（一）试验目的

喷头是喷灌系统的专用设备，喷头性能的优劣，对喷灌质量影响很大，喷头水力性能有关参数则是进行喷灌系统设计的基本依据。因此，无论是生产新的喷头系列或进行喷灌系统设计，选定喷头型号，均应进行喷头水力性能的测定。本试验的目的：

（1）了解摇臂式喷头的结构及工作原理。

（2）通过测定喷头的喷洒范围、喷洒水量、水滴直径、喷头旋转周期等水力性能参数，分析评价喷头的水力性能。

（3）认识并了解喷灌水力性能测试内容、测试设备和测试方法。

（二）测试内容及要求

（1）测量点降雨强度Pi，平均点降雨强度，并绘制水量分布图及剖面水量分布图。

（2）测定旋转周期及摇臂打击频率。

（3）求得降雨分布的均匀度。

（三）测试系统及测试设备

1.试验场地及条件

试验水源充足，且为常温 （0～40℃）清水，喷头工作压力稳定可调。

室外试验场要平坦开阔，周围无高大障碍物，地表护面良好均一且排水通畅。试验场地布置如图1-1-20所示。试验宜在晴天、无风的天气下进行，有风时风速不宜超过1m/s。

2.测试项目

风向，风速；工作压力；喷水量 （喷嘴出流量）；测点喷洒水量；水滴直径；喷洒历时；旋转周期：旋转式喷头转一圈的时间，min/转；摇臂打击频率：摇臂式喷头单位时间内摇臂打击次数，次/min。

3.仪表及试验用品表 （表1-1-11）

图1-1-20　喷灌试验场平面布置图

表1-1-11　喷灌试验用仪表及试验用品

4.测试设备的安装说明

（1）压力表用软管与测压孔连接，两者等高设置，测压孔距喷头进口0.1m，且与喷头竖管内壁垂直，边缘光滑平顺。竖管的安装应确保喷头旋转轴线与水平面垂直，喷头进口距地面1.2m。

（2）风速仪设于距地面约2m的支架上，测风位置在喷头的上风侧水滴落不到的地方，切忌摸碰风速仪的旋杯。

（3）水滴接收盒在承接水滴时应呈水位静止状态，以使水滴印痕接近圆形。

（4）所有仪表均应预先调试或率定妥当，以保证足够的量测精度。

（5）滤纸应预先涂抹色粉（1∶10的曝光红与滑石粉混合粉末），并率定出水滴直径d水与印痕直径D印的关系式。

（四）测试操作程序及人员分工

1.准备工作

（1）安装调试喷头。用游标卡尺准确量测喷头的喷嘴直径。供试喷头的喷洒范围均为全圆形。带扇形机构的射流式喷头作正、反360°旋转，并注意调好起点 （即终点）标记。喷头旋转应稳定，各连接部位不得有明显泄漏。

（2）布设量雨筒。沿径向（放射状）相隔45°布设8行量雨筒，筒距2～4m，为较准确测定射程，射程末端可适当加密。此外，量雨筒应水平设置。

（3）调节工作压力。控制喷头喷射方向，使水不喷入量雨筒内，缓慢调节闸阀，使喷头工作压力稳定在试验压力值。在首次测量压力值时，应打开压力表上的三通旋塞，以排除测压管内滞留的空气。

2.喷头喷洒阶段

喷洒总历时约20～30min。射流式喷头取整数圈 （扇形喷头往返360°为一整圈），且旋转总圈数不得少于4次。

在喷洒过程中，分别测量记录下列各项：

（1）风。由专人观测风向、风速值，测量次数不少于3次，注意不漏掉大风值。

（2）工作压力。由专人监测，压力突变时要中断试验。

（3）喷水量。即喷头的流量，可由管道上的流量计直接读取，取3次平均值，若没有安装流量计，则在试验前或试验后用体积法进行测定。

（4）水滴直径。在射程末端定点取样，取样时将已涂色粉的滤纸放在水滴接收盒内，迅速平稳地在瞬间接收若干粒水滴，使滤纸上留下清晰的水滴印痕，每次试验要求有5张以上的有效滤纸。取样后的滤纸必须妥善保管，不能再被打湿，滤纸上应注明取样位置及试验编号等。

（5）旋转周期。用秒表分别记录正反转的旋转周期，取多次平均值。

（6）摇臂打击频率。用秒表计时，计算喷头正转时摇臂的打击次数，取多次平均值。

（7）喷洒历时。用秒表记下试验开始至终止的时间，射流式喷头的终止时间以水舌射中起点标记时为准。

3.关闸断水阶段

（1）分组量测各测点的喷洒水量。将量雨筒内承接的水仔细倒入量筒，准确量计水量。从喷头开始，按东、东南、南、西南、西、西北、北、东北8个方位分组逐一由近而远量记。末端微量水体记作 “O”，无水的痕迹时记 “/”。以上原始数据均应填入喷头水力性能测试记录表（表1-1-12）。

（2）用体积法测喷水量。将供试喷头安装在测流台架上，调节喷头工作压力与喷水试验时完全一样，并将喷射水束定时射入专用的测流水箱 （图1-1-21），准确记录喷水历时及箱内水位变化，填入表1-1-13。

4.试验人员分工

（1）喷洒阶段。测风1～2人；测工作压力、喷水历时、旋转周期及摇臂打击频率3～5人；测喷水量1～2人 （若安装有流量计时）；其余的人接水滴。

表1-1-12　喷头性能测试记录表

(www.daowen.com)

表1-1-13　喷头流量测试记录表

（2）断水阶段。量计量雨筒内承接的水量：2～3人一组，分4～8组同时进行。测喷水量5人以上，其中1人掌握喷头并监测压力，1人计时，其余观测水箱水位。

（五）测试数据整理及参数计算

1.喷水量Q （以m3/h计）

用体积法测量时计算公式为

式中 H1——量水箱水尺起始水位读数，m；

H2——喷头向水箱内喷水后，水位稳定后的水位读数，m；

F——量水箱水面面积，m2；

t——喷头向水箱内喷水时间，s。

2.点喷灌强度Pi（以mm/h计）

图1-1-21　喷头出流测流水箱

式中 W——量雨筒承接的水量，cm3；

T——喷水历时，min；

ω——量雨筒筒口面积，cm2。

3.射程

某一径向的射程，是指该径向内其点喷灌强度等于该径向各点喷灌强度平均值的5%的那一点到喷头的距离。具体步骤：

（1）计算各点喷灌强度平均值P计（以mm/h计）

式中 Si——第i点量雨筒所代表的受水面积；

Pi——第i点的点喷灌强度；

n——量雨筒数；

i——测点序号。

（2）绘制径向水量分布曲线。

（3）在线上寻找的点，该点到喷头的距离即为射程。喷头射程取径向各行射程的算术平均值。

式中 Q——喷头流量，m3/h；

R——喷头射程，m。

5.水滴直径

量水滤纸上的印痕直径（小于5mm者不计），按率定的印痕直径D印—水滴直径d水的关系式确定

按表1-1-14逐一推求水滴直径，最后计算平均水滴直径。

表1-1-14　水滴直径计算表

6.风

取实测最大风速。

最后将上述各参数填入喷头性能测试数据汇总表中（表1-1-15）。

表1-1-15　喷头性能测试数据汇总表

7.绘制水量分布图

将各点喷灌强度点绘在各点的相应位置上，按线性内插原则，找出喷灌强度相同的点，并勾绘喷灌强度等值线图，同时绘出顺风向及垂直风向的水量剖面分布图。

图上标明风向、风速、坐标名称、单位、喷头型号、喷嘴直径、工作压力等。比例尺可取1∶200。