噴頭選擇及應(yīng)用指導(dǎo)

1、參考資料噴灌機(jī)噴頭選擇及應(yīng)用指導(dǎo)一、不同噴頭的噴灌強(qiáng)度及其對(duì)土壤入滲的影響目前我國(guó)的大型噴灌機(jī)大都使用D3000型散射噴頭，其價(jià)格相對(duì)低是主要原因。尼爾森D3000散射噴頭的噴灌強(qiáng)度最大，噴灑半徑最小。由于噴灌強(qiáng)度大，在土壤較 粘重條件下易產(chǎn)生地面徑流，影響機(jī)器正常運(yùn)行，影響灌水質(zhì)量，浪費(fèi)水、肥，影響提高產(chǎn) 量及提高效益。除了 D3000散射噴頭，尼爾森還生產(chǎn) R3000、S3000、A3000等噴灌機(jī)旋轉(zhuǎn)噴頭，各種 噴頭水力性能參數(shù)如下：型號(hào)壓力范圍噴灌強(qiáng)度安裝位置噴灑直徑（米）D30000.4-2.8kg/cm 2高桁架上或卜垂管上4.9-12.2R30001.0-3.4kg/cm 2低桁

2、架上或卜垂管上15.2-22.6S30000.7-1.4kg/cm 2中低下垂管上12.8-16.5A30000.4-1.0kg/cm 2中下垂管上9.1-14注:1bar=14.5psi=1.02Kg/cm2從下面曲線可以看出，在同一種噴嘴條件下，各種噴頭噴灌強(qiáng)度從大到小排序?yàn)?D3000>A3000>S3000>R3000雨強(qiáng)英寸/小時(shí)時(shí)間（分鐘）噴灌條件下，噴頭的組合噴灌強(qiáng)度必須小于由土壤入滲特性決定的土壤允許噴灌強(qiáng)度， 否則會(huì)產(chǎn)生地面積水或地面徑流，影響作物正常生長(zhǎng)，浪費(fèi)水、浪費(fèi)電。從圖中所示三條土壤水分入滲性能曲線看出，粘土的入滲率最低，壤土居中，沙土的入滲率最大。

3、為了不產(chǎn)生徑流，D3000應(yīng)盡量在沙土地上噴灑，R3000適合粘性土及壤土。噴灌強(qiáng)度可分為平均噴灌強(qiáng)度及瞬時(shí)噴灌強(qiáng)度。平均噴灌強(qiáng)度是指濕潤(rùn)范圍內(nèi)單位時(shí)間平均降雨量。而瞬時(shí)噴灌強(qiáng)度是指某一瞬間在某指定點(diǎn)上的單位時(shí)間降雨量。散射噴頭的瞬間噴灌強(qiáng)度比旋轉(zhuǎn)噴頭的高，很容易使壤粘土板結(jié)，影響降雨入滲，易引起地面徑流。產(chǎn)生地面徑流的危害在于引起灌水、施肥不均勻，浪費(fèi)水、浪費(fèi)肥料、污染地下水、影響噴灌機(jī) 正常運(yùn)行（車(chē)輪陷入泥中）。二、地面坡度對(duì)灌水效果的的影響噴灌機(jī)的水分損失如下圖:噴頭類(lèi)型，噴嘴大小，工作壓力大小均對(duì)水滴蒸發(fā)損失及風(fēng)吹損失產(chǎn)生影響。坡度條件下，除了考慮不同土壤的入滲特性外，還要考慮坡度對(duì)地

4、面徑流的影響。坡度越大，產(chǎn)生地面徑流的機(jī)會(huì)越大。噴灌機(jī)可以在一定坡度下工作，這是其優(yōu)勢(shì)，但如果噴頭選擇不好，極易產(chǎn)生地面徑流，導(dǎo)致費(fèi)水費(fèi)肥及產(chǎn)量降低。下表為不同地面坡度下允許噴灌強(qiáng)度降低。地面坡度（均充許噴灌強(qiáng)度降低0<59-12407513060>20三、噴頭選擇影響水滴打擊強(qiáng)度水滴打擊強(qiáng)度定義：?jiǎn)挝粐姙⒚娣e的水滴對(duì)作物和土壤的打擊動(dòng)能。打擊強(qiáng)度通常以水滴直徑及霧化指標(biāo) p d來(lái)表示。水滴直徑較難量測(cè)，故常用霧化指標(biāo)來(lái)衡量打擊強(qiáng)度。p d=1000Hp/dHp-噴頭工作壓力（m）d-噴嘴直徑（mm）不同作物的適宜霧化指標(biāo)不同。推薦值見(jiàn)下表：種 類(lèi)霧化指標(biāo)蔬菜及花卉40005000

5、糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物及果樹(shù)30004000牧草、飼料作物、草坪20003000水滴打擊強(qiáng)度對(duì)土壤入滲有影響，是一個(gè)需要認(rèn)真考慮的因素。水滴對(duì)土壤打擊小， 則易使土壤毛管保持開(kāi)通狀態(tài)，維持土壤吸水率高。小水滴有利于粘土地入滲。四、射程大小對(duì)灌水效果的影響射程大的噴頭濕潤(rùn)范圍寬，濕潤(rùn)范圍重疊好，雨強(qiáng)小，有利于土壤入滲，不易產(chǎn)生地面 _徑流，灌水均勻，效果好。R3000的噴灑范圍在所有 3000系列噴頭中最大，灌水均勻度最好，不易產(chǎn)生地面徑流，非常適合坡度地灌溉。旋轉(zhuǎn)噴頭射程遠(yuǎn)，重疊好，入滲效果好。如下圖示：五、噴頭安裝高度對(duì)灌水效果的影響一般講，噴頭安裝高度高，有利于提高灌水均勻度。原因是安的高，則

6、相對(duì)噴的遠(yuǎn)，噴灑重疊多。但安裝高度要綜合考慮噴灌機(jī)的結(jié)構(gòu)，灌水效率。根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，無(wú)風(fēng)情況下，低壓噴頭安裝高度在離地面1.5米-2.1米范圍內(nèi)，效率可達(dá) 90%。 隨著風(fēng)速增大，灌溉效率會(huì)快速降低。有關(guān)研究顯示， 當(dāng)風(fēng)速達(dá)到6.5米/秒-8.6米/秒時(shí)，灌水效率會(huì)相應(yīng) 降低 17%-30%。安裝高度分三個(gè)級(jí)別：中位安裝，低位安裝及 低能耗精確灌溉安裝。中位安裝時(shí)，噴頭高度在噴灌機(jī)主管與地面高度中間位置左右，用 MESA表示(Mid-Elevation Spray application)。此時(shí)，噴頭高于冠層噴灑。田間對(duì)比試驗(yàn)顯示，水量損失比其它兩種高度下 多 20-25%。低位安裝指噴頭安裝在

7、地面以上0.3-0.45米，用 LESA示(Low-Elevation Spray Application )。此時(shí)，葉面攔截水量少，蒸發(fā)損失也比在MESA條件下小。所謂低能耗精確灌溉，噴頭安裝高度在0.2-0.45米或用觸底拖管灌溉。此時(shí)，水量損失更小。這種安裝用 LEPA表示(Low-energy Precision Application ) o LEPA條件下，蒸發(fā)損失，風(fēng) 吹損失最小，灌溉效率可達(dá)95%-98%。噴頭工作壓力可低達(dá) 0.42kg/cm2。六、選用尼爾森雙嘴噴頭噴灑選用雙嘴噴灑有利于作物育苗。選用安裝尼爾森3TN雙嘴噴頭，苗期使用噴灌強(qiáng)度較低的噴嘴，可有效減少土壤侵蝕及

8、種子沖洗等，有利于出苗及苗期發(fā)育。隨著幼苗的長(zhǎng)大， 需水量越來(lái)越大，根系越來(lái)越深，需要采用大流量噴嘴，雙噴嘴噴頭為季節(jié)內(nèi)更換噴嘴提供 了極大的方便。七、安裝壓力調(diào)節(jié)器可大大提高灌水均勻度壓力調(diào)節(jié)器的作用是將由于水壓損失、地形差及水泵工況引起的入口壓力變化調(diào)整到設(shè)計(jì)的工作壓力。安裝壓力調(diào)節(jié)器的好處如下：- 提高灌水均勻度；- 有效控制噴頭工作性能，如水滴大小，噴灑距離；- 增加了噴灌系統(tǒng)使用的靈活性；如安裝了壓力調(diào)節(jié)器后， 坡地灌水效果會(huì)得到改善。美國(guó)用戶(hù)為每一個(gè)噴頭配置壓力調(diào)節(jié)器。壓力調(diào)節(jié)器可將入口壓力調(diào)節(jié)到設(shè)計(jì)工作壓力。但入口壓力不能太大，否則調(diào)壓功能不佳。尼爾森壓力調(diào)節(jié)器允許入口工作壓力比

9、設(shè)計(jì)工作壓力大0.35kg/cm2。例如：設(shè)計(jì)工作壓力為1.4kg/cm2,則入口壓力在1.75kg/cm 2左右比較好。如果使用的是尼爾森的噴頭，最好 使用尼爾森的壓力調(diào)節(jié)器，否則噴頭工作效果不佳。注:1bar=14.5psi=1.02Kg/cm2八、噴頭的抗風(fēng)性選擇噴灌機(jī)噴頭的抗風(fēng)性能好壞影響灌水質(zhì)量。各種噴頭的抗風(fēng)性能不同，多風(fēng)地區(qū)配置噴頭是應(yīng)當(dāng)仔細(xì)研究各種噴頭的抗風(fēng)性能九、綜合考慮噴頭灌水效果及價(jià)格選擇噴頭散射噴頭（D3000）價(jià)格低，但噴灑效果不好。散射噴頭射程小，噴灌機(jī)的每個(gè)出水口 必須安裝噴頭。這樣一臺(tái)噴灌機(jī)上的噴頭數(shù)量比旋轉(zhuǎn)噴頭多。考慮到噴頭數(shù)量增加、壓力調(diào)節(jié)器及配件的增加，整

10、套造價(jià)并不比旋轉(zhuǎn)噴頭低很多。但噴灑質(zhì)量要比旋轉(zhuǎn)噴頭差很多。美國(guó)、澳大利亞已很少有用戶(hù)使用D3000系列噴頭。十、噴灌機(jī)末端噴槍選擇用噴槍灌溉中心支軸式噴灌機(jī)行程的地角或外圍，可擴(kuò)大灌溉面積，擴(kuò)大土地使用率 如果末端壓力不夠，可配加壓泵，或選用低壓效果好的尼爾森噴槍。尼爾森末端噴槍系列如下：- P85AS銅搖臂噴頭。流量：4.5kg/cm 228.4kg/cm 2。射程：15-28m性能穩(wěn)定，經(jīng)久耐用。- SR75大噴槍流量 6.8m3/h36.3m 3/h。射程 23.5-43.5m, 18 ° 仰角。尾槍增壓泵與輸水管連接圖尾槍與控制閥連接圖D3000、 R3000、 S3000、

11、 A3000 噴灌機(jī)噴頭性能綜述D3000- D3000 是最便宜的噴頭- D3000 的噴灌強(qiáng)度比較高，不適合對(duì)降雨強(qiáng)度敏感的作物也不適合跨度長(zhǎng)的機(jī)器。D3000的灌水均勻度相對(duì)于 R3000, S3000和A3000要低。- D3000 易產(chǎn)生地面徑流及土壤侵蝕。 地表徑流會(huì)造成水和肥料的浪費(fèi)， 造成減產(chǎn)。 地 面徑流和較高的噴灌強(qiáng)度還會(huì)造成輪子陷入泥水中，使噴灌機(jī)不能正常運(yùn)行。- D3000 射程最短，噴灌機(jī)的每一個(gè)出水口都要安裝一個(gè)噴頭。- D3000 的噴灑水流對(duì)土壤的沖擊要大于其它旋轉(zhuǎn)噴頭。 對(duì)某些土壤及作物效果不好。- D3000可以重組為L(zhǎng)EPA噴頭（低能耗精準(zhǔn)涌水頭），減少蒸

12、發(fā)蒸騰損失。且對(duì)某些葉片不能濕潤(rùn)的作物效果比較好。R3000- 旋轉(zhuǎn)噴灑噴頭。- 世界上種植土豆和高附加值作物應(yīng)用最廣泛的一款噴頭。- 射程是噴灌機(jī)上應(yīng)用的所有噴頭中射程最遠(yuǎn)的。噴頭用量小，噴灑覆蓋好，均勻度好。- 噴頭噴灑水流對(duì)土壤沖擊力小，不易侵蝕土壤。- R3000 雨強(qiáng)小，土壤入滲時(shí)間長(zhǎng)，有利于壤土、粘土地的水分吸收。A3000- 旋轉(zhuǎn)噴灑噴頭。- 旋轉(zhuǎn)速度較快（比R3000 快） 。- 低壓效果好（但不如 S3000） ，節(jié)能。- 水流穿透能力強(qiáng)，適合高桿作物，如玉米、甘蔗等行間噴灑。- 抗風(fēng)能力較強(qiáng)。- 雨強(qiáng)小，有利于壤土、粘土入滲。- 均勻度好。- 噴灑范圍比D3000 大。-

13、價(jià)格低廉的旋轉(zhuǎn)噴頭。S3000- 最快旋轉(zhuǎn)噴頭。- 低壓效果非常好。- 如同R3000,均勻度高。水滴小，對(duì)土壤沖擊小，有利于粘土、壤土水分入滲。不會(huì)沖洗種子，影響出苗。 對(duì)苗圃、葉菜類(lèi)作物灌溉非常有利。十二、中心支軸噴灌機(jī)水力學(xué)計(jì)算計(jì)算內(nèi)容計(jì)算公式舉例控制面積計(jì)算A=3.14X （Lp+R 2/667A:中心噴灌機(jī)控制面積（畝）Lp：噴灌機(jī)長(zhǎng)度（米）Rg：尾槍射程（米）Lp=400mRg=40mA=3.14X (400+40) 2/667=911 畝灌溉一圈所需時(shí)間計(jì)算Tr=0.105XLt/VtTr：灌溉一圈所需時(shí)間（小時(shí)）Lt：中心點(diǎn)距最舟-個(gè)塔架的距離（米）Vt:最后塔架行走速度（米

14、/分 鐘）Lp=400m懸臂=15mVt=3米/分鐘(可參考100%設(shè)備運(yùn)行速度表)Lt=400-15=385mTr=0.105X3833=13.5 小時(shí) /圈灌水深度計(jì)算D=QpXTrX318.3 （Lp+Rg） 2318.3=（1000/3.14）D:灌水深（mm）Qp：噴灌機(jī)流量（m3/h）Tr：灌溉一ffl所需時(shí)間（h）Lp：噴灌機(jī)長(zhǎng)（m）Rg：尾槍射程（m）Qp=240m3/hVt=0.75m/h (25% 比例)Lt=385mTr=0.105X3850.75=53.9 小時(shí)/圈Lp=400mRg=40mD=240X53.9X318.3/ (400+40) 2=21.3 mm某位置噴

15、頭需求流量計(jì)算Qe=2X16.7XLsXQpXLe/（ Lp+R 2 Qe：所需噴頭流量（升/分鐘） Ls：噴頭位置距中心點(diǎn)距離（米） Qp：噴機(jī)總流量（m3h） Le：噴頭間距（m） Lp：噴機(jī)長(zhǎng)（m） Rg：尾槍射程（m）LP=400mRg=40mLs=250mLe=5mQp=240 m3/hQe=2X16.7X250X240X5(400+40) 2=51.8l/m計(jì)算某位置噴頭處的平均 噴灌強(qiáng)度Ia=2X1000XLsXQp/（ Lp+Rg） 2XLdIa：平均噴灌強(qiáng)度（mm/h ）Ld：噴頭噴灑直徑（m）Ls=250mQp=240 m3/hLp=400m其它同上Rg=40mLd=18m

16、Ia=1X1000X250X240/(400+40) 2X18 =34.4mm/h計(jì)算內(nèi)容計(jì)算公式舉例根據(jù)最大騰發(fā)量計(jì)算噴機(jī) 設(shè)計(jì)流量Qs=ETpX10/TpXEaQs：噴灌機(jī)設(shè)計(jì)流量（m3/h/ha ）ETp最大騰發(fā)量（mm/h ）Tp：設(shè)計(jì)日工作時(shí)間（h）Ea：噴灌機(jī)水利用效率ETp=8mm/hTp=18hEa=90%Qs=8X10/18X0.9=4.9 ( m3/h/ha )抽水功率需求計(jì)算P=QpXHX9.813600XEpP:抽水功率（kw）H:水泵揚(yáng)程（m）Ep：水泵效率Qp=240 m3/hH=60mEp=75%P=240X60X9.8T3600X0.75=52.3KW無(wú)壓調(diào)時(shí)已

17、知某號(hào)噴嘴在 某壓力下的流量，計(jì)算其 在它壓力下的噴嘴流量Q1/Q2 =VP1/ VP2Q1=Q2* P1/，P2Q1:未知流量計(jì)算（m3/h）Q2：已知某壓力下的流量 m3/hP1:相對(duì)于Q1的壓力（巴）P2：相于 Q2的壓力（巴）已知尼爾森#30 3TN噴嘴在1巴下的流量為：Q2-18.7升/分鐘求：壓力變?yōu)?.7巴時(shí)的流量Q1=18.7XV 1/ V0.7=22.35 升/分鐘Qe(m3/h) = D/1000 *PI(Ls+Le/2)A2-(Ls-Le/2)A2/TrQe(L/min尸D/1000*PI(Ls+Le/2)A2-(Ls-Le/2)A2/Tr*1000/60Qe(L/min)=D*PI(Ls+Le/2)A2-(Ls-Le/2)A2/Tr/60D=Qp*Tr*318.3/(Lp+Rg)A2Qe(L/min)=Qp*Tr*318.3/(Lp+Rg)A2*PI(Ls+Le/2)A2-(Ls-Le/2)a©/60Qe (L/min)=Qp*318.3/(Lp+R