7.2 系统设计
中心支轴喷灌机设计的系统程序可通过以下步骤实现：
1.通过将田间地块的最短尺寸除以2来确定有效湿润覆盖半径（R）。支架轴的实际长度通常小于此值，这是由于支轴喷灌机上末端喷水装置还有一段喷洒半径造成的。这不还包括端喷枪。
2.确定峰值蒸发腾发量和灌溉效率。峰值蒸腾量可从表4.5 或峰值条件下的实际气候数据中获得。灌溉效率将因所用喷水器的类型而异（表7.1）。
3.确定灌溉面积。
计算喷灌机支管减去端枪的灌溉面积（公式7.2）。该区域用于确定支轴喷灌机流量。
4. 使用公式7.3 确定支轴喷灌机的流量。
如果喷灌机有端部喷枪，则需要单独计算端部喷枪的流量。末端喷枪的流量，流量只是基于枢轴的整个弧所覆盖的额外半径，即使它只是周期性地工作。这样做是为了使末端喷枪喷灌强度与支轴匹配。如果末端喷枪流量仅针对实际覆盖区域设计，则喷灌强度将较低，并且会出现浇水不足的情况。
警告-中心支轴系统设计
与移动式喷枪系统或站点式喷枪系统非常相似，在设计输电线路附近的中心支轴喷灌机系统时应小心。许多枢轴都有一个端部喷枪以增加喷灌机的覆盖范围，操作员必须非常小心让喷枪水流不会接触到电源线。如果没有发生足够的水流破裂，高压输电线可以导电至灌溉水流。第6.7节提供了出于安全原因应满足的喷枪射流和高压电线之间的最小间距信息。
5.确定潜在径流开始时中心枢轴支管的最小行程设计速度。
工作持续时间是确定最小设计速度的关键因素。表4.4 中所示的最大设计喷灌强度基于超过4小时的设定时间。与8小时或12小时的设定时间相比，大多数土壤允许在施用的第一个或两个小时内有更高的系统喷灌强度。表7.2 可作为确定短期应用的适当喷灌强度的指南。
| Table 7.2 Maximum Application Rate Adjustment for Short Durations 表7.2 短期最大喷灌强度的调整系数 | |
| Duration of Water Application 用水持续时间 [min] (Tm ) | Multiplication Factor 调整系数 (F) |
| 15 | 2.5 |
| 20 | 2.25 |
| 30 | 2 |
| 60 | 1.75 |
| 90 | 1.5 |
| 120 | 1.25 |
最后一个塔的最小移动速度由公式7.5确定。
最大工作时间（Tm）由下表确定
7.2. 中乘法因子（F）可使用公式7.6计算。
6. 确定枢轴的转速（N）。N的计算将确定最大转速（公式7.7）。如果枢轴移动得慢，则可能会发生径流。
7.通过每转枢轴（公式7.8）确定喷洒的总水量（GWAr）。
表7.3 可用于通过中心枢轴系统测定的 GWAr，旋转时间为24小时。
| Table 7.3 Amount Applied per Day by Centre Pivot Systems (inches) (Rotation Time (N) = 24 hr) 表7.3 中心支轴喷灌机系统每天的应用量（英寸）（旋转时间（N）=24小时） | ||||||||||||
| Effective Radius 有效湿润半径(ft) | Pivot Flow 喷灌机流量 (gpm) | |||||||||||
| Area 面积 (ac) | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1100 | 1200 | |
| 200 | 2.9 | 3.67 | 5.52 | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| 300 | 6.5 | 1.63 | 2.45 | 3.27 | 4.09 | 4.9 | 5.72 | – | – | – | – | – |
| 400 | 11.5 | 0.92 | 1.38 | 1.84 | 2.3 | 2.75 | 3.22 | 3.68 | 4.14 | 4.6 | 5.06 | 5.52 |
| 500 | 18 | 0.59 | 0.88 | 1.18 | 1.47 | 1.76 | 2.06 | 2.35 | 2.65 | 2.94 | 3.24 | 3.53 |
| 600 | 26 | 0.41 | 0.62 | 0.82 | 1.02 | 1.23 | 1.43 | 1.63 | 1.84 | 2.04 | 2.25 | 2.45 |
| 700 | 35.3 | 0.3 | 0.45 | 0.6 | 0.75 | 0.9 | 1.05 | 1.2 | 1.35 | 1.5 | 1.65 | 1.8 |
| 800 | 46.2 | 0.23 | 0.34 | 0.46 | 0.57 | 0.69 | 0.8 | 0.92 | 1.03 | 1.15 | 1.26 | 1.38 |
| 900 | 58.4 | 0.18 | 0.27 | 0.36 | 0.45 | 0.54 | 0.64 | 0.73 | 0.82 | 0.91 | 1 | 1.09 |
| 1000 | 72.1 | 0.15 | 0.22 | 0.29 | 0.37 | 0.44 | 0.51 | 0.59 | 0.66 | 0.74 | 0.81 | 0.88 |
| 1100 | 87.3 | 0.12 | 0.18 | 0.24 | 0.3 | 0.36 | 0.43 | 0.49 | 0.55 | 0.61 | 0.67 | 0.73 |
| 1200 | 103.9 | 0.1 | 0.15 | 0.2 | 0.26 | 0.31 | 0.36 | 0.41 | 0.46 | 0.51 | 0.56 | 0.61 |
| 1300 | 121.9 | 0.09 | 0.13 | 0.17 | 0.22 | 0.26 | 0.3 | 0.35 | 0.39 | 0.44 | 0.48 | 0.52 |
| 1400 | 141.4 | 0.08 | 0.11 | 0.15 | 0.19 | 0.23 | 0.26 | 0.3 | 0.34 | 0.38 | 0.41 | 0.45 |
| 1500 | 162.3 | 0.07 | 0.1 | 0.13 | 0.16 | 0.2 | 0.23 | 0.26 | 0.29 | 0.33 | 0.36 | 0.39 |
| 1600 | 184.6 | 0.06 | 0.09 | 0.11 | 0.14 | 0.17 | 0.2 | 0.23 | 0.26 | 0.29 | 0.32 | 0.34 |
8. 根据公式7.9计算净灌溉水量。
提示-中心枢纽设计-最大灌溉间隔
中心支轴喷灌机枢纽的最大灌溉间隔不是计算出来的，因为喷灌机每天都在灌水以满足作物最高耗水蒸腾速率。就像滴灌系统，每天补充土壤水分以匹配作物消耗的水量，中心枢轴系统的运行方式也上一样的。因此，最大灌溉间隔仅为一天或稍长。
使用本手册概述的设计原则，24小时内所用净用水量（根据公式7.9计算）可与设计中使用的峰值ET速率密切匹配。如果净用水量明显低于峰值ET速率，则应重新评估设计。
提示-中心枢轴设计–峰值流速
中心支轴喷灌机的峰值流量可以通过两种方法计算。如果使用公式7.3，则计算中应包含中心枢轴系统效率。例如7.1使用公式7.3的流速为466 gpm。示例中使用了80%的效率。表4.6中的信息表明，在峰值ET速率为0.21 in/d时，流速为5.25 gpm/英亩。枢纽覆盖的94英亩土地需要493 gpm的流速。由于表中使用的效率为72%，因此使用该方法确定了更高的流量。
有用提示–灌溉设计参数
附录C中还提供了此处所示的中心枢纽灌溉设计方案，并在相邻页面上显示了相应的设计参数。设计参数对评价灌溉系统设计和性能特点有一定的参考价值。这些信息应包括在每个灌溉系统规划中。