喷灌系统水力计算
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大田灌溉喷灌系统水力计算教程
(二 ) 固定式喷灌系统设计
1、设计基础资料的收集
1）地形图：比例尺为1/1000——1/500的地形图， 了解设计区域的形状、 面积、位置、 地势等 2）气象资料：包括气温、雨量、湿度、风向风速 等，其中风对喷灌影响最大。 3）土壤资料：主要是土壤的物理性能，包括土壤 的质地、持水能力、土层厚度、吸水能力等 ，主要用 以确定喷灌强度和灌水定额的依据。 4）植被情况：植被的种类、种植面积、根系情况 等。 5）水源条件：城市自来水或天然水源。 6）动力来源：重力还是外力
2)设计流量
Qp Nt q
式中：Nt为同时工作喷头数。 根据Hp和Qp，可直接由水泵样本中选定水 泵，一般样本中同时给出了配套电机的参数。
《 园 林 工 程 》
8、注意问题
喷灌系统水的喷洒应该顺主风向，对不同的 植物，喷灌的雾化度也要求不同。 雾化度取决于喷灌水滴细小程度。水滴小则雾 化度高 。水滴小，对作物打击伤害小，但蒸发损 失大；水滴大，对作物打击大，但蒸发损失小。因 此雾化度不宜过高，也不宜过低。
Q
2
令 Sof
管长沿程阻力参数，则
10.28n 2 ，Sof称为单位（或每米） 5.33 d
hf Sof LQ
2
式中：Q—管中流量（注意单位是m3/s)。
表 ： 单 位 管 长 沿 程 阻 力 系 数
值
4
S0f
《 园 林 工 程 》
局部水头损失，可按沿程水头损失值的10%计算。
《 园 林 工 程 》
1、水头损失概念及其分类？ 2、树枝状管网的计算目的？
《 园 林 工 程 》
五、喷灌系统的设计
(一) 喷灌系统简介
喷灌是喷洒灌溉的简称，是借助一套专门 的设备将具有压力的水喷洒到空中，散成水滴 降落到地面，供给植物水分的一种灌溉方法。
喷灌系统水力计算
喷灌系统的分类与组成
分类
喷灌系统可以根据喷头的种类、工作 压力、灌溉方式等因素进行分类。
组成
喷灌系统主要由水源、水泵、管路、 喷头等部分组成。
喷灌系统的应用与发展
应用
喷灌系统广泛应用于农田、园林、果园等领域的灌溉。
发展
随着节水灌溉技术的不断发展，喷灌系统的技术水平和应用范围也在不断提高 和扩大。
喷灌系统水力计算
目录
• 喷灌系统概述 • 水力计算基础知识 • 喷头水力性能计算 • 管路水力计算 • 喷灌系统水力优化设计 • 工程实例分析
01
喷灌系统概述
喷灌系统的定义与特点
定义
喷灌系统是一种通过喷头将水均 匀喷洒到土壤表面的灌溉方式。
特点
喷灌系统能够均匀地湿润土壤， 节水、节能，且适应性强，可用 于各种地形和土壤条件。
考虑风向影响
在布置喷头时，应充分考虑风向的影响，尽量避免风力对喷灌效果的 影响，提高灌溉均匀度。
06
工程实例分析
实例一：小型果园喷灌系统水力计算
计算步骤
首先根据果园的面积和地形条件确定喷头的 数量和布置方式，然后根据喷头的流量和压 力要求，计算水泵的功率和管径。
注意事项
由于小型果园地形可能较为复杂，需要特别 注意喷头的布置和管线的布局，以确保喷灌
均匀灌溉
优化喷头的布置和水量分配，实现灌溉水量的均匀分布， 保证作物生长的均匀性，提高作物产量和品质。
简便操作
喷灌系统的水力设计应便于操作和维护，如采用模块化设 计、易于拆卸的结构等，降低使用难度，提高系统的使用 寿命。
喷灌系统布局优化
充分考虑地形地貌
根据地形地貌的特点，合理规 划喷灌系统的布局，充分利用 自然条件，减少工程量，降低
喷灌工程技术 (5)管道水力计算
管道水力计算
5．1 设计流量和设计水头
5. 2 水头损失计算
5．2．4 机压喷灌系统支管以上各级管道的直径，应通过技术经济分析确定。
5．2．5 自压喷灌系统干管输水段的长度和直径，应根据管道材质、流量，地面坡度和喷灌需要的工作压力水头等因素，经技术经济分析确定。
5．2．6 校核设计计算时，管道最小流速不应低于0．3m／s，最大流速不宜超过2．5m／s。
5．3 水锤压力验算
5．3．1 遇下述情况时，应进行水锤压力验算：
1 管道布设有易滞留空气和可能产生水柱分离的凸起部位。
2 阀门开闭时间小于压力波传播的一个往返周期。
3 对于设有单向阀的上坡干管，应验算事故停泵时的水锤压力；未设单向阀时，应验算事故停泵时水泵机组的最高反转转速。
对于下坡干管应验算启闭阀门时的水锤压力。
5．3．2 遇下列情况时，管道应采取相应的水锤防护措施：
1 水锤压力超过管道试验压力。
2 水泵最高反转转速超过额定转速1．25倍。
3 管道水压接近汽化压力。
5．3．3 当关阀历时符合下式时，可不验算关阀水锤压力：。
园林灌溉系统管网水力学计算
• 计算公式：
L = B*
d *h
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 α = 3 2 o B=1.4, 当 α = 2 4 o ， α = 2 1 o 别减少2％和4％。 射程分
• 影响射程的因素
• 举例：
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，α = 2 5 o
不同模式的组合
曲线边界
可采用从正方形或矩 形模式变到平行四边 形或三角形模式布置 喷头，还可以再变到 原来的布置模式。这 样既灌溉整个区域， 同时避免在曲线边界 以内喷头过于集中和 灌溉区域超出边界。
边角区域喷头的布置
• 在地块的边角区域，因喷头往往是半圆 或90度而不是全圆喷洒，若选配的喷嘴 与地块中间全圆喷洒的喷头相同，则该 区域内的喷灌强度势必大大超过地块中 间。所以，为保证系统良好的喷洒均匀 度，一般安装在边角的喷头须配置比地 块中间的喷头小2-3个级别的喷嘴。
第三节 喷头的组合
几 种 常 用 的 喷 头 组 合 方 式
正方形布置
水量偏少
正方形布置
• 正方形布置方式灌水覆盖度较差，其原 因是因为对角线上两个喷头间距比边线 上的要长。当边线上两个喷头间距为喷 头的射程时（即50%法），对角线上两个 喷头间距则为射程的70%，使得正方形中 心喷水量偏少。
q = A * Cd * d 2 *
m
3
H
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作压力300kPa, 假定Cd=0.94, 计算其流量， 并与样本对比。
滴灌系统水力计算公式(沐禾)
2.设计灌水定额计算公式m=0.1γzp(θmax-θmin)/η
Z土壤计划 θ max为田间 θ min为田 田间持水率 P设计土壤湿 最大持水率 间最大持水 γ 土壤容重g/cm3 湿润层深 θ 田 润比 度m 的90% 率的65% 1.45 0.5 65.00% 90 65 25.5 求T 求区允 [q v ] 许的偏差率 水 头 偏 差 率 [h v ]
0.2 8 0.412
一次灌水延续 时间t (h/组)
3.8
）：A=Qηt/10*Ia
t一次灌水 延续时间 22 求灌溉面 积，亩 6.27
1.水量平衡计算公式（以地定水）：Q=10*Ia*A/ηt
已知 灌溉面积 常数 10 Ia设计耗水 强度mm/d 4.5 A灌溉面 积,hm2 50.53 η 灌溉水利 t一次灌水延 用系数 续时间 0.95 22 求Q 108.80
1.水量平衡计算公式(以水定地）：A=Qηt/10*Ia
已知 灌溉面积 常数 10 Ia设计耗水 强度mm/d 5.0 Q,m3/h 1 η 灌溉水利 用系数 0.95
31.62 6.68
21.09
3.设计灌水周期T=(m/Ia)*η 4.一次灌水延续时间t=m*Se*Sl/qd
m设计灌水定额 (mm) 31.62 qd滴头设计 Se滴头间 Sl毛管间距m 距m 流量L/h 0.3 1.2 3
求t 3.8
系统设计参数表
序号 1 2 3 参数名称 灌溉补充强度I a (mm/d) 系统初定总供水流量 Q (m3/h) 灌溉水有效利用率η 参数值 5 50 0.95 序号 5 6 7 参数名称 参数值 土 壤 湿 润 比 65 p (%) 设计 灌水 定额 31.62/21. 08 m (mm)/(m3/亩) 设计 灌水 周期 6.5 T (d)
喷淋水力计算
喷淋⽔⼒计算内的喷⽔强度不（9．1．l）式中 q——喷头流量（L／min）；P——喷头⼯作压⼒（MPa）；K——喷头流量系数。
可知q/S=8 L/min·m2；⽽S=L*L则，喷头间距L=当最不利点压⼒P=0.1Mpa时，L=3.16m=3.1m；当最不利点压⼒为0.05Mpa时，L=2.66m=2.6m 专业⽂档供参考，如有帮助请下载。
．级，也既喷⽔强度L/minm时，喷头间距2.6m~3.1之间布置。
我们实际布置时1.5，如下图；作⽤⾯积的表述为长边沿着配⽔⽀管划分，并且级的作⽤⾯积160倍1.l.倍15.17；按照图所⽰应该在个与个喷0.17，如果不把个喷头划进来则⼩于规定；所以将个喷2则作⽤⾯积的短边⾄少应16018；那么按照作⽤⾯8.89的位置在⾏与⾏之间，现在我们取⾏与第三⾏中间长；这样作⽤⾯积6*18=10平⽅⽶；⼩16平⽅⽶。
不符合规范，少5平229，这样围成的作⽤⾯积9*18=162 符合规160 8.0.中参考的管径进⾏了标注，这个标注只是暂专业⽂档供参考，如有帮助请下载。
．9.1.4 系统设计流量的计算，应喷头，喷规规定5.0.和5.0.的规定值只喷头围合范围内的平均喷⽔强度，轻危险级5.0.规定值8％；严重危险级和仓库危险级5.0.和5.0.的规定值个喷头围成的⾯积内喷⽔强度m；⼜专业⽂档供参考，如有帮助请下载。
⽔⼒计算⽬的：计算出系统总流量和系统总的压⼒损失，来选择消防泵要求管路流速不⼤5m/经济流节1处压⼒不⼤0.4Mpa忽略短⽴管的损使⽤公式喷头的流量计算公式1q=—喷头流量L/mi—喷头⼯作压⼒M—喷头流量系数（本系统的喷k=8平均流速计算公式=Kc* Qv v-平均流速m/—流量L/—管道的内径m4/(1000*3.14*m/K—流速系数405070251520镀锌钢管管32125150m0.0530.2010.1150.0750.4713.105m/K5.8521.8831.0540.7960.284管道的局部⽔头损失，宜采⽤当量长度法计算1.1.*L=0.0000107*h=i*L=0.0000107*//*Q*L=0.0000107*(=AL1.1.*L/*L=(0.0000107* *L =A* / )* *—管道局部⽔头损失m专业⽂档供参考，如有帮助请下载。
6、树枝状管网和喷灌系统水力计算(4.27)
或
高位水池
外露式喷头 地埋式喷头
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喷头
1．按非工作状态分类 (1)外露式喷头： 指非工作状态下暴露在地面以上的喷头。这类喷头构造简 单、价格便宜使用方便，对供水压力要求不高，但其射程、射 角及覆盖角度不便调节，且有碍园林景观。因此般用在资金不 足或喷灌技术要求不高的场合。
H2+H3值可依建筑不同层数按有关规定采用。 平房： 二层： 10mH2O 12mH2O
三层 ： 16mH2O 以后每增加一层增加4mH2O
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《 园 林 工 程 》
H4—沿程水头损失和局部水头损失之和（mH2O)
H 4 hy h j hj i L
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《 园 林 工 程 》
⑤ 水头计算
水头损失值 必须考虑 用水点与引水点的高程差 用水点建筑的高低及用水点的水压要求
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《 园 林 工 程 》
公园给水管段所需水压计算式：
用水量（Q)：以秒流量表示
管径（DN）：以mm为单位；
水头（H）：水压(以kg/cm为单位）；米水柱高度 （100KPa=1kg/cm2=10米水柱）
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《 园 林 工 程 》
2、管网计算目的
根据最高时用水量作为设计用水量求出各段管 线的直径和水头损失。 对于引用式给水方式：确定城市给水管网的水 压是否能满足公园用水的要求； 对于自给式给水方式：主要确定水泵所需扬程 及水塔（或高位水池）所需高度，以保证各用水点 有足够的水量和水压。
高位水池
外露式喷头 地埋式喷头
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喷头
1．按非工作状态分类 (1)外露式喷头： 指非工作状态下暴露在地面以上的喷头。这类喷头构造简 单、价格便宜使用方便，对供水压力要求不高，但其射程、射 角及覆盖角度不便调节，且有碍园林景观。因此般用在资金不 足或喷灌技术要求不高的场合。
H2+H3值可依建筑不同层数按有关规定采用。 平房： 二层： 10mH2O 12mH2O
三层 ： 16mH2O 以后每增加一层增加4mH2O
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H4—沿程水头损失和局部水头损失之和（mH2O)
H 4 hy h j hj i L
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⑤ 水头计算
水头损失值 必须考虑 用水点与引水点的高程差 用水点建筑的高低及用水点的水压要求
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公园给水管段所需水压计算式：
用水量（Q)：以秒流量表示
管径（DN）：以mm为单位；
水头（H）：水压(以kg/cm为单位）；米水柱高度 （100KPa=1kg/cm2=10米水柱）
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2、管网计算目的
根据最高时用水量作为设计用水量求出各段管 线的直径和水头损失。 对于引用式给水方式：确定城市给水管网的水 压是否能满足公园用水的要求； 对于自给式给水方式：主要确定水泵所需扬程 及水塔（或高位水池）所需高度，以保证各用水点 有足够的水量和水压。
喷灌系统水力计算ppt
喷灌的缺点之一就是受风影响大,所以做喷灌 工程设计应特别注意此问题。风速风向是确定喷头 布置形式和管道布置方式的重要依据。
风向:一般可分为8个方位， 即东、南、西、 北、东北、西北、东南、西北八个方向。设计风向 是指灌区主要农作物灌水时期内灌水日的主风向。 如此季节没有时显的主风向，应按多风向设计。
4
表
： 单 位 管 长 沿 程 阻 力 系 数
值
S0f
局部水头损失，可按沿程水头损失值的10%计算。
多口系数的引入
求多孔口管道的水头损失时，可引入“多 口系数”，即假定孔口流量相同，依孔口数目求 得的一个折算系数。
可据孔口数查教材1表2-1-16。 其中X按第一个喷头至支管进口的距离与喷 头间距是否相等分别取1或1/2。
解：
进入该支管的流量Q=4.5×4=18m3/h 用谢才公式求hf，从表中查得Sof=5600s2/m6
hf=5600×56×(0.005m3/s)2 =7.84m 喷头数为4，X=8/16=1/2
查表多口系数F=0.393，故支管沿程水头损失为
hf=7.84m×0.393=3.08m
5、单水源管网喷灌管网布置方式
r—土壤容重（g/cm3);
h—计算土层深度，即植物主要根系活动层深度 （cm)，草坪、花卉可取h=20-30cm；
P1—适宜的土壤含水率上限（重量%），可取田间持 水量的80%-100%；
P2—适宜的土壤含水率下限（重量%），可取田间持 水量的60%-70%
田间持水量—是指排水良好的土壤中，排 水后不受重力影响而保持在土壤中的水分含量， 通常以占干土重量的百分比表示，是确定灌水 时间和灌水水量的一个重要指标。
根据Hp和Qp，可直接由水泵样本中选定水 泵，一般样本中同时给出了配套电机的参数。
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1 6
式中：n—粗糙系数，可查表2-1-14。 R—水力半径（m),对于圆管R=d/4，d为 管半径（m)
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表3：各种管材的粗糙系数n值
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《 园 林 工 程 》
第二章 园林给排水工程
第一节 园林给水工程
—喷灌系统设计
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上节课内容回顾
1、水头损失概念及其分类？ 2、树枝状管网的计算目的？
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喷灌的缺点
① 投资较高。 ② 受风和空气温度影 响大。 ③ 技术要求高。
④ 高、中压灌耗能较
大。
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喷灌系统的分类
依喷灌方式，喷灌系统可分为 1、移动式喷灌系统 2、半固定式喷灌系统 3、固定式喷灌系统
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PVC等塑料管正在逐渐取代其他材质的管道， 成为喷灌系统主要的管材。 种类有管材、接头、弯头、异径、堵头、法 兰等。
(二 ) 固定式喷灌系统设计
1、设计基础资料的收集
1）地形图：比例尺为1/1000——1/500的地形图， 了解设计区域的形状、 面积、位置、 地势等 2）气象资料：包括气温、雨量、湿度、风向风速 等，其中风对喷灌影响最大。 3）土壤资料：主要是土壤的物理性能，包括土壤 的质地、持水能力、土层厚度、吸水能力等 ，主要用 以确定喷灌强度和灌水定额的依据。 4）植被情况：植被的种类、种植面积、根系情况 等。 5）水源条件：城市自来水或天然水源。 6）动力来源：重力还是外力
多行多喷头喷洒 相邻多行支管上的多个喷头使用时作全圆形 喷洒，其单喷头实际控制面积为S=ab，故其喷灌 强度可直接按公式计算而不必采用换算系数。
1000QP ab
式中：a—喷头布置间距（m)； b—相邻支管的间距（m)。
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b. 喷头布置形式：
也叫喷头的组合形式，指各喷头的相对位 置的安排。在喷头射程相同的情况下，不同的 布置形式，其支管和喷头的间距也不相同。教 材1表2-1-11是常用的几种喷头布置形式和有效 控制面积及使用范围。（常用三角形布局）
《 园 林 工 程 》
（2 ）设计灌溉周期
灌水周期—也叫轮灌期，即植物耗水最旺时 期的允许最大灌水间隔时间。 m T W
式中：T—灌水周期（d)； m—灌水定额（mm)； W—作物日平均耗水量或土壤水分消耗速率（mm/d)； η—喷灌水利用系数，取0.7～0.9。
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《 园 林 工 程 》
允许喷灌强度 土壤质地 （mm/h) 砂土 20 砂壤土 15 粉壤土 12
土壤质地
轻质粘土 粘土
允许喷灌强度 （mm/h) 10 8
表2
各类土壤的允许喷灌强度
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②喷灌时间—为了达到既定的灌水定额，喷 头在每个位置上所需的喷洒时间。
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其求解方法： ①利用土壤田间持水量资料计算 ②利用土壤有效持水量资料计算设计灌水定额 （略）
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利用土壤田间持水量资料计算
m 0.1rh( P 1 P 2 ) 1
《 园 林 工 程 》
田间持水量—是指排水良好的土壤中，排 水后不受重力影响而保持在土壤中的水分含量， 通常以占干土重量的百分比表示，是确定灌水 时间和灌水水量的一个重要指标。 几种常见土壤的容重和P、P′可参照教材1 表2-1-8。
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（1）设计灌水定额
灌水定额—一次灌水的水层深度（mm)或一 次灌水单位面积的用水量（m3/亩)。 设计灌水定额—作为设计依据的最大灌水定 额。 注：若以m0表示m3/亩的灌水定额，以m 表示mm的灌水定额，则两者之间的关系为 m0=2/3m 即10mm水深相当于6.67m3/亩的灌水量。
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设计风速（m/s) 垂直风向 0.3～1.6 1.6～3.3 3.4～5.4 1.1R 1.0R 0.9R
平行风向 1.3R 1.2R 1.1R
无主风向 1.2R 1.1R 1.0R
表1
喷头组合间距
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五、喷灌系统的设计
(一) 喷灌系统简介
喷灌是喷洒灌溉的简称，是借助一套专门 的设备将具有压力的水喷洒到空中，散成水滴 降落到地面，供给植物水分的一种灌溉方法。
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喷灌的缺点之一就是受风影响大,所以做喷灌 工程设计应特别注意此问题。风速风向是确定喷头 布置形式和管道布置方式的重要依据。 风向:一般可分为8个方位， 即东、南、西、 北、东北、西北、东南、西北八个方向。设计风向 是指灌区主要农作物灌水时期内灌水日的主风向。 如此季节没有时显的主风向，应按多风向设计。 风速：指喷灌工作日的平均风速。
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c. 喷头及支管间距：
在确定喷头的布置形式后，选择合适的喷 嘴，每个正规厂家的产品都标明了喷嘴的型 号、射程、喷嘴流量、直径、工作压力等， 然后根据风速和喷嘴的射程R确定喷头的间距 和支管间距。
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(2)地理式喷头： 是指非工作状态下埋藏在地面以下的喷头。工作时，这类喷 头的喷芯部分 在水压的作用下伸出地面，然后按照一定的方式 喷洒；当关闭水源，水压消失，喷芯在弹簧的作用 下又缩回地 面。地埋式喷头构造复杂、工作压力较高，其最大优点是不影响 园林景观效果、不妨碍活动，射程、射角及覆盖角度等喷洒性能 易于调节，雾化效果好，适合于不规则区域的喷灌，能够更好地 满足园林绿地和运动场草坪的专业化喷灌要求。
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风 向 图
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2、灌溉制度的设计
（1）设计灌水定额
（2）设计灌溉周期 （3）喷洒方式和喷头组合形式
（4）喷灌强度与喷灌时间
（4）喷灌强度与喷灌时间
①喷灌强度—单位时间喷洒于田间的水层深度， （mm/h)。 1000QP 1000q S S
式中：ρ—喷灌强度（mm/h)； QP—喷头喷水量（m3/h)； S—喷头控制面积（m2)，其单喷头控制面积 为S=πR2
1000QP R2
《 园 林 工 程 》
式中：m—设计灌水定额（mm) r—土壤容重（g/cm3); h—计算土层深度，即植物主要根系活动层深度 （cm)，草坪、花卉可取h=20-30cm； P1—适宜的土壤含水率上限（重量%），可取田间持 水量的80%-100%； P2—适宜的土壤含水率下限（重量%），可取田间持 水量的60%-70%
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一般大田作物设计喷灌周期常取5-10日， 蔬菜1-3日，绿地灌溉周期可参考以上数据。
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《 园 林 工 程 》
（3）喷洒方式和喷头组合形式
a. 喷洒方式：
喷嘴喷洒的形状有圆形和扇形，一般扇形 只用在场地的边角上，其他用圆形。
《 园 林 工 程 》
将有关数值代入公式并化简，则：
h f 10.28n
2
L d
2 Q 5.33
令 Sof
管长沿程阻力参数，则
10.28n 2 ，Sof称为单位（或每米） 5.33 d
h f Sof LQ
2
式中：Q—管中流量（注意单位是m3/s)。
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mS t 1000QP
式中： t—喷灌时间（h)； m—设计灌水定额（mm)； S—喷头有效控制面积（m2);
QP—喷头喷水量（m3/h)。
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3、喷灌系统管道的水力计算
水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失。 沿程水头损失计算公式：
L hf 2 V 2 C R 式中：hf—沿程水头损失（m)； L—管道长度（m)； v—管中水流平均流速（m/s)； R—水力半径（m) C—谢才系数（m1/2/s),常用曼宁公式计算
式中：n—粗糙系数，可查表2-1-14。 R—水力半径（m),对于圆管R=d/4，d为 管半径（m)
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表3：各种管材的粗糙系数n值
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第二章 园林给排水工程
第一节 园林给水工程
—喷灌系统设计
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上节课内容回顾
1、水头损失概念及其分类？ 2、树枝状管网的计算目的？
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喷灌的缺点
① 投资较高。 ② 受风和空气温度影 响大。 ③ 技术要求高。
④ 高、中压灌耗能较
大。
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喷灌系统的分类
依喷灌方式，喷灌系统可分为 1、移动式喷灌系统 2、半固定式喷灌系统 3、固定式喷灌系统
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PVC等塑料管正在逐渐取代其他材质的管道， 成为喷灌系统主要的管材。 种类有管材、接头、弯头、异径、堵头、法 兰等。
(二 ) 固定式喷灌系统设计
1、设计基础资料的收集
1）地形图：比例尺为1/1000——1/500的地形图， 了解设计区域的形状、 面积、位置、 地势等 2）气象资料：包括气温、雨量、湿度、风向风速 等，其中风对喷灌影响最大。 3）土壤资料：主要是土壤的物理性能，包括土壤 的质地、持水能力、土层厚度、吸水能力等 ，主要用 以确定喷灌强度和灌水定额的依据。 4）植被情况：植被的种类、种植面积、根系情况 等。 5）水源条件：城市自来水或天然水源。 6）动力来源：重力还是外力
多行多喷头喷洒 相邻多行支管上的多个喷头使用时作全圆形 喷洒，其单喷头实际控制面积为S=ab，故其喷灌 强度可直接按公式计算而不必采用换算系数。
1000QP ab
式中：a—喷头布置间距（m)； b—相邻支管的间距（m)。
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b. 喷头布置形式：
也叫喷头的组合形式，指各喷头的相对位 置的安排。在喷头射程相同的情况下，不同的 布置形式，其支管和喷头的间距也不相同。教 材1表2-1-11是常用的几种喷头布置形式和有效 控制面积及使用范围。（常用三角形布局）
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（2 ）设计灌溉周期
灌水周期—也叫轮灌期，即植物耗水最旺时 期的允许最大灌水间隔时间。 m T W
式中：T—灌水周期（d)； m—灌水定额（mm)； W—作物日平均耗水量或土壤水分消耗速率（mm/d)； η—喷灌水利用系数，取0.7～0.9。
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允许喷灌强度 土壤质地 （mm/h) 砂土 20 砂壤土 15 粉壤土 12
土壤质地
轻质粘土 粘土
允许喷灌强度 （mm/h) 10 8
表2
各类土壤的允许喷灌强度
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②喷灌时间—为了达到既定的灌水定额，喷 头在每个位置上所需的喷洒时间。
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其求解方法： ①利用土壤田间持水量资料计算 ②利用土壤有效持水量资料计算设计灌水定额 （略）
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利用土壤田间持水量资料计算
m 0.1rh( P 1 P 2 ) 1
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田间持水量—是指排水良好的土壤中，排 水后不受重力影响而保持在土壤中的水分含量， 通常以占干土重量的百分比表示，是确定灌水 时间和灌水水量的一个重要指标。 几种常见土壤的容重和P、P′可参照教材1 表2-1-8。
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（1）设计灌水定额
灌水定额—一次灌水的水层深度（mm)或一 次灌水单位面积的用水量（m3/亩)。 设计灌水定额—作为设计依据的最大灌水定 额。 注：若以m0表示m3/亩的灌水定额，以m 表示mm的灌水定额，则两者之间的关系为 m0=2/3m 即10mm水深相当于6.67m3/亩的灌水量。
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设计风速（m/s) 垂直风向 0.3～1.6 1.6～3.3 3.4～5.4 1.1R 1.0R 0.9R
平行风向 1.3R 1.2R 1.1R
无主风向 1.2R 1.1R 1.0R
表1
喷头组合间距
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五、喷灌系统的设计
(一) 喷灌系统简介
喷灌是喷洒灌溉的简称，是借助一套专门 的设备将具有压力的水喷洒到空中，散成水滴 降落到地面，供给植物水分的一种灌溉方法。
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喷灌的缺点之一就是受风影响大,所以做喷灌 工程设计应特别注意此问题。风速风向是确定喷头 布置形式和管道布置方式的重要依据。 风向:一般可分为8个方位， 即东、南、西、 北、东北、西北、东南、西北八个方向。设计风向 是指灌区主要农作物灌水时期内灌水日的主风向。 如此季节没有时显的主风向，应按多风向设计。 风速：指喷灌工作日的平均风速。
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c. 喷头及支管间距：
在确定喷头的布置形式后，选择合适的喷 嘴，每个正规厂家的产品都标明了喷嘴的型 号、射程、喷嘴流量、直径、工作压力等， 然后根据风速和喷嘴的射程R确定喷头的间距 和支管间距。
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(2)地理式喷头： 是指非工作状态下埋藏在地面以下的喷头。工作时，这类喷 头的喷芯部分 在水压的作用下伸出地面，然后按照一定的方式 喷洒；当关闭水源，水压消失，喷芯在弹簧的作用 下又缩回地 面。地埋式喷头构造复杂、工作压力较高，其最大优点是不影响 园林景观效果、不妨碍活动，射程、射角及覆盖角度等喷洒性能 易于调节，雾化效果好，适合于不规则区域的喷灌，能够更好地 满足园林绿地和运动场草坪的专业化喷灌要求。
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风 向 图
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2、灌溉制度的设计
（1）设计灌水定额
（2）设计灌溉周期 （3）喷洒方式和喷头组合形式
（4）喷灌强度与喷灌时间
（4）喷灌强度与喷灌时间
①喷灌强度—单位时间喷洒于田间的水层深度， （mm/h)。 1000QP 1000q S S
式中：ρ—喷灌强度（mm/h)； QP—喷头喷水量（m3/h)； S—喷头控制面积（m2)，其单喷头控制面积 为S=πR2
1000QP R2
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式中：m—设计灌水定额（mm) r—土壤容重（g/cm3); h—计算土层深度，即植物主要根系活动层深度 （cm)，草坪、花卉可取h=20-30cm； P1—适宜的土壤含水率上限（重量%），可取田间持 水量的80%-100%； P2—适宜的土壤含水率下限（重量%），可取田间持 水量的60%-70%
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一般大田作物设计喷灌周期常取5-10日， 蔬菜1-3日，绿地灌溉周期可参考以上数据。
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（3）喷洒方式和喷头组合形式
a. 喷洒方式：
喷嘴喷洒的形状有圆形和扇形，一般扇形 只用在场地的边角上，其他用圆形。
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将有关数值代入公式并化简，则：
h f 10.28n
2
L d
2 Q 5.33
令 Sof
管长沿程阻力参数，则
10.28n 2 ，Sof称为单位（或每米） 5.33 d
h f Sof LQ
2
式中：Q—管中流量（注意单位是m3/s)。
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mS t 1000QP
式中： t—喷灌时间（h)； m—设计灌水定额（mm)； S—喷头有效控制面积（m2);
QP—喷头喷水量（m3/h)。
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3、喷灌系统管道的水力计算
水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失。 沿程水头损失计算公式：
L hf 2 V 2 C R 式中：hf—沿程水头损失（m)； L—管道长度（m)； v—管中水流平均流速（m/s)； R—水力半径（m) C—谢才系数（m1/2/s),常用曼宁公式计算