10 8
表2
各类土壤的允ERING
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《 园 林 工 程 》
②喷灌时间—为了达到既定的灌水定额，喷 头在每个位置上所需的喷洒时间。
（4）喷灌强度与喷灌时间
①喷灌强度—单位时间喷洒于田间的水层深度， （mm/h)。 1000QP 1000q S S
式中：ρ—喷灌强度（mm/h)； QP—喷头喷水量（m3/h)； S—喷头控制面积（m2)，其单喷头控制面积 为S=πR2
1000QP 2 R
《 园 林 工 程 》
1 6
式中：n—粗糙系数，可查表2-1-14。 R—水力半径（m),对于圆管R=d/4，d为 管半径（m)
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《 园 林 工 程 》
表3：各种管材的粗糙系数n值
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《 园 林 工 程 》
将有关数值代入公式并化简，则：
h f 10.28n
2
L d
5.33
Q
2
令 Sof
管长沿程阻力参数，则
10.28n 2 ，Sof称为单位（或每米） 5.33 d
hf Sof LQ
2
式中：Q—管中流量（注意单位是m3/s)。
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《 园 林 工 程 》
b. 喷头布置形式：
也叫喷头的组合形式，指各喷头的相对位 置的安排。在喷头射程相同的情况下，不同的 布置形式，其支管和喷头的间距也不相同。教 材1表2-1-11是常用的几种喷头布置形式和有效 控制面积及使用范围。（常用三角形布局）
《 园 林 工 程 》
第二章 园林给排水工程
第一节 园林给水工程
—喷灌系统设计
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《 园 林 工 程 》
上节课内容回顾
1、水头损失概念及其分类？ 2、树枝状管网的计算目的？
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多行多喷头喷洒 相邻多行支管上的多个喷头使用时作全圆形 喷洒，其单喷头实际控制面积为S=ab，故其喷灌 强度可直接按公式计算而不必采用换算系数。
1000QP ab
式中：a—喷头布置间距（m)； b—相邻支管的间距（m)。
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L hf 2 V 2 C R 式中：hf—沿程水头损失（m)； L—管道长度（m)； v—管中水流平均流速（m/s)； R—水力半径（m) C—谢才系数（m1/2/s),常用曼宁公式计算
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《 园 林 工 程 》
曼宁公式：
1 C R n
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五、喷灌系统的设计
(一) 喷灌系统简介
喷灌是喷洒灌溉的简称，是借助一套专门 的设备将具有压力的水喷洒到空中，散成水滴 降落到地面，供给植物水分的一种灌溉方法。
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《 园 林 工 程 》
一般大田作物设计喷灌周期常取5-10日， 蔬菜1-3日，绿地灌溉周期可参考以上数据。
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《 园 林 工 程 》
（3）喷洒方式和喷头组合形式
a. 喷洒方式：
喷嘴喷洒的形状有圆形和扇形，一般扇形 只用在场地的边角上，其他用圆形。
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风 向 图
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2、灌溉制度的设计
（1）设计灌水定额
（2）设计灌溉周期 （3）喷洒方式和喷头组合形式
（4）喷灌强度与喷灌时间
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喷灌的缺点之一就是受风影响大,所以做喷灌 工程设计应特别注意此问题。风速风向是确定喷头 布置形式和管道布置方式的重要依据。 风向:一般可分为8个方位， 即东、南、西、 北、东北、西北、东南、西北八个方向。设计风向 是指灌区主要农作物灌水时期内灌水日的主风向。 如此季节没有时显的主风向，应按多风向设计。 风速：指喷灌工作日的平均风速。
式中：m—设计灌水定额（mm) r—土壤容重（g/cm3); h—计算土层深度，即植物主要根系活动层深度 （cm)，草坪、花卉可取h=20-30cm； P1—适宜的土壤含水率上限（重量%），可取田间持 水量的80%-100%； P2—适宜的土壤含水率下限（重量%），可取田间持 水量的60%-70%
可据孔口数查教材1表2-1-16。
其中X按第一个喷头至支管进口的距离与喷
头间距是否相等分别取1或1/2。
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表6：多口系数 F值
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4、计算管径
喷嘴选定后，据其布置形式、支管上喷嘴的 数量和喷嘴流量（Qp），得出支管的水流量（Q） Q=ΣQp 流量（Q）计算出来后，同给水管道系统一样， 查水力计算表，即可得到支管的流速（v）和管径 （DN）。 主管管径（DN）的确定与主管上连接支管的数 量以及设计同时工作的支管的数量有关，主管的流 量（Q）随同时工作的支管数量变化而变化。
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c. 喷头及支管间距：
在确定喷头的布置形式后，选择合适的喷 嘴，每个正规厂家的产品都标明了喷嘴的型 号、射程、喷嘴流量、直径、工作压力等， 然后根据风速和喷嘴的射程R确定喷头的间距 和支管间距。
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《 园 林 工 程 》
喷灌系统的特点
喷灌的优点
① 近似于天然降水，对 植物全面进行浇灌， 可以洗去树叶上的尘 土，增加空气的湿度。 ② 节约用水。 ③ 节省空间。
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设计风速（m/s) 垂直风向 0.3～1.6 1.6～3.3 3.4～5.4 1.1R 1.0R 0.9R
平行风向 1.3R 1.2R 1.1R
无主风向 1.2R 1.1R 1.0R
表1
喷头组合间距
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(2)地理式喷头： 是指非工作状态下埋藏在地面以下的喷头。工作时，这类喷 头的喷芯部分 在水压的作用下伸出地面，然后按照一定的方式 喷洒；当关闭水源，水压消失，喷芯在弹簧的作用 下又缩回地 面。地埋式喷头构造复杂、工作压力较高，其最大优点是不影响 园林景观效果、不妨碍活动，射程、射角及覆盖角度等喷洒性能 易于调节，雾化效果好，适合于不规则区域的喷灌，能够更好地 满足园林绿地和运动场草坪的专业化喷灌要求。
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（1）设计灌水定额
灌水定额—一次灌水的水层深度（mm)或一 次灌水单位面积的用水量（m3/亩)。 设计灌水定额—作为设计依据的最大灌水定 额。 注：若以m0表示m3/亩的灌水定额，以m 表示mm的灌水定额，则两者之间的关系为 m0=2/3m 即10mm水深相当于6.67m3/亩的灌水量。
喷灌的缺点
① 投资较高。 ② 受风和空气温度影 响大。 ③ 技术要求高。
④ 高、中压灌耗能较
大。
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喷灌系统的分类
依喷灌方式，喷灌系统可分为 1、移动式喷灌系统 2、半固定式喷灌系统 3、固定式喷灌系统
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管材和管件 管材和管件在绿地喷灌系统中起着纽带 的作用。它将喷头、闸阀、水泵等设备按照特 定的方式连接在一起，构成喷灌管网系统，以 保证喷灌的水量供给。 在喷灌行业里，常用的管材有 聚氯乙烯(PVC) 聚乙烯(PE) 聚丙烯(PP)
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《 园 林 工 程 》
田间持水量—是指排水良好的土壤中，排 水后不受重力影响而保持在土壤中的水分含量， 通常以占干土重量的百分比表示，是确定灌水 时间和灌水水量的一个重要指标。 几种常见土壤的容重和P、P′可参照教材1 表2-1-8。
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表 ： 单 位 管 长 沿 程 阻 力 系 数
值