7、喷灌系统水力计算

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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《 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
各类土壤的允许喷灌强度
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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。
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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表3：各种管材的粗糙系数n值
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其求解方法： ①利用土壤田间持水量资料计算 ②利用土壤有效持水量资料计算设计灌水定额 （略）
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利用土壤田间持水量资料计算
m 0.1rh( P P ) 1 2 1
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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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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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喷灌系统的组成
泵 水源 管道 压力水 干、支、立 固定式喷头 喷头 旋转式喷头
或
高位水池
外露式喷头 地埋式喷头
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Biblioteka Baidu 喷头
1．按非工作状态分类 (1)外露式喷头： 指非工作状态下暴露在地面以上的喷头。这类喷头构造简 单、价格便宜使用方便，对供水压力要求不高，但其射程、射 角及覆盖角度不便调节，且有碍园林景观。因此般用在资金不 足或喷灌技术要求不高的场合。
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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（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。
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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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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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（2 ）设计灌溉周期
灌水周期—也叫轮灌期，即植物耗水最旺时 期的允许最大灌水间隔时间。 m T W
式中：T—灌水周期（d)； m—灌水定额（mm)； W—作物日平均耗水量或土壤水分消耗速率（mm/d)； η—喷灌水利用系数，取0.7～0.9。
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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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mS t 1000QP
式中： t—喷灌时间（h)； m—设计灌水定额（mm)； S—喷头有效控制面积（m2);
QP—喷头喷水量（m3/h)。
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3、喷灌系统管道的水力计算
水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失。 沿程水头损失计算公式：
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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曼宁公式：
1 C R n
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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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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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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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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。
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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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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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(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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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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（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。
表 ： 单 位 管 长 沿 程 阻 力 系 数
值
4
S0f
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局部水头损失，可按沿程水头损失值的10%计算。
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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。
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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）
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PVC等塑料管正在逐渐取代其他材质的管道， 成为喷灌系统主要的管材。 种类有管材、接头、弯头、异径、堵头、法 兰等。
(二 ) 固定式喷灌系统设计
1、设计基础资料的收集
1）地形图：比例尺为1/1000——1/500的地形图， 了解设计区域的形状、 面积、位置、 地势等 2）气象资料：包括气温、雨量、湿度、风向风速 等，其中风对喷灌影响最大。 3）土壤资料：主要是土壤的物理性能，包括土壤 的质地、持水能力、土层厚度、吸水能力等 ，主要用 以确定喷灌强度和灌水定额的依据。 4）植被情况：植被的种类、种植面积、根系情况 等。 5）水源条件：城市自来水或天然水源。 6）动力来源：重力还是外力

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%
（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
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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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