灌溉系统依据

在完成喷头选型、布置和轮灌区划分之后，即可计算各级管道的流量和进行水力计算。某一支管流量为该支管上同时工作的喷头流量之和，干管流量为系统中同时工作的喷头流量之和。流量确定后，即可选择管径并计算管道和系统的水头损失。水力计算的主要任务就是确定管道的水头损失。 管道水头损失的计算方法 水在管道内流动会产生机械能的损耗，即水头损失。水头损失可分为沿程摩阻力损失和局部阻力损失两种类型。沿程水头损失为水流过一定管道距离后由于水分子的内部摩檫而引起的损失；局部水头损失为水流经过各种管件、阀门等设备时因流态的变化而产生的损失。沿程水头损失与局部水头损失之和即为管道的总水头损失。 1.1沿程水头损失的计算 很多计算沿程水头损失的经验公式。对于硬质塑料管道（PVC），目前常用的计算公式如下： Hf = 9.48X104 式中：Hf为沿程水头损失（m）；L、Q、d分别为管道长度（m）、流量（m3/h）和管道内径（mm）。 1.2局部水头损失的计算 局部水头损失计算公式为： Hj =ξ 式中：Hj为局部水头损失（m）；ξ为局部阻力损失系数，与管件、阀门的类型与大小有 关；v、g分别为管道中水的流速（m/s）和重力加速度（9.81m/s2）。 对于较大的灌溉系统，如真正按照公式计算各个管件、阀门处的局部水头损失，工作量将十分庞杂。因此在实际设计工作中，一般先计算出沿程水头损失Hf，然后取局部水头损失Hj = 10% Hf 即可满足设计要求。2.支管水力计算 由于在支管上一般安装多个喷头，因此支管内的流量沿流程按一定规律递减，故支管的实际沿程水头损失比按支管总流量的计算值要小的多，即：Hf实际 = F × Hf 式中：F为多口出流系数，其值在一般在0.3-0.6之间，与出口数量、第一个出口位置和管材有关，可通过计算或查表得出。 支管的水力计算主要依据喷洒均匀的原则，即要求支管上任意两个喷头的出水量之差不能大于10%。将这一原则转化为对压力的要求，即应使支管上任意两个喷头处的压力不能超过喷头设计工作压力（H设）的20%。设计时，不但要计算水头损失，而且还要考虑地形对压力的影响。 在实际工程中，有时为节省投资而采用变径支管，或受地块形状影响出水口不一定是等间距和等流量，这时就需要对支管分段进行计算。 支管的水力计算往往是一个反复的过程。在喷头选型、布置和支管长度确定后，水力计算的基本流程为：计算支管流量→初设管径→计算水头损失→校核出水口处压力差是否小于等于20% H设→若超过20% H设，调整管径后重复计算→最后确定支管管径。 设计时，一般不用对所有支管进行计算，可选取最“危险条件”下的支管做水力计算。“危险条件”在大多数情况下发生在距首部最远的支管，或系统内地形最高部位的支管。若系统的压力能满足这些支管的压力要求，也就自然满足其他支管的压力要求。 3.干管水力计算 3.1 管径的初步确定 管道的管径，特别是干管的大小对灌溉系统的总投资影响较大。管径太大，投资增加，经济上不合理；管径太小，水头损失大，需配置较大水泵，系统运行费用高，且管内流速大，易产生水击现象，对管道的安全不利。干管管径的初步估算可采用以下经验公式： D = 11 （Q<120m3/h时） 式中：D为管径（mm）；Q为流量（m3/h）。或采用经济流速法公式：D = 1.13式中：D为管径（mm）；Q为流量（m3/s）；V为经济流速，根据经验一 般取V≤3m/s。 3.2 干管水力计算 干管水力计算相对支管简单一些，分别按不同管段的管径、流量和长度计算水头损失即可，其总的要求是在沿干管的各支管分流处的压力需满足各支管进口对压力的要求。 （四）水泵的选择 选择水泵的主要任务是确定水泵的流量和扬程。在上述步骤完成后，即可计算流量和扬程。 水泵流量： Q = ΣN喷头q水泵扬程： H = H设+ΣHf+ΣHj±Δ 式中：N喷头为同时工作的喷头数；q为单喷头流量；H设为喷头设计工作压力（m）；ΣHf为水泵至典型喷头之间管路沿程水头损失之和（m），所谓典型喷头一般是距泵站最远或位置最高的喷头；ΣHj为水泵至典型喷头之间局部水头损失之和（m），其中应包括阀门、过滤设备及施肥设备的局部水头损失；Δ为典型喷头与水源水面或井内动水位的高差（m）。 具体选择水泵型号时，可参照有关水泵生产厂家的产品目录，所选水泵的实际流量和扬程一般应稍大于上述计算值，以确保满足设计要求。 对于用城市供水管网作为水源的灌溉系统，不必选择水泵，而是应校核供水管网所能提供的压力是否满足灌溉系统的所需压力（即上述计算的扬程值）。若不满足，一般需增大各级管径，以减小水头损失；或选择低压性能好的喷头，使灌溉系统所需压力小于等于城市供水管网的压力。 五、喷灌系统的施工安装 喷灌系统施工安装的总的要求是，严格按设计进行，必须修改设计时应先征得设计单位同意并经主管部门批准。涉及到有关建筑物的施工，应符合现行规范的要求，如《给排水建筑物施工及验收规范》、《地下防水工程施工及验收规范》等。针对草坪喷灌系统的特点，在其施工与安装时，应注意以下问题： （一）在已有草坪的地块内施工，除尽量保护现有草坪外，要特别注意管沟弃土的处理。弃土须分层放置，埋管时须按与开挖时相反的顺序分层回填，以保证沿管线种植层内的土壤与原有土壤一致。（二）在干管和每条支管上应安装放水装置，以便于冲洗管道以及冬季防冻。即使在无冻害的南方地区，在非灌溉季节一般也应放空管道，防止水长期滞留在管道中产生微生物，附着在管壁和喷头上影响喷灌效果。放水装置除常见的闸阀、球阀外，还有自动泄水阀，可在灌水停止后自动排出管道中的水。（三）对于系统压力变化或地形起伏较大的情况，支管阀门处应安装压力调节设备，如雨鸟公司生产的与电磁阀相配套的PRS-B型压力调节器，使支管进口处压力均衡，保证系统的喷洒均匀度。另外，在必要的管段还应安装进排气阀、泄压阀等，用以保护系统的安全。（四）为便于临时取水，或对喷灌不易控制的边角地段进行人工灌溉，在主管道上一般需安装一定数量的快速取水阀（方便体），如雨鸟P33型快速取水阀。这种快速取水阀与所配套的钥匙配合使用，插入钥匙，阀门即可自动开启供水；若要停止灌水，只需取下钥匙，阀门会自动关闭。 （五）地埋式草坪喷头的安装 1、安装前须对喷头进行预置。可调喷洒扇形角度的喷头，出厂时大多设置在180度，因此在安装前应根据实际地形对喷洒扇形角度的要求，把喷头调节到所需角度。另外，有的喷头，如雨鸟R-50，还应将滤网进水口号设置为与喷嘴标号一致。 2、喷头的顶部应与最后的地面相平。这就要求在安装喷头时喷头顶部要低于松土地面，为以后的地面沉降留有余地；或在草坪地面不再沉降时再安装喷头。 3、喷头与支管的连接，最好采用交接接头（Swing Joint），也称千秋架。可有效防止由机械冲击，如剪草机作业或人为活动而引起的管道和喷头损坏。同时，采用铰接接头，便于施工时调整喷头的安装高度。 4、在管理不便的地区，可安装与喷头配套的防盗配件，以防止喷头的丢失。如雨鸟PVRA喷头专用防盗接头，安装在喷头进口处，当有人试图将喷头旋转拧下时，该接头与喷头一起转动而不能拧下，只有将草坪挖开，用工具才能把此接头和喷头卸下。 六、草坪灌溉系统的自动控制 随着经济的发展，对草坪绿化工程水平的要求越来越高。同时，为进一步解决水资源、能源的短缺和人工成本增加等问题，越来越多的草坪绿化工程采用自动控制灌溉系统。目前常用的自动控制系统可分为时序控制灌溉系统和中央计算机控制灌溉系统两大类。 时序控制灌溉系统 时序控制灌溉系统将灌水开始时间、灌水延续时间和灌水周期作为控制参量，实现整个系统的自动灌水。其基本组成包括：控制器、电磁阀，还可选配土壤水分传感器、降雨传感器及霜冻传感器等设备。其中控制器是系统的核心。灌溉管理人员可根据需要将灌水开始时间、灌水延续时间、灌水周期等设置到控制器的程序当中，控制器既通过电缆向电磁阀发出信号，开启或关闭灌溉系统。 控制器的种类很多，可分为机电式和混合电路式，交流电源式和直流电池操作式等。其容量有大有小，最小的控制器只控制单个电磁阀，而最大的控制器可控制上百个电磁阀。 电磁阀一般为交流24伏隔膜阀，通过电缆与控制器相连。电磁阀启闭时有一定时间的延迟，这一特性可有效防止管网中的水击现象，保护系统安全。 目前国内的自动控制灌溉系统，基本上均为时序控制灌溉系统。 中央计算机控制灌溉系统 中央计算机控制灌溉系统，将与植物需水相关的气象参量（温度、相对湿度、降雨量、辐射、风速等）通过自动电子气象站反馈到中央计算机，计算机会自动决策当天所需灌水量，并通知相关的执行设备，开启或关闭某个子灌溉系统。在中央计算机控制灌溉系统中，上述时序控制灌溉系统可作为子系统。 美国雨鸟公司开发的MAXICOM2中央计算机控制灌溉系统，可通过有线、无线、光缆、电话线等方式对无限量的子系统实现计算机远程控制，如对小到一个公园、大到一个城市甚至几个城市的所有园林灌溉系统，均可由一台中央计算机进行自动控制。 这种中央计算机控制灌溉系统是真正意义上的自动灌溉系统。目前在很多发达国家的园林绿地灌溉系统，以及高尔夫球场的灌溉系统中已被广泛采用。七、草坪的用水管理 用水管理是草坪喷灌系统全部管理工作的核心。草坪喷灌系统建成后，用水管理的好坏，直接关系到喷灌系统能否发挥其应有的作用。用水管理的基本任务是，根据喷灌系统的规划设计和当地气候、草坪种类、生育阶段、土壤水分、水源供水等状况，合理组织草坪喷灌作业，达到提高灌溉效率、保持草坪最佳生长状态的目的。其具体内容包括以下几个方面。 （一）灌水计划的制定 喷灌系统的设计一般是按满足最不利的条件作出的，可满足草坪最大的需水要求。而在系统运行时，应根据实际情况确定灌水计划，包括灌水时间、灌水延续时间、灌水周期等。 1、灌水时间 灌溉季节，在一天内的大部分时间均可灌水。但应避免在炎热的夏季中午灌水，以防烫伤草坪，而且此时蒸发量最大，水的利用率低。夜间灌水可避免上述情况，但人们往往担心因草坪叶面湿润时间太长，容易引发病害。夜间灌水的这一弊端可通过施用杀菌剂来解决。清晨灌水，阳光和晨风可使叶面迅速变干，是较为理想的灌水时间。但对于非自动控制的喷灌系统，夜间和清晨灌水对操作人员会带来一些不便，因此，傍晚灌水也是较好的选择。 灌水时间还受到人为活动的限制。如高尔夫球场，基本上都在夜间灌水，这样草坪不会对白天球员打球产生影响；足球场草坪应在比赛之前一天灌水完毕，以减轻比赛时对场地的损坏和影响运动员的比赛成绩。 2、灌水延续时间 灌水延续时间的长短，主要取决于系统的组合喷灌强度和土壤的持水能力，即田间持水量。当喷灌强度大于土壤的渗透强度时，将产生积水或径流，水不能充分渗入土壤；灌水时间过长，灌水量将超过土壤的田间持水量，造成水分及养分的深层渗漏和流失。因此，一般的规律是，砂性较大的土壤，土壤的渗透强度大，而田间持水量小，故一次灌水的延续时间短，但灌水次数多，间隔短，即需少灌勤灌；反之，对粘性较大的土壤则一次灌水的延续时间长，但灌水次数少。 采用测定土壤水分的仪器，可以更加科学地确定灌水延续时间。目前在工程上常用的仪器有电子土壤水分测试仪和张力计。 3、灌水周期 灌水周期，即灌水间隔或灌水频率，除与上述提到的土壤性质有关外，主要取决于草坪本身。灌水过于频繁，会使草坪发病率高，根系层浅，抗践踏性差，生长不健壮；而灌水间隔时间太长，草坪会因缺水使正常生长受到抑制，影响草坪质量。 灌水计划不是一承不变的，应根据不同季节按旬或月为单位制定，但在实际执行时需参照实际灌水效果和天然降雨情况随时加以调整。 （二）建立系统运行档案 对喷灌系统的运行情况，包括开机时间、灌水延续时间、用水量、用电量等，应进行详细记录存档，并及时分析这些数据，为进一步改进管理和监测系统运行状况提供依据。 （三）灌水效果评价 在喷灌系统投入使用后，可以直观地对草坪生长状况、绿色期的延长以及节水、节省人工的情况进行评价。也可以通过实际测试，对系统的喷洒均匀度、灌溉水的利用率等加以评估，以便及时修正灌水计划，并为提高今后喷灌系统的规划设计水平提供参考。

二级建造之节水灌溉基本知识问答

1、首尾测定法

首尾测定法指不必测定灌溉水、配水和灌水过程中的损失，而直接测定灌区渠首引进的水量和最终储存到作物计划湿润层的水量（即净灌水定额），从而求得灌溉水利用系数。这样，可绕开测定渠系水利用系数这个难点，减少了许多测定工作量。

首尾测定法,是建立在灌区进行灌溉试验的基础上，因此，也可称灌溉试验法或净灌水定额法。该方法克服了传统测定方法工作量大等缺点，适用于各种布置形式的渠系，但只是单纯为了确定灌区的灌溉水利用系数,不能分别反映渠系输水损失和田间水利用的情况。如在任何一级渠道上防渗，降低渠道透水性，提高渠道水利用系数，都会收到同样的效果。

2、典型渠段测量法

典型渠段测量法，首先选择具有代表性的典型渠道及测流断面，测流段应基本具有稳定规则的断面；其次选择测量方法，测定时尽量采用流速仪表、量水建筑物测流，采用其他方法时，要用流速仪来率定。

3、综合测定方法

综合测定法就是将首尾测定法、典型渠道测量法及对灌溉水利用系数的修正等综合考虑的一种方法，它克服了传统测量方法中工作量大，需要大量人力、物力才能完成的缺点，又弥补了只测量典型渠段而引起较大误差的不足。

1. 什么是喷灌？

喷灌是一种先进的灌水方法。是利用专门的设备（喷灌设备）将有压水送到灌溉地段，并喷射到空中，散成细小的水滴，均匀地散布在田间进行灌溉，就像下雨一样，因此过去也叫做人工降雨。

2. 什么是滴灌？

滴灌又称为滴水灌溉，是通过出流孔口非常小入的滴头或滴灌带，把水一滴一滴地均匀而缓慢地滴在作物根部附近的土壤中。

3.什么是微喷灌？

微喷灌又称为微喷灌溉，是用很小的喷头（微喷头）将水喷洒在土壤表面上。微喷头的工作压力与滴头差不多，但它是在空中消散水流的能量。由于湿润的面积大一些，这样流量可以大一些，喷洒的孔口也可以大一些，出流流速比滴头大得多，所以堵塞的可能性大大减小了。

4.什么是微灌？

微灌一般包括滴灌、微喷灌、渗灌、涌流灌和雾灌等。这些灌水方法的共同特点是：能准确地控制灌水量，要求的工作压力比较低，灌水的流量较小，每次灌水时间比较长，两次灌水之间的时间间隔短，所以土壤水分变化幅度小，也就是说根区内土壤能一直保持在接近于最适合作物生长的湿度。

5.什么是地下滴灌？

地下滴灌是通过地埋毛管上的滴头使水缓慢流出，渗到作物根区土壤中，以供作物吸收利用的一种灌水方法。

6.什么是节水灌溉？

节水灌溉技术是比传统的灌溉技术明显节约用水和高效用水的灌水方法、措施和制度等的总称。是否节约灌溉用水，用水是否高效是以单位作物产量的总耗水量多少来衡量的。或者，以单位耗水量所取得的产值多少来衡量。

7. 什么是灌水器？

灌水器也可以叫做配水器，它的作用是按照作物的需要将管道系统中集中的有压水流，经消能并分配到每棵作物根区的土壤中去。不同的灌水方法采用不同的灌水器，滴灌的灌水器是滴头，喷灌的灌水器是喷头，微喷灌的灌水器是微喷头，渗灌的灌水器是渗头，涌灌的灌水器是涌水器。

8. 什么是喷头？

喷头又称为喷洒器，是喷灌机与喷灌系统的主要组成部分。它的作用是将有压的集中水流喷射到空中，散成细小的水滴并均匀地散布在它所控制的灌溉面积上。

9. 什么是喷灌系统？

为了在大面积土地上进行喷灌，就要在灌溉土地上建立起一个喷灌系统。其作用是将水送到田间并均匀地送到作物的根系活动层。喷灌系统一般包括水源、动力机、水泵、管道系统及喷头等部分。

10. 什么是喷灌机？

喷灌机是自成体系，能独立在田间移动喷灌的机械。一般由动力机、水泵、管道系统、支承系统、行走系统和喷头组成。为了进行大面积喷灌就应当在田间布置供水系统给喷灌机供水，供水系统可以是明渠也可以是无压管道或有压管道。

11. 什么是滴头？

滴头是滴灌系统最关键的部件。其作用是将到达滴头前毛管的压力水流，经消能后，以稳定的速度一滴一滴的滴入土壤。通常由塑料压注而成，工作压力为100kPa左右，流道最小孔径在0.3-1.0mm之间，流量在0.6-1.2L/h范围之内。

12. 什么是微喷头？

微喷头也是喷头的一种，只是它具有体积小、工作压力低、射程短、雾化好等特点。微喷头多数是由塑料压注而成，也有少数用金属做成。其作用有两个方面，一是将水舌粉碎成细小的水滴并喷洒到较大的面积上，以减少发生地面径流和局部积水的可能性；另一方面是用喷洒的方式消散到达微喷头前的水头。

13. 什么是过滤器？

由于滴头的过水孔口小，流速慢，比较容易堵塞，微喷头比滴头好一些，但也同样存在堵塞问题，因此在微灌系统中都要装过滤器，其作用是把水中的杂质档在系统之外。其种类很多，常用的有砂石过滤器、筛网过滤器心等。

14. 什么是肥料罐？

肥料罐是用于向喷微灌有压管道系统注入肥料的设施。由于它也同样可以用于注入其他化学药剂，如杀虫剂，除草剂等，而且其结构形式也不止罐子一种，因此确切的说，应称之为化学药剂注入装置。

15. 什么是涌灌？

涌灌又称为涌泉灌溉，是通过置于作物根部附近的开口小管向上涌出的小水流将水灌到土壤表面。灌水流量较大（一般也不大于200L/h），远远超过土壤的渗吸速度，因此通常需要在地面形成小水洼来控制水量的分布。

16. 什么是雾灌？

雾灌又称为弥雾灌溉。与微喷灌相似，也是用微小的喷头喷水，只是工作压力较高（可达200-400kPa），因此水滴极细而形成水雾。主要目的在于调节田间空气湿度。

17. 什么是控制首部？

是在微灌系统首部用于从水源取水并将之处理成符合微灌要求的水已到系统中去的全套设备，一般包括水泵机组、过滤设备、肥料和化学药剂注入设备、控制器、压力调节器、阀门和量测装置等。

18. 什么是自压喷灌？

一般喷灌是由水泵造成压力进行喷灌。而利用自然水头获得工作压力的喷灌叫做自压喷灌。

19. 什么是灌水方法？

把渠道或管道已送到田头的水分配到田间，对作物实施灌水的方式与技术措施，也称灌水技术。

20. 什么是灌溉水源？

是可用于灌溉的地表水水体（湖、河、水库等）、地下水以及经过处理并达到利用标准的污水的总称。