1、參考資料噴灌機(jī)噴頭選擇及應(yīng)用指導(dǎo) 1、 不同噴頭的噴灌強(qiáng)度及其對土壤入滲的影響 目前我國的大型噴灌機(jī)大都使用D3000型散射噴頭，其價(jià)格相對低是主要原因。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：型號壓力范圍噴灌強(qiáng)度安裝位置噴灑直徑（米）D30000.4-2.8kg/cm2高桁架上或下垂管上4.9-12.2R30001.0-3.4kg/cm2低桁架上或

2、下垂管上15.2-22.6S30000.7-1.4kg/cm2中 低下垂管上12.8-16.5A30000.4-1.0kg/cm2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)椋篋3000>A3000>S3000>R3000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，否則會產(chǎn)生地面積水或地面徑流，影響作物正常生長，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。為了不產(chǎn)生徑流，D3000應(yīng)盡量在

3、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（車輪陷入泥中）。二、地面坡度對灌水效果的的影響噴灌機(jī)的水分損失如下圖：噴頭類型，噴嘴大小，工作壓力大小均對水滴蒸發(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，還要考慮坡度對地面徑流的影響。坡度越大，產(chǎn)生地面徑流

4、的機(jī)會越大。噴灌機(jī)可以在一定坡度下工作，這是其優(yōu)勢，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%。三、噴頭選擇影響水滴打擊強(qiáng)度水滴打擊強(qiáng)度定義：單位噴灑面積的水滴對作物和土壤的打擊動能。打擊強(qiáng)度通常以水滴直徑及霧化指標(biāo)d來表示。水滴直徑較難量測，故常用霧化指標(biāo)來衡量打擊強(qiáng)度。d=1000Hp/d Hp-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。推薦值見下表：種 類 霧化指標(biāo)蔬菜及花卉 40005000糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物及果樹 30004000牧草、飼料作物、草坪 20003000水滴打擊強(qiáng)度對土壤入滲有影響，是一

5、個(gè)需要認(rèn)真考慮的因素。水滴對土壤打擊小，則易使土壤毛管保持開通狀態(tài)，維持土壤吸水率高。小水滴有利于粘土地入滲。四、射程大小對灌水效果的影響射程大的噴頭濕潤范圍寬，濕潤范圍重疊好，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，則相對噴的遠(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)國外經(jīng)驗(yàn)，無風(fēng)情況下，低壓噴頭安裝高度在離地面

6、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)，灌水效率會相應(yīng)降低17%-30%。安裝高度分三個(gè)級別：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地面以上0.3-0.45米，用LESA表示（Low-Elevation Spray Application）。此時(shí)，葉面攔截水量少，蒸

7、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）。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種子沖洗等，有利于出苗及苗期發(fā)育。隨著幼苗的長大，需水量越來越大，根系越來越深，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

8、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，坡地灌水效果會得到改善。 美國用戶為每一個(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/cm2左右比

9、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、澳大利亞已很少有用戶使用D3000系列噴頭。十、噴灌

10、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/cm228.4kg/cm2。射程：15-28m性能穩(wěn)定，經(jīng)久耐用。· SR75大噴槍流量6.8m3/h36.3m3/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十一、尼爾森D3000、R3000、S3000、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

11、適合對降雨強(qiáng)度敏感的作物也不適合跨度長的機(jī)器。D3000的灌水均勻度相對于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的噴灑水流對土壤的沖擊要大于其它旋轉(zhuǎn)噴頭。對某些土壤及作物效果不好。- D3000可以重組為LEPA噴頭（低能耗精準(zhǔn)涌水頭），減少蒸發(fā)蒸騰損失。且對某些葉片不能濕潤的作物效果比較好。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

12、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，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。- 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，對土壤沖擊小，有利于粘土、

13、壤土水分入滲。不會沖洗種子，影響出苗。- 對苗圃、葉菜類作物灌溉非常有利。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+Rg）2 /667A：中心噴灌機(jī)控制面積（畝）Lp：噴灌機(jī)長度（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)距最后一個(gè)塔架的距離（米）Vt：最后塔架行走速度（米/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=0.105X385/

14、3=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：灌溉一圈所需時(shí)間（h）Lp：噴灌機(jī)長（m）Rg：尾槍射程（m）Qp=240m3/hVt=0.75m/h (25%比例)Lt=385mTr=0.105X385/0.75=53.9小時(shí)/圈Lp=400mRg=40mD=240X53.9X318.3/（400+40）2=21.3 mm某位置噴頭需求流量計(jì)算Qe=2X16.7XLsXQpXLe/（Lp+Rg）2Qe：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（m3

15、/h）Le：噴頭間距（m）Lp：噴機(jī)長（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）其它同上Ls=250mQp=240 m3/hLp=400mRg=40mLd=18mIa=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：

16、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=QpXHX9.81/3600XEpP：抽水功率（kw）H：水泵揚(yáng)程（m）Ep：水泵效率%Qp=240 m3/hH=60mEp=75%P=240X60X9.81/3600X0.75=52.3KW無壓調(diào)時(shí)已知某號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=P1/ P2Q1=Q2XP1/ P2Q1：未知流量計(jì)算（m3/h）Q2：已知某壓力下的流量m3/hP1

17、：相對于Q1的壓力（巴）P2：相對于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=18.7X1/ 0.7 =22.35升/分鐘Qe(m3/h) = D/1000 *PI(Ls+Le/2)2-(Ls-Le/2)2/Tr         Qe (L/min)= D/1000*PI(Ls+Le/2)2-(Ls-Le/2)2/Tr*1000/60  Qe (L/m

18、in)= D*PI(Ls+Le/2)2-(Ls-Le/2)2/Tr/60          D=Qp*Tr*318.3/(Lp+Rg)2Qe (L/min)= Qp*Tr*318.3/(Lp+Rg)2*PI(Ls+Le/2)2-(Ls-Le/2) 2/Tr/60Qe (L/min)= Qp*318.3/(Lp+Rg)2*PI(Ls+Le/2)2-(Ls-Le/2)2/60Qe (L/min)= Qp*318.3*PI(Ls2+Le2+LsL