喷灌系统设计.docx
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喷灌系统设计
3.1.1喷灌系统选型
由于贵州省受地形条件和产业种植的限制，大多数地方皆采用固定式喷
灌系统。
固定式管道喷灌系统适用于地形起伏较大、灌水频繁、劳动力缺乏的地方，灌溉对象为经济作物及园林、果树、花卉和绿地。
3.1.2喷灌系统设计步骤
3.121基本情况调查
灌区水源（m或vm/s或mis-1/万亩）、灌区面积（亩）、土壤类别（砂土、砂壤土、壤土、壤粘土、粘土）、风速及风向（m/s，°）、作物（蔬菜及花卉、粮食作物、经济作物及果蔬、牧草、饲料作物、草坪、绿化林木）、地
形坡度（°）。
3.1.2.2灌水定额及灌水周期拟定
参数确定：
土壤容重丫（g/cm3）:
查下表-1确定
表-1
土壤容重及田间持水量
土壤质地
容重（g/cm）
田间持水量
重量%
体积%
砂土
16〜20
26〜32
砂壤土
22〜30
32〜40
壤土
22〜28
30〜35
壤粘土
28〜32
40〜45
粘土
30〜35
40〜50
计划湿润深度h（cm）:
查表-12确定
土壤田间持水量：
查表-1确定
土壤适宜含水量上限B1（85%:
土壤田间持水量X85%
土壤适宜含水量上限B2（65%:
土壤田间持水量X65%最大灌水定额确定（mr）
II
rs=Yh（Bi-B2）
灌水定额（mmmers
日耗水强度El（mr）查表-2确定
表-2不冋作物生育盛期平均日需水量和最大日需水量
作物种类
作物名称
生育阶段
测定年份
平均日需水量（mr）
最大日需水量（mr）
需水量
平均值
需水量
平均值「
C4作物
玉米
抽雄期:
1982
谷子
灌浆期
1965
G作物
小麦
灌浆期
1982
大豆:
开花期—
1964
棉花
结铃期
1983
设计灌水周期确定T（d）:
T=m/ETd
3.123灌溉分区及管道布置
依据灌区形状及长宽，合理布置干管、分干管、支管。
布置规则为下:
A、灌溉分区形状尽量规整、面积尽量相等。
B、分干管尽量垂直等高线布置
C、支管尽量沿高线布置
D支管两端喷头距地块边缘或支管入口的距离为喷头间距的一半。
3.1.2.4喷头的选择及组合间距的确定
依据作物的种植间距，拟定喷头的型号。
依据拟选喷头的射程
r（m,计算支管的组合间距。
喷头参数：
生产商提供
型号
喷嘴直径d
（mm
工作压力hp
（kPa）
喷头流量qd
（m3/h）
喷头射程R（m
喷头强度ps
（mm/h
PY
20
7
300
a）检测喷头是否达标
1）允许喷灌强度
土壤类别：
现场调查
坡度：
图上量取
土壤允许喷灌强度p1,查下表-3确定
表-3
各类土壤的允许喷灌强度（mm/h）
土壤类别
允许喷灌强度
砂土
20
砂壤土
15
壤土
12
壤粘土
10
粘土
8
坡度允许喷灌强度降低值p2%查下表-4确定
表-4
坡地允许喷灌强度降低值
地面坡度（%
允许喷灌强度降低（%
5〜8
20
9〜12
40
13〜20
60
>20
75
允许喷灌强度p=p1（1—p2%
2）喷头的最大喷灌强度
设计风速v（m/s）:
现场调查
风向：
现场调查风向与支管之间的夹角B1（°）,风向与支管之间的夹角B2（°）O
A、初定射程比Ka、Kb的确定
根据风速，初定射程比Ka、Kb,查下表-5、6可知:
表-5支管垂直风向布置时间的间距射程比
风速v（m/s）
Ka
Kb
Ka,Kb
1
注：
在每一档风速中可按内插法取值
表-6不同B值时间距射程比取值方法
3
Ka、Kb取值方法
3<15°
按支管平行主风向不等距布置选值
15°<3<30°
按支管平行主风向不等距布置选值，后将Ka减去，Kb加上
30°<3<60°
按等间距布置选值
60°<3W75°
按支管垂直主风向不等距布置选值，后将Kb减去，K,加上
3>75°
按支管平行主风向不等距布置选值
注：
3表示支管与主风向的夹角
B、确定实地组合间距a（m）,b（m）
C、喷头间距系数CP的确定
依据喷头的运行状况，选择相应的计算公式，计算Cp,
表-7不同运行情况下的CP值
运行状况
Cp
单喷头全圆喷洒
1
当喷头扇形喷洒（扇形中心角a）
360/a
单支管多喷头同时全圆喷洒
nxn/90xarccos（a/2R）+a/RXpower（（1-（a/2r）2）,1/2）
多支管多喷头同时全圆喷洒
nR2/ab
注：
R为喷头射程，a为喷头在支管上的间距，b为支管间距
初定风系数Kw
根据下表-8公式，计算风系数，以最不利风方向a,作为最终分系数值,采用内插法确定
附表-8不同运行情况下的Kw值
运行情况
Kw
单喷头全圆喷洒
单支管多喷头冋时全圆喷洒
支管垂直风向
支管平行风向
计算平行风向风系数Kwo（0°）
计算垂直风向风系数Kw90（90°）
Ka=Kw90-（Kw90-Kw0）/（90/a）
最大喷灌强度psmzx（mm/h二允许喷灌强度p（mm/h/（初定风系数KvX间距系数G）
若psmzxWp,则喷头可选。
B作物雾化指标：
作物类型：
现场调查
雾化指标w:
查下表-9确定
表-9
雾化指标
种类
hp/d值
蔬采及花卉
4000〜5000
粮食作物、经济作物及果蔬
3000〜4000
牧草、饲料作物、草坪、绿化林木
2000〜3000
喷头的雾化值w=100xhp/d
若vz>w,则喷头可取。
C、检测喷头射程比《、&是否超出选定射程比
设计射程比kai=a/R;kbi=b/R
若kaiWka,且kblWkb,则间距或喷头可取。
3.125喷头工作制度的确定
1、喷头工作点及支管的布置
依据灌区分区宽度B,确定支管长度L支管，依据支管间距b、及分区长度
L,确定分区支管数量N支管；依据喷头间距a计算支管喷头数量：
N喷头=L
支管/a。
2、一个工作位置的灌水时间t（h）
参数：
喷头布置间距a（m:
已计算
支管布置间距b（m:
已计算
设计灌水定额m（mr）：
已计算
喷头设计流量qp（m3/h）：
根据选定喷头参数确定
田间喷洒水利用系数np（%：
根据风速v确定，当vvs时，np二〜;当st=abm/（1000*qpXnp）
3、一天灌区工作位置数nd
参数：
设计日灌水时间td（天）：
依据当地作业时间确定；
一个工作位置的灌水时间t（h）;已计算
nd=td/t
4、每次同时进行的支管数np（条）
参数：
一天灌区工作位置数nd：
已计算
设计灌水周期T（d）：
已计算
支管数量：
N支管：
已计算
np=N支管/（ndT）
3.1.2.6轮灌顺序的确定和管道流量计算
1、轮灌顺序确定原则：
1）各轮灌组喷头数量尽量相等
2）将流量分散到各配水管道
3）灌区灌溉要均匀
2、管道设计流量计算
1）支管流量Q支管计算
参数：
喷头流量qp（m3/h）：
查喷头参数
支管喷头数量N:
支管孔口数量
Q支管二qp*N
2）分干管流量Q分干管计算
Q分干管=刀Q支管
刀Q支管：
同一轮灌组分干管管辖下支管流量的总和
3）主干管流量Q主干管计算
Q主干管二刀Q分干管
3.1.2.7供水能力计算
参数:
水源供水量q供给（ms-1/万亩）：
资料收集及现场调查
灌区面积A（亩）：
图上量取
灌区供水能力为：
Q=A/10000X1X3600
管道系统总流量Q总=Q主干管
Q总只是
若Q总
若Q总WQ,则满足供水需求；若Q总》Q则不满足供水需求，若大于Q很少，则通过选择其他可以满足灌溉的喷头进行系统优化：
比Q大很多，则考虑减少灌区面积。
3.1.2.8管道设计
1支管设计
upvc
1）管材：
一般采用硬塑料管
1）最小管径计算
参数：
摩阻系数f:
查下表-10
流量指数m查下表-10
管径指数b:
查下表-10孔口数N孔口（个）:
N喷头-1喷头间距a：
已计算
首孔距S：
设计量取
首孔距离与喷头间距比X=a/s
多口系数F：
F=（N（1/（m+1）+1/（2N）+（m-1）（6N2））+X-1）/（N+X-1）
首尾喷头最大高程差△z（m）：
图上量取
工作压力hp（kPa）:
喷头型号参数
喷头流量qd（m3/h）:
喷头型号参数
支管管径D（mm>（F*f*a*N孔口*（qd*N孔口）m/（hp/10-△z）））
查找UPVCt材，以最相近管径为支管实选管径
表-9f、mb数值表
管材
f
m
b
混凝土管、钢盘混凝土管[n=]
1312000
混凝土管、钢盘混凝土管[n=]
1516000
混凝土管、钢盘混凝土管[n=]
P1749000
旧钢管、旧铸铁管
625000
石棉水泥管
1455000
硬塑料管
P94800
吕管、铝合金管
86100
2、分干管设计
参数：
Q分干管：
已计算
查找UPVCt材，以最相近管径为支管实选管径
3、主干管设计
水泵出的输水管：
泵站设计部分
与分干管相接的部分由以下公式计算
Q主干管：
已计算
查找UPVCt材，以最相近管径为支管实选管径
4、管网水力计算
（1）支管入口最大压力水头H支（m）=H支末+△z+（L竖）+H竖管+H支管+hf软管
1）支管末端喷头工作水头H支末（m）=90%<（hp/10）
2）末端喷头入口与支管入口高程差△z（m：
图上量取
3）竖管水头损失H竖管（m）=hf（m）+fj（m）
摩阻系数f：
查表-10
流量指数m查表-10
管径指数b:
查表-10
管道内径D:
查铝合金竖管规格选取
喷头流量qd（m3/h）:
喷头参数
竖管长度L竖（m:
根据作物高度计取
竖管沿程水头损失hf（m）=fm（L竖*qd7（Db）
竖管半径r（mm）：
D/2
竖管流速（m/s）:
qd/nr2
局部损失系数E：
查表-11
表-11
局部损失系数表
名称
三通
闸阀
形式
横流
纵横流
纵流
双向横流
全开
Z
名称
给水栓
渐缩管
渐放管
弯头
形式
全开
90°
45°
Z
2
重力加速度g：
竖管局部水头损失fj（m）=Zv2/（2g）
4）支管水头损失H支管（m=hf（m）+fj（m）
支管沿程水头损失hf（m）=FfL支（qdN喷头）°/Db
摩阻系数f:
查表-10
流量指数m查表-10
管径指数b:
查表-10
支管长度L支：
已计算
多口系数F:
已计算
喷头流量qd（m/h）:
喷头型号参数
支管内径D（mm:
已计算
喷头数量N喷头（个）：
已计算
支管半径r（mm）:
D/2
支管流速（m3/s）：
Q支管/（m2）
支管局部水头损失fj（m）二Ev7（2g）
支管局部损失系数E：
查表-11
5）支管入口软管水头损失软管沿程水头损失hf软管（m）=fL支（qdN喷头）m/Db摩阻系数f:
查表-10流量指数m查表-10管径指数b:
查表-10软管长度L软（m）:
设计量取软管流量Q软=Q支管
软管内径D（mrj）：
已计算
软管半径r（mm）：
D/2
软管流速（rVs）:
Q软/（nr2）软管局部水头损失fj（m）=Ev2/（2g）软管局部损失系数E：
查表-11
（2）分干管入口压力水头H分干管（m=H支+刀ff分干管（m）+fj分干管（m）+△z（m）
参数：
分干管首尾高程差△z（m）：
图上量取
支管最大压力水头H支（m）已计算
f分干管（m）、fj分干管（m）计算方
各分干管水头损失二刀ff分干管（m）+fj分干管（m）f
法同上。
（3）干管入口压力水头h干管（m=H分干管（m）+ff干管（m）+fj干管（m）+△z（m）参数：
干管首尾高程差厶z（m：
图上量取分干管入口压力水头h分干管（m：
干管水头损失=ff干管（m）+fj干管（m）注：
若是多分干管，由于各分干管的入口压力水头有差异，计算得到的干管水头也有差异，则需进水头平衡处理。
通常采用增大一部分分干管管径进行处理，调整参数为管径及对应的管长，干管水头计算值相近。
（3）管网水力计算表
参数：
入口流量q入（m/h）：
已计算
支管入口压力水头H支管：
已计算
各轮管组分干管水头损失：
刀ff分干管（m）、fj分干管（m）
分干管首尾高程差△z（m：
图上量取
入口水头H入（m）=H支管+Eff分干管（m）+fj分干管（m）+△z（m
管网水力计算表
轮灌序号12
管段分干管1
3
入口流量Q入（m/h）
支管入口压力水头H支管
刀ff分干管（m）
fj分干管（m）
程差△z（m
入口水头H入（m）
升级会员 