發展過程
噴灌技術創始于19世紀末，在美國和俄國首先使用了固定式的自壓管道噴灌系統。
1913～1920年間出現了簡易的噴灌車，用于草地、菜園、苗圃和果園等。
蘇聯于1922年研制出自動旋轉噴頭和遠射程噴灌裝置，30年代制成了雙懸臂式噴灌機和塑料管道。
至40年代，搖臂式噴頭和快速接頭，以及鋁合金管開始出現，端拖式和滾移式噴灌機在美國得到應用。
50年代美國又研制和生産了水力驅動型圓形噴灌機。
60年代研制成電力驅動型圓形噴灌機，同時出現了聚乙烯半軟管和鋼索絞盤式噴灌機；60年代末研制成平移式噴灌機；70年代初研制成同步脈沖固定式噴灌系統。
70年代末美國已生産電力驅動的全自動化平移式噴灌機，并發展耗能少的低壓噴灌機。
中國于50年代初開始，在一些大城市郊區的蔬菜地發展固定式噴灌系統。70年代初研制了小型噴灌機（人工降雨機）和旋轉式噴頭。1978年完成了搖臂式噴頭和噴灌泵兩個系列産品的研制和生産，還先後研制成輕型、小型、中型和大型噴灌機，此後，全射流噴頭和時針式（圓形）、平移式、絞盤式和滾移式噴灌機又研制成功，同時低壓噴頭和微型噴頭也相繼出現。
組成結構
主要由水源動力機、水泵、管道系統和噴頭等部分組成。水源動力機、水泵輔以調壓和安全設備構成噴灌泵站。與泵站聯接的各級管道和閘閥、安全閥、排氣閥等構成輸水系統。噴灑設備包括末級管道上的噴頭或行走裝置等。噴灌系統按照噴灌作業過程中可移動的程度分為下列 3類。
分類
系統種類
固定式噴灌系統
除噴頭外，各組成部分在長年或灌溉季節均固定不動。幹管和支管多埋設在地下，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（如結合施肥、噴農藥等）和實現灌溉的自動控制。但需要大量管材，單位面積投資高。适用于灌溉頻繁的經濟作物區（如蔬菜種植區）和高産作物地區。
半固定式噴灌系統
噴灌機、水泵和幹管固定，而支管和噴頭則可移動。移動的方式有人力搬移、滾移式，由拖拉機或絞車牽引的端拖式，由小發動機驅動作間歇移動的動力滾移式、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少，噴灌效率較移動式噴灌系統高。常用于大田作物。
① 絞盤式噴灌機。由幹管上的給水栓通過軟管供水。有3種類型：一種是将鋼索絞盤連同驅動絞盤用的動力機、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；另一種是将鋼索絞盤及其動力機置于地頭，通過鋼索牽引裝有噴頭的噴灌車前進；還有一種是将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。水力驅動的絞盤式噴灌機是利用幹管引來的高壓水，通過水渦輪驅動絞盤作業，免去了動力機。
②圓形噴灌機和平移式噴灌機。均為多塔車自走式，即将裝有許多噴頭的薄壁金屬支管支承在若幹個可以自動行走的塔車上。各塔車都有一套調速、同步、安全控制和驅動系統，使整個支管系統在電力或水力驅動下，自動協調地作緩慢直線運動或繞其一端作回轉運動。圓形噴灌機由中心樞軸處供水，支管長60～800米,轉一圈的時間為8小時至7天，控制面積150～3000畝，自動化程度很高。但噴灑面積為圓形，為解決方形地塊上四個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伸出噴杆或遠射程噴頭，當轉到邊角地帶時自動接通。平移式噴灌機是通過軟管由渠道或固定幹管上的給水栓供水。由幹管供水時，噴灌機行走一定距離後要移動軟管,改接在下一個水栓上，因而自動化程度較低，但噴灌後不會留下邊角。
移動式噴灌系統
除水源外，動力機、水泵、幹管、支管和噴頭等都是可以移動的，因而可在一個灌溉季節裡在不同地塊輪流使用,提高了設備利用率，并可節省單位面積投資，但工作效率和自動化程度低。常用的類型中，有的是動力機和水泵裝在手推車或手架上的輕、小型噴灌機，其噴頭裝在輕便三角架上，通過軟管同水泵連接；有的是将水泵同噴頭裝在手扶拖拉機上的小型噴灌機，由手扶拖拉機的動力輸出裝置驅動水泵作業；有的是裝在大、中型拖拉機上的雙懸臂式噴灌機。移動式噴灌系統适用于灌溉次數較少的大田作物和小塊地段。
此外，在有條件的地區，還可發展自壓噴灌。其優點是可以利用水的自然落差，不需動力機和水泵，設備簡單，操作方便，使用成本低。
噴頭種類
噴頭是将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。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，又稱遠射程噴頭。
常用的結構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噴頭等。
搖臂式
應用較廣的一種。它是在噴管上方的搖臂軸上，套裝一個前端設有偏流闆（擋水闆）和導流闆的搖臂。壓力水從噴管的噴嘴中噴出時,經偏流闆沖擊導流闆，使搖臂産生切向運動力繞懸臂回轉一角度，然後在扭力彈簧的作用下返回并撞擊噴管，使噴管轉一角度,如此反複進行，噴頭即可作全圓周轉動。如在噴頭上加設限位裝置和換向機構，使噴管在轉動一定角度後換向轉動，即可進行扇形噴灌。這種噴頭結構簡單。但在有風和安裝不平的情況下，會由于轉速不勻而影響噴灑均勻度。
在振動情況下運轉不正常。适用于固定式中壓噴灌系統。 垂直擺臂式噴頭利用水流沖擊垂直擺臂前端的導流器時産生的反作用力使噴頭作間歇旋轉運動，擺臂靠其後端的配重回轉。噴頭轉動一定角度後，靠轭架滾輪與限位器配合通過傳動杆推拉噴嘴前方的反轉臂，使其切入或離開噴嘴射流，迫使噴頭迅速反轉。這種噴頭具有受力均衡、工作平衡可靠、射程較遠、流量調節範圍大等優點，使用日益廣泛。但所需壓力較高，結構較複雜。
全射流
利用射流元件的附壁效應，将噴嘴作為射流元件，使水流偏離噴嘴中心軸線，從而形成水流對噴頭的反作用力矩，推動噴頭旋轉。用換向器開閉射流元件控制孔，即可切換水流使噴頭反轉，實現扇形噴灌。步進式全射流噴頭是用一個間歇機構控制射流元件，使水流間歇地由直射切換為瞬間的彎射狀态，從而使噴頭受到間歇的反作用力矩而作步進式的旋轉運動。
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。是一種結構簡單，沒有運動部件的固定式噴頭。有外支架式、内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和半固定式噴灌系統的自走式噴灌機上。葉輪式噴頭又稱渦輪渦杆式噴頭，是利用主噴管下方設置的副噴管射出的水流，沖擊其前方的葉輪旋轉，并帶動噴頭連續轉動，通過換向機構實現扇形噴灌。這種噴頭轉速平穩，受風和振動的影響較小，但結構較複雜，成本較高。
水泵
常用為卧式單級離心泵，揚程一般為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，可采用效率高而揚程變化小的混流泵。移動式噴灌系統多采用自吸離心泵或設有自吸或充水裝置的離心泵，也使用結構簡單、體積小，自吸性能好的單螺杆泵。
管道及附件
噴灌設備的管道系統包括固定管道系統和移動管道系統兩類。固定管道系統與建築工地和水利工程使用的管道系統相同，常用有鑄鐵管、普通鋼管、預應力或自應力鋼筋混凝土管、石棉水泥管及塑料管等，多數埋設于地下。
移動管道系統是噴灌專用的管道系統，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度較高,能經受碰撞，防蝕耐磨，使用壽命較長,帶有雙挂鈎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、強度高、耐腐蝕、使用壽命長、材料能回收等特點,但成本較高，彈性較差，不易修補。配有雙挂鈎球形、單挂鈎承扡式等快速接頭及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，可适應地形變化，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。
硬塑料管一般适用于地下埋設的固定管道系統；軟塑料管以維塑軟管居多，在輕、小型噴灌機上獲得廣泛應用，其工作壓力一般為0.4～0.5兆帕，多采用内轉環式或旋扣式快速接頭。
特點
a．省水：由于噴灌可以控制噴水量和均勻性，避免産生地面徑流和深層滲漏損失，使水的利用率大為提高，一般比地面灌溉節省水量3O一50％，省水還意味着節省動力，降低灌水成本。
b.省工：噴灌便于實現機械化、自動化，可以大量節省勞動力。由于取消了田間的輸水溝渠,不僅有利于機械作業，而且大大減少了由間勞動量。噴灌還可以結合施入化肥和農藥，又可以省去不少勞動量，據統計，噴灌所需的勞動量僅為地面灌溉的l／5。
c．提高土地利用率：采用噴灌時，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．增産：噴灌便于嚴格控制土壤水分,使土壤濕度維持在作物生長最适宜的範圍。而且在噴灌時能沖掉植物莖葉上塵土,有利于植物呼吸和光合作用。另外噴灌對土壤不産生沖刷等破壞作用，從而保持土壤的團粒結構，使土壤疏松多孔，通氣性好，因而有利于增産， 特别是蔬菜增産效果更為明顯。
e．适應性強：噴灌對各種地形适應性強，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行噴灌。特别是在土層薄、透水性強的沙質土，非常适合采用噴灌。此外，噴灌不僅适應所有大田作物，而且對于各種經濟作物、蔬菜、草場都可以獲得很好的經濟效果。 噴灌具有好多優點，但是也有缺點。主要是投資費用大，就目前條件移動式噴灌系統最便宜，畝投資也需要20-50元／畝。另外是受風速和氣候的影響大，當風速大于5.5米／秒時 (相當于4級風)，就能吹散雨滴，降低噴灌均勻性,不宜進行噴灌。其次，在氣候十分幹燥時,蒸發損失增大，也會降低效果。
系統的組成
一個完整的噴灌系統一般由噴頭、管網、首部和水源組成。
1.噴頭：噴頭用于将水分散成水滴，如同降雨一般比較均勻地噴灑在種植區域。
2.管網：其作用是将壓力水輸送并分配到所需灌溉的種植區域。由不同管徑的管道組成，分幹管、支管、毛管等，通過各種相應的管件、閥門等設備将各級管道連接成完整的管網系統。現代灌溉系統的管網多采用施工方便、水力學性能良好且不會鏽蝕的塑料管道，如PVC管、PE管等。同時，應根據需要在管網中安裝必要的安全裝置，如進排氣閥、限壓閥、洩水閥等。
3.首部：其作用是從水源取水，并對水進行加壓、水質處理、肥料注入和系統控制。一般包括動力設備、水泵、過濾器、施肥器、洩壓閥、逆止閥、水表、壓力表，以及控制設備，如自動灌溉控制器、衡壓變頻控制裝置等。首部設備的多少，可視系統類型、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均可作為噴灌水源。在整個生長季節，水源應有可靠的供水保證。同時，水源水質應滿足灌溉水質标準的要求。
