4.2 质量控制参数

4.2.1 定喷式喷灌系统的设计喷灌强度不得大于土壤的允许喷灌强度,不同类别土壤的允许喷灌强度可按表4.2.1-1确定。当地面坡度大于5%时,允许喷灌强度应按表4.2.1-2进行折减。行喷式喷灌系统的设计喷灌强度可略大于土壤的允许喷灌强度。

表4.2.1-1  各类土壤的允许喷灌强度(mm/h)

注:有良好覆盖时,表中数值可提高20%。

表4.2.1-2  坡地允许喷灌强度降低值(%)

为了不产生地面积水和径流,喷灌强度不应大于土壤入渗速度。喷灌土壤的入渗速度除与土壤质地有关以外,还随水滴大小、水滴降落速度和喷洒水深变化而变化,但目前在我国还没有足够的试验资料可以确定在各种情况下的土壤入渗速度数值。本条采用了国际上通用的对允许喷灌强度的规定,也是多年来我国在设计实践中所使用的。

本次修订本条增加了对行喷式喷灌系统的喷灌强度允许略大于土壤入渗速度,其限制条件是不得出现地面径流。这就是说在喷洒过程中允许地面出现当时渗不下去而过后能很快渗入的小水洼。这样既确保了表土结构不被水流浸蚀破坏,又提高了喷灌机械的效率。

4.2.2 定喷式喷灌系统喷灌均匀系数不应低于0.75,行喷式喷灌系统不应低于0.85。喷灌均匀系数在有实测数据时应按下式计算:

式中 Cu——喷灌均匀系数;

h——喷洒水深的平均值(mm);

Δh——喷洒水深的平均离差(mm)。

我国以往采用均匀系数K值表示喷灌的均匀度,现按国际标准的规定,采用J.E.克里斯琴森均匀系数表示,符号用CuCu值和K值可按下式换算:

至于喷洒水深的平均值其平均离差的计算方法,在本次修订中将其移为条文说明,即按下列公式计算:

1 测点所代表的面积相等时:

2 测点所代表的面积不等时:

式中 hi——某测点的喷洒水深(mm);

Si——某测点所代表的面积(m2);

n——测点数。

本条规定均匀系数Cu值的下限不低于75%,不作上限规定。这是因为低于75%容易漏喷,从而失去喷灌的优越性,而不规定上限则给设计均匀系数的优选提供了余地。

本条规定的Cu值下限与国际标准相比,数值略低,但实际上相当。因国际标准对Cu值不低于80%的规定是在风速为0.9~3m/s条件下测试,风速超过这个范围没有新的要求。实际上当风速超过2m/s时Cu值必然下降。在一般情况下,设计风速为2~3m/s最为常见,此时按本规范设计,其均匀系数Cu值并不低于国际标准。因此本条规定保留了国际标准中只规定下限的合理部分,而对下限的数值,则按实际情况统一要求,使其在设计风速下都能保证均匀度的最低要求。

4.2.3 喷灌均匀系数在设计中可通过控制以下因素实现:

1 喷头的组合间距。

2 喷头的喷洒水量分布。

3 喷头工作压力。

本条为本次修订中新增的,说明喷灌均匀系数在设计中可以通过设计风速下喷头的组合间距、喷头的喷洒水量分布、喷头工作压力等因素来控制。

4.2.4 喷头的组合间距可按表4.2.4确定。

表4.2.4  喷头组合间距

注:1 R为喷头射程;

2 在每一档风速中可按内插法取值;

3 在风向多变采用等间距组合时,应选用垂直风向栏的数值。

本条作了修订,利用设计风速下的喷头组合间距来保证其设计均匀系数时,将原PY1系列喷头组合间距表修订为旋转式喷头组合间距表。该表是结合以往PY1系列15、20、30、40型喷头的实测数据和近几年来国内对ZY-1、ZY-2、30PSH等型号旋转式喷头的实测数据汇总而成的。同样,该表不限制设计人员取较密的间距作优化选择。由于本条对确定间距没有作方法上的规定,因而并不排斥其他可保证均匀度的间距确定方法。

4.2.5 喷灌系统中喷头的工作压力应符合下列要求:

1 设计喷头工作压力均应在该喷头所规定的压力范围内。

2 任何喷头的实际工作压力不得低于设计喷头工作压力的90%。

3 同一条支管上任意两个喷头之间的工作压力差应在设计喷头工作压力的20%以内。

本条在原规范中条文编号是3.0.12,是对喷灌系统中喷头的实际工作压力所作的规定,以确保技术、经济的合理。分为三款:

1 本款参照喷头的国际标准和国家标准,对喷头实际使用的参数作了规定,以杜绝目前国内存在的升压或降压运行现象,从而避免损坏设施和降低喷灌质量,确保系统正常工作。

2 我国过去习惯按保证灌区内各个喷头的工作压力都不低于设计工作压力来确定水泵扬程。这种方法使绝大多数的喷头都在超过设计工作压力下运行,从而导致系统流量增大,迫使机组加大容量,结果是投资造价和运行费用都增加。为了消除这一弊端,本款规定允许降低实际工作压力为最小的喷头运行压力,但不得低于设计工作压力的90%。这样,在我国通常使用的工作压力范围内,系统设计水头可降低2~5m,实际流量也将与设计流量相近,这对节能和减少水的浪费都是很有意义的。

3 本款的规定是国际上设计喷灌系统时的常规,其目的是控制同一支管上喷头流量的差别不致过大,以保证喷洒的总体均匀性。但在文字上多写成首末两喷头的压力差不超过设计工作水头的20%,这一写法有一定的局限性,因为在支管有明显变坡的情况下,最大的压力差不见得发生在首末喷头之间,为此,本款改为“同一条支管上任意两个喷头之间的工作压力差应在设计喷头工作压力的20%以内”,则各种情况均可概括。

4.2.6 喷灌系统中压力变化较大时,应划分压力区域,并分区进行设计。

本条这次未作修订。它对喷灌系统的压力分区作了原则性规定,目的是为了较为充分地利用能源。

在机压喷灌系统中,一般当最大喷头工作压力超过设计工作压力0.1MPa时,就应通过技术经济比较做出压力分区,以减少通过闸阀人为地消除压力。在自压喷灌系统中,管内水流压力随地形由上往下逐渐增大。在地形坡度较陡、面积较大、管道较长的喷灌区,上部和下部压力往往相差很大,如果全灌区仅按一种喷头压力规划设计,很难达到理想效果。如全部选用压力小的喷头,虽然可扩大上部自压喷灌面积,但下部水头利用不充分,剩余水头大,喷灌效率低;如全部选用压力大的喷头,自然水头可得到较充分的利用,喷灌效率高,但上部有一部分面积不能自压喷灌,受益面积小。因此,为了充分利用自然水头,扩大自压喷灌效益,应根据压力随地形变化的特点,按压力大小进行分区,并分别选配喷头进行设计。划分压力区时,应根据地形、压力和面积大小、喷头产品类型、管理、投资等具体条件,综合考虑,合理确定。

4.2.7 喷灌的雾化指标可按下式计算,并应符合表4.2.7的规定。

式中 Wh——喷灌的雾化指标;

hp——喷头工作压力水头(m);

d——喷头主喷嘴直径(m)。

表4.2.7  不同作物的适宜雾化指标

本条这次未作修订。对于喷灌的适宜雾化强度,比较理想的方法是直接根据作物、土壤等因素确定允许打击强度(或能量),并依此确定喷头的工作参数范围。但对此目前国内外尚处于研究阶段,还不能实际应用。

喷灌水滴直径可在一定程度上反映喷洒水的打击强度。但采用水滴直径作为标准也不现实,主要是采用什么样的直径(如平均直径、中数直径、某部位的直径等)国内外都无定论,无法统一规定,测定雨滴直径的方法也多种多样不好统一,且国外也没有一个标准规定采用水滴直径表示雾化程度的,因此本规范亦不采用。

当前国际、国内多采用hp/d值作为喷灌雾化程度的指标,此法使用简单方便,本规范采用之。表4.2.7中适宜的hp/d值是我国多年生产实践中采用的数值,效果较好。当然用hp/d法表示喷灌雾化程度也并非理想的办法,例如对于主喷嘴为异形或带有碎水装置时则不能使用,有待进一步改进。