喷灌的主要技术参数及其确定方法
影响喷灌灌水质量的主要技术参数有：喷头水量分布图形、喷头沿支管的间距、支管间距（即喷头沿干管方向的间距）、喷头组合方式（矩形或三角形）和支管方向等。经常把前两项统称为喷头组合形式。喷头组合形式的确定是喷灌系统设计的关键步骤。
（一）确定喷头组合间距的方法
当前普遍采用的确定喷头组合间距的方法有如下几种。
1.几何组合法
这是在苏联和欧洲普遍采用的确定喷头组合间距的方法，也是我国喷灌发展初期普遍采用的方法，其基本特点是要求喷灌系统内的所有面积必须完全被喷头的湿润面积所覆盖，也就是说不能有漏喷现象。加之考虑到经济因素，为了要使单位面积的造价尽量低，就要使喷头间距尽可能的大。所以基本上是布置成对角线方向两个喷头的湿润圆相切，对于不同的喷洒方式（全圆或扇形）及组合方式，按照几何作图的方法就不难求出各自的支管间距和喷头间距，见图3-16和表3-7。这些间距均以喷头射程（湿润半径）R乘上一个数来表示。但是由于喷头内的水流紊动，水泵工作不稳定，管道阻力变化和空气流或风等因素的影响，喷头射程是不稳定的，是不断变化的，有时波动还是比较大的，因此用这种方法设计出来的系统仍然有发生漏喷的可能性。针对这个问题，我们曾对此法进行了修正，提出了修正几何组合法。
图3-16 喷头组合形式
表3-7 不同喷头组合形式的支管间距、喷头间距和有效控制面积表
2.修正几何组合法
在几何组合法中喷头射程没有一个明确的定义，可以是最大射程，也可以是有效射程，为了避免任意性，可以用一个有明确定义的设计射程代替最大射程R。
设计射程的定义如下：
式中 R设——喷头的设计射程，m；
K——系数，是根据喷灌系统形式、当地的风速、动力的可靠程度等来确定的一个常数，一般等于0.7～0.9。对于固定式系统，由于竖管装好后就无法移动，如有空白就无法补救，故可以考虑采用0.8；对于多风地区，可采用0.7，也可以通过试验确定K值的大小，但K值一定不能采用1.0，否则将无法保证喷灌质量；
R——喷头的射程（或称最大射程），m。
这种方法的特点在于不仅要求所有面积必须完全被喷头的湿润面积所覆盖，而且还要有一定的重叠，这样就可以保证即使有外来因素（风、水压等）的影响也不至于发生漏喷。这种方法的优点在于简单易行，而且有较明显的图像，在不规则的组合情况下（如不规则的田块、田边地角等）易于进行喷点的布置；其缺点在于没有足够的经验时，不易确定恰当的K系数，另外也没有考虑均匀系数的要求。
3.经验系数法
经验系数法是北美比较普遍采用的方法，其特点就是考虑了风的影响，而且湿润面积有较大的重叠，对于不同的风速采用不同的经验系数C，然后按喷头间距Sl=CR进行组合；无风情况下，支管上喷头之间的Cl=1.00，支管之间Cm=1.35。有风情况下，通常的C值见表3-8，各喷头制造厂家也经常在样本中给出每种喷头适用的组合间距，这实际上也是经验系数法的一种表示方法。(https://www.daowen.com)
表3-8 经验系数（一）
有的单位根据国内的试验资料归纳，也提出了一些经验系数，见表3-9。据介绍，这个系数适用整个PY1系列的喷头，均能获得80%以上的均匀系数，而且其他类似喷头亦可参考此表布置。
表3-9 经验系数（二）
以上三种方法存在的共同问题是：没考虑不同的单喷头水量分布图形对组合以后的组合均匀度的影响；未进行认真的经济分析，有时并不是最经济的；没有同时考虑土壤的允许喷灌强度。
（二）支管方向的确定
对于支管的布置方向，除了考虑地形的因素外（在平地上与地边平行，在坡地上最好与坡度方向平行或垂直），一般就是考虑风向的影响。现在普遍的看法认为，有风时湿润面积由圆形变成椭圆形，平行于风的方向顺风拉长，逆风方向变短，可以互相补充；而垂直于风的方向两侧都缩小，所以间距要小一些，因此从经济的观点出发，支管最好与风向垂直。
（三）喷头组合方式的选择
喷头组合方式是矩形的好还是三角形的好，目前还没有定论，只是用在几何组合法或修正组合法时三角形布置的喷灌系统要比矩形的经济一些。因为正三角形布置时的单喷头有效控制面积是正方形的1.3倍，对于同样的面积就可以少布置一些喷点，支管间距也略为大一些。
（四）电子计算机模拟特性曲面法
针对以上这些选择喷头组合方式的方法中存在的问题，可以看出在确定喷头组合方式时应同时考虑以下四项要求，并将喷头组合方式，支管方向，喷头沿支管的间距和支管间距同时加以确定。这四项要求如下：
1）组合后均匀系数Cu应大于设计要求值；
2）整个田块上不发生漏喷，或漏喷百分数（等于漏喷面积占总面积的百分数）C0在允许值之下；
3）组合后的平均喷灌强度I不大于土壤允许喷灌强度；
4）设备投资和运行费用最低。
显然，组合均匀系数、漏喷百分数、平均喷灌强度和设备投资这四个参数都是随喷头间距Sl和支管间距Sm而变的，而且是两者的连续函数，因此，对于以上每个参数必然存在着一个以该参数为垂直坐标（Z轴），分别以Sl和Sm为X轴和Y轴的立体的空间特性曲面，而且由于这四个参数和Sl、Sm值都不可能是负值，所以特性曲面不会超过第一象限。从这四个特性曲面可以找到任何一个对应于不同Sm和Sl的四个参数。例如，从组合均匀系数特性曲面就可以找到任何一对Sm和Sl的组合均匀系数。为了便于表达和应用，可将这些特性曲面投影到平面上，绘出以Sm为横坐标，以Sl为纵坐标的四个参数的等值线图。图3-17即为组合均匀系数等值线图。这样只要将四个参数的等值线图重叠在一起，就可以得到符合以上四项要求的Sl和Sm值。
具体方法如图3-18所示。对于设计均匀系数为70%并符合设计要求的范围如阴影面积所示。这范围就是由三根线所包围。也就是说对于有些Sm和Sl的组合，尽管Cu≥70%，但仍有漏喷现象。以上所述的范围就是符合Cu、I和C0三个条件的范围，亦即在这范围之内所有点（Sm和Sl）都符合这三项设计要求。但最后选用哪一点，就要由经济分析来确定，具体可将单位面积投资等值线图与图3-18重叠，在阴影范围之内找出单位面积投资最低点，并考虑到支管和干管的标准长度等因素，选定其设计点A，找出Sm和Sl的设计值。
图3-17 组合均匀系数等值线图
图3-18 喷头间距与支管间距的确定