喷头的组合与布置

喷头的组合与布置 Corporation standardization office #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8

第七章 喷头的组合与布置

如前所述，单喷头水量分布是分布不均的，在灌溉较大的面积单靠一个喷头是不行的，系统设计时需要经过分析单个喷头的水量分布，通过喷头组合，获得一定的水量重叠，才能满足植物需求和提高水利用效率。

第一节 喷灌系统的灌水均匀性

图7－1表示4个喷头以喷头射程为间距、正方形布置时理论上的水量分布，图中的数据为无风条件下221个位置处的降雨深度。从图中可以看出，不同位置的降雨深度不尽相同，在正方形的中间，降雨量最小，也就是说，整个灌溉面积上灌水不是十分均匀。

1、喷灌均匀度

喷灌均匀度表示喷灌面积上水量分布的均匀程度，它是衡量喷灌灌水质量的主要技术指标之一，一般常用克里斯琴(christiensen)公式来表示：

）

（mn

X Cu ∑-=0.1100％ 7－1

式中，X ——喷灌面积上每一个喷灌强度观侧值与平均值之差的绝对值。

n ——观测值总数

m ——喷灌强度观测值的平均值 Cu ——均匀系数，以百分数表示

Cu 值越大表示喷洒面积上的水量分布越均匀，Cu 值越小表示喷灌越不均匀，对于草坪来讲，一般要求Cu 值范围在75%以上。

2、喷灌系统灌水均匀性的测定与度量

在田间等间距布置一定数量的雨量桶（布置方法可参阅相关技术规范），如图7－2所示，喷洒一段时间后，测定每个雨量桶中水量。然后利用公式7－1来计算。

221个雨量桶

图7－1 4个喷头正方形布置时水量的理论分布

第二节 喷头的组合方式与喷灌强度

一、喷头的组合方式

有三种主要的喷头布置方式：

1、正方形： 这种方式中相邻四个喷头组成的四条边距离相等，用于灌溉正方形的区域或有90度角的区域。尽管该方式有时均匀度欠佳，但四周有围栏的地区常使用这种方式。

正方形布置方式灌水覆盖度较差，其原因是因为对角线上两个喷头间距比边线上的要长。当边线上两个喷头间距为喷头的射程时（即50%法），对角线上两个喷头间距则为射程的70%，使得正方形中心喷水量偏少（图7－3）。

在风速小和没风的情况下可以使用55%的间距，有风时建议用更小的间距，

这取决于风的大小，下面给出风速和最大间距的对照表：

灌溉地点的风速（km/h ） 使用的最大间距（%直径）

0—— 5 55 6——10 50

水量偏少

图7－3 正方形布置时的水量偏少区域

11——20 45

2、三角形：该模式常用于边界不规则的地区。正三角形布置是指三个相邻喷头之间间距相等。与正方形布置方式相比，三角形布置不存在象正方形布置

RS

图7－4 三角形布置方式

中的水量偏少地带。因此工程设计多数使用三角形布置（图7－4）。

图7－4中，S代表喷头间距, RS代表支管间距。在一个正三角形布置时，RS是S的倍。例如喷头间距为24m, 支管间距则为。

可以看出，这种模式没有正方形模式中对角线间距比边线间距大的问题。由于这个原因, 在有风的情况下, 允许喷头之间有更大的间距（如下表）: 灌溉地点的风速(km/h) 最大间距(直径的%) 0——5 60

6——11 55

11——20 50

3、矩形: 矩形布置方式具有抗风的优点, 并且适合灌溉有直线边界和角落的地区。其喷头和支管间距如下表：

灌溉地点风速(km/h) 最大间距(直径的%) 0——5 RS=60, S=50

6——11 RS=60, S=45

11——20 RS=60, S=40

为适应特殊的工程条件，同一地域可以用上述几种模式的组合，例如,如果

一块较大绿地中，既有草坪又有树和灌木丛, 就需交错使用不同的模式。遇到

树或灌木丛我们可以交错使用正方形或矩形、平行四边形或三角形模式，绕过

或穿过障碍物后

, 其它地方仍可以使用原来的喷头间距模式（图7－5）。

对于曲线边界, 可采用从正方形或矩形模式变到平行四边形或三角形模式

来布置喷头（如图7－6），还可以再变到原来的布置模式。这样既灌溉整个区域，同时避免在曲线边界以内喷头过于集中和灌溉区域超出边界。

二、喷灌强度

喷灌强度是指单位时间内喷洒在地面上的水深。我们一般考虑的是组合

喷灌强度，因为灌溉系统基本上都是由多个喷头组合起来同时工作。组合喷

灌强度的计算公式为：

ρ

组合

（mm/h）=1000q/A 7－2

式中：q为单喷头的流量（m3/h）；A为单喷头的有效控制面积（m2）。

对于喷灌强度的要求是，水落到地面后能立即渗入土壤而不出现积水和地

面径流，即要求喷头的组合喷灌强度（ρ

组合

）应小于等于土壤的水入渗率。各

类土壤的允许喷灌强度（ρ

允许

）的参考值见表7－1：

表7－1 各类土壤的允许喷灌强度（mm/h）

土壤类别砂土壤砂土砂壤土壤土粘土允许喷灌强度20 15 12 10 8

图7－6 曲线边界喷头布置方式图7－5 交错型间距布置方式

另外，土壤的允许喷灌强度随着地形坡度的增加而显着减小。如坡度大于12%时，土壤的允许喷灌强度将降低50%以上。因此，对于地形起伏的工程，在喷头选型时需格外注意。

在地块的边角区域，因喷头往往是半圆或90度而不是全圆喷洒，若选配的喷嘴与地块中间全圆喷洒的喷头相同，则该区域内的喷灌强度势必大大超过地块中间。所以，为保证系统良好的喷洒均匀度，一般安装在边角的喷头须配置比地块中间的喷头小2-3个级别的喷嘴。

第三节影响喷灌系统均匀性的因素

由于不同的厂家不同型号的喷头的水量分布特性有所差异，对于要求的灌水均匀度，即使射程相同，喷头的间距也可能有所不同。喷头生产厂家在喷头样本中，一般均提供各种喷头的射程，可是如果设计人员对水量分布的影响因素缺乏了解，按照厂家提供的射程来设计喷头间距，将会有可能出错，达不到所要求的均匀度。

迄今为止，还没有一种确定的能够考虑诸多影响因素的计算喷头间距的公式，这是由于影响喷灌系统均匀性的因素比较复杂，并且有些因素具有不确定性。