喷灌工程学讲座
第一章 喷灌的发展趋势
?（一）国外喷灌的发展状况
? 1,喷灌面积大
? 2,喷灌面积占灌溉面积的比重大
? 3,喷灌面积发展速度快
?（二）国外喷灌发展的趋势
? 1,继续发展多种多样的喷灌设备与喷灌系统
? 2,扩大单机和系统控制面积，提高机组适应能力
各种喷灌机最大控制面积
机 型 绞盘式 双悬臂式 滚移式 中心支轴式 平移式
结构尺寸及
有关数据
喷头射程
50m
桁架长
120m
支管长
400m
支管长 805m，
最长 182m，
30个塔架
支管长
605m
最大控制面
积（亩） 500 750～ 950 500～ 1000 6556
1920～
3840
国外喷灌发展的趋势（续前）
? 3,尽力节省能源
? 4,广泛使用轻质管道和塑料管道
? 5,采用自动化技术，提高喷洒质量
? 6,发展综合利用，向国民经济各部门渗透
? 7,重视喷灌基础理论和新技术的开发研究，
注意多学科配合和协作生产
我国发展喷灌的前景
? 我国发展喷灌的前景是广阔的、乐观的，
但在今后的发展中应注意以下问题。
? 1,认真做好喷灌发展规划工作
? 2,按照经济规律发展喷灌
? 3,积极稳妥地引进国外先进喷灌技术和设
备，加快我国喷灌设备的产业化
? 4,加强喷灌技术的科研
第二章 喷灌的优缺点
? 喷灌 是喷洒灌溉的简称。它是借
助一套专门设备将具有压力的水喷到
空中，散成水滴降落田间，供给作物
水分的一种先进的灌溉方法。
? 一、喷灌的优点
? （一） 省水
? （二）增产
? （三）省工
? （四）省地
? （五）保持生态平衡，改善人类
和生物的生存环境
? （六）提高产品质量，增加收入，增加出口
? （七）适应性强、用途广、可综
合利用
灌水方法 田间水利用率 (%)
喷灌 85
沟灌 75
畦灌 65
漫灌 50
滴灌 90～ 95
喷灌的缺点和局限性
? 喷灌也有一定缺点和局限性，主要是以下几方面：
? 1,投资较高
? 2,受风和空气湿度影响大
? 3,技术要求高
? 4,高中压喷灌耗能校大
? 5,固定式喷灌不利于机耕
? 6,移动式、半固定式管道喷灌系统搬运管道困难
? 7,中心支轴式、平移式等大型机组对土地平整划一要求
较高
? （一）对于一个灌溉工程究竟是否选择喷
灌，主要考虑以下几方面：
? 1,经济条件
? 2,技术条件
? 3,社会条件
? 4,群众、技术干部、领导对喷灌的认识和
接受程度
? 。
? （二）适宜发展喷灌的条件
? 1,采用地面灌土壤渗透太大，如沙地、河滩地
等。
? 2,土层浅，平整土地容易破坏土层结构，或地
形起伏不平，平整土地费用太高。
? 3,坡度较陡和容易受侵蚀的土壤。
? 4,水源的水量和流量不能满足地面灌溉的要求，
或地面灌不能有效配水，而采用喷灌其水源水量
和流量可以满足要求。
? 5,喷灌的设计和施工可以很快进行，能够尽快
获得高产和经济效益。
? 6,劳力、资金、材料、设备及运输等有保证
第三章 喷灌工程规划设计
? 喷灌工程的规划应收集水源、气象、地形、
土壤、作物、灌溉试验、能源、材料、设备、
社会经济状况与发展规划等方面的基本资料。
喷灌工程的设计应根据灌区地形、土壤、气
象、水文、地质、作物种植以及社会经济条
件，通过技术经济比较确定。
规划设计原则、内容及成果要求
? 喷灌工程规划设计的原则
1,喷灌工程的规划应以各地喷灌区划为基础，符合地区性农业
区划和水利规划的要求，并与农村发展规划相协调，采用的节水技
术应与农艺技术相适应并符合种植结构的要求。
2,喷灌工程应通过技术经济比较及环境评价确定水资源可持续
利用的最佳方案。其形式应根据当地自然和社会经济条件、水土资
源特点和农业发展要求，因地制宜选择，可采用一种或多种类型。
喷灌系统类型应考虑以下因素进行综合比较确定：
3,喷灌工程规划成果应包括规划报告、概算书及工程布置图。
4,喷灌工程应密切与排水、道路、林带、供电等系统，以及居
民点的规划相结合，做到统筹安排，并注意充分利用原有的水利及
其它工程设施。
5,注意节省能源，在有自然水头可利用的地方，尽量发展自压
或部分自压喷灌。
? 喷灌工程规划设计的内容
? （一）勘测、收集基本资料
? （二）喷灌可行性分析
? （三）水源工程规划
? 1,选择取水方式和取水位置
? 2,选择蓄水工程的类型、数量与位置
? 3,蓄水工程容积的确定
? （四）喷灌系统选型
? （五）压力规划
? （六）工程规划布置
? （七）投资概算及效益分析
? 三、规划设计成果要求
1,规划设计书的内容
2,工程规划布置图
3,预算书
喷灌设备与喷灌系统类型的选择
? 一、喷灌设备
? 喷灌设备又称喷灌机具，是用于喷灌的动力机、
水泵、管材、喷头等机械和电气设备的总称。简称
,机、泵、管、头, 。
? （一）喷头
? （二）喷灌输水管道和附件
? （三）喷灌用泵
? （四）动力机
? （五）喷灌机（组）
? 把灌溉水源、喷灌设备和田间工程有机联系起来，以达到将灌溉
水均匀地喷洒到田间，来满足农作物对水分的要求，这样一种水利
工程设施称之为喷灌系统。
? 喷灌系统的分类方法有多种：
（一）按系统获得压力的方式分类
1,机压式喷灌系统
2,自压式喷灌系统
（二）按系统的喷洒特征分类
1,定喷式喷灌系统
2,行喷式喷灌系统
（三）按系统的设备组成分类
1,管道式喷灌系统
2,机组式喷灌系统
喷灌系统分类
? 三、各类喷灌系统的特点及适用条件
（一）固定管道式喷灌系统
（二）移动管道式喷灌系统
（三）半固定管道式喷灌系统
（四）定喷机组式喷灌系统
1,使用单喷头机组的系统
2,使用多喷头机组的系统
（五）行喷机组式喷灌系统
? 喷灌设计标准和设计参数
? 一、喷灌设计标准
喷灌设计标准和设计参数是喷灌系统设计的依据，是衡
量一个喷灌系统规划是否合理，设计是否正确的主要技术标
准。正确地拟定喷灌设计标准和设计参数，不仅能确保喷灌
系统的喷洒质量和运行可靠性，同时也能保证工程经济合理。
我国灌溉规划中常采用灌溉保证率法确定灌溉设计标准。
喷灌工程设计保证率应根据自然条件和经济条件确定。丰水
地区或作物经济价值较高时，可取较高值；缺水地区或作物
经济价值较低时，可取较低值，但一般不宜低于 85％。喷灌
系统的设计保证率，在南方地区不宜低于 90%，在北方地区
不宜低于 85%。
? 二、喷灌设计参数
? 1,设计灌水定额和灌水周期
? 2,设计风速和风向
? 3,喷洒水利用系数
? 4,喷灌均匀系数
? 5,喷灌强度
? （ 1）设计喷灌强度。
? （ 2） 组合喷灌强度。
? (3) 允许喷灌强度。
? 6．一个位置的喷洒时间和设计日净喷时间
? 7,支管首末端喷头压力差
? 8,喷灌系统喷头工作压力
? 9,作物雾化指标
设计灌溉制度和喷灌用水量计算
? 农作物的灌溉制度是指播前及全生育期内的灌水
次数、灌水日期、灌水周期和灌水定额和灌溉定额。
设计灌溉制度是指符合设计标准的代表年的灌溉制
度，它是确定灌区设计流量和用水量的依据，也是
确定喷灌系统总流量、分区流量和确定系统工作制
度的依据。
? （一）设计灌溉制度的拟定方法
? 在规划设计中，常采用以下 3种方法来确定灌溉制度。
1,总结群众丰产灌水经验
根据当地或邻近地区群众积累的多年喷灌和其它灌溉的经
验，深入调查符合设计要求的干旱年份的灌水次数、灌水时
间和灌水定额等数据，据此分析确定设计灌溉制度。
2,利用灌溉试验资料
多年来各地进行了不少喷灌田间试验，积累了一定的资料。
在认真分析试验资料的基础上，制定设计灌溉制度。
3,水量平衡计算方法
利用农田水量平衡原理，经分析计算制定灌溉制度。当参
与计算的各因子数据准确时，计算结果较为可靠。
? 二、设计灌水定额和灌水周期的确定
（一）设计灌水定额的计算
（二）设计灌水周期的计算
? 三、喷灌用水量及用水流量的计算
（一）设计年用水量计算
（二）喷灌设计流量计算
（三）随机用水的喷灌设计流量计算
)(1.0 21 ??? ?? Hm
? 水源分析与水利计算
水源水量分析计算 作为喷灌工程的水源，
可有河川径流、地方径流、地下水及已建成
的水利工程供水等不同类型。。
蓄水工程容积计算 蓄水工程的容积需根据
来水和用水的平衡关系来确定。
蓄水工程地址选择
第四章 喷灌系统技术设计
? 设计的步骤一般如下：
1,了解规划的内容，掌握设计的原则、方案和总体布局。
2,搜集基本资料，在规划设计的基础上，根据技术设计的
要求提出需要补充搜集或提供更详细资料的清单。
3,准备设计依据，包括文件、合同、标准、规范、设计手
册等。
4,设计计算。包括灌溉制度、喷头选型及校核、系统布置、
管道选型、水力计算、水泵选型、系统结构设计、预算
和经济分析等。
5,绘制设计图纸。
6,形成设计文件，设计审核、批准。
设计内容
? （ 1）基本资料，和规划阶段基本一致，但更详细一些。
? （ 2）喷灌系统选型。
? （ 3）拟定作物灌溉制度、计算喷灌用水量。
? （ 4）水源分析与水源工程规划。
? （ 5）喷头选型与组合。。
? （ 6）喷灌系统布置。
? （ 7）拟订喷灌工作制度。给出有关各项数据，进行轮灌编组、
安排轮灌顺序。
? （ 8）管材与管径的选择。
? （ 9）管道系统结构设计。绘制管道纵剖面图、管道系统结构示
意图。
? （ 10）喷灌系统设计流量和设计扬程的确定，水泵及动力机选配。
各级管道的压力校核。
? （ 11）技术经济分析。编制材料设备明细表；进行工程投资预算，
年费用及效益估算；进行经济分析，计算经济指标。
? 在设计说明书中，还要对施工及运行管理提出必要的要求，阐
明有关注意事项。
设计图纸
? （ 1）系统平面布置图。绘在比例尺不小于 1/2000的地形图上。
图中应标明灌区边界及内部分区线，水源、水源工程及泵站的位
置，输电线路的位置和走向，各级管道及喷点的位置，各类闸阀、
给水栓以及其它附属设施的位置，还应标明管道的名称及编号。
? （ 2）管道纵剖面图。绘出各级管道的纵剖面图，其中固定支管
一般可绘制一两条作为典型。管道纵剖面图应绘出地面线、管底
线，标出各种管件（如阀门、三通、四通、异径管等）和镇墩的
位置，底栏应包括桩号、地面高程、挖深、纵坡和管径等栏目。
? （ 3）管道系统结构示意图。以透视图形式绘出固定管道系统的
结构示意图，标出各段管道的材质、长度、管径及各种管件的规
格型号。
? （ 4）工程建筑物设计图。包括泵站平面图、立面图、电气主结
构图，以及蓄水池、工作池、阀门井、泄水井、镇墩的设计图。
喷灌系统管道布置
? 田间管道系统的布置一般应遵循以下原则：
1,应符合喷灌工程规划的要求。
2,喷洒支管应尽量与耕作和作物种植方向一致。
3,喷洒支管最好平行等高线布置，如果条件限制，
应尽量避免逆坡布置。
4,在风向比较恒定的喷灌区，支管最好垂直于主风
向布置，应尽量避免平行主风向布置。
5,喷洒支管与上一级管道的连接，应避免锐角相交，
支管铺设应力求平顺、减少折点。
影响田间管道系统布置的主要因素
在贯彻以上原则时，有时会出现矛盾，这时应根据具体
情况进行分析比较，分清主次，因地制宜地确定布置方案。
影响管道布置主要有下列因素：
1.地形条件
2.地块形状
3.耕作与种植方向
4.风向和风速
5.水源位置
? 田间管道系统的布置形式
1.丰字形布置
2.梳子形布置
喷头选型和组合间距
? 按照, 喷灌工程技术规范, 规定，选择喷
头和确定组合间距的具体要求如下：
1,喷灌强度不超过土壤的允许喷灌强度值。
2,组合均匀系数不低于规范规定的数值。
3,雾化指标不低于作物要求的数值。
4,有利于减少喷灌工程的年费用。
? 喷头的喷洒方式和组合形状
喷头的喷洒视喷头的类型和附属设备的不同有多
种方式，如全圆喷洒、扇形喷洒、矩形喷洒、带状
喷洒等。一般情况下使用全圆喷洒，在田边路旁或
房屋附近有时使用扇形喷洒。
喷头的组合形状也称布置形式，一般用相邻 4个喷
头组成的平面图形表示。喷头的基本布置形式有两
种，矩形组合和平行四边形组合。
? 设计喷灌强度
? 当喷洒水利用系数近似为 1时，设计喷灌强度可用下式求取：
ρ=1000Q/A
式中,ρ—— 设计喷灌强度，（ mm/h）；
Q—— 各同时喷洒喷头的流量和（ m3/h）；
A—— 各喷头同时喷洒时地平面上的湿润面积，（㎡）。
? 当风速超过 1 m/s，多喷头设计喷灌强度可以通过修正 ρs的方法用下
式计算：
ρ=KwCρρs
ρ—— 组合喷灌强度（ mm/h）；
Cρ—— 组合系数,；
Kw—— 风系数,；
ρs—— 单个喷头独立喷洒设计喷灌强度,也可由喷头性能表查出。
? 组合间距的确定
? 确定喷头组合间距的常用方法有 3种
1,第一种是先选定喷头参数，再定组合间距，然后验算是否满足
喷灌质量的要求；
2,第二种是先确定控制喷灌质量的参数，再据以选择喷头及参数，
然后确定组合间距；
3,第三种是先确定组合间距，再按喷灌质量要求找出控制条件，
然后据以选择喷头及其参数。
? 第一种方法的优点是对喷头的品种规格有多少要求不高，缺
点是不能避免试算；第二种方法是由第一种方法改进而来，可
避免试算，在优化设计中使用也较方便；第三种方法的优点是
对管道的规格有多少要求不高，也可避免试算，缺点是要求有
足够多的喷头。因此在喷头、支管、干管规格较少或不齐全时
以采用第二种方法较好；在有足够多的品种规格可供选择时，
用第三种方法最方便。
? 选择喷头及其参数
喷头参数包括工作参数和性能参数，工作参数指喷头的工作
压力和嘴径，性能参数指喷头的流量和射程。选择喷头时要满
足作物对雾化程度的要求。
? 选择喷头时的几点经验：
1,土壤质地对允许喷灌强度的数值有很大的影响，粘性土壤的
允许喷灌强度比砂性土壤要小的多，所以当灌区土壤粘重时，
应注意选择 ρs值较小的一组喷头参数。
2,风对喷灌质量的影响很大，风速高时喷洒湿的润面积急剧减
小，使喷灌强度增大，所以当灌溉季节风速较高时，选择的喷
头参数应使 ρs较小。
3,喷灌系统的运行方式也影响喷灌强度，在相邻支管上多喷头
同时喷洒的情况下，要求要小，在只有一条支管上的喷头同时
喷洒的情况下,ρs应较小，没有相邻喷头同时喷洒的单喷头运
行情况,ρs可较大。
4,地形坡度对运行喷灌强度也有影响，所以在地形坡度较大时，
应选 ρs小的喷头性能参数。
? 确定间距射程比、计算组合间距
喷头不等间距布置时的最大间距射程比
设计风速
最大间距射程比
垂直风向 平行风向
0.4-1.6
1.4-3.4
3.4-5.4
1
1-0.8
0.8-0.6
1.3
1.3-1.1
1.1-1
喷头等间距布置时的最大间距射程比
设计风速
最大间距射程比
0.4-1.6
1.4-3.4
3.4-5.4
1.1-1
1-0.9
0.9-0.7
? 验算设计喷灌强度
在选喷头、定间距的过程中雾化指标和均
匀度已满足了要求，但还需校核组合喷灌强
度是否满足要求。验算的公式为
ρ≤ρ允
式中,ρ允 — 土壤的允许喷灌强度。
喷灌工作制度
先按组合间距将支管、喷点、干管、控制设备等绘制于地形图上，
形成管系平面布置图，然后拟定喷灌工作制度。喷灌工作制度包括
喷头在工作点上喷洒的时间、每日可喷洒的工作位置数、同时喷洒
的喷头数和轮灌方案。
? （一）喷头在工作点上喷洒的时间
喷头在工作点上喷洒的时间与灌水定额，喷头参数和组合间距有
关，可用下式求得：
t=abm/1000q
式中 t—— 喷头在工作点上喷洒的时间 (h)；
a—— 喷头间距 (m)；
b—— 支管间距 (m)；
m—— 设计灌水定额 (mm)；
q—— 喷头流量 (m3/h)。
? （二）每日可喷洒的工作位置数
每日可喷洒的工作位置数用下式求出：
n=td/（ t+tm）
式中 n—— 每日可喷洒的工作位置数；
td—— 每日喷灌作业时间（ h）；
tm—— 移动、拆装和启闭喷头的时间（ h）。
如果拆装、移动和启闭可不占用喷灌的作业时间，
此时 tm为零。
? （三）同时喷洒的喷头数
对于每一喷头可独立启闭的喷灌系统，每次
同时喷洒的喷头数用下式计算：
np=N/nT
式中 np—— 每次同时喷洒的喷头数；
N—— 灌区内喷点总数；
n—— 每日喷洒的工作位置数。
T—— 设计灌水周期（ d）。
? （四）轮灌方案
? 轮灌可使管道的利用率提高，从而降低设备投资。确定
轮灌方案时，应考虑以下要点：
（ 1）轮灌的编组应该使操作简单方便，便于运行管理。
（ 2）各轮灌组的工作喷头总数应尽量接近，使系统的流
量保持在较小的变动范围之内。
（ 3）轮灌编组应该有利于提高管道设备利用率，应考虑
流量分散原则，避免流量集中于某一条干管。
（ 4）轮灌编组时，应使地势较高或路程较远的组别喷头
数略少；地势较低或路程较近的组别喷头数略多，以利于保
持水泵始终工作在高效区。
管道系统设计和管道水力计算
? 管道系统设计
管道系统设计在各级管道的平面布置方案确定后进行，
内容包括各级管道的管材和管径选择、各级固定管道的纵剖
面设计、管道系统的结构设计和管系各控制点的压力计算。
? （一）管材和管径的选择
1,管材的选择
2,管径的选择
（ 1）支管管径的选择
（ 2）干管管径的选择
? （二）管道纵剖面设计
? （三）管道系统结构设计
? （四）管道系统各控制点压力的确定
? 喷灌管道水力计算
? （一）设计流量和设计水头计算
1.喷灌系统的设计流量
2,喷灌系统的设计水头
? （二）管道水头损失计算
,喷灌工程技术规范, 中规定的水头损失计算公式：
1.选用公式必须符合该种管材一般情况下管内水流的流态实
际，确保计算准确。
2.选用公式必须是单指数公式,即应能表达为流量的指数函
数和管径的指数函数，以便于喷灌系统的管道经济管径和
经济运行的优化分析计算，并且沿程水头损失公式采用单
项式指数公式，支管沿程水头损失的多口系数公式才好推
算。
b
m
f d
LQfh ?
式中,Q—— 管道中流量（ m3/h）；
L—— 计算管长（ m）；
f—— 摩擦损失系数；
m—— 流量指数；
b—— 管径指数。
沿程水头损失公式中的 f,m,b值
管 材 流 态 f m b
砼管、钢筋砼管
n=0.013
n=0.014
n=0.015
粗糙区 1.310× 1061.553× 10
6
1.782× 106
2
2
2
5.33
5.33
5.33
旧钢管、旧铸铁管 过渡区 6.25× 106 1.9 5.1
石棉水泥管 过渡区 1.455× 105 1.85 4.89
塑料硬管 光滑区 0.94× 105 1.77 4.77
铝管、铝合金管 光滑区 0.861× 105 1.74 4.74
自压喷灌系统设计
? 在山区、丘陵区，当灌区上部的较高位置
有库塘、渠道、山泉等水源时，可利用地
形高差所形成的自然水头，使水流获得喷
灌所需的压力实现喷灌，这样的喷灌方式
称为自压喷灌。
? 自压喷灌的类型
1.完全自压喷灌：
2,自压＋机压喷灌：
3,提蓄喷灌：
自压喷灌系统设计
1,自压喷灌系统的设计
2,自压喷灌系统的管道布置
3,自压喷灌系统对地形和坡度的要求
4,自压喷灌系统的压力分区
5,自压喷灌系统的减压措施
6,自压喷灌系统的管道设计
机组式喷灌系统设计
? 一、轻小型喷灌机组系统设计
1,机组台数的确定
2,喷洒方式和喷头组合形式
3,田间布置
4,喷灌强度和喷灌时间
5,田间工程设计
自压喷灌系统设计
? 二,绞盘式喷灌机系统设计
? 三、中心支轴式喷灌机
? 四、平移式喷灌机系统设计
喷灌工程施工和试运行
? 一、施工的组织和准备
? 二、工程施工
喷灌工程的施工一般包括水源工程施工、泵站施
工、管道和附属设备的安装，以及田间配套工程的
施工等。具体包括：
1.施工放样
2.基坑开挖
3.浇筑泵站机组基座
4.埋设管道
? 三、设备安装
? （一）一般要求
1,设备安装人员在安装前应了解设备性能，熟悉其安装
要求，应具备安装的必要知识和实际操作能力，熟悉安全操
作规程。
2,设备安装所需工具、机具应预先确认安全可靠，有关
的土建工程应验收合格。
3,应按照设计要求核对待安装设备的数量、规格、材质、
型号，认真进行外观质量检查，认真核对连接尺寸。应对喷
头、管材、管件等用量大的材料设备进行现场抽样检查，抽
检数量同一规格同一批次不少于 3件，抽检不合格则加倍进
行不合格项目的复测，如仍有不合格则该批次全部作为不合
格。抽检结果应记录归档。
? （二）机电设备安装
? 1,动力机以直联方式拖动水泵时，应严格保证动力机和水泵同轴，为
此应用楔形铁先将其中之一调整水平，然后再利用楔形铁调整另一个
设备的前后高度，使轴联器端面间隙上下、左右一致，外缘母线平行，
距离均匀。调整时一定要随时保持地脚螺栓的旋紧程度，不得以旋松
地脚螺栓的办法调整同轴度；应按一个方向盘动水泵或动力机，避免
加工误差的不良影响；楔形铁应靠近地脚螺栓均匀垫放，保证设备底
座与基座有较大的支撑面。
? 2,动力机以皮带传动方式拖动水泵时，应保证动力机和水泵的轴线平
行，皮带轮在同一垂直平面内。动力机和水泵均应用地脚螺栓可靠固
定，中心距符合设计规定。
? 3,中心支轴式、平移式喷灌机必须按照安装使用说明书的规定，由生
产长或其委托代理派出的专业技术人员负责安装和调试。
? 4,电器设备应由具有低压电器安装资格的专业人员按电器接线图的要
求进行安装。安装后应检查接线是否正确并进行试运行，检查电器设
备工作是否正常，三相供电线端子上的电压是否符合规定，如有异常
应立即切断电源排除故障。检查水泵接线相序是否正确时，应尽可能
缩短运转时间，如发现水泵转向与说明书要求的方向不符，应调换接
线，使相序符合要求。
? （三）固定管道的安装
? 固定管道的安装是在管道施工过程中进行的，管槽开挖
和管床处理的质量直接影响管道安装，故管道安装必须在管
槽开挖验收后进行。
? 固定管道安装实际上是进行管道的连接，应严格按照施
工技术要求进行。喷灌系统常用的管道连接方式主要有承插
连接、粘节、热熔连接、法兰连接等。
? 爆破压力试验是检验塑料管质量的关键性试验。
1.硬聚氯乙烯管（ PVC）
2,改性聚丙烯管（ PP）
3,铸铁管
4,水泥制品管
? 四、管道水压试验
管道在施工安装期间应分段进行水压试验，施工安装结
束后应对整个管网进行水压试验。水压试验的目的是检查管
道安装的密封性是否符合规定，同时也对管材的耐压性能和
抗渗性能进行全面复查。
? 五、试运行
试运行应在全部工程完成后进行，重点检查水源、水泵、
压力供水管网、地面移动管道、喷头，以及闸阀、进排气阀、
安全阀、调压阀、减压阀、计量设备的工作状况是否符合要
求，并进行必要的调整。
? 六、工程验收
工程验收是对工程设计、施工的全面审查。
工程验收分施工期间验收和竣工验收两步进行。
第五章 喷灌设备和材料
? 一、喷头
? 喷头又称喷洒器，是喷灌系统的专用设备。它的作用是将压力水
喷射到空中形成水滴，均匀地散落到地面进行喷洒灌溉。喷头可以
安装在固定或移动的管路上、行喷机组桁架的输水管上、绞盘式喷
灌机的喷头牵引车上或直接安在轻小型喷灌机的机架上。
? (一 ) 按喷头的工作压力（或射程）分类
按工作压力大小喷头可分为低压喷头（近射程喷头）、中压喷头
（中射程喷头）和高压喷头（远射程喷头）。
? （二）按喷头的结构形式和喷洒特征分类
按结构形式和喷洒特征喷头可分为旋转式喷头、固定式喷头和喷
洒孔管三类。
? （三）按喷射仰角分类
? 按喷射仰角分类主要是针对旋转式喷头。按照喷射仰角的不同分
为：普通喷头，仰角为 21° ～ 30° ；低仰角喷头，仰角在 20° 以下。
? 二、喷头的基本参数
? （一）结构参数
? 1,喷头的进水口直径（ D）
? 2,喷嘴直径（ d）
? 3,喷射仰角（ α）
? （二）喷头的性能指标（以旋转式喷头为主）
? 1,工作压力（ hP）
? 2,喷头流量（ q）
? 3,喷头射程（ R）
? 4,喷头的喷灌强度（ ρs）
? 5,喷头的雾化指标（ ρd）
? 6,喷头的水量分布特性
? 7,喷头在单位喷洒面积所做的功
? 三,固定式喷头
固定式喷头又称为散水式喷头。其喷洒特
点是喷出的水沿径向散开，湿润面呈圆形或
扇形，湿润圆半径一般 3～ 5m。
根据喷头散射水流的方法不同，固定式喷
头大致分为折射式、缝隙式和离心式三种。
? 四,旋转式喷头
1,旋转式喷头又称射流式喷头，特点是喷射出的水
流集中，不需外力驱动，靠压力水自身的能量使
喷头在喷洒过程中作间歇或连续的旋转运动，射
程较远。
2,旋转式喷头分为摇臂式喷头、反作用式喷头和叶
轮式喷头等类型。
3,旋转式喷头主要由三大部分组成：旋转密封机构、
流道、驱动机构。有些喷头还有换向机构和限速
机构。
管道及附件
管道是喷灌系统中最重要的组成部分。
? 一、常用管道的分类和一般要求
按管道所用的材料分类：
1,金属管道
（ 1）铸铁管。主要用于固定管道。
（ 2）钢管。包括薄壁钢管。
（ 3）铝管。主要是薄壁铝管，用于移动支管。
2,水泥制品管道（硬脆性管）
（ 1）预应力和自应力钢筋混凝土管。
（ 2）钢丝网水泥管。
（ 3）石棉水泥管。
管道
3,塑料管
（ 1）塑料硬管。
（ 2）塑料软管（包括软管和半软管）。
（ 3）涂塑软管。
（ 4）塑料橡胶管。
按管道的使用条件分类：
1,固定管道。多数埋在地下。
2,移动管道：
（ 1）半固定式喷灌的支管。
（ 2）移动管道式喷灌系统的配套管道（机组式、管道式）。
（ 3）喷灌系统中全部竖管。
管道
? （二）喷灌对管道的一般要求
1,耐压性能：主要是对水压力大小和变化范围的要
求。对于地埋管应考虑耐土压及地面承重。喷灌
管道都应进行耐压试验。
2,保证通过设计流量时沿程水头损失不大于设计要
求。力求内壁光滑，同时内外径和长度应在允许
偏差范围内。
3,经济耐用、耐腐蚀、抗冻、抗老化。
4,便于运输、施工和安装，管件配套齐全。
5,移动管道要求轻便、耐撞击、耐磨损、耐风吹日
晒，长度合适、安装拆卸方便。
? 二、固定管道
? 喷灌中常用的固定管道种类有：铸铁管、钢管、预应力和自应
力混凝土管、钢丝网水泥管和塑料硬管。
? （一）铸铁管
? （二）钢管
? （三）钢筋混凝土管
? （四）自应力钢丝网水泥管
? （五）塑料管（硬管）
塑料管承受的工作压力为 0.4～ 1.0 MPa，根据化学成分和合成方
法不同，性质会有差异，喷灌中通常选用以下几种塑料管：
（ 1）聚氯乙稀管（ PVC管）。（ 2）聚丙烯管（ PP管）。（ 3）
聚乙烯管（ PE）。
塑料管的连接方法：
（ 1）热熔粘接。（ 2）螺纹连接（塑料、塑铁）。（ 3）热熔对
接。（ 4）胶粘接（ ME胶）。（ 5）扩口胶圈密封连接。（ 6）法
兰连接。
? 三、移动管道
? （一）移动管道的分类
1.软管：喷灌用软管主要是涂塑软管，涂塑软管
又分为锦纶涂塑软管和维纶涂塑软管。
2.半软管：喷灌常用的半软管为低密度聚乙烯管。
其主要成分是聚乙烯，为增强柔韧性加有少量乙苯
橡胶（黑色）。
3.硬管：喷灌中常用的移动硬管主要是金属薄壁
管，有薄壁铝管和薄壁镀锌钢管两种，产品定尺长
多为 5米,6米。目前在移动硬管中也有采用塑料硬
管的。一般管径在 90mm以下。
? （二）喷灌对移动管道的基本要求
? 移动管道除满足管道一般要求外，还应满足以下要求：
1.移动快速。为增加灌水有效时间，缩短灌水周期，要求
重量轻、易搬运，接头连接简单，拆装快速方便。
2.工作可靠。在经常拆装和搬运的条件下保证管道不发生
开裂、变形、爆管。
3.水头损失小，移动管内径一般尺寸较小，内壁应尽量光
滑，以减少水头损失。
4.价格合理，在喷灌中移动管道的用量较大，尽量价选用
应格低廉的管道。
（三）薄壁金属管
（四）软管和半软管
? 四、快速接头
（一）牙扣式快速接头
（二）插座式接头
（三）搭扣式（挂钩式）接头
（四）暗锁式接头
（五）弹簧压紧式接头
（六）杠杆紧扣式接头
（七）双平口抱箍式接头
? 五、管道附件
? （一）阀门及给水栓
1.闸阀
2.截止阀
3.球阀
4.给水栓
? （二）安全设备
1.减压阀
2.安全阀
3.空气阀
4.逆止阀
5.泄水阀
? （三）过滤器和施肥装置
1.过滤器
2.施肥装置
喷灌用泵性能和选型
? 喷灌泵的特点：
1,体积小、重量轻、结构简单、使用方便、效率高、
质量好、价格低。
2,对需要移动的水泵机组，要求灵巧、轻便。对频
繁启动的机组，考虑采用自吸泵。
3,水泵压力除需要满足输水要求外，还需要考虑喷
头的工作压力，扬程一般在 30m以上。
4,喷灌用泵的流量 一般在 20～ 200m3/h。
? 在喷灌工程中选用机组时应注意以下几点：
1.普通离心泵在正常运行时，需要进行充水才能
够正常启动。为了方便机组的启动，可以选择自吸
泵。
2.在井灌区应选用井泵。
3.在需要考虑配套动力机的地方，配套动力的功
率应与水泵的轴功率匹配，不宜过大造成浪费。过
小会使电机过载。
4.喷灌系统的设备利用率一般较低，在选用时一
般不考虑备用机组。
喷灌机
? 将动力机、水泵、管道、喷头等设备配套
成一个可以移动的整体，称之为喷灌机或
喷灌机组。按喷洒特征喷灌机可分为定位
喷洒式（定喷式）和行走喷洒式（行喷式）
两类。
? 定喷式有手抬式、手推车式、滚移式、端
拖式、拖拉机曳引式、拖拉机悬挂式等；
? 行喷式有双悬臂式、绞盘式、平移式、中
心支轴式等。
? 一、定喷式喷灌机
? （一）定喷式喷灌机的种类和特点
1.手抬式
2.手推车式
3.滚移式
4.端拖式、拖拉机曳引式和拖拉机悬挂式
? （二）定喷机组的配套
? 喷灌机（组）由动力机、水泵、管道、喷头等部分组成的整体设备，
不仅要求各部分有良好的水力性能和机械性能，而且要求整机在运行 过程中效率最高，各部分都能处于正常工作范围。
1.定喷机组的配套要求：
2 确定喷头和管道的布置间距，选择喷头
3.定喷机组的配套试验
? 二、行喷式喷灌机
? 行喷式喷灌机是边行走边喷洒，支管移动或转动的速度较
慢，可以看作是支管间距趋近于零的布置，因而可达到较
高的喷洒均匀度。有些行喷机还可以使用雾化程度很高的
低压散水式喷头来降低能耗，提高喷洒质量，如中心支轴
式和平移式喷灌机。
? 常见的行喷式喷灌机有双悬臂式、中心支轴式、平移式、
绞盘式和平移 — 转动式，其中在我国使用最多的是中心支
轴式和绞盘式喷灌机。
? （一）双悬臂式喷灌机
? （二）绞盘式喷灌机
? （三）中心支轴式喷灌机
? （四）平移式喷灌机
The end
? 谢谢大家！
第一章 喷灌的发展趋势
?（一）国外喷灌的发展状况
? 1,喷灌面积大
? 2,喷灌面积占灌溉面积的比重大
? 3,喷灌面积发展速度快
?（二）国外喷灌发展的趋势
? 1,继续发展多种多样的喷灌设备与喷灌系统
? 2,扩大单机和系统控制面积，提高机组适应能力
各种喷灌机最大控制面积
机 型 绞盘式 双悬臂式 滚移式 中心支轴式 平移式
结构尺寸及
有关数据
喷头射程
50m
桁架长
120m
支管长
400m
支管长 805m，
最长 182m，
30个塔架
支管长
605m
最大控制面
积（亩） 500 750～ 950 500～ 1000 6556
1920～
3840
国外喷灌发展的趋势（续前）
? 3,尽力节省能源
? 4,广泛使用轻质管道和塑料管道
? 5,采用自动化技术，提高喷洒质量
? 6,发展综合利用，向国民经济各部门渗透
? 7,重视喷灌基础理论和新技术的开发研究，
注意多学科配合和协作生产
我国发展喷灌的前景
? 我国发展喷灌的前景是广阔的、乐观的，
但在今后的发展中应注意以下问题。
? 1,认真做好喷灌发展规划工作
? 2,按照经济规律发展喷灌
? 3,积极稳妥地引进国外先进喷灌技术和设
备，加快我国喷灌设备的产业化
? 4,加强喷灌技术的科研
第二章 喷灌的优缺点
? 喷灌 是喷洒灌溉的简称。它是借
助一套专门设备将具有压力的水喷到
空中，散成水滴降落田间，供给作物
水分的一种先进的灌溉方法。
? 一、喷灌的优点
? （一） 省水
? （二）增产
? （三）省工
? （四）省地
? （五）保持生态平衡，改善人类
和生物的生存环境
? （六）提高产品质量，增加收入，增加出口
? （七）适应性强、用途广、可综
合利用
灌水方法 田间水利用率 (%)
喷灌 85
沟灌 75
畦灌 65
漫灌 50
滴灌 90～ 95
喷灌的缺点和局限性
? 喷灌也有一定缺点和局限性，主要是以下几方面：
? 1,投资较高
? 2,受风和空气湿度影响大
? 3,技术要求高
? 4,高中压喷灌耗能校大
? 5,固定式喷灌不利于机耕
? 6,移动式、半固定式管道喷灌系统搬运管道困难
? 7,中心支轴式、平移式等大型机组对土地平整划一要求
较高
? （一）对于一个灌溉工程究竟是否选择喷
灌，主要考虑以下几方面：
? 1,经济条件
? 2,技术条件
? 3,社会条件
? 4,群众、技术干部、领导对喷灌的认识和
接受程度
? 。
? （二）适宜发展喷灌的条件
? 1,采用地面灌土壤渗透太大，如沙地、河滩地
等。
? 2,土层浅，平整土地容易破坏土层结构，或地
形起伏不平，平整土地费用太高。
? 3,坡度较陡和容易受侵蚀的土壤。
? 4,水源的水量和流量不能满足地面灌溉的要求，
或地面灌不能有效配水，而采用喷灌其水源水量
和流量可以满足要求。
? 5,喷灌的设计和施工可以很快进行，能够尽快
获得高产和经济效益。
? 6,劳力、资金、材料、设备及运输等有保证
第三章 喷灌工程规划设计
? 喷灌工程的规划应收集水源、气象、地形、
土壤、作物、灌溉试验、能源、材料、设备、
社会经济状况与发展规划等方面的基本资料。
喷灌工程的设计应根据灌区地形、土壤、气
象、水文、地质、作物种植以及社会经济条
件，通过技术经济比较确定。
规划设计原则、内容及成果要求
? 喷灌工程规划设计的原则
1,喷灌工程的规划应以各地喷灌区划为基础，符合地区性农业
区划和水利规划的要求，并与农村发展规划相协调，采用的节水技
术应与农艺技术相适应并符合种植结构的要求。
2,喷灌工程应通过技术经济比较及环境评价确定水资源可持续
利用的最佳方案。其形式应根据当地自然和社会经济条件、水土资
源特点和农业发展要求，因地制宜选择，可采用一种或多种类型。
喷灌系统类型应考虑以下因素进行综合比较确定：
3,喷灌工程规划成果应包括规划报告、概算书及工程布置图。
4,喷灌工程应密切与排水、道路、林带、供电等系统，以及居
民点的规划相结合，做到统筹安排，并注意充分利用原有的水利及
其它工程设施。
5,注意节省能源，在有自然水头可利用的地方，尽量发展自压
或部分自压喷灌。
? 喷灌工程规划设计的内容
? （一）勘测、收集基本资料
? （二）喷灌可行性分析
? （三）水源工程规划
? 1,选择取水方式和取水位置
? 2,选择蓄水工程的类型、数量与位置
? 3,蓄水工程容积的确定
? （四）喷灌系统选型
? （五）压力规划
? （六）工程规划布置
? （七）投资概算及效益分析
? 三、规划设计成果要求
1,规划设计书的内容
2,工程规划布置图
3,预算书
喷灌设备与喷灌系统类型的选择
? 一、喷灌设备
? 喷灌设备又称喷灌机具，是用于喷灌的动力机、
水泵、管材、喷头等机械和电气设备的总称。简称
,机、泵、管、头, 。
? （一）喷头
? （二）喷灌输水管道和附件
? （三）喷灌用泵
? （四）动力机
? （五）喷灌机（组）
? 把灌溉水源、喷灌设备和田间工程有机联系起来，以达到将灌溉
水均匀地喷洒到田间，来满足农作物对水分的要求，这样一种水利
工程设施称之为喷灌系统。
? 喷灌系统的分类方法有多种：
（一）按系统获得压力的方式分类
1,机压式喷灌系统
2,自压式喷灌系统
（二）按系统的喷洒特征分类
1,定喷式喷灌系统
2,行喷式喷灌系统
（三）按系统的设备组成分类
1,管道式喷灌系统
2,机组式喷灌系统
喷灌系统分类
? 三、各类喷灌系统的特点及适用条件
（一）固定管道式喷灌系统
（二）移动管道式喷灌系统
（三）半固定管道式喷灌系统
（四）定喷机组式喷灌系统
1,使用单喷头机组的系统
2,使用多喷头机组的系统
（五）行喷机组式喷灌系统
? 喷灌设计标准和设计参数
? 一、喷灌设计标准
喷灌设计标准和设计参数是喷灌系统设计的依据，是衡
量一个喷灌系统规划是否合理，设计是否正确的主要技术标
准。正确地拟定喷灌设计标准和设计参数，不仅能确保喷灌
系统的喷洒质量和运行可靠性，同时也能保证工程经济合理。
我国灌溉规划中常采用灌溉保证率法确定灌溉设计标准。
喷灌工程设计保证率应根据自然条件和经济条件确定。丰水
地区或作物经济价值较高时，可取较高值；缺水地区或作物
经济价值较低时，可取较低值，但一般不宜低于 85％。喷灌
系统的设计保证率，在南方地区不宜低于 90%，在北方地区
不宜低于 85%。
? 二、喷灌设计参数
? 1,设计灌水定额和灌水周期
? 2,设计风速和风向
? 3,喷洒水利用系数
? 4,喷灌均匀系数
? 5,喷灌强度
? （ 1）设计喷灌强度。
? （ 2） 组合喷灌强度。
? (3) 允许喷灌强度。
? 6．一个位置的喷洒时间和设计日净喷时间
? 7,支管首末端喷头压力差
? 8,喷灌系统喷头工作压力
? 9,作物雾化指标
设计灌溉制度和喷灌用水量计算
? 农作物的灌溉制度是指播前及全生育期内的灌水
次数、灌水日期、灌水周期和灌水定额和灌溉定额。
设计灌溉制度是指符合设计标准的代表年的灌溉制
度，它是确定灌区设计流量和用水量的依据，也是
确定喷灌系统总流量、分区流量和确定系统工作制
度的依据。
? （一）设计灌溉制度的拟定方法
? 在规划设计中，常采用以下 3种方法来确定灌溉制度。
1,总结群众丰产灌水经验
根据当地或邻近地区群众积累的多年喷灌和其它灌溉的经
验，深入调查符合设计要求的干旱年份的灌水次数、灌水时
间和灌水定额等数据，据此分析确定设计灌溉制度。
2,利用灌溉试验资料
多年来各地进行了不少喷灌田间试验，积累了一定的资料。
在认真分析试验资料的基础上，制定设计灌溉制度。
3,水量平衡计算方法
利用农田水量平衡原理，经分析计算制定灌溉制度。当参
与计算的各因子数据准确时，计算结果较为可靠。
? 二、设计灌水定额和灌水周期的确定
（一）设计灌水定额的计算
（二）设计灌水周期的计算
? 三、喷灌用水量及用水流量的计算
（一）设计年用水量计算
（二）喷灌设计流量计算
（三）随机用水的喷灌设计流量计算
)(1.0 21 ??? ?? Hm
? 水源分析与水利计算
水源水量分析计算 作为喷灌工程的水源，
可有河川径流、地方径流、地下水及已建成
的水利工程供水等不同类型。。
蓄水工程容积计算 蓄水工程的容积需根据
来水和用水的平衡关系来确定。
蓄水工程地址选择
第四章 喷灌系统技术设计
? 设计的步骤一般如下：
1,了解规划的内容，掌握设计的原则、方案和总体布局。
2,搜集基本资料，在规划设计的基础上，根据技术设计的
要求提出需要补充搜集或提供更详细资料的清单。
3,准备设计依据，包括文件、合同、标准、规范、设计手
册等。
4,设计计算。包括灌溉制度、喷头选型及校核、系统布置、
管道选型、水力计算、水泵选型、系统结构设计、预算
和经济分析等。
5,绘制设计图纸。
6,形成设计文件，设计审核、批准。
设计内容
? （ 1）基本资料，和规划阶段基本一致，但更详细一些。
? （ 2）喷灌系统选型。
? （ 3）拟定作物灌溉制度、计算喷灌用水量。
? （ 4）水源分析与水源工程规划。
? （ 5）喷头选型与组合。。
? （ 6）喷灌系统布置。
? （ 7）拟订喷灌工作制度。给出有关各项数据，进行轮灌编组、
安排轮灌顺序。
? （ 8）管材与管径的选择。
? （ 9）管道系统结构设计。绘制管道纵剖面图、管道系统结构示
意图。
? （ 10）喷灌系统设计流量和设计扬程的确定，水泵及动力机选配。
各级管道的压力校核。
? （ 11）技术经济分析。编制材料设备明细表；进行工程投资预算，
年费用及效益估算；进行经济分析，计算经济指标。
? 在设计说明书中，还要对施工及运行管理提出必要的要求，阐
明有关注意事项。
设计图纸
? （ 1）系统平面布置图。绘在比例尺不小于 1/2000的地形图上。
图中应标明灌区边界及内部分区线，水源、水源工程及泵站的位
置，输电线路的位置和走向，各级管道及喷点的位置，各类闸阀、
给水栓以及其它附属设施的位置，还应标明管道的名称及编号。
? （ 2）管道纵剖面图。绘出各级管道的纵剖面图，其中固定支管
一般可绘制一两条作为典型。管道纵剖面图应绘出地面线、管底
线，标出各种管件（如阀门、三通、四通、异径管等）和镇墩的
位置，底栏应包括桩号、地面高程、挖深、纵坡和管径等栏目。
? （ 3）管道系统结构示意图。以透视图形式绘出固定管道系统的
结构示意图，标出各段管道的材质、长度、管径及各种管件的规
格型号。
? （ 4）工程建筑物设计图。包括泵站平面图、立面图、电气主结
构图，以及蓄水池、工作池、阀门井、泄水井、镇墩的设计图。
喷灌系统管道布置
? 田间管道系统的布置一般应遵循以下原则：
1,应符合喷灌工程规划的要求。
2,喷洒支管应尽量与耕作和作物种植方向一致。
3,喷洒支管最好平行等高线布置，如果条件限制，
应尽量避免逆坡布置。
4,在风向比较恒定的喷灌区，支管最好垂直于主风
向布置，应尽量避免平行主风向布置。
5,喷洒支管与上一级管道的连接，应避免锐角相交，
支管铺设应力求平顺、减少折点。
影响田间管道系统布置的主要因素
在贯彻以上原则时，有时会出现矛盾，这时应根据具体
情况进行分析比较，分清主次，因地制宜地确定布置方案。
影响管道布置主要有下列因素：
1.地形条件
2.地块形状
3.耕作与种植方向
4.风向和风速
5.水源位置
? 田间管道系统的布置形式
1.丰字形布置
2.梳子形布置
喷头选型和组合间距
? 按照, 喷灌工程技术规范, 规定，选择喷
头和确定组合间距的具体要求如下：
1,喷灌强度不超过土壤的允许喷灌强度值。
2,组合均匀系数不低于规范规定的数值。
3,雾化指标不低于作物要求的数值。
4,有利于减少喷灌工程的年费用。
? 喷头的喷洒方式和组合形状
喷头的喷洒视喷头的类型和附属设备的不同有多
种方式，如全圆喷洒、扇形喷洒、矩形喷洒、带状
喷洒等。一般情况下使用全圆喷洒，在田边路旁或
房屋附近有时使用扇形喷洒。
喷头的组合形状也称布置形式，一般用相邻 4个喷
头组成的平面图形表示。喷头的基本布置形式有两
种，矩形组合和平行四边形组合。
? 设计喷灌强度
? 当喷洒水利用系数近似为 1时，设计喷灌强度可用下式求取：
ρ=1000Q/A
式中,ρ—— 设计喷灌强度，（ mm/h）；
Q—— 各同时喷洒喷头的流量和（ m3/h）；
A—— 各喷头同时喷洒时地平面上的湿润面积，（㎡）。
? 当风速超过 1 m/s，多喷头设计喷灌强度可以通过修正 ρs的方法用下
式计算：
ρ=KwCρρs
ρ—— 组合喷灌强度（ mm/h）；
Cρ—— 组合系数,；
Kw—— 风系数,；
ρs—— 单个喷头独立喷洒设计喷灌强度,也可由喷头性能表查出。
? 组合间距的确定
? 确定喷头组合间距的常用方法有 3种
1,第一种是先选定喷头参数，再定组合间距，然后验算是否满足
喷灌质量的要求；
2,第二种是先确定控制喷灌质量的参数，再据以选择喷头及参数，
然后确定组合间距；
3,第三种是先确定组合间距，再按喷灌质量要求找出控制条件，
然后据以选择喷头及其参数。
? 第一种方法的优点是对喷头的品种规格有多少要求不高，缺
点是不能避免试算；第二种方法是由第一种方法改进而来，可
避免试算，在优化设计中使用也较方便；第三种方法的优点是
对管道的规格有多少要求不高，也可避免试算，缺点是要求有
足够多的喷头。因此在喷头、支管、干管规格较少或不齐全时
以采用第二种方法较好；在有足够多的品种规格可供选择时，
用第三种方法最方便。
? 选择喷头及其参数
喷头参数包括工作参数和性能参数，工作参数指喷头的工作
压力和嘴径，性能参数指喷头的流量和射程。选择喷头时要满
足作物对雾化程度的要求。
? 选择喷头时的几点经验：
1,土壤质地对允许喷灌强度的数值有很大的影响，粘性土壤的
允许喷灌强度比砂性土壤要小的多，所以当灌区土壤粘重时，
应注意选择 ρs值较小的一组喷头参数。
2,风对喷灌质量的影响很大，风速高时喷洒湿的润面积急剧减
小，使喷灌强度增大，所以当灌溉季节风速较高时，选择的喷
头参数应使 ρs较小。
3,喷灌系统的运行方式也影响喷灌强度，在相邻支管上多喷头
同时喷洒的情况下，要求要小，在只有一条支管上的喷头同时
喷洒的情况下,ρs应较小，没有相邻喷头同时喷洒的单喷头运
行情况,ρs可较大。
4,地形坡度对运行喷灌强度也有影响，所以在地形坡度较大时，
应选 ρs小的喷头性能参数。
? 确定间距射程比、计算组合间距
喷头不等间距布置时的最大间距射程比
设计风速
最大间距射程比
垂直风向 平行风向
0.4-1.6
1.4-3.4
3.4-5.4
1
1-0.8
0.8-0.6
1.3
1.3-1.1
1.1-1
喷头等间距布置时的最大间距射程比
设计风速
最大间距射程比
0.4-1.6
1.4-3.4
3.4-5.4
1.1-1
1-0.9
0.9-0.7
? 验算设计喷灌强度
在选喷头、定间距的过程中雾化指标和均
匀度已满足了要求，但还需校核组合喷灌强
度是否满足要求。验算的公式为
ρ≤ρ允
式中,ρ允 — 土壤的允许喷灌强度。
喷灌工作制度
先按组合间距将支管、喷点、干管、控制设备等绘制于地形图上，
形成管系平面布置图，然后拟定喷灌工作制度。喷灌工作制度包括
喷头在工作点上喷洒的时间、每日可喷洒的工作位置数、同时喷洒
的喷头数和轮灌方案。
? （一）喷头在工作点上喷洒的时间
喷头在工作点上喷洒的时间与灌水定额，喷头参数和组合间距有
关，可用下式求得：
t=abm/1000q
式中 t—— 喷头在工作点上喷洒的时间 (h)；
a—— 喷头间距 (m)；
b—— 支管间距 (m)；
m—— 设计灌水定额 (mm)；
q—— 喷头流量 (m3/h)。
? （二）每日可喷洒的工作位置数
每日可喷洒的工作位置数用下式求出：
n=td/（ t+tm）
式中 n—— 每日可喷洒的工作位置数；
td—— 每日喷灌作业时间（ h）；
tm—— 移动、拆装和启闭喷头的时间（ h）。
如果拆装、移动和启闭可不占用喷灌的作业时间，
此时 tm为零。
? （三）同时喷洒的喷头数
对于每一喷头可独立启闭的喷灌系统，每次
同时喷洒的喷头数用下式计算：
np=N/nT
式中 np—— 每次同时喷洒的喷头数；
N—— 灌区内喷点总数；
n—— 每日喷洒的工作位置数。
T—— 设计灌水周期（ d）。
? （四）轮灌方案
? 轮灌可使管道的利用率提高，从而降低设备投资。确定
轮灌方案时，应考虑以下要点：
（ 1）轮灌的编组应该使操作简单方便，便于运行管理。
（ 2）各轮灌组的工作喷头总数应尽量接近，使系统的流
量保持在较小的变动范围之内。
（ 3）轮灌编组应该有利于提高管道设备利用率，应考虑
流量分散原则，避免流量集中于某一条干管。
（ 4）轮灌编组时，应使地势较高或路程较远的组别喷头
数略少；地势较低或路程较近的组别喷头数略多，以利于保
持水泵始终工作在高效区。
管道系统设计和管道水力计算
? 管道系统设计
管道系统设计在各级管道的平面布置方案确定后进行，
内容包括各级管道的管材和管径选择、各级固定管道的纵剖
面设计、管道系统的结构设计和管系各控制点的压力计算。
? （一）管材和管径的选择
1,管材的选择
2,管径的选择
（ 1）支管管径的选择
（ 2）干管管径的选择
? （二）管道纵剖面设计
? （三）管道系统结构设计
? （四）管道系统各控制点压力的确定
? 喷灌管道水力计算
? （一）设计流量和设计水头计算
1.喷灌系统的设计流量
2,喷灌系统的设计水头
? （二）管道水头损失计算
,喷灌工程技术规范, 中规定的水头损失计算公式：
1.选用公式必须符合该种管材一般情况下管内水流的流态实
际，确保计算准确。
2.选用公式必须是单指数公式,即应能表达为流量的指数函
数和管径的指数函数，以便于喷灌系统的管道经济管径和
经济运行的优化分析计算，并且沿程水头损失公式采用单
项式指数公式，支管沿程水头损失的多口系数公式才好推
算。
b
m
f d
LQfh ?
式中,Q—— 管道中流量（ m3/h）；
L—— 计算管长（ m）；
f—— 摩擦损失系数；
m—— 流量指数；
b—— 管径指数。
沿程水头损失公式中的 f,m,b值
管 材 流 态 f m b
砼管、钢筋砼管
n=0.013
n=0.014
n=0.015
粗糙区 1.310× 1061.553× 10
6
1.782× 106
2
2
2
5.33
5.33
5.33
旧钢管、旧铸铁管 过渡区 6.25× 106 1.9 5.1
石棉水泥管 过渡区 1.455× 105 1.85 4.89
塑料硬管 光滑区 0.94× 105 1.77 4.77
铝管、铝合金管 光滑区 0.861× 105 1.74 4.74
自压喷灌系统设计
? 在山区、丘陵区，当灌区上部的较高位置
有库塘、渠道、山泉等水源时，可利用地
形高差所形成的自然水头，使水流获得喷
灌所需的压力实现喷灌，这样的喷灌方式
称为自压喷灌。
? 自压喷灌的类型
1.完全自压喷灌：
2,自压＋机压喷灌：
3,提蓄喷灌：
自压喷灌系统设计
1,自压喷灌系统的设计
2,自压喷灌系统的管道布置
3,自压喷灌系统对地形和坡度的要求
4,自压喷灌系统的压力分区
5,自压喷灌系统的减压措施
6,自压喷灌系统的管道设计
机组式喷灌系统设计
? 一、轻小型喷灌机组系统设计
1,机组台数的确定
2,喷洒方式和喷头组合形式
3,田间布置
4,喷灌强度和喷灌时间
5,田间工程设计
自压喷灌系统设计
? 二,绞盘式喷灌机系统设计
? 三、中心支轴式喷灌机
? 四、平移式喷灌机系统设计
喷灌工程施工和试运行
? 一、施工的组织和准备
? 二、工程施工
喷灌工程的施工一般包括水源工程施工、泵站施
工、管道和附属设备的安装，以及田间配套工程的
施工等。具体包括：
1.施工放样
2.基坑开挖
3.浇筑泵站机组基座
4.埋设管道
? 三、设备安装
? （一）一般要求
1,设备安装人员在安装前应了解设备性能，熟悉其安装
要求，应具备安装的必要知识和实际操作能力，熟悉安全操
作规程。
2,设备安装所需工具、机具应预先确认安全可靠，有关
的土建工程应验收合格。
3,应按照设计要求核对待安装设备的数量、规格、材质、
型号，认真进行外观质量检查，认真核对连接尺寸。应对喷
头、管材、管件等用量大的材料设备进行现场抽样检查，抽
检数量同一规格同一批次不少于 3件，抽检不合格则加倍进
行不合格项目的复测，如仍有不合格则该批次全部作为不合
格。抽检结果应记录归档。
? （二）机电设备安装
? 1,动力机以直联方式拖动水泵时，应严格保证动力机和水泵同轴，为
此应用楔形铁先将其中之一调整水平，然后再利用楔形铁调整另一个
设备的前后高度，使轴联器端面间隙上下、左右一致，外缘母线平行，
距离均匀。调整时一定要随时保持地脚螺栓的旋紧程度，不得以旋松
地脚螺栓的办法调整同轴度；应按一个方向盘动水泵或动力机，避免
加工误差的不良影响；楔形铁应靠近地脚螺栓均匀垫放，保证设备底
座与基座有较大的支撑面。
? 2,动力机以皮带传动方式拖动水泵时，应保证动力机和水泵的轴线平
行，皮带轮在同一垂直平面内。动力机和水泵均应用地脚螺栓可靠固
定，中心距符合设计规定。
? 3,中心支轴式、平移式喷灌机必须按照安装使用说明书的规定，由生
产长或其委托代理派出的专业技术人员负责安装和调试。
? 4,电器设备应由具有低压电器安装资格的专业人员按电器接线图的要
求进行安装。安装后应检查接线是否正确并进行试运行，检查电器设
备工作是否正常，三相供电线端子上的电压是否符合规定，如有异常
应立即切断电源排除故障。检查水泵接线相序是否正确时，应尽可能
缩短运转时间，如发现水泵转向与说明书要求的方向不符，应调换接
线，使相序符合要求。
? （三）固定管道的安装
? 固定管道的安装是在管道施工过程中进行的，管槽开挖
和管床处理的质量直接影响管道安装，故管道安装必须在管
槽开挖验收后进行。
? 固定管道安装实际上是进行管道的连接，应严格按照施
工技术要求进行。喷灌系统常用的管道连接方式主要有承插
连接、粘节、热熔连接、法兰连接等。
? 爆破压力试验是检验塑料管质量的关键性试验。
1.硬聚氯乙烯管（ PVC）
2,改性聚丙烯管（ PP）
3,铸铁管
4,水泥制品管
? 四、管道水压试验
管道在施工安装期间应分段进行水压试验，施工安装结
束后应对整个管网进行水压试验。水压试验的目的是检查管
道安装的密封性是否符合规定，同时也对管材的耐压性能和
抗渗性能进行全面复查。
? 五、试运行
试运行应在全部工程完成后进行，重点检查水源、水泵、
压力供水管网、地面移动管道、喷头，以及闸阀、进排气阀、
安全阀、调压阀、减压阀、计量设备的工作状况是否符合要
求，并进行必要的调整。
? 六、工程验收
工程验收是对工程设计、施工的全面审查。
工程验收分施工期间验收和竣工验收两步进行。
第五章 喷灌设备和材料
? 一、喷头
? 喷头又称喷洒器，是喷灌系统的专用设备。它的作用是将压力水
喷射到空中形成水滴，均匀地散落到地面进行喷洒灌溉。喷头可以
安装在固定或移动的管路上、行喷机组桁架的输水管上、绞盘式喷
灌机的喷头牵引车上或直接安在轻小型喷灌机的机架上。
? (一 ) 按喷头的工作压力（或射程）分类
按工作压力大小喷头可分为低压喷头（近射程喷头）、中压喷头
（中射程喷头）和高压喷头（远射程喷头）。
? （二）按喷头的结构形式和喷洒特征分类
按结构形式和喷洒特征喷头可分为旋转式喷头、固定式喷头和喷
洒孔管三类。
? （三）按喷射仰角分类
? 按喷射仰角分类主要是针对旋转式喷头。按照喷射仰角的不同分
为：普通喷头，仰角为 21° ～ 30° ；低仰角喷头，仰角在 20° 以下。
? 二、喷头的基本参数
? （一）结构参数
? 1,喷头的进水口直径（ D）
? 2,喷嘴直径（ d）
? 3,喷射仰角（ α）
? （二）喷头的性能指标（以旋转式喷头为主）
? 1,工作压力（ hP）
? 2,喷头流量（ q）
? 3,喷头射程（ R）
? 4,喷头的喷灌强度（ ρs）
? 5,喷头的雾化指标（ ρd）
? 6,喷头的水量分布特性
? 7,喷头在单位喷洒面积所做的功
? 三,固定式喷头
固定式喷头又称为散水式喷头。其喷洒特
点是喷出的水沿径向散开，湿润面呈圆形或
扇形，湿润圆半径一般 3～ 5m。
根据喷头散射水流的方法不同，固定式喷
头大致分为折射式、缝隙式和离心式三种。
? 四,旋转式喷头
1,旋转式喷头又称射流式喷头，特点是喷射出的水
流集中，不需外力驱动，靠压力水自身的能量使
喷头在喷洒过程中作间歇或连续的旋转运动，射
程较远。
2,旋转式喷头分为摇臂式喷头、反作用式喷头和叶
轮式喷头等类型。
3,旋转式喷头主要由三大部分组成：旋转密封机构、
流道、驱动机构。有些喷头还有换向机构和限速
机构。
管道及附件
管道是喷灌系统中最重要的组成部分。
? 一、常用管道的分类和一般要求
按管道所用的材料分类：
1,金属管道
（ 1）铸铁管。主要用于固定管道。
（ 2）钢管。包括薄壁钢管。
（ 3）铝管。主要是薄壁铝管，用于移动支管。
2,水泥制品管道（硬脆性管）
（ 1）预应力和自应力钢筋混凝土管。
（ 2）钢丝网水泥管。
（ 3）石棉水泥管。
管道
3,塑料管
（ 1）塑料硬管。
（ 2）塑料软管（包括软管和半软管）。
（ 3）涂塑软管。
（ 4）塑料橡胶管。
按管道的使用条件分类：
1,固定管道。多数埋在地下。
2,移动管道：
（ 1）半固定式喷灌的支管。
（ 2）移动管道式喷灌系统的配套管道（机组式、管道式）。
（ 3）喷灌系统中全部竖管。
管道
? （二）喷灌对管道的一般要求
1,耐压性能：主要是对水压力大小和变化范围的要
求。对于地埋管应考虑耐土压及地面承重。喷灌
管道都应进行耐压试验。
2,保证通过设计流量时沿程水头损失不大于设计要
求。力求内壁光滑，同时内外径和长度应在允许
偏差范围内。
3,经济耐用、耐腐蚀、抗冻、抗老化。
4,便于运输、施工和安装，管件配套齐全。
5,移动管道要求轻便、耐撞击、耐磨损、耐风吹日
晒，长度合适、安装拆卸方便。
? 二、固定管道
? 喷灌中常用的固定管道种类有：铸铁管、钢管、预应力和自应
力混凝土管、钢丝网水泥管和塑料硬管。
? （一）铸铁管
? （二）钢管
? （三）钢筋混凝土管
? （四）自应力钢丝网水泥管
? （五）塑料管（硬管）
塑料管承受的工作压力为 0.4～ 1.0 MPa，根据化学成分和合成方
法不同，性质会有差异，喷灌中通常选用以下几种塑料管：
（ 1）聚氯乙稀管（ PVC管）。（ 2）聚丙烯管（ PP管）。（ 3）
聚乙烯管（ PE）。
塑料管的连接方法：
（ 1）热熔粘接。（ 2）螺纹连接（塑料、塑铁）。（ 3）热熔对
接。（ 4）胶粘接（ ME胶）。（ 5）扩口胶圈密封连接。（ 6）法
兰连接。
? 三、移动管道
? （一）移动管道的分类
1.软管：喷灌用软管主要是涂塑软管，涂塑软管
又分为锦纶涂塑软管和维纶涂塑软管。
2.半软管：喷灌常用的半软管为低密度聚乙烯管。
其主要成分是聚乙烯，为增强柔韧性加有少量乙苯
橡胶（黑色）。
3.硬管：喷灌中常用的移动硬管主要是金属薄壁
管，有薄壁铝管和薄壁镀锌钢管两种，产品定尺长
多为 5米,6米。目前在移动硬管中也有采用塑料硬
管的。一般管径在 90mm以下。
? （二）喷灌对移动管道的基本要求
? 移动管道除满足管道一般要求外，还应满足以下要求：
1.移动快速。为增加灌水有效时间，缩短灌水周期，要求
重量轻、易搬运，接头连接简单，拆装快速方便。
2.工作可靠。在经常拆装和搬运的条件下保证管道不发生
开裂、变形、爆管。
3.水头损失小，移动管内径一般尺寸较小，内壁应尽量光
滑，以减少水头损失。
4.价格合理，在喷灌中移动管道的用量较大，尽量价选用
应格低廉的管道。
（三）薄壁金属管
（四）软管和半软管
? 四、快速接头
（一）牙扣式快速接头
（二）插座式接头
（三）搭扣式（挂钩式）接头
（四）暗锁式接头
（五）弹簧压紧式接头
（六）杠杆紧扣式接头
（七）双平口抱箍式接头
? 五、管道附件
? （一）阀门及给水栓
1.闸阀
2.截止阀
3.球阀
4.给水栓
? （二）安全设备
1.减压阀
2.安全阀
3.空气阀
4.逆止阀
5.泄水阀
? （三）过滤器和施肥装置
1.过滤器
2.施肥装置
喷灌用泵性能和选型
? 喷灌泵的特点：
1,体积小、重量轻、结构简单、使用方便、效率高、
质量好、价格低。
2,对需要移动的水泵机组，要求灵巧、轻便。对频
繁启动的机组，考虑采用自吸泵。
3,水泵压力除需要满足输水要求外，还需要考虑喷
头的工作压力，扬程一般在 30m以上。
4,喷灌用泵的流量 一般在 20～ 200m3/h。
? 在喷灌工程中选用机组时应注意以下几点：
1.普通离心泵在正常运行时，需要进行充水才能
够正常启动。为了方便机组的启动，可以选择自吸
泵。
2.在井灌区应选用井泵。
3.在需要考虑配套动力机的地方，配套动力的功
率应与水泵的轴功率匹配，不宜过大造成浪费。过
小会使电机过载。
4.喷灌系统的设备利用率一般较低，在选用时一
般不考虑备用机组。
喷灌机
? 将动力机、水泵、管道、喷头等设备配套
成一个可以移动的整体，称之为喷灌机或
喷灌机组。按喷洒特征喷灌机可分为定位
喷洒式（定喷式）和行走喷洒式（行喷式）
两类。
? 定喷式有手抬式、手推车式、滚移式、端
拖式、拖拉机曳引式、拖拉机悬挂式等；
? 行喷式有双悬臂式、绞盘式、平移式、中
心支轴式等。
? 一、定喷式喷灌机
? （一）定喷式喷灌机的种类和特点
1.手抬式
2.手推车式
3.滚移式
4.端拖式、拖拉机曳引式和拖拉机悬挂式
? （二）定喷机组的配套
? 喷灌机（组）由动力机、水泵、管道、喷头等部分组成的整体设备，
不仅要求各部分有良好的水力性能和机械性能，而且要求整机在运行 过程中效率最高，各部分都能处于正常工作范围。
1.定喷机组的配套要求：
2 确定喷头和管道的布置间距，选择喷头
3.定喷机组的配套试验
? 二、行喷式喷灌机
? 行喷式喷灌机是边行走边喷洒，支管移动或转动的速度较
慢，可以看作是支管间距趋近于零的布置，因而可达到较
高的喷洒均匀度。有些行喷机还可以使用雾化程度很高的
低压散水式喷头来降低能耗，提高喷洒质量，如中心支轴
式和平移式喷灌机。
? 常见的行喷式喷灌机有双悬臂式、中心支轴式、平移式、
绞盘式和平移 — 转动式，其中在我国使用最多的是中心支
轴式和绞盘式喷灌机。
? （一）双悬臂式喷灌机
? （二）绞盘式喷灌机
? （三）中心支轴式喷灌机
? （四）平移式喷灌机
The end
? 谢谢大家！
