將有壓水流通過噴頭噴射到空中，呈雨滴狀散落在田間及農(nóng)作物上的農(nóng)田灌溉設(shè)備。其灌溉用水可經(jīng)水泵增壓，也可利用高水位水源的自然落差。用水泵增壓的噴灌設(shè)備包括動(dòng)力機(jī)、水泵、輸水管道和噴頭等部分；利用自然落差的噴灌設(shè)備可不用動(dòng)力機(jī)和水泵。

發(fā)展過程

噴灌技術(shù)創(chuàng)始于19世紀(jì)末，在美國和俄國首先使用了固定式的自壓管道噴灌系統(tǒng)。

1913～1920年間出現(xiàn)了簡易的噴灌車，用于草地、菜園、苗圃和果園等。

蘇聯(lián)于1922年研制出自動(dòng)旋轉(zhuǎn)噴頭和遠(yuǎn)射程噴灌裝置，30年代制成了雙懸臂式噴灌機(jī)和塑料管道。

至40年代，搖臂式噴頭和快速接頭，以及鋁合金管開始出現(xiàn)，端拖式和滾移式噴灌機(jī)在美國得到應(yīng)用。

50年代美國又研制和生產(chǎn)了水力驅(qū)動(dòng)型圓形噴灌機(jī)。

60年代研制成電力驅(qū)動(dòng)型圓形噴灌機(jī)，同時(shí)出現(xiàn)了聚乙烯半軟管和鋼索絞盤式噴灌機(jī)；60年代末研制成平移式噴灌機(jī)；70年代初研制成同步脈沖固定式噴灌系統(tǒng)。

70年代末美國已生產(chǎn)電力驅(qū)動(dòng)的全自動(dòng)化平移式噴灌機(jī)，并發(fā)展耗能少的低壓噴灌機(jī)。

中國于50年代初開始，在一些大城市郊區(qū)的蔬菜地發(fā)展固定式噴灌系統(tǒng)。70年代初研制了小型噴灌機(jī)（人工降雨機(jī)）和旋轉(zhuǎn)式噴頭。1978年完成了搖臂式噴頭和噴灌泵兩個(gè)系列產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)，還先后研制成輕型、小型、中型和大型噴灌機(jī)，此后，全射流噴頭和時(shí)針式（圓形）、平移式、絞盤式和滾移式噴灌機(jī)又研制成功，同時(shí)低壓噴頭和微型噴頭也相繼出現(xiàn)。

組成結(jié)構(gòu)

主要由水源動(dòng)力機(jī)、水泵、管道系統(tǒng)和噴頭等部分組成。水源動(dòng)力機(jī)、水泵輔以調(diào)壓和安全設(shè)備構(gòu)成噴灌泵站。與泵站聯(lián)接的各級(jí)管道和閘閥、安全閥、排氣閥等構(gòu)成輸水系統(tǒng)。噴灑設(shè)備包括末級(jí)管道上的噴頭或行走裝置等。噴灌系統(tǒng)按照噴灌作業(yè)過程中可移動(dòng)的程度分為下列 3類。

分類

系統(tǒng)種類

固定式噴灌系統(tǒng)

除噴頭外，各組成部分在長年或灌溉季節(jié)均固定不動(dòng)。干管和支管多埋設(shè)在地下，噴頭裝在由支管接出的豎管上。操作方便，效率高，占地少，也便于綜合利用（如結(jié)合施肥、噴農(nóng)藥等）和實(shí)現(xiàn)灌溉的自動(dòng)控制。但需要大量管材，單位面積投資高。適用于灌溉頻繁的經(jīng)濟(jì)作物區(qū)（如蔬菜種植區(qū)）和高產(chǎn)作物地區(qū)。

半固定式噴灌系統(tǒng)

噴灌機(jī)、水泵和干管固定，而支管和噴頭則可移動(dòng)。移動(dòng)的方式有人力搬移、滾移式，由拖拉機(jī)或絞車牽引的端拖式，由小發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)作間歇移動(dòng)的動(dòng)力滾移式、絞盤式以及自走的圓形及平移式等。其投資比固定式噴灌系統(tǒng)少，噴灌效率較移動(dòng)式噴灌系統(tǒng)高。常用于大田作物。

① 絞盤式噴灌機(jī)。由干管上的給水栓通過軟管供水。有3種類型：一種是將鋼索絞盤連同驅(qū)動(dòng)絞盤用的動(dòng)力機(jī)、噴頭等裝在噴灌車上，鋼索的一端固定在地頭牽引噴灌車前進(jìn)；另一種是將鋼索絞盤及其動(dòng)力機(jī)置于地頭，通過鋼索牽引裝有噴頭的噴灌車前進(jìn)；還有一種是將作為供水支管的軟管卷繞在絞盤上，絞盤及噴頭裝在噴灌車或滑橇上，由軟管牽引前進(jìn)。水力驅(qū)動(dòng)的絞盤式噴灌機(jī)是利用干管引來的高壓水，通過水渦輪驅(qū)動(dòng)絞盤作業(yè)，免去了動(dòng)力機(jī)。

②圓形噴灌機(jī)和平移式噴灌機(jī)。均為多塔車自走式，即將裝有許多噴頭的薄壁金屬支管支承在若干個(gè)可以自動(dòng)行走的塔車上。各塔車都有一套調(diào)速、同步、安全控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使整個(gè)支管系統(tǒng)在電力或水力驅(qū)動(dòng)下，自動(dòng)協(xié)調(diào)地作緩慢直線運(yùn)動(dòng)或繞其一端作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圓形噴灌機(jī)由中心樞軸處供水，支管長60～800米,轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間為8小時(shí)至7天，控制面積150～3000畝，自動(dòng)化程度很高。但噴灑面積為圓形，為解決方形地塊上四個(gè)邊角地帶的灌溉問題，有的裝有角噴裝置,即在支管的末端裝設(shè)伸出噴桿或遠(yuǎn)射程噴頭，當(dāng)轉(zhuǎn)到邊角地帶時(shí)自動(dòng)接通。平移式噴灌機(jī)是通過軟管由渠道或固定干管上的給水栓供水。由干管供水時(shí)，噴灌機(jī)行走一定距離后要移動(dòng)軟管,改接在下一個(gè)水栓上，因而自動(dòng)化程度較低，但噴灌后不會(huì)留下邊角。

移動(dòng)式噴灌系統(tǒng)

除水源外，動(dòng)力機(jī)、水泵、干管、支管和噴頭等都是可以移動(dòng)的，因而可在一個(gè)灌溉季節(jié)里在不同地塊輪流使用,提高了設(shè)備利用率，并可節(jié)省單位面積投資，但工作效率和自動(dòng)化程度低。常用的類型中，有的是動(dòng)力機(jī)和水泵裝在手推車或手架上的輕、小型噴灌機(jī)，其噴頭裝在輕便三角架上，通過軟管同水泵連接；有的是將水泵同噴頭裝在手扶拖拉機(jī)上的小型噴灌機(jī)，由手扶拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出裝置驅(qū)動(dòng)水泵作業(yè)；有的是裝在大、中型拖拉機(jī)上的雙懸臂式噴灌機(jī)。移動(dòng)式噴灌系統(tǒng)適用于灌溉次數(shù)較少的大田作物和小塊地段。

此外，在有條件的地區(qū)，還可發(fā)展自壓噴灌。其優(yōu)點(diǎn)是可以利用水的自然落差，不需動(dòng)力機(jī)和水泵，設(shè)備簡單，操作方便，使用成本低。

噴頭種類

噴頭是將有壓水噴射到空中的部件。噴頭的射程大小同水的壓力高低直接相關(guān)。低壓噴頭工作壓力為0.1 ～0.2兆帕，射程為5～14米，又稱近射程噴頭；中壓噴頭工作壓力為0.2～0.5兆帕，射程14～40米，又稱中射程噴頭；高壓噴頭工作壓力為0.5～0.8兆帕，射程在40米以上，又稱遠(yuǎn)射程噴頭。

常用的結(jié)構(gòu)型式有單列和多列孔管式噴灑器,折射式、縫隙式和離心式固定噴頭，以及搖臂式、葉輪式、垂直擺臂式、反作用式和全射流式旋轉(zhuǎn)噴頭等。

搖臂式

應(yīng)用較廣的一種。它是在噴管上方的搖臂軸上，套裝一個(gè)前端設(shè)有偏流板（擋水板）和導(dǎo)流板的搖臂。壓力水從噴管的噴嘴中噴出時(shí),經(jīng)偏流板沖擊導(dǎo)流板，使搖臂產(chǎn)生切向運(yùn)動(dòng)力繞懸臂回轉(zhuǎn)一角度，然后在扭力彈簧的作用下返回并撞擊噴管，使噴管轉(zhuǎn)一角度,如此反復(fù)進(jìn)行，噴頭即可作全圓周轉(zhuǎn)動(dòng)。如在噴頭上加設(shè)限位裝置和換向機(jī)構(gòu)，使噴管在轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度后換向轉(zhuǎn)動(dòng)，即可進(jìn)行扇形噴灌。這種噴頭結(jié)構(gòu)簡單。但在有風(fēng)和安裝不平的情況下，會(huì)由于轉(zhuǎn)速不勻而影響噴灑均勻度。

在振動(dòng)情況下運(yùn)轉(zhuǎn)不正常。適用于固定式中壓噴灌系統(tǒng)。 垂直擺臂式噴頭利用水流沖擊垂直擺臂前端的導(dǎo)流器時(shí)產(chǎn)生的反作用力使噴頭作間歇旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，擺臂靠其后端的配重回轉(zhuǎn)。噴頭轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度后，靠軛架滾輪與限位器配合通過傳動(dòng)桿推拉噴嘴前方的反轉(zhuǎn)臂，使其切入或離開噴嘴射流，迫使噴頭迅速反轉(zhuǎn)。這種噴頭具有受力均衡、工作平衡可靠、射程較遠(yuǎn)、流量調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)點(diǎn)，使用日益廣泛。但所需壓力較高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。

全射流

利用射流元件的附壁效應(yīng)，將噴嘴作為射流元件，使水流偏離噴嘴中心軸線，從而形成水流對(duì)噴頭的反作用力矩，推動(dòng)噴頭旋轉(zhuǎn)。用換向器開閉射流元件控制孔，即可切換水流使噴頭反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)扇形噴灌。步進(jìn)式全射流噴頭是用一個(gè)間歇機(jī)構(gòu)控制射流元件，使水流間歇地由直射切換為瞬間的彎射狀態(tài)，從而使噴頭受到間歇的反作用力矩而作步進(jìn)式的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

折射式

使噴嘴射出的水流，射到散水錐上被擊散成薄水層向四周折射。是一種結(jié)構(gòu)簡單，沒有運(yùn)動(dòng)部件的固定式噴頭。有外支架式、內(nèi)支架式和扇形噴灑式等類型。壓力較低，廣泛用于苗圃、花園的固定式灌溉系統(tǒng)和半固定式噴灌系統(tǒng)的自走式噴灌機(jī)上。葉輪式噴頭又稱渦輪渦桿式噴頭，是利用主噴管下方設(shè)置的副噴管射出的水流，沖擊其前方的葉輪旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)噴頭連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過換向機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)扇形噴灌。這種噴頭轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，受風(fēng)和振動(dòng)的影響較小，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。

水泵

常用為臥式單級(jí)離心泵，揚(yáng)程一般為30～90米。深井水源采用潛水電泵或射流式深井泵。如要求流量大而壓力低，可采用效率高而揚(yáng)程變化小的混流泵。移動(dòng)式噴灌系統(tǒng)多采用自吸離心泵或設(shè)有自吸或充水裝置的離心泵，也使用結(jié)構(gòu)簡單、體積小，自吸性能好的單螺桿泵。

管道及附件

噴灌設(shè)備的管道系統(tǒng)包括固定管道系統(tǒng)和移動(dòng)管道系統(tǒng)兩類。固定管道系統(tǒng)與建筑工地和水利工程使用的管道系統(tǒng)相同，常用有鑄鐵管、普通鋼管、預(yù)應(yīng)力或自應(yīng)力鋼筋混凝土管、石棉水泥管及塑料管等，多數(shù)埋設(shè)于地下。

移動(dòng)管道系統(tǒng)是噴灌專用的管道系統(tǒng)，常用鍍鋅薄壁鋼管、鋁合金薄壁管和塑料管。鍍鋅薄壁鋼管重量較輕而強(qiáng)度較高,能經(jīng)受碰撞，防蝕耐磨，使用壽命較長,帶有雙掛鉤球形或其他形式的快速接頭，以及S 形連接管、彎管接頭、三通、支承架管附件。

鋁合金薄壁管具有重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、使用壽命長、材料能回收等特點(diǎn),但成本較高，彈性較差，不易修補(bǔ)。配有雙掛鉤球形、單掛鉤承扦式等快速接頭及S形連接管、給水栓等成套附件。

用于噴灌設(shè)備的塑料管品種很多，常用的有聚氯乙烯硬（軟）管、高壓聚乙烯半軟管、改性聚丙烯硬管、鈣塑聚乙烯硬管、維塑軟管等。制造工藝簡單,有一定的柔性，可適應(yīng)地形變化，管壁光滑、耐腐蝕性好，重量輕，使用方便；但易受溫度影響及易受紫外線輻射而老化。

硬塑料管一般適用于地下埋設(shè)的固定管道系統(tǒng)；軟塑料管以維塑軟管居多，在輕、小型噴灌機(jī)上獲得廣泛應(yīng)用，其工作壓力一般為0.4～0.5兆帕，多采用內(nèi)轉(zhuǎn)環(huán)式或旋扣式快速接頭。

特點(diǎn)

a．省水：由于噴灌可以控制噴水量和均勻性，避免產(chǎn)生地面徑流和深層滲漏損失，使水的利用率大為提高，一般比地面灌溉節(jié)省水量3O一50％，省水還意味著節(jié)省動(dòng)力，降低灌水成本。

b.省工：噴灌便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，可以大量節(jié)省勞動(dòng)力。由于取消了田間的輸水溝渠,不僅有利于機(jī)械作業(yè)，而且大大減少了由間勞動(dòng)量。噴灌還可以結(jié)合施入化肥和農(nóng)藥，又可以省去不少勞動(dòng)量，據(jù)統(tǒng)計(jì)，噴灌所需的勞動(dòng)量僅為地面灌溉的l／5。

c．提高土地利用率：采用噴灌時(shí)，無需田間的灌水溝渠和畦埂，比地面灌溉更能充分利用耕地，提高土地利用率，一般可增加耕種面積7一10％。

d．增產(chǎn)：噴灌便于嚴(yán)格控制土壤水分,使土壤濕度維持在作物生長最適宜的范圍。而且在噴灌時(shí)能沖掉植物莖葉上塵土,有利于植物呼吸和光合作用。另外噴灌對(duì)土壤不產(chǎn)生沖刷等破壞作用，從而保持土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使土壤疏松多孔，通氣性好，因而有利于增產(chǎn)， 特別是蔬菜增產(chǎn)效果更為明顯。

e．適應(yīng)性強(qiáng)：噴灌對(duì)各種地形適應(yīng)性強(qiáng)，不需要像地面灌溉那樣整平土地，在坡地和起伏不平的地面均可進(jìn)行噴灌。特別是在土層薄、透水性強(qiáng)的沙質(zhì)土，非常適合采用噴灌。此外，噴灌不僅適應(yīng)所有大田作物，而且對(duì)于各種經(jīng)濟(jì)作物、蔬菜、草場(chǎng)都可以獲得很好的經(jīng)濟(jì)效果。 噴灌具有好多優(yōu)點(diǎn)，但是也有缺點(diǎn)。主要是投資費(fèi)用大，就目前條件移動(dòng)式噴灌系統(tǒng)最便宜，畝投資也需要20-50元／畝。另外是受風(fēng)速和氣候的影響大，當(dāng)風(fēng)速大于5.5米／秒時(shí) - 相當(dāng)于4級(jí)風(fēng)，就能吹散雨滴，降低噴灌均勻性,不宜進(jìn)行噴灌。其次，在氣候十分干燥時(shí),蒸發(fā)損失增大，也會(huì)降低效果。

系統(tǒng)的組成

一個(gè)完整的噴灌系統(tǒng)一般由噴頭、管網(wǎng)、首部和水源組成。

1.噴頭：噴頭用于將水分散成水滴，如同降雨一般比較均勻地噴灑在種植區(qū)域。

2.管網(wǎng)：其作用是將壓力水輸送并分配到所需灌溉的種植區(qū)域。由不同管徑的管道組成，分干管、支管、毛管等，通過各種相應(yīng)的管件、閥門等設(shè)備將各級(jí)管道連接成完整的管網(wǎng)系統(tǒng)?，F(xiàn)代灌溉系統(tǒng)的管網(wǎng)多采用施工方便、水力學(xué)性能良好且不會(huì)銹蝕的塑料管道，如PVC管、PE管等。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)需要在管網(wǎng)中安裝必要的安全裝置，如進(jìn)排氣閥、限壓閥、泄水閥等。

3.首部：其作用是從水源取水，并對(duì)水進(jìn)行加壓、水質(zhì)處理、肥料注入和系統(tǒng)控制。一般包括動(dòng)力設(shè)備、水泵、過濾器、施肥器、泄壓閥、逆止閥、水表、壓力表，以及控制設(shè)備，如自動(dòng)灌溉控制器、衡壓變頻控制裝置等。首部設(shè)備的多少，可視系統(tǒng)類型、水源條件及用戶要求有所增減。如在利用城市供水系統(tǒng)作為水源的情況下，往往不需要加壓水泵。

4.水源：井泉，湖泊、水庫，河流及城市供水系統(tǒng)均可作為噴灌水源。在整個(gè)生長季節(jié)，水源應(yīng)有可靠的供水保證。同時(shí)，水源水質(zhì)應(yīng)滿足灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。