十里画廊
的公式，为：
Qmhf?fbL （4-30）
d式中：hf--沿程水头损失，m；
f—摩阻系数； Q--流量，L/h； d--管道内径，mm； L--管道长度，m m—流量指数； b—管径指数。
不同管材的f、m、b值，可按表4-9选用。
表4-9 微灌管道沿程水头损失计算系数、指数表
管 材 硬 塑 料 管 d>8mm Re>2320 d≤8mm Re≤2320 f 0.464 0.505 0.595 1.75 m 1.77 1.75 1.69 1 b 4.77 4.75 4.69 4 微灌用聚乙烯管 注：1.Re：为雷诺数。
2.微灌用聚乙烯管的f值相应于水温10℃，其他温度时应修正（表4-10）。
表4-10 温度修正系数
温度（℃） α 5 1.038 10 1.000 15 0.966 20 0.937 25 0.910 30 0.884 3．多出水口管的沿程水头损失计算
微灌支管和毛管是沿程多口出流管道，为简化计算，先假设所有的水流都通过管
道全长，计算出该管路的水头损失，然后再乘以多口系数。目前，等距、等流量多出水口管的多口系数近似计算能通用公式是克里斯琴森（Christiansen）公式：
?H?Fhf (4-31)
?11m?1???1?xN???2?m?12N6N??? （4-32） F?N?1?x式中：ΔH-多孔出流沿程水头损失，m；
F-多口系数（表4-11）；
N—管道上出水口数目；
m—流量指数，层流m=1，光滑紊流层流m=1.75，完全紊流m=2； x—进口端至第一个出水口的距离与孔口间距之比。
46
表4-11 多口系数F值
N 2 3 4 5 6 7 8 9 10 m=1.75 x=1 0.650 0.546 0.498 0.469 0.451 0.438 0.428 0.421 0.415 x=0.5 0.533 0.456 0.426 0.410 0.401 0.395 0.390 0.387 0.384 N 11 12 13 14 15 16 17 18 19 m=1.75 x=1 0.410 0.406 0.403 0.400 0.398 0.395 0.394 0.392 0.390 x=0.5 0.382 0.380 0.379 0.378 0.377 0.376 0.375 0.374 0.374 N 20 21 22 23 24 25 26 27 28 m=1.75 x=1 0.389 0.388 0.387 0.386 0.385 0.384 0.383 0.382 0.382 x=0.5 0.373 0.373 0.372 0.372 0.372 0.371 0.371 0.371 0.370 N 29 30 32 34 36 40 45 50 100 m=1.75 x=1 0.381 0.380 0.379 0.378 0.378 0.376 0.375 0.374 0.369 x=0.5 0.370 0.370 0.370 0.369 0.369 0.368 0.368 0.367 0.365 依据SL103-95《依据微灌工程技术规范》，当N≥3时，微灌系统的支、毛管为等距多孔管时其沿程水头损失可按下式计算
mm?1fSqd??N?0.48?S0??m?h??N?1???f??bdm?1S???? （4-33）
式中：hf′--等距多孔管沿程水头损失，m；
S--分流孔间距，m；
S0--多孔管进口至首孔的间距，m； N--分流孔总数
qd--单孔设计流量，L/h。
[例4-5]：有一滴灌支管，内径d=32mm，管长L=120m，上面有20个出水口，出水口的间距S=6m，每个出水口的流量q=220 L/h，水温t=15℃，试计算该支管的沿程水头损失。 解：采用由表4-8可知，当水温t=15℃，水的运动黏度ν=0.0115，Q=20q=20×220 L/h =4400 L/h，由勃拉修斯公式得：
1.47?0.25Q1.751.47?0.01150.25?44001.75hf?L??120?9.72(m) 4.754.75d32由表4-11可知，N=20，多口系数F=0.389（x=1），因此该支管沿程水头损失：
?H?Fhf?0.389?9.72?3.78(m)
二、局部水头损失计算
微灌管网中，各种连接部件（如灌水器、接头、三通、旁通、弯头等）、阀门等，以及水泵、过滤器、肥料罐等装置都产生局部水头损失。局部水头损失计算公式为：
v2hj??? （4-34）
2g 47
式中：hj—局部水头损失，m； v—管内平均流速，m/s； g—重力加速度，9.81m/s2； ξ—局部损失系数，见表4-12
表4-12 局部水头损失系数表
直角状进口 嘈叭状进口 滤网 滤网带底阀 90°弯头(焊接) 0.5 45°弯头(焊接) 0.2 渐细接头 2-3 渐粗接头 5-8 逆止阀 0.2-0.3(加5%) 闸阀全开 0.1-0.15加(50%) 直流三通 0.1 折流三通 0.25 分流三通 1.7 直流分支三通 0.1-0.5 出口 0.1 1.5 1.5 0.1-1.5 1 如有条件，干管上的局部水头损失最好通过计算确定。当参数缺乏时，干支管的局部水头损失可按沿程水头损失的5%-10%计算，即局部水头损失扩大系数为1.05~1.1；毛管的局部水头损失可取沿程水头损失的10%~20%，即局部水头损失扩大系数为1.1~1.2。水表、过滤器、施肥装置等产生的局部水头损失应使用企业产品样本上的测定数据。
第六节 灌水小区的水力设计
灌水小区是微灌系统的最基本设计单元，一个微灌系统，特别是大型微灌系统，往往由很多个进口压力一样的灌水小区所组成。一般情况下，一条支管及其所带毛管（一条支管所控制的面积）称为一个灌水小区；若采用辅管的滴灌系统，一条辅管及所带毛管称为一个灌水小区。因此，更确切的定义是：一条带毛管的输配水管（支管或辅管）及其所带毛管称为一个灌水小区。
明确灌水小区的非常重要，因为田间灌水的均匀性是通过灌水小区水力设计来实现的，灌水小区的大小涉及毛、支管长度，而毛、支管长短的确定又是涉及管理的一个技术经济问题。
一、基本公式
微灌灌水小区水力设计的基本公式为：
48
qv?qmax?qmin??qv? （4-35A）
qd或
hmax?hminhv???hv? （4-35B）
hd qd?qa （4-36A） hd?ha （4-36B）
或
??h???h?h （4-37）
va式中：qv—灌水小区的灌水器流量偏差率；
hv—灌水小区的灌水器水头偏差率；
qmax—灌水小区内流量最大灌水器的流量，L/h； hmax—灌水小区内流量最大灌水器的工作水头，m； qmin—灌水小区内流量最小灌水器的流量，L/h； hmin—灌水小区内流量最小灌水器的工作水头，m； qd—灌水小区内所有灌水器流量的平均值，L/h； hd—流量为qd的灌水器的工作水头，m； qa—灌水小区内灌水器设计流量，L/h； ha—灌水小区的灌水器设计工作水头，m； [qv]—允许的灌水器流量偏差； [hv]—允许的水头偏差；
[ΔH] —灌水小区允许水头偏差，（采用补偿式滴头时，灌水小区内设计允许的水头偏差应为该滴头允许工作的水头范围），m。
上述公式中，式（4-34A）和式（4-34B）是使灌水小区各灌水器的出流量满足流量偏差率要求，两公式是等价的；式（4-35A）和式（4-35B）是使灌水小欧各灌水器流量的平均值等于灌水器设计流量，两公式也是等价的。
二、灌水小区中允许水头偏差的分配
每个灌水小区中既有支管又有毛管，因此灌水小区中水头差由支管的水头差和毛管水头差两部分组成，它们各自所占的比例由于所采用的管道直径和长度不同，可以有许多种组合，因此存在着水头差如何合理地分配给支管和毛管的问题。
允许水头差的最优分配比例受所采用的管道规格、管材价格、灌区地形条件等因素的影响，应通过技术经济比较确定。均匀地形坡且支毛管的降比均不大于1时，分配比例参照SL103-95《微灌工程技术规范》可由下式计算：
[?h]?L2J2?L2J1(?1n1)(4.75?1.75a)/(4.75?a)?1??L?[?h]??2(?1n1)(4.75?1.75a)/(4.75?a)?1??L1?
（4-38A）
49
（r1≤1，r2≤1）
?2?1??1 （4-38B）
C?b0d? （4-38C）
式中：β1--允许水头偏差分配给支管的比例；
β1--允许水头偏差分配给毛管的比例； L1--支管长度，m； L2--毛管长度，m； J1--沿支管地形比降； J2--沿毛管地形比降；
α1--支管上毛管布置系数，单侧布置时为1，双侧对称布置时为2； n1--支管上单侧毛管的根数； r1、r2—支、毛管的降比；
a—指数，由管道价格与管内径（mm），按式（4-34C）回归求出。
由于a值受材料和能耗价格等影响不是一个固定不变数，设计者很难获得，给公式的使用造成一定困难。胡卫东于2005年底对国内主要滴灌生产厂家所生产的PVC-U管材进行回归分析所得a值见表4-13，在使用时可参考。
表4-13 国内主要生产厂家管材管径指数表
生产厂家 宝硕 屯河 天业 PVC-U管直径范（mm） 50~400 63~315 63~250 管径指数a值 1.9575 2.0599 1.9654 （4.75-1.75a）/(4.75+a) 0.20 0.17 0.20 上述分配方法是将压力调节装置装在支管进口的情况，故允许水头差分配给支、毛管两级。当采用在毛管进口安装调压装置在方法来调节毛管的压力，可使毛管获得均等的进口压力，支管上的水头变化不再影响灌水小区内灌水器出水均匀度，因此，允许水头差可全部分配给毛管，即
ΔH毛=ΔHs (4-39)
这种做法虽然安装较麻烦，但可以使支管和毛管的使用长度加大，降低了管网投资。
[例4-6]：某一微灌系统设计灌水器流量偏差率qv=0.2，现有种灌水器，第一种灌水器的流量压力关系为q=0.41h0.685，第二种灌水器的流量压力关系为q=0.632h0.5，设计工作水头均为hd=10m，试求灌水小区中支、毛管允许的水头差。支、毛管长度分别为60m和90m，毛管根数40条，支管铺设方向地面坡度为0，毛管顺坡单向布置，其地面坡度为0.5%，试求支、毛管各自的允许水头差。 解：1、第一种灌水器，x=0.685 允许的最大水头：
1x10.685hmax?(1?0.65qv)h?(1?0.65?0.2)a?10?11.95(m)
50
