噴灌工程技術(shù)

1、項(xiàng)目三項(xiàng)目三 噴灌工程技術(shù)噴灌工程技術(shù)任務(wù)一任務(wù)一 概述概述 3.1.1 噴灌的概念及特點(diǎn)噴灌的概念及特點(diǎn) 噴灌是利用加壓設(shè)備將灌溉水源加壓或利用地形落差將灌溉水通過管網(wǎng)輸送到灌溉地段，經(jīng)噴頭噴射到空中，分散成細(xì)小的水滴，均勻噴灑在農(nóng)田或作物葉面，為作物正常生長提供必要水分條件的一種先進(jìn)灌水方法 與地面灌溉方法相比，噴灌具有節(jié)水、增產(chǎn)、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、適應(yīng)性強(qiáng)、少占耕地和節(jié)省勞力等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，其缺點(diǎn)也十分明顯，如受風(fēng)的影響大，設(shè)備投資高，耗能和運(yùn)行成本高。 3.1.2 噴灌系統(tǒng)的組成噴灌系統(tǒng)的組成 1.水源工程水源工程 2.水泵和動(dòng)力設(shè)備水泵和動(dòng)力設(shè)備 3.輸配水管道系統(tǒng)輸配水管道系統(tǒng) 4.噴

2、頭噴頭 5.附屬設(shè)備與附屬建筑物附屬設(shè)備與附屬建筑物 3.1.3 噴灌系統(tǒng)的類型噴灌系統(tǒng)的類型 按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，噴灌系統(tǒng)形式有很多。根據(jù)噴灌壓力獲得的方式，可以分為機(jī)壓噴灌系統(tǒng)和自壓噴灌系統(tǒng)；根據(jù)管道可移動(dòng)程度，可以分為固定式噴灌、移動(dòng)式噴灌和半固定式噴灌；根據(jù)噴灌機(jī)組的噴灑特征，噴灌系統(tǒng)可分成定噴機(jī)組式噴灌系統(tǒng)和行噴機(jī)組式噴灌系統(tǒng)。3.半固定式噴灌系統(tǒng)半固定式噴灌系統(tǒng)任務(wù)二 噴灌設(shè)備 3.2.1 噴頭噴頭 噴頭的作用是將有壓的灌溉水流以噴灑形式均勻，是噴灌系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。噴頭的結(jié)構(gòu)形式制造質(zhì)量以及使用是否得當(dāng)，都是影響噴灌效果的重要因素。 1.噴頭的種類噴頭的種類 噴頭的分類有很多，通

3、常按噴頭的工作壓力和射程或結(jié)構(gòu)形式和噴灑特征進(jìn)行分類。 （1）按工作壓力（或射程）分類。按工作壓力（或射程）大小可分為低壓噴頭（或近射程噴頭）、中壓噴頭（或中射程噴頭）和高壓噴頭（或遠(yuǎn)射程噴頭）。（2）按結(jié)構(gòu)形式分類按結(jié)構(gòu)形式和噴灑特征可分為旋轉(zhuǎn)式噴頭、固定式噴頭和噴灑孔管3類：旋轉(zhuǎn)式噴頭。噴頭繞自身鉛直線旋轉(zhuǎn)，邊旋轉(zhuǎn)邊噴灑，水從噴嘴噴出時(shí)，呈集中射流狀，故射程遠(yuǎn)，是中、遠(yuǎn)射程噴頭的基本形式。根據(jù)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，又可分為搖臂式、葉輪式和反作用式3種。其中搖臂式噴頭使用最廣泛，如圖3-5所示。旋轉(zhuǎn)式噴頭有單噴嘴和多噴嘴兩種形式，按有無換向機(jī)構(gòu)，還可分為全圓噴灑和扇形噴灑兩種形式。固定式噴頭。

4、噴頭在噴灑時(shí)，所有部件無相對(duì)運(yùn)動(dòng)。噴出的水流呈全圓或南形向四周散開。其特點(diǎn)是射程近，霧化程度高，噴灌強(qiáng)度大。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和噴灑特點(diǎn)固定式噴頭可分為折射式和縫隙式2種，如圖3-6所示。噴灑孔管。噴灑孔管由一根或幾根直徑較小的管子組成，在管子上部鉆一列或多列噴水孔，孔徑12mm，噴灑時(shí)水流呈細(xì)小水股噴出。這種噴頭結(jié)構(gòu)簡單，工作壓力低，但噴水強(qiáng)度大，受風(fēng)的影響大，小孔易被堵塞。搖臂式反作用式固定式噴頭折射式噴頭 離心式噴頭噴灑孔管（1）噴水量 噴水量(或稱噴頭流量)是指噴頭在單位時(shí)間內(nèi)，噴射出來的水體積。 表示符號(hào)：q 常用單位： m3/h 有時(shí)也用L/s表示 轉(zhuǎn)換關(guān)系： 1L/s3.6 m3/h

5、測(cè)定方法：常采用體積法，循環(huán)水池三角堰或水表測(cè)定。 2、噴頭水力要素 上式中: q噴嘴流量（L/h) Cd流量系數(shù)（0.90.96） d噴嘴直徑（mm） H噴嘴進(jìn)口壓力（m） A單位換算系數(shù)（上述單位時(shí)A12.5）計(jì)算噴頭流量的半經(jīng)驗(yàn)方程：計(jì)算噴頭流量的半經(jīng)驗(yàn)方程：HdCAqd*2 噴嘴直徑5mm, 工作壓力300kPa, 假定Cd=0.94, 計(jì)算其流量。實(shí)例）)/(161030*5*094.*5.12*22hlHdCAqd噴頭要求在一定的水壓力下才能正常工作。水壓力由水 泵供給或利用天然水頭。故：工作壓力：噴頭正常工作時(shí)，所要求的噴頭進(jìn)口處的水 壓力 表示符號(hào)：H （2）工作壓力常用單位：

6、米水柱高或公斤平方厘米轉(zhuǎn)換關(guān)系： 1公斤平方厘米10米水柱 高= 98.07kPa 測(cè)定方法：一般用壓力表測(cè)定 工作壓力的計(jì)算公式工作壓力的計(jì)算公式dKHdd上式中： Hd工作壓力（m） d噴嘴直徑（mm） Kd水滴粉碎系數(shù) 一般：Kd=1017 好：Kd=1114（3）射程 射程：指在無風(fēng)條件下噴頭噴灑的水流所能達(dá)到的最遠(yuǎn)距離。表示符號(hào)：R 常用單位：m測(cè)定方法：規(guī)定噴灌強(qiáng)度等于各點(diǎn)噴灌強(qiáng)度平均值5的那一點(diǎn)，至噴頭的距離作為噴頭的射程。影響因素：射程的大小，主要決定于工作壓力和噴水量，但也受噴頭結(jié)構(gòu)、自轉(zhuǎn)速度等因素的影響。 影響射程的其他因素噴射仰角噴頭自轉(zhuǎn)速度噴管結(jié)構(gòu)流 量 噴射仰角：固體

7、在真空中拋射，射程以仰角45最遠(yuǎn)。但水舌在空氣中噴射仰角與射程的關(guān)系，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析得知，當(dāng)其它因素相同時(shí)，噴射仰角為2832時(shí)射程最遠(yuǎn)。 噴射仰角噴頭自轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)速：當(dāng)噴頭以13分轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，比噴頭在靜止?fàn)顟B(tài)的射程減少1015，射程越大減少的百分?jǐn)?shù)越大，轉(zhuǎn)速越大減少的百分?jǐn)?shù)也越大。噴管與整流器 為了爭取更大的射程，就必須力求從噴嘴射出的水舌密實(shí)透明(即摻氣少)，表面光滑，水舌內(nèi)的水流紊動(dòng)小。 為達(dá)到達(dá)些要求，除了噴嘴加工應(yīng)盡量光滑之外，更重要的是進(jìn)入噴嘴的水流應(yīng)經(jīng)過整直，使水流平穩(wěn)達(dá)到大部分流線都平行于水舌軸線。 3.2.2 管材與管件管材與管件 管道是噴灌系統(tǒng)的重要組成部分，不但用量

8、多，投資比重大，也是保證安全輸水、進(jìn)行正常噴灌的關(guān)鍵。 1.管材管材 2.管件管件 3. 豎管和支架豎管和支架 3.2.3 附屬設(shè)備附屬設(shè)備 在噴灌管道系統(tǒng)中，除直管和管件外還有附屬設(shè)備。附屬設(shè)備可分為控制件和安全件。 1.控制件控制件 2.安全件安全件任務(wù)三任務(wù)三 噴灌質(zhì)量控制參數(shù)噴灌質(zhì)量控制參數(shù) 噴灌系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)必須滿足一定的技術(shù)要求，才能保證噴灌的質(zhì)量。噴灌質(zhì)量控制參數(shù)的指標(biāo)有噴灌強(qiáng)度、噴灌均勻度以及噴灌霧化指標(biāo)。進(jìn)行噴灌時(shí)，要求霧化程度適中，噴灑均勻，噴灌強(qiáng)度適宜，以保證作物不受損傷，灌水量均勻，不破壞土壤結(jié)構(gòu)。任務(wù)四 管道式噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)3.4.1 規(guī)劃設(shè)計(jì)資料收集規(guī)劃設(shè)計(jì)資料收集進(jìn)

9、行噴灌工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)，需要有灌區(qū)的地形條件、作物資料、氣象資料、土壤資料、水源資料、電力設(shè)施情況和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件等方面的基本資料。這些基本資料是規(guī)劃設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。只有基本資料可靠的、符合實(shí)際，才有可能做出正確的、合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，因此，在進(jìn)行噴灌工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)之前，必須通過認(rèn)真的勘測(cè)，搜集這些資料。（1）地形資料。（2）作物資料。（3）氣象資料。（4）土壤資料。（5）水源資料。（6）電力設(shè)施情況。（7）社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件。 3.4.2 管道系統(tǒng)總體布置管道系統(tǒng)總體布置 1.布置原則布置原則 管道系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)噴灌區(qū)地形、水源位置、耕作方向及主要風(fēng)向和風(fēng)速等條件提出幾套布置方案，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后選定。布置時(shí)一般

10、應(yīng)考慮以下原則。管道系統(tǒng)的布置一般應(yīng)遵循以下原則： （1）應(yīng)符合噴灌工程規(guī)劃的要求。 （2）噴灑支管應(yīng)盡量與耕作和作物種植方向一致。對(duì)于固定式噴灌系統(tǒng)，這樣可以便于管道施工，并能減少豎管對(duì)機(jī)耕的影響；對(duì)于半固定式噴灌系統(tǒng)而言，這樣便于支管拆裝，減少移動(dòng)支管時(shí)踐踏作物，也便于田間耕作管理。 （3）噴灑支管最好平行等高線布置，如果條件限制，至少也應(yīng)盡量避免逆坡布置。采用這種布置方式有利于控制支管的水頭損失，從而使支管上各噴頭出水流量比較均勻。 （4）在風(fēng)向比較穩(wěn)定的噴灌區(qū)，支管最好垂直于主風(fēng)向布置，應(yīng)盡量避免平行主風(fēng)斥布置。這樣雖然需要適當(dāng)減小支管上噴頭間距，以補(bǔ)償因風(fēng)力造成的噴頭橫向射程的縮短，

11、但是可增大支管間距，減少支管用量，總體上較為經(jīng)濟(jì)。在與上一原則有矛盾時(shí)，一般應(yīng)優(yōu)先滿足上條原則。 （5）噴灑支管與上一級(jí)管道的連接，應(yīng)盡量平行或垂直連接，支管鋪設(shè)應(yīng)力求平順減少折點(diǎn)。支管長度盡量一致，規(guī)格統(tǒng)一，以利于設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理。2.管道布置的影響因素管道布置的影響因素由于影響管道布置的因素多，在許多實(shí)際規(guī)劃設(shè)計(jì)灌區(qū)中，上述各條原則之間會(huì)出現(xiàn)矛盾。為此，應(yīng)根據(jù)灌區(qū)的具體條件，分析影響管道系統(tǒng)布置的因素，通過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)必選，確定灌區(qū)最優(yōu)布置方案。影響管道布置的因素主要有下列5個(gè)。（1）地形條件。在地形起伏不平坦的灌區(qū)，支管平行等高線成水平鋪設(shè)，便于支管、豎管和噴頭施工。在地形起伏不定的地

12、方，支管無法平行等高線布置時(shí)，應(yīng)將配水干管或分干管布置在高處，使支管沿高處往低處布置。若不得使用上坡支管時(shí)，應(yīng)使上坡支管盡量短。（2）地塊形狀。當(dāng)灌區(qū)地塊較大時(shí)，應(yīng)對(duì)地塊進(jìn)行分區(qū)，分區(qū)時(shí)應(yīng)使小地塊形狀盡量規(guī)整，以便于管道布置。支管在地塊內(nèi)的走向盡量一致，干管應(yīng)盡量布置在分區(qū)邊界。如果地塊有坡度，則應(yīng)將配水管道布置于高處。 （3）耕作與種植方向。有些處于緩坡地帶的灌區(qū)，其作物種植方向沿順坡而下，此時(shí)若將支管平行等高線布置將會(huì)使耕作對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生較大干擾，此時(shí)可將配水干管沿等高線布置，支管順坡布置。 （4）水源位置。當(dāng)水源或地塊位置可以選擇時(shí)，將水源置于地塊中央，這樣可以節(jié)省干管，降低投資。當(dāng)水源雖有

13、選擇余地但不能選在地塊中央時(shí)，應(yīng)先布置田間管網(wǎng)，然后再布置配水干管或者分干管，最后根據(jù)地形、地質(zhì)條件布置輸水干管。 （5）風(fēng)向和風(fēng)速。如果灌區(qū)內(nèi)風(fēng)速很小，則支管的布置可不考慮風(fēng)向；如果風(fēng)速達(dá)到或超過2m/s，且存在主風(fēng)向時(shí)，支管最好垂直主風(fēng)向布置。 3.管道布置的結(jié)構(gòu)要求管道布置的結(jié)構(gòu)要求 （1）固定管道一般應(yīng)埋設(shè)在地下，以減少占地和有利于耕作，埋深應(yīng)大于最大耕作深度。在有冰凍期的地方，其埋設(shè)深度還應(yīng)大于最大凍土層，以防管道被損壞。 （2）固定管道的坡度依地形、土質(zhì)和管徑而定。一般管徑大、土質(zhì)差時(shí)管坡應(yīng)緩；反之可陡一些。從土壤穩(wěn)定性和便于施工考慮，管坡不宜大于1：1。 （3）對(duì)于管徑D較大且有

14、一定坡度的管道或者位于轉(zhuǎn)彎處的管道，為防止發(fā)生位移，應(yīng)設(shè)置鎮(zhèn)墩。在管道過長或基礎(chǔ)較差時(shí)，應(yīng)布置支墩。 （4）管道隨地形變化而有起伏時(shí)，應(yīng)在管道的最高處設(shè)置進(jìn)排氣閥，在管道的最低處應(yīng)安裝泄水閥，以便入冬前或維修時(shí)排空管內(nèi)存水。 （5）在于、支管的首端應(yīng)安裝閘閥，必要時(shí)也可安裝壓力表，以便調(diào)節(jié)管道流量和壓力，保證各處噴頭在額定工作壓力下運(yùn)行。 （6）對(duì)于固定管道，為避免因溫度變形和不均勻沉陷而造成損壞，一般應(yīng)設(shè)置一定的柔性接頭。 （7）豎管高度視作物高度而定，以植株不阻礙噴頭噴灑為最低限度，一般比地面高0.52m。 3.4.3 噴頭選型與組合間距的確定噴頭選型與組合間距的確定 1.噴頭的選型噴頭的

15、選型 2.噴頭組合形式與組合間距的確定噴頭組合形式與組合間距的確定 3.4.4 灌溉制度的擬定灌溉制度的擬定 噴灌灌溉制度主要包括灌水定額、灌水周期和灌溉定額。 1.設(shè)計(jì)灌水定額設(shè)計(jì)灌水定額 2.設(shè)計(jì)灌水周期設(shè)計(jì)灌水周期 3.灌溉定額灌溉定額 3.4.5 噴灌工作制度的擬定噴灌工作制度的擬定在灌水周期內(nèi)，為保證作物適時(shí)適量的獲得所需要的水分，必須制定一個(gè)合理的噴灌工作制度。灌溉工作制度包括設(shè)計(jì)日噴灌時(shí)間、噴頭在工作點(diǎn)上的噴灑時(shí)間、每日可噴灑的工作位置輪換次數(shù)、同時(shí)工作的噴頭數(shù)以及輪灌方案。 3.4.6 管道設(shè)計(jì)管道設(shè)計(jì) 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括管材選擇、管徑確定、管道縱斷面設(shè)計(jì)。管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包

16、括各級(jí)管道的管材選擇與管徑的確定。豎管一般采用鍍鋅鋼管，根據(jù)噴頭流量大小及豎管高度等因素，選用DN25或DN32管徑。下面主要討論支管和干管的管材選擇與管徑的確定。 3.4.7 水泵和動(dòng)力設(shè)備選型水泵和動(dòng)力設(shè)備選型 3.4.8 水錘壓力計(jì)算水錘壓力計(jì)算 有壓管道中，由于流速急劇變化而引起管道中水流壓力急劇升高或降低的現(xiàn)象，稱為水錘或水擊。通常水泵有起動(dòng)水錘、關(guān)閉閥門產(chǎn)出的水錘和停泵產(chǎn)生的水錘，其中后兩種水錘危害較大。防止關(guān)閉閥門產(chǎn)生的水錘的措施是緩慢關(guān)閉閥門；防止停泵產(chǎn)生水錘的措施是在水泵出水管取消逆止閥。下面主要介紹為防止水關(guān)閥水錘需要控制的關(guān)閥時(shí)間。任務(wù)五任務(wù)五 噴灌工程施工組織及安裝噴灌

17、工程施工組織及安裝 3.5.1 施工安裝要求及準(zhǔn)備施工安裝要求及準(zhǔn)備 3.5.1.1 施工要求施工要求 深入現(xiàn)場，了解施工區(qū)情況，分析工作條件，編寫施工計(jì)劃。 施工必須按批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)進(jìn)行，需修改設(shè)計(jì)或變更工程材料時(shí)，應(yīng)提前與設(shè)計(jì)單位協(xié)商研究，并經(jīng)上級(jí)主管部門審批后實(shí)施。 施工涉及工種較多，須加強(qiáng)協(xié)作，按工序有計(jì)劃施工。 全面了解專用設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及用途，嚴(yán)格按照技術(shù)要求安裝。 保證質(zhì)量，按期完工。 3.5.1.2 施工準(zhǔn)備施工準(zhǔn)備 全面熟悉噴灌工程的設(shè)計(jì)文件。 編制施工計(jì)劃，包括施工人員組織、施工順序、編制用工計(jì)劃、編制材料、設(shè)備供應(yīng)計(jì)劃、明確進(jìn)度、質(zhì)量和安全措施。 核查設(shè)備器材。 施工與安裝工具

18、的準(zhǔn)備。3.5.2 工程施工與安裝工程施工與安裝3.5.2.1 施工放線與土石方開挖施工放線與土石方開挖施工放線：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)定的工程部位，按照由整體到局部、先控制后細(xì)部的原則放線。較大工程系統(tǒng)現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置施工測(cè)量控制網(wǎng)，并應(yīng)保留到施工完畢。標(biāo)定機(jī)組與設(shè)備安裝位置，管線70m設(shè)計(jì)標(biāo)樁，在分水、轉(zhuǎn)彎、變位處加樁號(hào)。首部樞紐基礎(chǔ)開挖根據(jù)放線標(biāo)樁、設(shè)計(jì)高程開挖土石方。管槽開挖依照放線中心和設(shè)計(jì)槽底高程開挖，開挖槽口寬應(yīng)大于40cm，挖深上管線應(yīng)低于常用農(nóng)機(jī)耕作極限值深度。地形有較大變化處，如管材彎曲彎轉(zhuǎn)時(shí)，管溝應(yīng)盡可能平滑過渡，做到彎曲順暢。溝底有不易清除的塊石等堅(jiān)硬物體或地基為巖石，半巖石或礫石時(shí)，應(yīng)鏟除至設(shè)計(jì)標(biāo)高以下0.150.2m，然后鋪上砂土整平。 3.5.2.2 首部樞紐的安裝首部樞紐的安裝 由于泵房實(shí)際空間與設(shè)計(jì)安裝結(jié)構(gòu)不同，故在具體確定各部件所放位置后，再進(jìn)行整體安裝。 3.5.2.3 管道安裝、鎮(zhèn)墩與閥門井施工管道安裝、鎮(zhèn)墩與閥門井施工 1. 管道安裝管道安裝 管道粘貼連接應(yīng)遵守下列規(guī)則： 粘結(jié)作業(yè)必須在無風(fēng)沙條件下進(jìn)行。