第四章 喷灌工程技术
烟草固定式喷灌
草 坪 喷 灌
头喷
喷灌的主要技术参数
射流式喷头的水力学原理
喷灌系统
概述与喷灌技术要求
喷
灌
的
主
要
内
容 摇臂式喷头的结构
喷灌系统的类型
喷灌系统的规划设计
喷灌技术的主要内容
喷灌系统的分类与组成
概 述
喷头性能
喷头的种类和工作原理
喷灌系统自动化
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。
?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、捷克斯洛伐克等
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％，但
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
世界喷灌发展的三大趋势
?不断提供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
?喷灌在我国的发展大致分为两个阶段,
?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
?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 灌
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
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
经过 20多年的努力，现在我国已有喷灌面积 80多
万 hm2
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
省水、增产
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
喷灌可以调节出间小气候,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
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
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
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。
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。
防止土壤冲刷和盐碱化
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
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
原地区一般 投资较高
棉花固定式喷灌
向日葵固定式喷灌
半固定式喷灌系统
移动式喷灌系统
时针式喷灌机
时针式喷灌机田间布臵鸟瞰图
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
喷灌强度
喷灌均匀度
水滴打击强度
1、喷 灌 强 度
?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 有点喷灌强度 i 和平均喷灌强度
(面积和时间都平均 )两个概念。点喷灌强度
i是指在一定时间 (t)内，喷洒到某一点土壤表面
的水深 h，即,
t
h
i ??
平均喷灌强度 是指在一定面积上 (一个喷头，或
许多喷头，或喷头设臵点控制的面积 )，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。
t
h 0
??
? ?
?
单喷头的喷灌强度
A
q
tA
tq
At
W
???
*
*
*0
?
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
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
影响水量分布的因素,
压力
风速，风向
喷头转速（均匀与否）
喷头布臵形式和间距
单
喷
头
水
量
分
布
图
压力对水量分布的影响
压力适中
压力过高
压力过低
灌水深度
2、喷管均匀度
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、喷头布臵形式、
喷头间距、喷头转速的均匀性、竖管的
倾斜度、地面的坡度和风速、风向等因
素都有密切关系。
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,
n
n
C
n
i
i
n
i
i
u
?
?
?
?
?
?
??
?
?
??
1
1
%100)1(
?
?
??
?
?
?
上式中,
——整个喷灌面积上的平均喷灌强度
n——观测计算喷灌强度点的总数
P——各点的喷灌强度
——不计正, 负的绝对值
?
?? ?i
喷头组合示意图
?
喷灌均匀度和喷灌强度的田间测定
3、水滴打击强度
定义,就是单位喷洒面积的水滴对作物和土
壤的打击动能。
表示方法,
雾化指标 H/d——喷头的工作压力与主喷嘴
直径之比
?水滴的直径
?雾化指标 H/d
不同种类的雾化指标
H / d
4000 ～ 5000
3000 ～ 4000
2000 ～ 3000牧草、饲料作物、草坪及绿化树木
雾 化 指 标
种 类
蔬菜及花卉
粮食作物、经济作物及果树
水滴
打击
强度
的影
响因
素
喷头孔嘴大小
工作压力
喷嘴结构
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。
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 ＝ KR
式中,
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 )
喷洒方式 组合方式 支管间距 s
m
喷头间距 s
l
有效控制面积
全圆
正方形
正三角形
1, 4 2 R
设
R
设
1, 4 2 R
设
1, 7 3 R
设
2 R
设
2
2, 6 R
设
2
扇形
矩形
三角形
1, 7 3 R
设
1, 8 6 5 R
设
R
设
R
设
1, 7 3 R
设
2
1, 9 6 5 R
设
2
组合平均喷灌强度
lm1
S*S
q
A
q
?? ＝
式中,q=喷头流量
Sm＝支管间距
Sl＝喷头间距
允许的喷灌强度
土壤的入渗速率过程
各类土壤允许的喷灌强度
土壤质地 允许喷灌强度
( mm / h )
砂土 20
砂壤土 15
壤土 12
粘壤土 10
粘土 8
注,允许的喷灌强度应小于土壤的入渗速率
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
喷水量
工作压力
射程
二、喷头
喷头 是喷灌机与喷灌系统的重要组成部分。
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
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
转换关系,1L/s＝ 3.6 m3/h
测定方法,常采用体积法，循环水池三角堰或水表测定。
上式中,
q——喷嘴流量 （ L/h)
Cd——流量系数（＝ 0.9～ 0.96）
d——喷嘴直径（ mm）
H——喷嘴进口压力（ m）
A——单位换算系数（上述单位时 A＝ 12.5）
计算喷头流量的半经验方程,
q A C d Hd? * * *2
喷嘴直径 5mm,工作压力 300kPa,假定
Cd=0.94,计算其流量。
Example:(实例）
)h/l(1 6 1 0
30*5*0 9 4.*5.12
H*d*C*Aq
2
2
d
?
?
?
喷头要求在一定的水压力下才能正常工作。水压
力由水 泵供给或利用天然水头。故,
工作压力,喷头正常工作时，所要求的喷头进口
处的水 压力
表示符号,H
2、工作压力
常用单位,米水柱高或公斤／平方厘米
转换关系,1公斤／平方厘米＝ 10米水柱
高 = 98.07kPa
测定方法,一般用压力表测定
工作压力的计算公式
dKH dd ?
上式中,
Hd——工作压力（ m）
d——喷嘴直径（ mm）
Kd——水滴粉碎系数
一般,Kd=10——17
好,Kd=11——14
3、射程
射程,指在无风条件下喷头喷洒的水流所能达到
的最远距离。
表示符号,R
常用单位,m
测定方法,规定喷灌强度等于各点喷灌强度平均值
5％ 的那一点，至喷头的距离作为喷头的射程。
影响因素,射程的大小，主要决定于 工作压力 和 喷
水量,但也受 喷头结构, 自转速度 等因素的影响。
按其工作压力和射程的大小可以分为低压喷头
(或称近射程喷头 )、中压喷 (或称中射程喷头 )
和高压喷头 (或称高射程喷头 )其划分界线大致可
以按 表 1所列的范围分类。目前用得最多的是中、近射
程喷头，因为它消耗的能量较小，而且比较容易得到
较好的喷灌质量。
按照喷头的结构型式与水流性状可以分为旋转
式、固定式和孔管式三种
喷头的种类和工作原理
L B d h? * *
上式中,
L－射程（ m）
d-喷嘴直径（ mm）
h-压力水头（ m）
B-单位换算系数，当 B=1.4
当 射程分别减少 2％ 和 4%
射程的计算
? ? 32 o
o24?? ? ? 21 o
计算下列条件下喷头的射程，喷嘴直径 1.2英寸，
压力水头 h=600kPa,
? ? 25 o
m5960*4.25*2.198.0*4.1 ??
Example,
hdBL **?
利用公式,
喷 头 类 别
性 能 低压喷头 中压喷头 高压喷头
工 作 压 力
（ kg/cm2)
1～ 3
3～ 5
>5
喷 水 量
（ m3/h ） <10 10 ～ 40 >40
射 程
（ m） <20 20 ～ 40 >40
喷头按其工作压力和射程的
大小分类
喷
头
按
其
结
构
分
类
旋转式喷头
管孔式喷头
固定式喷头
单列孔管
多列孔管
反作用式
叶轮式
摇臂式
离心式
缝隙式
折射式
固定式喷头
折射式喷头 离心式喷头
特点,
?喷灌过程中，所有部件固定不动，水流以全圆
或扇形同时向四周散开
? 水流分散，射程小 （ 5～ 10m） 喷灌强度大
? 水滴细小，工作压力低
? 结构简单，工作可靠，寿命长
用途,
公园、苗圃、温室等
旋转式喷头
根据转动机构的特点，将旋转式喷头分为摇臂式、叶轮式、和反作
用式齿轮式四种。
齿轮式、摇臂式喷头分别是农业和草坪灌溉中最广泛的两种喷头
射流式喷头的水力学原理
工作压力, 喷水量和射程之间的关系自由出流喷嘴的
流量可按下式计算,
嘴gHFQ 2??
式中,
——喷嘴的流量系数, 一般等于 0.9——0.95
——喷嘴的过水断面积 （ 以平方米为单位 ）
——喷嘴的出口压力（以米为单位，等于喷头的工作压力减去喷头内的水
头损失）。由这个公式可以看出：在喷嘴大小相同时，流量与水头的平方根成正比。
μ
F
影
响
射
程
的
其
他
因
素
喷 射 仰 角
喷头自转速度
喷管结构
流 量
喷射仰角,固体在真空中抛射，射程以仰角 45° 最
远。但水舌在空气中喷射仰角与射程的关系，根据实
验的结果分析得知，当其它因素相同时，喷射仰角为
28° ——32° 时射程最远。
喷射仰角
喷头自转速度
转速,当喷头以 1—3分／转的速度旋转时，比喷头在
静止状态的射程减少 10－ 15％,射程越大减少的百分
数越大，转速越大减少的百分数也越大。
喷管与整流器
为了争取更大的射程，就必须力求从喷嘴射出
的水舌密实透明 (即掺气少 )，表面光滑，水舌内
的水流紊动小。
为达到达些要求，除了喷嘴加工应尽量光滑之
外，更重要的是进入喷嘴的水流应经过整直，使
水流平稳达到大部分流线都平行于水舌轴线。
摇
臂
式
喷
头
的
结
构
喷 嘴
喷 管
整 流 器
弯 管
摇 臂
弯 管
摆臂弹簧
摇 臂 轴
扇形机构
空 心 轴
轴 套
防沙弹簧
垫 圈
三、管道及附件
管
道
固定式管道
移动式管道
薄壁铝合金管
镀锌薄壁管
塑料软管
胶 管
塑 料 管
铸 铁 管
钢 管 聚氯乙烯管
（ PVC管）
聚乙烯管
（ PE管）
1,固定管道 ——塑料管
?塑料管的规格 ——以外径标称
?塑料管的承压能力差
?塑料管优缺点
内壁光滑，水头损失小
施工容易
能适应一定的不均匀沉陷
放臵在地表时，易老化
?塑料管的连接
丝口连接、法兰连接、粘结、焊接、承插
连接
Pvc 管
Pvc 管
PE 管
2,固定管道 —铸铁管
? 铸铁管
? 承压：一般可承受 1MPa的压力
? 使用寿命：大于 30年
? 管段短、接头多、施工量大
? 易锈蚀
? 性脆，承受动载荷能力差
? 管壁厚，重量大
? 钢管
?承压,1.5—6.0Mpa
?使用寿命,15年左右
?管壁薄、重量轻
?管段长、接口少、铺设简便
?韧性强、能承受动载荷
?易锈蚀
4,固定管道 —钢管
移动管道（一）
? 铝铝合金管
? 强度高
? 重量轻
? 耐腐蚀
? 寿命 15—20年
? 硬度差、易变形、价格较高
? 管段长一般为 5m,6m
镀锌薄壁钢管
?强度高
?重量仅为普通钢管的五分之一，但比铝管重
?耐腐蚀
?寿命长
移动管道（二）
钢管
移动管道（三）
?塑料软管
– 有锦塑软管和胶管两种，用锦纶丝或维纶丝织
成网状管坯，然后在内外壁涂一层塑料制成。
可承压 400—800kPa
?胶管
– 用橡胶作为原材料，当中夹布制成，价格较高
快速接头
?便于管道快速移动，移动管道各段间采用快速
接头连接，常用的快速接头的结构形式有以下
几种,
– 11,杠杆紧扣式（或称球形连接）
? 组成：由接合碗、杠杆扣紧环和带橡胶密封圈的承碗
? 特点：密封性好，最大偏角可达 30度但不能自动琐紧
和脱扣，在插入后要用手将搭钩琐紧
杠
杆
紧
扣
式
?V形橡胶密封圈止水，插入时搭扣自动滑
入挂钩槽内
2,搭扣式
?3、弹簧锁紧式
?4、暗销式
?5、偏心扣式等等
还有,
管道附件
?给水栓
管网系统的给水装臵或出水口,用于半固定
式系统或移动式系统中支管和主管的快速
连接和拆卸
给水栓
?自闭阀
用于支管与安有喷头的竖管的快速连接
特点：只有在竖管插进时水流才能通过,
竖管一拆下，阀门自动关闭。
自闭阀
阀门
其它附件和管件,
?阀门、逆止阀、过滤器
?安全阀、空气阀
?三通、弯头
?堵头、流量调节器、压力调节器等
过
滤
器
三
通
四、喷灌动力设备
1、柴油机
2、电动机
小型喷灌机组
柴油机机组
动力机的选配
动力机的选配功率用下式计算,
柴油机,
电动机,
传泵
??
?
75
1 0 0 0 QH
N e ?
(hp)
传泵
??
?
1 0 2
1 0 0 0 QH
N e ?
(kw)
）水泵扬程（—
水泵流量（—
动力机的有效功率—
mH
smQ
N e
)/3注,
五
喷灌机
单
喷
头
喷
灌
机
双
悬
臂
式
纵
拖
式
滚
移
式
时
针
式
平
移
式
人
工
移
动
管
道
式
绞
盘
式
单喷头喷灌机
按行走系统的结构与移动方式可以分为手抬式、手
推车式、牵引拖车式和拖拉机悬挂式四种
与
手
扶
拖
拉
机
配
套
的
喷
灌
机
手
抬
式
柴
油
轻
型
喷
灌
机
手
推
式
小
型
喷
灌
机
拖拉机悬挂式大型喷灌机
单喷头喷灌机 田间工程的布置特点
?控制面积有限，为了进行大面积的喷灌，就要在田间
布置供水系统和喷灌机的移动道路
?单喷头喷灌机一般从明渠中取水
?供水渠道的间距也就是喷头的组合间距
?如果供水渠道中水深较浅而不能完全淹没吸水管的滤
网或淹没深度不够，需挖集水坑
?喷头可以是全圆喷洒，也可以是顺风向作 240～ 300°
扇形喷洒
滚移式喷灌机
移动式喷灌机田间作业示意图
滚移式田间工程的布置
?滚移式喷灌机一般是由有压管道供水
?喷灌管道与给水栓之间用软管连接，供水管道间距为
最大喷灌管道长度的两倍
?给水栓间距一般等于垂直支管方向的喷头组合间距
?但是如果配有较长的软管可由一个给水栓给两个喷头
供水，那么间距就可以加大一两倍，也可取减少装卸
软管的时间
纵 拖 式 喷 灌 机
纵拖式喷灌机田间工程布置特点
?纵拖式喷灌机一般由压力管网供水,供水干管一般布
置在田块中间
?纵拖的喷灌管道交替在干管两侧工作
?供水干管一般应埋在地下，以免影响喷灌管道的拖移
?干管上每隔一个组合间距就要装一个给水栓，先后给
两侧的喷灌管道供水
绞
盘
式
喷
灌
机
?绞盘式喷灌机多是从高压管网取水
绞盘式喷灌机田间工程布置特点
?在给水栓处还要有垂直于供水管道的田间小道
?高压管道的间距大致为喷灌机软管长度的两倍
?沿高压管道地面应有道路，以便拖移喷灌机给水栓间
距约为喷头射程 R的 2倍
双悬臂式喷灌机
? 双悬臂式喷灌机的基本特点是将喷灌管道及喷
头都装在向两边伸出的悬臂式桁架上, 这样可
以用较低的压力而又能同时灌溉较大的范
围, 按照悬臂运动的方向不同, 这种喷灌机可
以分成两大类,
1) 平移双悬臂式喷灌机
2) 旋转双悬臂式喷灌机
平移式喷灌机
?田间工程是一系列平行的机行道穗其紧邻的供水渠道
?机行道的间距为两个悬臂长度之和
?路渠两侧 不能有树木和电线杆等障碍物
?供水渠道应有足够的过水断面以保 证供水，给一台喷
灌机供水时一般要求通过流量 0.1—0.13m3/ h
?还要求渠中保持一定的水深，一般水深至少 60cm
双悬臂式喷灌机田间工程布置特点
1.平移双悬臂式喷灌机
2.旋转双悬臂式喷灌机
?田间工程则是一个压力供水管网
?有的喷灌机上附有一根略比悬臂长一点的软管，这
样可以将给水栓布臵在两个喷点的中间，两个喷点
共用一 个给水栓
?湿润面积略有重复，而且整个喷灌面积都能为各喷
点工作的喷灌机的湿润面积所覆盖
?在给水栓处的水压力应等于喷灌机的工作压力，一
般为 400～ 650 kPa
?各喷点之间要布臵道路，以便拖移
时针式喷灌机
电
力
驱
动
式
水
力
驱
动
式
油
压
驱
动
式
压
气
驱
动
式
机
械
或
缆
索
传
动
式
小麦用时针式喷灌机
主管、支管
水 源
湖泊
井泉
渠道
河流
喷
灌
系
统
的
组
成
喷 头
管件
竖管
阀门
动力机
动 力
离心泵
潜水泵
喷灌专用泵
管道系统
施肥过滤系统
水源－河流、渠道、
塘库、井泉、湖泊
水泵－离心泵、潜水
泵、喷灌专用泵
动力机－电动机、柴
油机、汽油机、拖拉
机
管道系统－主管、支
管、竖管、管件、阀
门
喷头
喷灌系统的
组成
灌溉系统配套
六、喷灌系统 主要内容
1、喷灌系统的组成
2、喷灌系统的分类
3、喷灌系统的规划设计
喷
灌
系
统
管道喷灌系统
机组喷灌系统
固定式喷灌系统
半固定式喷灌系统
移动式喷灌系统
小型机组喷灌系统
平移式喷灌系统
中心支轴式喷灌系统
卷管式喷灌系统
固定式喷灌系统 (solid-set system)
移动式喷灌系统 (Portable system)
半固定式喷灌系统 (Semi-portable system)
绞盘式喷灌机
平移式喷灌系统 (Linear-move system)
时针式喷灌系统 (Center-pivot system)
喷
灌
系
统
的
规
划
设
计
收集规划所需资料
水量平衡计算
选择喷灌系统的形式
选择喷头及确定喷头的组合形式
布 臵 干、支 管
拟定喷灌工作制度
管网水力学计算
图 纸 绘 制
材 料 统 计
工 程 预 算
效 益 分 析
施 工
1、基本资料的收集
(1)灌区地势, 地形资料,一般应有 1/500——1/1000
比例的地形图, 以此了解水源情况, 确定灌区部位,
范围, 水泵位臵及高程；设计管路或渠道网以及道
路的布局和尺寸, 按合理的耕作方向, 拟定喷灌系
统的作业方式等 。
(2)水源调查,要测定流量和水位高程及变幅，可供
水量和保证率，研究水源工程问题。如果是井水，
考虑群并汇流的可能条件。
(3)种植制度及群众高产灌溉经验,
了解当地种植结构, 轮作制度, 机械化水平, 以
及与开展喷灌有关的农业种植, 耕作的现状与存
在问题, 确定主要喷灌作物和喷灌任务, 在总结
当地群众生产经验的基础上, 拟定喷灌制度 (包
括喷灌时间, 次数, 每次喷水量和总用水量 )。
(4)农业气象,
收集降水, 气温, 地温, 风向, 风力等与喷灌有
密切关系的农业气象资料, 据以分析确定喷灌任
务, 喷灌制度, 喷灌的作业方法, 田间喷灌网的
合理布局
(5)土壤,
土壤透水性是确定喷灌强度和灌水量的重要指标
组合喷灌强度应该小于土壤入渗强度 。
(6)作物耗水量,不同作物在不同生育期的耗水量随各生
育阶段中耗水和气候条件不同而有差别，需根据试验取得
资料，设计时采用喷灌作物耗水最旺时期平均日耗水量为
准 (以毫米／日计 )。用表示。在设计灌水深 m(以毫米计 )
为已知的情况下，可得,
(7)其它,调查有关喷头, 水泵, 动力设备, 管材产品和
工程材料及价格等 。 社会经济状况,了解当地群众的年平
均收入 。
?
?m
T ＝灌水周期
2、水量平衡分析
目的,确定灌溉面积，蓄水工程规模
步骤,
2.供水分析
1.用水分析,
① 选择设计典型年
② 计算典型年的作物需水量和典型年灌溉用水量
③ 其它用水
3.用水平衡计算
② 当来水总量满足要求，但在时间分配上
不能满足，修建蓄水池调节
① 来水总量及其在时间上的分配都能满足用
水要求时，不建蓄水池
③ 当来水总量不能满足要求，确定适宜的
灌溉面积。
3,选择喷灌系统的形式
固定式喷灌系统 ——用于喷灌次数多，经济价值高的作物
半固定式喷灌系统 ——用于小麦等
小型机组式 ——山区或经济价值较低的作物
绞盘式喷灌机 ——小麦等大田作物
大型平移或时针式喷灌机 ——大型农场
选
择
喷
头
及
确
定
喷
头
的
组
合
形
式
喷头的选择
喷头的组合方式
计算喷头和支管的间距
计算组合平均喷灌强度
4.1,喷头的选择
考虑灌溉作物,
蔬菜 ——水滴小和喷灌强度较小的中低压喷头
玉米、高粱等 ——水滴较大和喷灌强度较大的高
压喷头
考虑土壤,
砂壤土 ——喷灌强度较大的喷头
粘壤土 ——喷灌强度较小喷头
考虑风速,
风速大的地方宜选用喷灌强度较大、水滴直径较
大的中高压喷头
例如：灌溉作物为蔬菜，砂壤土，宜选用喷灌强
度较大而水滴直径较小的喷头。如选用 ZY－ 2喷
头，喷嘴直径 7.0mm，工作压力 350kPa，喷头流
量 q=3.2m3 /h，射程 R＝ 18m
4.2,喷头的组合方式
原则, 在保证喷洒均匀、不留空白的情况下，使喷头和支管的
距离应尽量大
组合方式有, 正方形、矩形、正三角形、三角形和扇形等
4.3、计算喷头和支管的间距
设计射程,R设 ＝ K× R (K=0.7—0.9,K反映了风的影响 )
布臵方式 喷头间距 支管间距
圆形喷洒正方形布臵 R 设 1, 4 1 R 设
圆形喷洒正三角形布臵 1, 7 3 2 R 设 1, 5 R 设
圆形喷洒矩形布臵 R 设 1, 4 5 8 R 设
扇形喷洒矩形布臵 R 设 1, 7 3 2 R 设
扇形喷洒三角形布臵 R 设 1, 8 5 6 R 设
不同的布臵方式及喷头、支管间距
4.4、计算组合平均喷灌强度
支管间距
喷头间距
喷头流量
灌溉水利用系数
?
?
?
?
?
?
?
l
b
q
η
η
lb
q
ρ
按如下公式计算,
5、管网布置
布臵原则,
1、管道总长短，造价低
2、有利于管理（轮灌或分）
3、平原区，支管与作物种植方向一，在山区,
支管沿等高线布臵
4、管线纵剖面应力求平顺，减少折点（避免
负压）
5、支管上各喷头的工作压力力求一致，或在允
许的范围内，水利设计准则。
6、支管上各喷头的工作压力力求一致，或在允
许的范围内，遵循水利设计准则。
陡坡上（下坡） ── 缩小管径
（上坡） ── 管道不宜太长
7、水源应在地块中央，经济。
6、拟定喷灌工作制度
1,灌水定额,
2.一次灌水时间,
)mm(
)mm()d(Te
m
灌溉水利用系数
日耗水量灌水周期 ?
?
?
?
)mm(
q
m
t
0
??
灌水强度
灌水定额
3,允许一次同时工作的喷头数
（个）＝
总工作小时数一个灌水周期内的灌水
一次灌水时间
＝
日工作小时数
总喷头数
TC
t
lb
A
NN
?
?
?
?1
7、管道水力计算
?H
H1 H2
H3
水头损失,水流经过管道过程中机械能的损失
分为局部水头损失和沿程水头损失
沿程水头损失,发生在管道均匀流的直线段，
由于水流内部磨擦而消耗的机械能
局部水头损失,发生在水流边界突然发生变化
的流段，由于水流运动状态紊乱从而引起水流
内部磨擦而消耗的机械能。如在变径、管件等
处
7.1 水头损失计算
?总水头损失,
?? ?? jfw hhh
g
v
d
L
h f
2
2
??
?沿沿程水头损失：（达西公式）
? ——管道沿程阻力系数
v—管道平均流速（ m/s)
g——重力加速度,g=9.8m/s2
b
m
f
d
LQ
fh *?
局部水头损失计算：可根据水力学有关公式计算
?喷喷灌中常采用以下经验公式计算沿程水头损失
,
式中,
f —与沿程阻力系数有关的摩阻系数
m —流量指数
b —管径指数
上述 f,m,b 值可从有关表中查得
7.2 多口管水力学计算
?hj1
0H
H1
2H
H3 H4
H5 H6
?hf1
?hf2
?hf3
?hf4
?hf5
6fh?
H H Hw f j? ?
一般计算方法,
?? ??
??
jifi
jfw
hh
HHH
简易计算方法,
喷灌支管的特点：每隔固定间距，就有一个喷头
分流，每个喷头分流量或喷头出水量近似相等这种等
间距、等流量分流的管称为多口出流管，有一种简便
计算沿程总水头损失的方法
7.3多口管沿程水头损失的计算
其方法为,
首先根据管首流量计算沿程流量不变时（不考虑分
流）的水头损失 hf,然后再乘以一个小于 1的折减系数（多
口系数） F
即得多口管的沿程水头损失,
多口系数 F与出流孔数目，孔口位臵及流量指数
等有关，其计算公式为,
ff hFH *?
21
1
6
1
2
1
1
1
1
1*
N
m
Nm
F
xN
xFN
F
?
??
?
?
??
??
?
式中,m－流量指数（与材质有关）
N－管上出水口总数（或喷头总数）
x－第一个出水口到管道进口距离与出水口间
距的比值
即,
F1－ x=1时的多口系数
多口系数已制成表，不必计算，可直接查取
平均压力或平均流量所处的位臵在,
?距离支管进口 0.4L处，此处的水头损失为 3/4Hf
?要求此处的压力等于喷头的工作压力
?支管进口水头
H0＝ H喷头设计压力 ＋ H竖管高度 ＋ 3/4Hf± 1/2Z（下坡－，上坡＋）
L
0.4L
3/4Hf Hf
Z 1/2Z
H0
支管设计主要的设计任务是限制喷头间的流量偏差，获
得满意的均匀度和灌水效率。
一般原则为：控制同一支管上任意两个喷头的喷水量之
差在 10％以内。此原则也等同于,控制支管上任意两个
喷头的工作压力水头之差不超过喷头设计工作压力水头
的 20%
此即为 20%规则
20%原则
Example,
已知,喷头流量 q=3.2m3/h,喷头个数＝ 8，喷头间距＝ 18m，竖管高度＝ 1m，
喷头工作压力＝ 350kPa，平地，支管采用 PVC管
试分别计算,
干管 支 管
竖
管
H0
Hf
Hf0
2.当支管管径采用 D1＝ 63mm和 D2=50mm时的支管水头损失和支管进口水
头
1.支管允许的最大压力差
1,支管允许的最大水头偏差,
350kPa× 20%=70kPa=7m
2,水头损失和支管进口水头计算
当 D＝ 50mm时（内径 46mm）
无旁孔出流时的水头损失,
Hf0=1.1 × fLQm/db
=1.1 × 0.948× 105× (7× 18+9)
× (3.2× 8)1.77/464.77=51.3 m
解,
多孔出流 时的水头损失,
Hf＝ Hf0 × F=51.3 × 0.387=19.8 m
支管进口水头,
H0＝ H喷头设计压力 ＋ H竖管高度 ＋ 3/4Hf± 1/2Z
＝ 35m+1m+3/4 × 19.8 m+0=50.85 m
当 D＝ 63mm时（内径 58mm）
无旁孔出流时的水头损失,
Hf0=1.1 × fLQm/db
= 1.1 × 0.948× 105× (7× 18+9)
× (3.2× 8)1.77/584.77=16.9m
多孔出流时的水头损失,
Hf＝ Hf0 × F=16.9 × 0.387=6.55 m
支管进口水头,
H0＝ H喷头设计压力 ＋ H竖管高度 ＋ 3/4Hf± 1/2Z
＝ 35m+1m+3/4 × 6.55 m+0=40.91 m
七、喷灌设备的多种用途
?省力喷洒
?环境保护喷洒
?防灾喷洒
省力喷洒
?喷洒农药
?冲洗及充填
?洒水
?喷洒其他化学药品
?喷洒肥料
环境保护喷洒
?美化环境
?防尘净化环境
?废水（料）处理
?降温
?鱼塘充气增氧
?供水供电
防灾喷洒
?防冻霜
?防风蚀
?防海潮风害
?洒水除雪
八、固定式喷灌系统规划设计实例
假设，灌区 120亩（ 270m× 290m），作物为
蔬菜，地形为平地，土壤为壤土，水井供水量
60m3 /h,动水位 20m，每天开机 14h，作物最
大日耗水强度 e=6mm/d,作物耗水高峰期日均
降雨 P=0 mm/d,设计灌水周期 7d 。
（一）,收集规划收集所需的资料
?地形、气象
?水文地质、土壤（质地、土层厚度、冻土深度、土壤
入渗率等）
?作物品种和种植结构
?动力、水源（出水量、动水位等）
?社会经济状况
?已知水源供水量，确定灌溉面积
?已知灌溉面积，确定引水量和调蓄容积
方法,
?如果已知水源为水井，要求确定灌溉面积
?假设灌水周期为 T天，日耗水 e毫米
?T天水井可供水量,T（ 天） × C日开机小时数 × Q井
(m3/h)
?T天用水量,T（ 天） × (e-p)/1000 × A × 667
（二）、水量平衡计算
目的,
来用水平衡,来水量＝用水量,即,
T（天） × C日开机小时数 × Q井 （ m3/h ）＝ T（天）
× (e-p)/1000 × A × 667
得：可灌溉的面积
本例中
A＝ 14 × 60/(0.667 × e)=209亩
根据前面讲述,
固定式喷灌系统 －用于喷灌次数多，经济价值高的作物
半固定式喷灌系统 －用于小麦等
小型机组式 －山区或经济价值较低的作物
绞盘式喷灌机 －小麦等大田作物
大型平移或时针式喷灌机 －大型农场
本例中
灌溉作物为经济价值较高的蔬菜，选择固定式喷灌系统
（三）、选择喷灌系统的形式
根据前面讲述,
1,喷头的选择
考虑灌溉作物：蔬菜－水滴小和喷灌强度较小的中
低压喷头
玉米高粱等－水滴较大和喷灌强度
较大的高压喷头
考虑土壤,砂壤土－喷灌强度较大的喷头
粘壤土－喷灌强度较小喷头
考虑风速：风速大的地方宜选用喷灌强度较大水滴
直径较大的中高压喷头
（四）、选择喷头及确定喷头组合形式
灌溉作物为蔬菜，砂壤土，宜选用喷灌强度较
大而水滴直径较小的喷头。如选用 ZY－ 2喷头，
喷嘴直径 7.0mm,工作压力 350kPa,喷头流量
q=3.2m3/h,射程 R＝ 18m
本例中,
原则,在保证喷洒均匀、不留空白的情况下，使喷头和支管的距
离应尽量大
组合方式有,正方形、矩形、正三角形、三角形和扇形等
本例采用正方形布臵
2,喷头的组合方式
3.计算喷头和支管的间距
设计射程 R设 ＝ K× R (K=0.7——0.9,K反映了风
的影响 )
本例中,R设 ＝ 0.7× 18＝ 12.6 m
如采用正方形布臵，喷头和支管间距为,
L=b=1.42× R设 ＝ =1.42× 12.6＝ 17.8m≈18m
hmmhm
lb
q
p
/9.7/0079.0
8.0
1818
2.3
??
?
?
??
?
? ?
hmmphmm /12/9.7 ＝砂壤土?
4.计算组合平均喷灌强度
满足要求
支 管 的 埋 设
竖 管 的 固 定
竖 管 的 固 定
竖 管 的 固 定
（五）、拟定喷灌工作制度
1,灌水定额,
2.一次灌水时间,
小时＝
喷灌强度
灌水定额
64.6
9.7
5.52
t ??
亩
天
/m35mm5.52
8.0
mm67Te
m 3??
?
?
?
?
TC
t
lb
A
NN 1
?
?
?
?
日工作小时数
总喷头数
＝
总工作小时数一个灌水周期内的灌水
一次灌水时间
＝
7.16
714
64.6
1818
667120
N 1 ?
?
?
?
?
＝
3,允许一次同时工作的喷头数
本例中,
（六）、管网水力学计算
目的：确定干管、支管直径，系统总扬程和流量，配臵
水泵
1、确定支管直径和计算支管进口水头
计算支管上允许的最大压力差（ 20％规则）
△ h允许 =H喷工 × 20％
＝ 350kPa× 20％＝ 70kPa=7m
计算支管水头损失 若选用 D＝ 63mm的 PVC管,
如前例,
当 D＝ 63mm时，△ h支 =6.55m<7m
计算支管进口水头 H支管进口 ＝ H喷头设计压力 ＋ H
竖管高度 ＋ 3/4△ h支 ± 1/2Z
＝ 35m+1m+3/4 × 6.55 m+0=40.91 m
2,计算干管水头损失、确定干管管径
?选取最不利轮灌组，以最不利轮灌组确定干管管径。
?本例中，第一轮灌组（顶端）为最不利轮灌组
?干管流量 Q干 ＝ 8× 3.2× 2＝ 51.2m3/h，干管长 L＝ 270m
若选用干管为 D＝ 110mm（内径 100mm）的 PVC管
△ h干 ＝ 1.1× f× L× Qm/db=8.61m
3,计算干管进口水头
H＝ H干管进口 ＋ △ h首 ＋动水位＝
49.52+2+20=73.52m
Q= 51.2m3/h
4,计算水泵扬程和流量
5,反算其他支管
270m
290m
干
管
18m
（七）、布臵干、支管
支管 水井
（八）、图纸绘制
（九）、材料统计
（十）、工程预算
（十一）、经济评价及效益分析
（十二）、施工
九、喷灌系统自动化
主要目的,
?提供劳动生产率和设备利用率、节约劳力和进一
步减轻繁重的灌水劳动。
?为了提高灌水质量，保证准确地根据作物的需要
适时适量的进行灌溉，充分发挥喷灌效益，提高
产品的质量，节约用水。
?为了保证设备的安全可靠的运行。
自动化喷灌系统包含三个方面
自动检测
自动操纵
自动调节
自动化喷灌系统的分类
全自动化喷灌系统
半自动化喷灌系统
远动化喷灌系统
自动化喷灌系统工作原理方框图
手动开关 动力源
控制机构
显示机构
喷头 控制对象
检查机构 传感器
执行机构
喷灌系统自动化的操纵方式
?电力有线操纵
?电力无线操纵
?水力操纵
?电 —水操纵
烟草固定式喷灌
草 坪 喷 灌
头喷
喷灌的主要技术参数
射流式喷头的水力学原理
喷灌系统
概述与喷灌技术要求
喷
灌
的
主
要
内
容 摇臂式喷头的结构
喷灌系统的类型
喷灌系统的规划设计
喷灌技术的主要内容
喷灌系统的分类与组成
概 述
喷头性能
喷头的种类和工作原理
喷灌系统自动化
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。
?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、捷克斯洛伐克等
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％，但
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
世界喷灌发展的三大趋势
?不断提供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
?喷灌在我国的发展大致分为两个阶段,
?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
?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 灌
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
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
经过 20多年的努力，现在我国已有喷灌面积 80多
万 hm2
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
省水、增产
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
喷灌可以调节出间小气候,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
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
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
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。
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。
防止土壤冲刷和盐碱化
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
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
原地区一般 投资较高
棉花固定式喷灌
向日葵固定式喷灌
半固定式喷灌系统
移动式喷灌系统
时针式喷灌机
时针式喷灌机田间布臵鸟瞰图
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
喷灌强度
喷灌均匀度
水滴打击强度
1、喷 灌 强 度
?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 有点喷灌强度 i 和平均喷灌强度
(面积和时间都平均 )两个概念。点喷灌强度
i是指在一定时间 (t)内，喷洒到某一点土壤表面
的水深 h，即,
t
h
i ??
平均喷灌强度 是指在一定面积上 (一个喷头，或
许多喷头，或喷头设臵点控制的面积 )，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。
t
h 0
??
? ?
?
单喷头的喷灌强度
A
q
tA
tq
At
W
???
*
*
*0
?
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
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
影响水量分布的因素,
压力
风速，风向
喷头转速（均匀与否）
喷头布臵形式和间距
单
喷
头
水
量
分
布
图
压力对水量分布的影响
压力适中
压力过高
压力过低
灌水深度
2、喷管均匀度
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、喷头布臵形式、
喷头间距、喷头转速的均匀性、竖管的
倾斜度、地面的坡度和风速、风向等因
素都有密切关系。
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,
n
n
C
n
i
i
n
i
i
u
?
?
?
?
?
?
??
?
?
??
1
1
%100)1(
?
?
??
?
?
?
上式中,
——整个喷灌面积上的平均喷灌强度
n——观测计算喷灌强度点的总数
P——各点的喷灌强度
——不计正, 负的绝对值
?
?? ?i
喷头组合示意图
?
喷灌均匀度和喷灌强度的田间测定
3、水滴打击强度
定义,就是单位喷洒面积的水滴对作物和土
壤的打击动能。
表示方法,
雾化指标 H/d——喷头的工作压力与主喷嘴
直径之比
?水滴的直径
?雾化指标 H/d
不同种类的雾化指标
H / d
4000 ～ 5000
3000 ～ 4000
2000 ～ 3000牧草、饲料作物、草坪及绿化树木
雾 化 指 标
种 类
蔬菜及花卉
粮食作物、经济作物及果树
水滴
打击
强度
的影
响因
素
喷头孔嘴大小
工作压力
喷嘴结构
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。
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 ＝ KR
式中,
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 )
喷洒方式 组合方式 支管间距 s
m
喷头间距 s
l
有效控制面积
全圆
正方形
正三角形
1, 4 2 R
设
R
设
1, 4 2 R
设
1, 7 3 R
设
2 R
设
2
2, 6 R
设
2
扇形
矩形
三角形
1, 7 3 R
设
1, 8 6 5 R
设
R
设
R
设
1, 7 3 R
设
2
1, 9 6 5 R
设
2
组合平均喷灌强度
lm1
S*S
q
A
q
?? ＝
式中,q=喷头流量
Sm＝支管间距
Sl＝喷头间距
允许的喷灌强度
土壤的入渗速率过程
各类土壤允许的喷灌强度
土壤质地 允许喷灌强度
( mm / h )
砂土 20
砂壤土 15
壤土 12
粘壤土 10
粘土 8
注,允许的喷灌强度应小于土壤的入渗速率
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
喷水量
工作压力
射程
二、喷头
喷头 是喷灌机与喷灌系统的重要组成部分。
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
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
转换关系,1L/s＝ 3.6 m3/h
测定方法,常采用体积法，循环水池三角堰或水表测定。
上式中,
q——喷嘴流量 （ L/h)
Cd——流量系数（＝ 0.9～ 0.96）
d——喷嘴直径（ mm）
H——喷嘴进口压力（ m）
A——单位换算系数（上述单位时 A＝ 12.5）
计算喷头流量的半经验方程,
q A C d Hd? * * *2
喷嘴直径 5mm,工作压力 300kPa,假定
Cd=0.94,计算其流量。
Example:(实例）
)h/l(1 6 1 0
30*5*0 9 4.*5.12
H*d*C*Aq
2
2
d
?
?
?
喷头要求在一定的水压力下才能正常工作。水压
力由水 泵供给或利用天然水头。故,
工作压力,喷头正常工作时，所要求的喷头进口
处的水 压力
表示符号,H
2、工作压力
常用单位,米水柱高或公斤／平方厘米
转换关系,1公斤／平方厘米＝ 10米水柱
高 = 98.07kPa
测定方法,一般用压力表测定
工作压力的计算公式
dKH dd ?
上式中,
Hd——工作压力（ m）
d——喷嘴直径（ mm）
Kd——水滴粉碎系数
一般,Kd=10——17
好,Kd=11——14
3、射程
射程,指在无风条件下喷头喷洒的水流所能达到
的最远距离。
表示符号,R
常用单位,m
测定方法,规定喷灌强度等于各点喷灌强度平均值
5％ 的那一点，至喷头的距离作为喷头的射程。
影响因素,射程的大小，主要决定于 工作压力 和 喷
水量,但也受 喷头结构, 自转速度 等因素的影响。
按其工作压力和射程的大小可以分为低压喷头
(或称近射程喷头 )、中压喷 (或称中射程喷头 )
和高压喷头 (或称高射程喷头 )其划分界线大致可
以按 表 1所列的范围分类。目前用得最多的是中、近射
程喷头，因为它消耗的能量较小，而且比较容易得到
较好的喷灌质量。
按照喷头的结构型式与水流性状可以分为旋转
式、固定式和孔管式三种
喷头的种类和工作原理
L B d h? * *
上式中,
L－射程（ m）
d-喷嘴直径（ mm）
h-压力水头（ m）
B-单位换算系数，当 B=1.4
当 射程分别减少 2％ 和 4%
射程的计算
? ? 32 o
o24?? ? ? 21 o
计算下列条件下喷头的射程，喷嘴直径 1.2英寸，
压力水头 h=600kPa,
? ? 25 o
m5960*4.25*2.198.0*4.1 ??
Example,
hdBL **?
利用公式,
喷 头 类 别
性 能 低压喷头 中压喷头 高压喷头
工 作 压 力
（ kg/cm2)
1～ 3
3～ 5
>5
喷 水 量
（ m3/h ） <10 10 ～ 40 >40
射 程
（ m） <20 20 ～ 40 >40
喷头按其工作压力和射程的
大小分类
喷
头
按
其
结
构
分
类
旋转式喷头
管孔式喷头
固定式喷头
单列孔管
多列孔管
反作用式
叶轮式
摇臂式
离心式
缝隙式
折射式
固定式喷头
折射式喷头 离心式喷头
特点,
?喷灌过程中，所有部件固定不动，水流以全圆
或扇形同时向四周散开
? 水流分散，射程小 （ 5～ 10m） 喷灌强度大
? 水滴细小，工作压力低
? 结构简单，工作可靠，寿命长
用途,
公园、苗圃、温室等
旋转式喷头
根据转动机构的特点，将旋转式喷头分为摇臂式、叶轮式、和反作
用式齿轮式四种。
齿轮式、摇臂式喷头分别是农业和草坪灌溉中最广泛的两种喷头
射流式喷头的水力学原理
工作压力, 喷水量和射程之间的关系自由出流喷嘴的
流量可按下式计算,
嘴gHFQ 2??
式中,
——喷嘴的流量系数, 一般等于 0.9——0.95
——喷嘴的过水断面积 （ 以平方米为单位 ）
——喷嘴的出口压力（以米为单位，等于喷头的工作压力减去喷头内的水
头损失）。由这个公式可以看出：在喷嘴大小相同时，流量与水头的平方根成正比。
μ
F
影
响
射
程
的
其
他
因
素
喷 射 仰 角
喷头自转速度
喷管结构
流 量
喷射仰角,固体在真空中抛射，射程以仰角 45° 最
远。但水舌在空气中喷射仰角与射程的关系，根据实
验的结果分析得知，当其它因素相同时，喷射仰角为
28° ——32° 时射程最远。
喷射仰角
喷头自转速度
转速,当喷头以 1—3分／转的速度旋转时，比喷头在
静止状态的射程减少 10－ 15％,射程越大减少的百分
数越大，转速越大减少的百分数也越大。
喷管与整流器
为了争取更大的射程，就必须力求从喷嘴射出
的水舌密实透明 (即掺气少 )，表面光滑，水舌内
的水流紊动小。
为达到达些要求，除了喷嘴加工应尽量光滑之
外，更重要的是进入喷嘴的水流应经过整直，使
水流平稳达到大部分流线都平行于水舌轴线。
摇
臂
式
喷
头
的
结
构
喷 嘴
喷 管
整 流 器
弯 管
摇 臂
弯 管
摆臂弹簧
摇 臂 轴
扇形机构
空 心 轴
轴 套
防沙弹簧
垫 圈
三、管道及附件
管
道
固定式管道
移动式管道
薄壁铝合金管
镀锌薄壁管
塑料软管
胶 管
塑 料 管
铸 铁 管
钢 管 聚氯乙烯管
（ PVC管）
聚乙烯管
（ PE管）
1,固定管道 ——塑料管
?塑料管的规格 ——以外径标称
?塑料管的承压能力差
?塑料管优缺点
内壁光滑，水头损失小
施工容易
能适应一定的不均匀沉陷
放臵在地表时，易老化
?塑料管的连接
丝口连接、法兰连接、粘结、焊接、承插
连接
Pvc 管
Pvc 管
PE 管
2,固定管道 —铸铁管
? 铸铁管
? 承压：一般可承受 1MPa的压力
? 使用寿命：大于 30年
? 管段短、接头多、施工量大
? 易锈蚀
? 性脆，承受动载荷能力差
? 管壁厚，重量大
? 钢管
?承压,1.5—6.0Mpa
?使用寿命,15年左右
?管壁薄、重量轻
?管段长、接口少、铺设简便
?韧性强、能承受动载荷
?易锈蚀
4,固定管道 —钢管
移动管道（一）
? 铝铝合金管
? 强度高
? 重量轻
? 耐腐蚀
? 寿命 15—20年
? 硬度差、易变形、价格较高
? 管段长一般为 5m,6m
镀锌薄壁钢管
?强度高
?重量仅为普通钢管的五分之一，但比铝管重
?耐腐蚀
?寿命长
移动管道（二）
钢管
移动管道（三）
?塑料软管
– 有锦塑软管和胶管两种，用锦纶丝或维纶丝织
成网状管坯，然后在内外壁涂一层塑料制成。
可承压 400—800kPa
?胶管
– 用橡胶作为原材料，当中夹布制成，价格较高
快速接头
?便于管道快速移动，移动管道各段间采用快速
接头连接，常用的快速接头的结构形式有以下
几种,
– 11,杠杆紧扣式（或称球形连接）
? 组成：由接合碗、杠杆扣紧环和带橡胶密封圈的承碗
? 特点：密封性好，最大偏角可达 30度但不能自动琐紧
和脱扣，在插入后要用手将搭钩琐紧
杠
杆
紧
扣
式
?V形橡胶密封圈止水，插入时搭扣自动滑
入挂钩槽内
2,搭扣式
?3、弹簧锁紧式
?4、暗销式
?5、偏心扣式等等
还有,
管道附件
?给水栓
管网系统的给水装臵或出水口,用于半固定
式系统或移动式系统中支管和主管的快速
连接和拆卸
给水栓
?自闭阀
用于支管与安有喷头的竖管的快速连接
特点：只有在竖管插进时水流才能通过,
竖管一拆下，阀门自动关闭。
自闭阀
阀门
其它附件和管件,
?阀门、逆止阀、过滤器
?安全阀、空气阀
?三通、弯头
?堵头、流量调节器、压力调节器等
过
滤
器
三
通
四、喷灌动力设备
1、柴油机
2、电动机
小型喷灌机组
柴油机机组
动力机的选配
动力机的选配功率用下式计算,
柴油机,
电动机,
传泵
??
?
75
1 0 0 0 QH
N e ?
(hp)
传泵
??
?
1 0 2
1 0 0 0 QH
N e ?
(kw)
）水泵扬程（—
水泵流量（—
动力机的有效功率—
mH
smQ
N e
)/3注,
五
喷灌机
单
喷
头
喷
灌
机
双
悬
臂
式
纵
拖
式
滚
移
式
时
针
式
平
移
式
人
工
移
动
管
道
式
绞
盘
式
单喷头喷灌机
按行走系统的结构与移动方式可以分为手抬式、手
推车式、牵引拖车式和拖拉机悬挂式四种
与
手
扶
拖
拉
机
配
套
的
喷
灌
机
手
抬
式
柴
油
轻
型
喷
灌
机
手
推
式
小
型
喷
灌
机
拖拉机悬挂式大型喷灌机
单喷头喷灌机 田间工程的布置特点
?控制面积有限，为了进行大面积的喷灌，就要在田间
布置供水系统和喷灌机的移动道路
?单喷头喷灌机一般从明渠中取水
?供水渠道的间距也就是喷头的组合间距
?如果供水渠道中水深较浅而不能完全淹没吸水管的滤
网或淹没深度不够，需挖集水坑
?喷头可以是全圆喷洒，也可以是顺风向作 240～ 300°
扇形喷洒
滚移式喷灌机
移动式喷灌机田间作业示意图
滚移式田间工程的布置
?滚移式喷灌机一般是由有压管道供水
?喷灌管道与给水栓之间用软管连接，供水管道间距为
最大喷灌管道长度的两倍
?给水栓间距一般等于垂直支管方向的喷头组合间距
?但是如果配有较长的软管可由一个给水栓给两个喷头
供水，那么间距就可以加大一两倍，也可取减少装卸
软管的时间
纵 拖 式 喷 灌 机
纵拖式喷灌机田间工程布置特点
?纵拖式喷灌机一般由压力管网供水,供水干管一般布
置在田块中间
?纵拖的喷灌管道交替在干管两侧工作
?供水干管一般应埋在地下，以免影响喷灌管道的拖移
?干管上每隔一个组合间距就要装一个给水栓，先后给
两侧的喷灌管道供水
绞
盘
式
喷
灌
机
?绞盘式喷灌机多是从高压管网取水
绞盘式喷灌机田间工程布置特点
?在给水栓处还要有垂直于供水管道的田间小道
?高压管道的间距大致为喷灌机软管长度的两倍
?沿高压管道地面应有道路，以便拖移喷灌机给水栓间
距约为喷头射程 R的 2倍
双悬臂式喷灌机
? 双悬臂式喷灌机的基本特点是将喷灌管道及喷
头都装在向两边伸出的悬臂式桁架上, 这样可
以用较低的压力而又能同时灌溉较大的范
围, 按照悬臂运动的方向不同, 这种喷灌机可
以分成两大类,
1) 平移双悬臂式喷灌机
2) 旋转双悬臂式喷灌机
平移式喷灌机
?田间工程是一系列平行的机行道穗其紧邻的供水渠道
?机行道的间距为两个悬臂长度之和
?路渠两侧 不能有树木和电线杆等障碍物
?供水渠道应有足够的过水断面以保 证供水，给一台喷
灌机供水时一般要求通过流量 0.1—0.13m3/ h
?还要求渠中保持一定的水深，一般水深至少 60cm
双悬臂式喷灌机田间工程布置特点
1.平移双悬臂式喷灌机
2.旋转双悬臂式喷灌机
?田间工程则是一个压力供水管网
?有的喷灌机上附有一根略比悬臂长一点的软管，这
样可以将给水栓布臵在两个喷点的中间，两个喷点
共用一 个给水栓
?湿润面积略有重复，而且整个喷灌面积都能为各喷
点工作的喷灌机的湿润面积所覆盖
?在给水栓处的水压力应等于喷灌机的工作压力，一
般为 400～ 650 kPa
?各喷点之间要布臵道路，以便拖移
时针式喷灌机
电
力
驱
动
式
水
力
驱
动
式
油
压
驱
动
式
压
气
驱
动
式
机
械
或
缆
索
传
动
式
小麦用时针式喷灌机
主管、支管
水 源
湖泊
井泉
渠道
河流
喷
灌
系
统
的
组
成
喷 头
管件
竖管
阀门
动力机
动 力
离心泵
潜水泵
喷灌专用泵
管道系统
施肥过滤系统
水源－河流、渠道、
塘库、井泉、湖泊
水泵－离心泵、潜水
泵、喷灌专用泵
动力机－电动机、柴
油机、汽油机、拖拉
机
管道系统－主管、支
管、竖管、管件、阀
门
喷头
喷灌系统的
组成
灌溉系统配套
六、喷灌系统 主要内容
1、喷灌系统的组成
2、喷灌系统的分类
3、喷灌系统的规划设计
喷
灌
系
统
管道喷灌系统
机组喷灌系统
固定式喷灌系统
半固定式喷灌系统
移动式喷灌系统
小型机组喷灌系统
平移式喷灌系统
中心支轴式喷灌系统
卷管式喷灌系统
固定式喷灌系统 (solid-set system)
移动式喷灌系统 (Portable system)
半固定式喷灌系统 (Semi-portable system)
绞盘式喷灌机
平移式喷灌系统 (Linear-move system)
时针式喷灌系统 (Center-pivot system)
喷
灌
系
统
的
规
划
设
计
收集规划所需资料
水量平衡计算
选择喷灌系统的形式
选择喷头及确定喷头的组合形式
布 臵 干、支 管
拟定喷灌工作制度
管网水力学计算
图 纸 绘 制
材 料 统 计
工 程 预 算
效 益 分 析
施 工
1、基本资料的收集
(1)灌区地势, 地形资料,一般应有 1/500——1/1000
比例的地形图, 以此了解水源情况, 确定灌区部位,
范围, 水泵位臵及高程；设计管路或渠道网以及道
路的布局和尺寸, 按合理的耕作方向, 拟定喷灌系
统的作业方式等 。
(2)水源调查,要测定流量和水位高程及变幅，可供
水量和保证率，研究水源工程问题。如果是井水，
考虑群并汇流的可能条件。
(3)种植制度及群众高产灌溉经验,
了解当地种植结构, 轮作制度, 机械化水平, 以
及与开展喷灌有关的农业种植, 耕作的现状与存
在问题, 确定主要喷灌作物和喷灌任务, 在总结
当地群众生产经验的基础上, 拟定喷灌制度 (包
括喷灌时间, 次数, 每次喷水量和总用水量 )。
(4)农业气象,
收集降水, 气温, 地温, 风向, 风力等与喷灌有
密切关系的农业气象资料, 据以分析确定喷灌任
务, 喷灌制度, 喷灌的作业方法, 田间喷灌网的
合理布局
(5)土壤,
土壤透水性是确定喷灌强度和灌水量的重要指标
组合喷灌强度应该小于土壤入渗强度 。
(6)作物耗水量,不同作物在不同生育期的耗水量随各生
育阶段中耗水和气候条件不同而有差别，需根据试验取得
资料，设计时采用喷灌作物耗水最旺时期平均日耗水量为
准 (以毫米／日计 )。用表示。在设计灌水深 m(以毫米计 )
为已知的情况下，可得,
(7)其它,调查有关喷头, 水泵, 动力设备, 管材产品和
工程材料及价格等 。 社会经济状况,了解当地群众的年平
均收入 。
?
?m
T ＝灌水周期
2、水量平衡分析
目的,确定灌溉面积，蓄水工程规模
步骤,
2.供水分析
1.用水分析,
① 选择设计典型年
② 计算典型年的作物需水量和典型年灌溉用水量
③ 其它用水
3.用水平衡计算
② 当来水总量满足要求，但在时间分配上
不能满足，修建蓄水池调节
① 来水总量及其在时间上的分配都能满足用
水要求时，不建蓄水池
③ 当来水总量不能满足要求，确定适宜的
灌溉面积。
3,选择喷灌系统的形式
固定式喷灌系统 ——用于喷灌次数多，经济价值高的作物
半固定式喷灌系统 ——用于小麦等
小型机组式 ——山区或经济价值较低的作物
绞盘式喷灌机 ——小麦等大田作物
大型平移或时针式喷灌机 ——大型农场
选
择
喷
头
及
确
定
喷
头
的
组
合
形
式
喷头的选择
喷头的组合方式
计算喷头和支管的间距
计算组合平均喷灌强度
4.1,喷头的选择
考虑灌溉作物,
蔬菜 ——水滴小和喷灌强度较小的中低压喷头
玉米、高粱等 ——水滴较大和喷灌强度较大的高
压喷头
考虑土壤,
砂壤土 ——喷灌强度较大的喷头
粘壤土 ——喷灌强度较小喷头
考虑风速,
风速大的地方宜选用喷灌强度较大、水滴直径较
大的中高压喷头
例如：灌溉作物为蔬菜，砂壤土，宜选用喷灌强
度较大而水滴直径较小的喷头。如选用 ZY－ 2喷
头，喷嘴直径 7.0mm，工作压力 350kPa，喷头流
量 q=3.2m3 /h，射程 R＝ 18m
4.2,喷头的组合方式
原则, 在保证喷洒均匀、不留空白的情况下，使喷头和支管的
距离应尽量大
组合方式有, 正方形、矩形、正三角形、三角形和扇形等
4.3、计算喷头和支管的间距
设计射程,R设 ＝ K× R (K=0.7—0.9,K反映了风的影响 )
布臵方式 喷头间距 支管间距
圆形喷洒正方形布臵 R 设 1, 4 1 R 设
圆形喷洒正三角形布臵 1, 7 3 2 R 设 1, 5 R 设
圆形喷洒矩形布臵 R 设 1, 4 5 8 R 设
扇形喷洒矩形布臵 R 设 1, 7 3 2 R 设
扇形喷洒三角形布臵 R 设 1, 8 5 6 R 设
不同的布臵方式及喷头、支管间距
4.4、计算组合平均喷灌强度
支管间距
喷头间距
喷头流量
灌溉水利用系数
?
?
?
?
?
?
?
l
b
q
η
η
lb
q
ρ
按如下公式计算,
5、管网布置
布臵原则,
1、管道总长短，造价低
2、有利于管理（轮灌或分）
3、平原区，支管与作物种植方向一，在山区,
支管沿等高线布臵
4、管线纵剖面应力求平顺，减少折点（避免
负压）
5、支管上各喷头的工作压力力求一致，或在允
许的范围内，水利设计准则。
6、支管上各喷头的工作压力力求一致，或在允
许的范围内，遵循水利设计准则。
陡坡上（下坡） ── 缩小管径
（上坡） ── 管道不宜太长
7、水源应在地块中央，经济。
6、拟定喷灌工作制度
1,灌水定额,
2.一次灌水时间,
)mm(
)mm()d(Te
m
灌溉水利用系数
日耗水量灌水周期 ?
?
?
?
)mm(
q
m
t
0
??
灌水强度
灌水定额
3,允许一次同时工作的喷头数
（个）＝
总工作小时数一个灌水周期内的灌水
一次灌水时间
＝
日工作小时数
总喷头数
TC
t
lb
A
NN
?
?
?
?1
7、管道水力计算
?H
H1 H2
H3
水头损失,水流经过管道过程中机械能的损失
分为局部水头损失和沿程水头损失
沿程水头损失,发生在管道均匀流的直线段，
由于水流内部磨擦而消耗的机械能
局部水头损失,发生在水流边界突然发生变化
的流段，由于水流运动状态紊乱从而引起水流
内部磨擦而消耗的机械能。如在变径、管件等
处
7.1 水头损失计算
?总水头损失,
?? ?? jfw hhh
g
v
d
L
h f
2
2
??
?沿沿程水头损失：（达西公式）
? ——管道沿程阻力系数
v—管道平均流速（ m/s)
g——重力加速度,g=9.8m/s2
b
m
f
d
LQ
fh *?
局部水头损失计算：可根据水力学有关公式计算
?喷喷灌中常采用以下经验公式计算沿程水头损失
,
式中,
f —与沿程阻力系数有关的摩阻系数
m —流量指数
b —管径指数
上述 f,m,b 值可从有关表中查得
7.2 多口管水力学计算
?hj1
0H
H1
2H
H3 H4
H5 H6
?hf1
?hf2
?hf3
?hf4
?hf5
6fh?
H H Hw f j? ?
一般计算方法,
?? ??
??
jifi
jfw
hh
HHH
简易计算方法,
喷灌支管的特点：每隔固定间距，就有一个喷头
分流，每个喷头分流量或喷头出水量近似相等这种等
间距、等流量分流的管称为多口出流管，有一种简便
计算沿程总水头损失的方法
7.3多口管沿程水头损失的计算
其方法为,
首先根据管首流量计算沿程流量不变时（不考虑分
流）的水头损失 hf,然后再乘以一个小于 1的折减系数（多
口系数） F
即得多口管的沿程水头损失,
多口系数 F与出流孔数目，孔口位臵及流量指数
等有关，其计算公式为,
ff hFH *?
21
1
6
1
2
1
1
1
1
1*
N
m
Nm
F
xN
xFN
F
?
??
?
?
??
??
?
式中,m－流量指数（与材质有关）
N－管上出水口总数（或喷头总数）
x－第一个出水口到管道进口距离与出水口间
距的比值
即,
F1－ x=1时的多口系数
多口系数已制成表，不必计算，可直接查取
平均压力或平均流量所处的位臵在,
?距离支管进口 0.4L处，此处的水头损失为 3/4Hf
?要求此处的压力等于喷头的工作压力
?支管进口水头
H0＝ H喷头设计压力 ＋ H竖管高度 ＋ 3/4Hf± 1/2Z（下坡－，上坡＋）
L
0.4L
3/4Hf Hf
Z 1/2Z
H0
支管设计主要的设计任务是限制喷头间的流量偏差，获
得满意的均匀度和灌水效率。
一般原则为：控制同一支管上任意两个喷头的喷水量之
差在 10％以内。此原则也等同于,控制支管上任意两个
喷头的工作压力水头之差不超过喷头设计工作压力水头
的 20%
此即为 20%规则
20%原则
Example,
已知,喷头流量 q=3.2m3/h,喷头个数＝ 8，喷头间距＝ 18m，竖管高度＝ 1m，
喷头工作压力＝ 350kPa，平地，支管采用 PVC管
试分别计算,
干管 支 管
竖
管
H0
Hf
Hf0
2.当支管管径采用 D1＝ 63mm和 D2=50mm时的支管水头损失和支管进口水
头
1.支管允许的最大压力差
1,支管允许的最大水头偏差,
350kPa× 20%=70kPa=7m
2,水头损失和支管进口水头计算
当 D＝ 50mm时（内径 46mm）
无旁孔出流时的水头损失,
Hf0=1.1 × fLQm/db
=1.1 × 0.948× 105× (7× 18+9)
× (3.2× 8)1.77/464.77=51.3 m
解,
多孔出流 时的水头损失,
Hf＝ Hf0 × F=51.3 × 0.387=19.8 m
支管进口水头,
H0＝ H喷头设计压力 ＋ H竖管高度 ＋ 3/4Hf± 1/2Z
＝ 35m+1m+3/4 × 19.8 m+0=50.85 m
当 D＝ 63mm时（内径 58mm）
无旁孔出流时的水头损失,
Hf0=1.1 × fLQm/db
= 1.1 × 0.948× 105× (7× 18+9)
× (3.2× 8)1.77/584.77=16.9m
多孔出流时的水头损失,
Hf＝ Hf0 × F=16.9 × 0.387=6.55 m
支管进口水头,
H0＝ H喷头设计压力 ＋ H竖管高度 ＋ 3/4Hf± 1/2Z
＝ 35m+1m+3/4 × 6.55 m+0=40.91 m
七、喷灌设备的多种用途
?省力喷洒
?环境保护喷洒
?防灾喷洒
省力喷洒
?喷洒农药
?冲洗及充填
?洒水
?喷洒其他化学药品
?喷洒肥料
环境保护喷洒
?美化环境
?防尘净化环境
?废水（料）处理
?降温
?鱼塘充气增氧
?供水供电
防灾喷洒
?防冻霜
?防风蚀
?防海潮风害
?洒水除雪
八、固定式喷灌系统规划设计实例
假设，灌区 120亩（ 270m× 290m），作物为
蔬菜，地形为平地，土壤为壤土，水井供水量
60m3 /h,动水位 20m，每天开机 14h，作物最
大日耗水强度 e=6mm/d,作物耗水高峰期日均
降雨 P=0 mm/d,设计灌水周期 7d 。
（一）,收集规划收集所需的资料
?地形、气象
?水文地质、土壤（质地、土层厚度、冻土深度、土壤
入渗率等）
?作物品种和种植结构
?动力、水源（出水量、动水位等）
?社会经济状况
?已知水源供水量，确定灌溉面积
?已知灌溉面积，确定引水量和调蓄容积
方法,
?如果已知水源为水井，要求确定灌溉面积
?假设灌水周期为 T天，日耗水 e毫米
?T天水井可供水量,T（ 天） × C日开机小时数 × Q井
(m3/h)
?T天用水量,T（ 天） × (e-p)/1000 × A × 667
（二）、水量平衡计算
目的,
来用水平衡,来水量＝用水量,即,
T（天） × C日开机小时数 × Q井 （ m3/h ）＝ T（天）
× (e-p)/1000 × A × 667
得：可灌溉的面积
本例中
A＝ 14 × 60/(0.667 × e)=209亩
根据前面讲述,
固定式喷灌系统 －用于喷灌次数多，经济价值高的作物
半固定式喷灌系统 －用于小麦等
小型机组式 －山区或经济价值较低的作物
绞盘式喷灌机 －小麦等大田作物
大型平移或时针式喷灌机 －大型农场
本例中
灌溉作物为经济价值较高的蔬菜，选择固定式喷灌系统
（三）、选择喷灌系统的形式
根据前面讲述,
1,喷头的选择
考虑灌溉作物：蔬菜－水滴小和喷灌强度较小的中
低压喷头
玉米高粱等－水滴较大和喷灌强度
较大的高压喷头
考虑土壤,砂壤土－喷灌强度较大的喷头
粘壤土－喷灌强度较小喷头
考虑风速：风速大的地方宜选用喷灌强度较大水滴
直径较大的中高压喷头
（四）、选择喷头及确定喷头组合形式
灌溉作物为蔬菜，砂壤土，宜选用喷灌强度较
大而水滴直径较小的喷头。如选用 ZY－ 2喷头，
喷嘴直径 7.0mm,工作压力 350kPa,喷头流量
q=3.2m3/h,射程 R＝ 18m
本例中,
原则,在保证喷洒均匀、不留空白的情况下，使喷头和支管的距
离应尽量大
组合方式有,正方形、矩形、正三角形、三角形和扇形等
本例采用正方形布臵
2,喷头的组合方式
3.计算喷头和支管的间距
设计射程 R设 ＝ K× R (K=0.7——0.9,K反映了风
的影响 )
本例中,R设 ＝ 0.7× 18＝ 12.6 m
如采用正方形布臵，喷头和支管间距为,
L=b=1.42× R设 ＝ =1.42× 12.6＝ 17.8m≈18m
hmmhm
lb
q
p
/9.7/0079.0
8.0
1818
2.3
??
?
?
??
?
? ?
hmmphmm /12/9.7 ＝砂壤土?
4.计算组合平均喷灌强度
满足要求
支 管 的 埋 设
竖 管 的 固 定
竖 管 的 固 定
竖 管 的 固 定
（五）、拟定喷灌工作制度
1,灌水定额,
2.一次灌水时间,
小时＝
喷灌强度
灌水定额
64.6
9.7
5.52
t ??
亩
天
/m35mm5.52
8.0
mm67Te
m 3??
?
?
?
?
TC
t
lb
A
NN 1
?
?
?
?
日工作小时数
总喷头数
＝
总工作小时数一个灌水周期内的灌水
一次灌水时间
＝
7.16
714
64.6
1818
667120
N 1 ?
?
?
?
?
＝
3,允许一次同时工作的喷头数
本例中,
（六）、管网水力学计算
目的：确定干管、支管直径，系统总扬程和流量，配臵
水泵
1、确定支管直径和计算支管进口水头
计算支管上允许的最大压力差（ 20％规则）
△ h允许 =H喷工 × 20％
＝ 350kPa× 20％＝ 70kPa=7m
计算支管水头损失 若选用 D＝ 63mm的 PVC管,
如前例,
当 D＝ 63mm时，△ h支 =6.55m<7m
计算支管进口水头 H支管进口 ＝ H喷头设计压力 ＋ H
竖管高度 ＋ 3/4△ h支 ± 1/2Z
＝ 35m+1m+3/4 × 6.55 m+0=40.91 m
2,计算干管水头损失、确定干管管径
?选取最不利轮灌组，以最不利轮灌组确定干管管径。
?本例中，第一轮灌组（顶端）为最不利轮灌组
?干管流量 Q干 ＝ 8× 3.2× 2＝ 51.2m3/h，干管长 L＝ 270m
若选用干管为 D＝ 110mm（内径 100mm）的 PVC管
△ h干 ＝ 1.1× f× L× Qm/db=8.61m
3,计算干管进口水头
H＝ H干管进口 ＋ △ h首 ＋动水位＝
49.52+2+20=73.52m
Q= 51.2m3/h
4,计算水泵扬程和流量
5,反算其他支管
270m
290m
干
管
18m
（七）、布臵干、支管
支管 水井
（八）、图纸绘制
（九）、材料统计
（十）、工程预算
（十一）、经济评价及效益分析
（十二）、施工
九、喷灌系统自动化
主要目的,
?提供劳动生产率和设备利用率、节约劳力和进一
步减轻繁重的灌水劳动。
?为了提高灌水质量，保证准确地根据作物的需要
适时适量的进行灌溉，充分发挥喷灌效益，提高
产品的质量，节约用水。
?为了保证设备的安全可靠的运行。
自动化喷灌系统包含三个方面
自动检测
自动操纵
自动调节
自动化喷灌系统的分类
全自动化喷灌系统
半自动化喷灌系统
远动化喷灌系统
自动化喷灌系统工作原理方框图
手动开关 动力源
控制机构
显示机构
喷头 控制对象
检查机构 传感器
执行机构
喷灌系统自动化的操纵方式
?电力有线操纵
?电力无线操纵
?水力操纵
?电 —水操纵
