低壓管道輸水灌溉技術(shù)

1、第三章第三章低壓管道輸水灌溉技術(shù)低壓管道輸水灌溉技術(shù) 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、低壓管道輸水灌溉技術(shù)一、低壓管道輸水灌溉技術(shù) 低壓管道輸水灌溉簡(jiǎn)稱管道輸水灌溉，在田間灌水技術(shù)上，仍屬于地面灌溉類，它是以管道代替明渠輸水灌溉系統(tǒng)的一種工程形式。灌水時(shí)使用較低的壓力，通過壓力管道系統(tǒng)，把水輸送到田間溝、畦，灌溉農(nóng)田。 低壓管道輸水低壓管道輸水低壓管道輸水主要特點(diǎn)： 低壓管道輸水是在低壓條件下運(yùn)用的。目前主要用于輸配水系統(tǒng)層次少(一級(jí)或二級(jí))的小型灌區(qū)(特別是井灌區(qū))，也可用于輸配水系統(tǒng)層次多的大型灌區(qū)的田間配水系統(tǒng)。其工作壓力相對(duì)于噴灌、微噴灌等較低。 二、壓力范圍二、壓力范圍 根據(jù)低壓管道輸水

2、灌溉的運(yùn)用條件、通過研究和實(shí)踐，其管道系統(tǒng)的壓力一放不超過0.2MPa，在克服管道的輸水壓力損失之后。管道最遠(yuǎn)處出口壓力應(yīng)控制在0.002-0.003MPa。有時(shí)受管材承壓能力的限制，管道的輸水壓力還得相應(yīng)地降低。 三、管道系統(tǒng)組成三、管道系統(tǒng)組成 低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)，根據(jù)各部分承擔(dān)的功能由：水源(機(jī)井)、輸水管道、給配水裝置(出水口、給水栓)、安全保護(hù)設(shè)施(安全閥、排氣閥)、田間灌水設(shè)施等部分組成,見圖1-1所示。 (一)水源 低壓管道輸水灌溉的水源有井、河、渠、水庫、塘等，配套的提水動(dòng)力多為機(jī)泵(有自壓條件的除外)。 (二)輸水系統(tǒng) 輸水系統(tǒng)是由輸水管道、管件(三通、四通、彎頭、變徑接頭

3、等)連接成的輸水通道。按管道材料可分為混凝上管、水泥砂土管、缸瓦管、石棉水泥管、塑料管等。 (三)給配水裝置 由地下輸水管道向田間溝、畦配水的給水裝置，一般稱出水口，如能連接下一級(jí)田間移動(dòng)管道的，則稱給水栓。 (四)保護(hù)設(shè)備 為防止水泵突然關(guān)閉或其它事故等產(chǎn)生的水錘, 在管道系統(tǒng)首部或適當(dāng)位置安置調(diào)壓或進(jìn)排氣閥等保護(hù)設(shè)置。 (五)田間灌水設(shè)施 田間灌水設(shè)施一股是指與出水口相連接的閘管系統(tǒng) 。第二節(jié)第二節(jié) 低壓管道輸水灌溉的優(yōu)點(diǎn)低壓管道輸水灌溉的優(yōu)點(diǎn) 一、節(jié)水一、節(jié)水 管道輸水系統(tǒng)可以減少滲漏和蒸發(fā)損失，提高水的有效利用率。各地井灌區(qū)低壓管道輸水灌溉的實(shí)踐表明，一般可比土渠輸水節(jié)約水量30%左右

4、。是一項(xiàng)有效的節(jié)水灌溉工程措施。 二、輸水快和省時(shí)、省力二、輸水快和省時(shí)、省力 管道輸水灌溉是在一定壓力下進(jìn)行的，一般比土渠輸水流速大、輸水快，供水及時(shí)，有利于提高灌水效率，適時(shí)供水，節(jié)約灌水勞力。 三、減少土渠占地三、減少土渠占地 以管代渠在井灌區(qū)一般可比土渠減少占地2%左右。對(duì)于我國(guó)土地資源緊缺，人均占有耕地不足1.5畝的現(xiàn)實(shí)來說，這是一個(gè)很大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，其意義極為深遠(yuǎn)。 四、節(jié)能四、節(jié)能 用管道輸水灌溉，比土渠輸水多消耗一定能耗，但通過節(jié)水，提高水的有效利用率所減少的能耗，一般可節(jié)省能耗20%一25%。 五、灌水及時(shí)促進(jìn)增產(chǎn)增收五、灌水及時(shí)促進(jìn)增產(chǎn)增收 管道輸水灌溉，減少水量損失，

5、同時(shí)改善了田間灌水條件，縮短了輪灌周期，從而有效地滿足了作物生長(zhǎng)的需水、可收到增產(chǎn)增收的效果。 另外，采用管道輸水，還便于管理便于機(jī)耕 。第三節(jié)第三節(jié) 低壓管道輸水灌溉技術(shù)低壓管道輸水灌溉技術(shù)的發(fā)展與展望的發(fā)展與展望 一、國(guó)外發(fā)展概況一、國(guó)外發(fā)展概況 美國(guó)：美國(guó)：早在20年代就在加利福尼亞州的圖爾洛克灌區(qū)應(yīng)用低比管道輸水灌溉技術(shù)，其形式是地面閘管系統(tǒng)和地下管道閥門系統(tǒng)。 前蘇聯(lián)：前蘇聯(lián)：典型的(相當(dāng)于農(nóng)渠一級(jí)的)低壓管網(wǎng)系統(tǒng)采用地下固定式石棉管或塑料硬管，從架空的“U”型槽的斗渠通道虹吸管或管式放水口引水。 日本：日本：灌溉輸水系統(tǒng)已由部分管道輸水向多級(jí)組合的完整的管道輸水系統(tǒng)發(fā)展。 以色列：

6、以色列：以色列為干旱半干旱地區(qū)，有300萬畝灌溉土地，90以上實(shí)現(xiàn)了管道化水的有效利用系數(shù)很高。全國(guó)主要水系已連結(jié)成統(tǒng)一水網(wǎng)。 其他如羅馬尼亞、保加利業(yè)等國(guó)家，管道輸水灌溉發(fā)展也都比較快。 二、我國(guó)發(fā)展概況二、我國(guó)發(fā)展概況 我國(guó)低壓管道輸水灌溉技術(shù)的運(yùn)用為時(shí)已很早，但集中連片的使用，是在50年代以后。進(jìn)入80年代以來，我國(guó)北方一些地區(qū)連年干旱，地面與地下水資源日益緊張，使得低壓管道輸水灌溉這項(xiàng)節(jié)水技術(shù)得到飛速發(fā)展。 管道工程規(guī)劃管道工程規(guī)劃 第一節(jié)第一節(jié) 基本資料與技術(shù)參數(shù)基本資料與技術(shù)參數(shù) 基本資料的收集及有關(guān)技術(shù)參數(shù)的選用，是搞好工程系統(tǒng)規(guī)劃的前提，要求做到準(zhǔn)確可靠，必要時(shí)應(yīng)對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行

7、觀測(cè)、試驗(yàn)和分析論證。 一、地形地貌一、地形地貌 地形地貌可應(yīng)用已有的航測(cè)圖、鄉(xiāng)村農(nóng)田基本建設(shè)圖作為規(guī)劃參考。在理區(qū)規(guī)劃階段應(yīng)有l(wèi)5000l10000地形圖；灌區(qū)管網(wǎng)布置應(yīng)有12000一15000地形圖。 在地形圖上應(yīng)標(biāo)出行政區(qū)別、灌區(qū)位置及控制范圍邊界線耕地、襯莊、溝渠、道路、林帶、池塘、井、河流、泵站、高（低）壓輸電線路等。 二、農(nóng)業(yè)氣象二、農(nóng)業(yè)氣象 低壓管道輸水灌溉工程規(guī)劃中需要的農(nóng)業(yè)氣象資料有：（1）溫度 （2）風(fēng)速 （3）濕度 （4）日照 （5）氣壓 （6）地溫（7）降水 （8）蒸發(fā) （9）無霜期始終日期三、灌溉水源三、灌溉水源 灌溉水源為地下水時(shí)、應(yīng)收集補(bǔ)給區(qū)內(nèi)含水層厚度及埋藏深度

8、、地下水位變幅、流速、給水度、滲透系數(shù)、影響半徑和水力梯度、單位降深、涌水量等行關(guān)資科。 灌溉水源為地表水時(shí)，應(yīng)收集當(dāng)?shù)鼗蛳嚓P(guān)水文測(cè)站中平水年、中等干旱年、豐水年的水量及年內(nèi)分配，即上述各典型年的流量過程線、水位過程線、水位流量關(guān)系曲線，及年內(nèi)含砂量的分配等資料。 灌溉水源為小型水庫時(shí)，應(yīng)收集典型年的逐月逐旬流量、水位庫容曲線、設(shè)計(jì)年的洪水流量過程線等。 四、土壤及土壤特性四、土壤及土壤特性 為編制作物灌溉制度、在規(guī)劃區(qū)土壤普查資料的基礎(chǔ)上，主要核實(shí)如下幾項(xiàng)內(nèi)容。 1 1土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地 在野外可用指測(cè)法鑒定土壤質(zhì)地，也可取樣進(jìn)行顆粒分析鑒定土壤質(zhì)地，見表2-1。 表21 土壤質(zhì)地分類表 2

9、2土壤主要物理性能土壤主要物理性能（1） 土壤干容重 自然狀態(tài)下單位體積干土重。（2） 土壤田間持水量 是土壤中作物有效水分含量的上限，也就是灌溉后土壤含水量的上限。一般作物的適宜含水量應(yīng)保持田間持水量的60100。不同土壤作物耕作層田間持水量見表22。 表22 耕作層土壤主要參數(shù) 五、土地利用現(xiàn)狀五、土地利用現(xiàn)狀 1）規(guī)劃區(qū)耕地面積、林果面積、灘涂和鹽堿地面積、荒地面積、池塘水面面積及其他用地等項(xiàng)數(shù)量分布。 2）作物種類、播種面積、種植比例。 六、水利工程設(shè)施狀況六、水利工程設(shè)施狀況 規(guī)劃區(qū)內(nèi)的灌、排工程及設(shè)備。 七、社會(huì)經(jīng)濟(jì)七、社會(huì)經(jīng)濟(jì) 重點(diǎn)收集規(guī)劃區(qū)內(nèi)人口、勞力、人均占行耕地，糧棉等作物

10、產(chǎn)量，農(nóng)、林、牧、副產(chǎn)值。第二節(jié)第二節(jié) 水源分析與供需水量計(jì)算水源分析與供需水量計(jì)算 一、水源分析一、水源分析 管道輸水灌溉工程規(guī)劃中進(jìn)行水源分析的目的、是為準(zhǔn)確的掌握不同設(shè)計(jì)保近率年份水源可供開采的水量、水位變化、水質(zhì)等情況，為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 （一）管道輸水灌溉對(duì)水源水質(zhì)的要求 農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)見表23。 表23 農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值 據(jù)渠灌區(qū)研究資料認(rèn)為，用含有平均粒徑為0.028mm(其中粒徑0.025m m占47，小于0.01mm的占9)，含量大于6(重量比)的水灌溉農(nóng)田，對(duì)玉米、棉花等作物生長(zhǎng)不利。從低壓管道輸水防淤角度要求，粒徑大于0.15mm的泥沙不允許進(jìn)入管道。泥沙含量不得大

11、于10kgm3。 (二) 供水量的計(jì)算 供水量的計(jì)算，通常是根據(jù)規(guī)劃區(qū)的供水資科進(jìn)行頻率計(jì)算，選擇與灌溉設(shè)汁標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的年份為設(shè)計(jì)代表年。灌溉設(shè)計(jì)保證率見表24。 表2-4 灌溉設(shè)計(jì)保證率 1 1地下水可開采量地下水可開采量 地下水可開采量根據(jù)水文地質(zhì)資料分析計(jì)算，單井出水量應(yīng)根據(jù)抽水試驗(yàn)資料確定。在平原井灌區(qū)內(nèi)發(fā)展“管灌”，以開采潛層地下水為主、 其地下水的來源主要有三部分?？筛鶕?jù)當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)資科分分析計(jì)算地下水量。(1) (1) 降雨入滲量降雨入滲量W1 0.001PA 式中: 0.001 換算系數(shù) 入滲系數(shù)、從當(dāng)?shù)厮牡?質(zhì)資料中查選； P 設(shè)計(jì)年降水量（m m） A 補(bǔ)給地下水面積（m2

12、）(3) (3) 灌溉回歸水量灌溉回歸水量W3 MA 式中: 灌溉回歸系數(shù)，從當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)資料中查選; M 灌溉定額(m3畝)，由灌溉試驗(yàn)資料提供; A 灌溉面積(m2) 2 2河河( (渠渠) )水供給量水供給量 首先根據(jù)河流水文測(cè)站提供的水文資料，進(jìn)行頻率分析與計(jì)算后，求出設(shè)計(jì)年的河流來水量，結(jié)合流域規(guī)劃確定“管灌”引水流量和引水時(shí)段。 3 3水庫、塘壩引水量水庫、塘壩引水量 根據(jù)設(shè)計(jì)年降水量P及庫(塘壩)壩址以上的集雨面積Ar可供“管灌”引用的庫容調(diào)蓄的水量W，按下式計(jì)算： W 1000蓄fPAr （m3/a） 式中: W 調(diào)蓄水量（m3）; 蓄 考慮蒸發(fā)和滲漏后的蓄水有效利用系數(shù), 蓄

13、 = 0.6-0.7; f 徑流系數(shù); P 設(shè)計(jì)年降雨量; Ar 水庫、塘壩、壩址以上集雨面積(km2)。 二、灌溉用水量分析與計(jì)算二、灌溉用水量分析與計(jì)算1.1.修正彭曼公式法修正彭曼公式法E Kc ET0式中: E 作物需水量（mm）或（m3/畝）; Kc 作物系數(shù); ET0 潛在騰發(fā)量（mm）或（m3/畝）。 計(jì)算ET0時(shí)按彭曼公式計(jì)算。關(guān)于彭曼公式農(nóng)田水利學(xué)書上有詳細(xì)的介紹，這里就不在贅述了。 我國(guó)華北地區(qū)于“六五”期間對(duì)作物需水量進(jìn)行大量試驗(yàn)。主要作物潛在騰發(fā)量見圖2l、圖22、圖23，供參考選用。 (2)(2)作物系數(shù)作物系數(shù)KcKc值的選擇值的選擇 影響Kc值的主要因素是作物種類

14、、作物生理特性、發(fā)育階段、播種日期、生長(zhǎng)期長(zhǎng)短及常遇到的氣候條件等。 計(jì)算作物需水量時(shí)，選用Kc值通常參考聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織灌溉及排水從書第24卷提出的作物生育四階段標(biāo)淮劃分。 初期、發(fā)展期、中期、后期。 根據(jù)當(dāng)?shù)鼗驐l件相似地區(qū)的生產(chǎn)實(shí)踐及試驗(yàn)資科確定作物生長(zhǎng)階段的大致天數(shù)， 見表24。 Kc值選擇初期見圖24，中期見表25。發(fā)展期的Kc值由初期與中期內(nèi)插、完熟時(shí)見表2。當(dāng)最小濕度介于2070時(shí)內(nèi)插。 按華北地區(qū)“六五”期間灌溉試驗(yàn)資料，主要作物Kc值見表26，表27，表28。表2-4 部分作物生長(zhǎng)階段天數(shù)（d） 表25部分作物在生長(zhǎng)中期和完熟時(shí)的Kc值表26 冬小麥作物系數(shù)Kc 表27 夏玉米作

15、物系數(shù)Kc表28 棉花作物系數(shù)Kc 2需水系數(shù)法 在確定規(guī)劃地區(qū)作物需水量時(shí)，可以采用近似地區(qū)灌溉試驗(yàn)所提供的需水量值(通常稱為需水系數(shù))根據(jù)規(guī)劃區(qū)計(jì)劃產(chǎn)量計(jì)算作作物需水量物需水量，見下式：E E KYKY 式中 E 作物需水量(m3/畝)； K 需水系數(shù)(m3/畝)； Y 作物單位面積上的產(chǎn)量(kg畝)。 “六五”期間華北地區(qū)試驗(yàn)成果。見表29、表2-10。主要作物需水量與模系數(shù)見表211。 表29 冬小麥需水系數(shù)與產(chǎn)量關(guān)系 表210 夏玉米需水系數(shù)與產(chǎn)量關(guān)系 表211 棉花需水系數(shù)與產(chǎn)量關(guān)系 ( (二二) )灌溉用水量灌溉用水量 在灌溉設(shè)計(jì)年內(nèi)，為保證作物各生育期需水要求，除該時(shí)段的降水供

16、給水量外、尚有部分虧缺水量，需灌溉補(bǔ)給，這部分虧缺水量為凈灌溉用水量?？紤]各級(jí)輸水損失及田間損失、要求水源提供的水量為毛灌溉水量毛灌溉水量按式(25)計(jì)算。 Mg Mg 0.667 (E-Pe) A /0.667 (E-Pe) A /水水式中 Mg毛灌溉水量(m3/畝) E 作物需水量(m m1； A 灌溉面積(畝)； 水 水利用系數(shù)，“管灌”0.8-0.95； Pe 有效降水量(m m)。PeP，為有效 降雨系數(shù)，一般根據(jù)實(shí)測(cè)資料而定。規(guī)劃時(shí)可根據(jù)一次降雨量大小取值，見表2-12。 表212 P-棉花需水系數(shù)與產(chǎn)量關(guān)系三、供需水量平衡分析與計(jì)算三、供需水量平衡分析與計(jì)算 供需水量平衡分析與計(jì)

17、算的目的在于：規(guī)劃管道輸水控制面積；確定作物種植結(jié)構(gòu)及其種植比例；為合理開發(fā)利用水資源提供依據(jù)；確保在同一灌溉設(shè)計(jì)年內(nèi)的供水量與需水量平衡，若出現(xiàn)需水量大于供水量時(shí)，應(yīng)提出補(bǔ)源措施或調(diào)整灌溉面積和種植計(jì)劃。 例2-1 某地平原井灌區(qū)擬采用低壓管道輸水灌溉、規(guī)劃面積l0500畝，初步計(jì)劃種植冬小麥8745畝，與夏玉米夏種8379畝，棉花1300畝，少量的瓜菜和工副業(yè)用水。試進(jìn)行供需水量平衡分析與計(jì)算。 解： 1可供開采地下水量計(jì)算 根據(jù)當(dāng)?shù)厮臍庀蠹八牡刭|(zhì)資料提供。該區(qū)地下水補(bǔ)給來源由降雨入滲、側(cè)向補(bǔ)給、灌溉回歸水入滲等三部分組成。 (1)(1)降雨入滲補(bǔ)給量降雨入滲補(bǔ)給量W W1 1 當(dāng)?shù)貙?shí)

18、測(cè)37年降水資料、經(jīng)分析取多年平均降雨量P603mm，降雨入滲系數(shù)0.1、補(bǔ)給面積A22003700(m2)。W1 0.001PA 490842m3 (2) (2) 側(cè)向補(bǔ)給量側(cè)向補(bǔ)給量W W2 2 由當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)資料中查得。該區(qū)范圍內(nèi)為砂質(zhì)壤土，地下平均含水層厚度20m，層內(nèi)滲透系數(shù)20md，周邊主要承受南部邊界地下水補(bǔ)給，北邊界略有排除、東邊界和西邊界地下水坡降為0。由地下水等值線圖分析確定補(bǔ)給區(qū)：南邊長(zhǎng)L13700m，坡降J10.004；西邊長(zhǎng)L22200m坡降J20；東邊長(zhǎng)L32200m，被降J30；北邊長(zhǎng)L43700m，坡降J40.001。側(cè)向補(bǔ)給量 W2365K h含（ L1J1L

19、2J2 L3J3L4J4） 1620600 m3 (3)(3)田間灌溉回歸水入滲量田間灌溉回歸水入滲量W W3 3 由當(dāng)?shù)毓喔仍囼?yàn)提出，作物灌溉定額M200m3畝實(shí)測(cè)灌溉回歸系數(shù)=0.02灌溉面積10500畝。W3 MA42000 m3 。 該區(qū)地下水總補(bǔ)給量(開發(fā)利用量) W W1 W2 W3，所以W215.3442萬m3。 2 2需水量計(jì)算需水量計(jì)算 (1)(1)灌溉需水量灌溉需水量 根據(jù)當(dāng)?shù)毓喔仍囼?yàn)資料選取作物各生育期作物需水量，設(shè)計(jì)年取中等干旱年即灌溉保證率75時(shí)的作物階段降水量。按降水有效利用系數(shù)0(小麥0 l。夏玉米0 0.8，棉花0 0.9)。 折算后得有效降水量，由作物需水量減

20、去有效降水量，虧缺水量即為凈灌溉水量。取管灌水利用系數(shù)0.85，試計(jì)算毛 灌 溉 水 量 。 灌 溉 總 需 水 量 為202.03+15.05+20.8=237.88萬m3。 (2)林、果、瓜、菜等及其他需水量 按規(guī)劃要求,林、果、瓜、菜總需水量30萬m314.6萬m3，工副業(yè)需水量42.9萬m3 ， 合計(jì)87.5 m3 。 該區(qū)總需水量為 237.88+ 87.5325.38 萬m3 。 3供需平衡分析及處理辦法 供水量 215.34萬m3 需水量 325.38萬m3 本區(qū)缺水 325.38 - 2l5.34110.04萬mm3 為保持供需水量基本平衡，建議用兩種辦法解決。一是調(diào)整作物種植

21、結(jié)構(gòu)，改變作物布局，減少冬小麥種植面積，控制在6000畝左右為宜，適當(dāng)增大復(fù)種指數(shù)。推行一年兩熟制，加大瓜菜種植面積，錯(cuò)開灌水高峰期。二是有條件時(shí)建議采用補(bǔ)源措施。灌區(qū)外的某干渠，引水流量0.5m3/s。通過二級(jí)揚(yáng)水，將干渠水調(diào)入本灌區(qū)，以達(dá)水資源來補(bǔ)平衡。 第三節(jié)第三節(jié) 管道系統(tǒng)布置管道系統(tǒng)布置 一、管道系統(tǒng)布置的基本原則一、管道系統(tǒng)布置的基本原則 1)1)管道系統(tǒng)布置應(yīng)做到排水、道路、林帶、供電等系統(tǒng)緊密結(jié)合，統(tǒng)籌安排，并充分利用原有水利和其他工程設(shè)施。 2)2)根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕煌?、能源、材料供?yīng)等條件及經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、勞力等情況。因地制宜地選擇管材。 3)3)管網(wǎng)布置力求管線總長(zhǎng)度短控制面積大、

22、并作到管線平順，減少拐彎、起伏等現(xiàn)象。達(dá)到投資少效益高的目的。 4)4)支管(田間末級(jí)地埋管道)走向應(yīng)與作物種植方向及地形坡度相適應(yīng)。 5)5)根據(jù)現(xiàn)行生產(chǎn)管理體制，確定出水口間距、使之適用于用戶管理、有利于輪灌、達(dá)到省水、節(jié)能的目的。 管路鋪設(shè)管路鋪設(shè)二、管網(wǎng)類型二、管網(wǎng)類型 (1)(1)移動(dòng)式移動(dòng)式 是指輸水、配水管道均可移動(dòng)。 (2)(2)半固定式半固定式 是指輸水管固定，配水管移動(dòng)。 (3)(3)固定式固定式 是指輸水、配水管道均固定。 (4)(4)管渠結(jié)合式管渠結(jié)合式 是指輸水管固定，田間毛渠配水 三、固定管網(wǎng)布置三、固定管網(wǎng)布置 根據(jù)水源位置、控制范圍、地面坡度、田塊形狀、作物種植

23、方向等條件，管網(wǎng)布設(shè)成樹枝狀或環(huán)狀兩類。常見有以下幾種形式。 (1)(1)水源水源( (機(jī)井機(jī)井) )位于田塊一側(cè)位于田塊一側(cè) 常采用常采用 “ “一一”字形、字形、“T”T”形、形、 “ “L”L”形三種形式。形三種形式。分別見圖2-5、圖2-6，圖2-7。這三種形式適用于井的出水量20-40 m3h，控制灌溉面積50-100畝，田塊的長(zhǎng)寬比(1b)不大于3。 (2)(2)水源水源( (機(jī)井機(jī)井) )位于田塊中心常采用位于田塊中心常采用“H”H”形或環(huán)形形或環(huán)形，分別見圖2-8，圖2-9。這兩種形式適用于井出水量40-60 m3h、控制面積100-150畝，田塊的長(zhǎng)寬比(1b)2。當(dāng)長(zhǎng)寬比2

24、時(shí)，采用長(zhǎng)“一”字形布置，見圖2-l0 。 (3)(3)水源位于田塊一側(cè)，水源位于田塊一側(cè)，控制面積較大成近似方形地塊、作物種植方向與灌水方向不同時(shí)，可布置成梳齒形(或環(huán)狀網(wǎng))、龜骨形（或環(huán)狀網(wǎng)）兩種形式。見圖 211，圖2l2，圖2-13。這些布置形式適用于出水量60100m3/h，控制面積150-300畝h，田塊的長(zhǎng)寬比(1b)l的情況。 四、移動(dòng)管網(wǎng)使用四、移動(dòng)管網(wǎng)使用 移動(dòng)管網(wǎng)管材可分為移動(dòng)軟管、移動(dòng)硬管、軟管硬管組合式三種類型。常用的使用方法主要有三種方式。 長(zhǎng)畦雙澆：?jiǎn)慰诳刂泼娣e0.09-0.18畝，移動(dòng)管長(zhǎng)20m，畦田規(guī)格為： 長(zhǎng)寬(15-20)(46)m，地面坡度平緩，見圖2-

25、14。 長(zhǎng)畦單澆：地面坡度較陡、灌水方向不易雙向控制時(shí)，采用長(zhǎng)畦單澆，見圖2-15。 方畦雙澆：畦的長(zhǎng)寬比約等于l (或0.6-1.0)時(shí)，采用方畦雙澆。管長(zhǎng)不宜大于10m，畦長(zhǎng)不宜大于10m，見圖2-16。 五、閘管在田間的使用五、閘管在田間的使用 移動(dòng)閘管可以與機(jī)井連接，也可與固定輸水管道給水拴連接，閘管或移動(dòng)軟管順畦長(zhǎng)方向放置。按畦的寬度設(shè)控制閘，使用時(shí)操作閘，直接向畦塊配水。畦的規(guī)格及灌水方法與移動(dòng)管網(wǎng)使用相同。閘管最大長(zhǎng)度不得大于20m。 管道工程設(shè)計(jì)管道工程設(shè)計(jì)第一節(jié)第一節(jié) 管道設(shè)計(jì)流量的確定管道設(shè)計(jì)流量的確定 管道輸水灌溉設(shè)計(jì)流量是指灌水時(shí)期管道所需通過的最大流量，它由水源條件、

26、水源條件、作物灌溉制度、管道工作制度、灌溉面積、作物灌溉制度、管道工作制度、灌溉面積、作物種植結(jié)構(gòu)等因素作物種植結(jié)構(gòu)等因素綜合考慮確定，它是管網(wǎng)布置、管徑選擇、管材強(qiáng)度復(fù)核、管管網(wǎng)布置、管徑選擇、管材強(qiáng)度復(fù)核、管道水力學(xué)計(jì)算道水力學(xué)計(jì)算等的主要依據(jù)。 一、灌溉制度一、灌溉制度 農(nóng)作物的灌溉制度灌溉制度是指播種前及全生育期的灌水次數(shù)、灌水日期、灌水定額及灌溉定額。 作物的灌水定額和灌水周期隨年份和生育階段不同而不同。在管道設(shè)計(jì)中，應(yīng)選擇符合設(shè)計(jì)代表年的最大灌水定額和灌水周期作為設(shè)計(jì)依據(jù)。具體的計(jì)算方法，等同于噴灌工程，這里就不在贅述。下面只介紹一些實(shí)際中的例子。 (一)灌水定額 例3-1 某試區(qū)

27、各小麥抽穗期土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深為0.6m，土壤平均干容重1.45t m3 ，田間持水量田22，求冬小麥抽穗期灌水定額。 解: m = 667 H (1 - 2) /田 = 6670.61.45(0.209-0.143)/0.95 40(m3/畝) 冬小麥抽穗期灌水定額為40m3畝。 灌水定額常以單位面積用水量表示（ m3 畝），有時(shí)也可以水層深度(mm)表示：1mm2/3 m3畝。 例3-2 某灌區(qū)冬小麥抽穗期日需水量Ep=7.5mm/d，同期灌水定額40 m3畝，求冬小麥抽穗期灌水周期。 解： T m/Ep = 40 /（7.52/3）8（d） (一)灌水周期 第二節(jié)第二節(jié) 管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與管徑

28、選擇管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與管徑選擇 管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要是優(yōu)化管網(wǎng)布置與各級(jí)管道管徑的選擇。為此。將管網(wǎng)布置要素( (包括各級(jí)管道的位置、走向、包括各級(jí)管道的位置、走向、間距、條數(shù)、長(zhǎng)度、分水口個(gè)數(shù)及位置、間距、條數(shù)、長(zhǎng)度、分水口個(gè)數(shù)及位置、出水口個(gè)數(shù)及田間分布等出水口個(gè)數(shù)及田間分布等) )及各級(jí)管道的及各級(jí)管道的管徑管徑作為優(yōu)化分析的決策因素。 影響管網(wǎng)系統(tǒng)費(fèi)用的主要因素是管網(wǎng)系管網(wǎng)系統(tǒng)的形式、布置方式、管材及管徑統(tǒng)的形式、布置方式、管材及管徑等。管網(wǎng)系統(tǒng)投資由基建投資和運(yùn)行管理費(fèi)用兩部分組成。當(dāng)管網(wǎng)系統(tǒng)布置型式和管材一定時(shí)，管徑增大，投資增大，由于管徑增大，水頭損失減少，從而減少了運(yùn)行費(fèi)用。反之，亦

29、成立。因此，在各級(jí)管道管徑的多種組合中必有一種最優(yōu)管徑的組合，使總投資最低。 優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)是分析社會(huì)投入及產(chǎn)出大小的一種手段，可以采用不同的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作入優(yōu)化分析的目標(biāo)。例如，在費(fèi)用一定的條件下、效益最大?；蛟诮?jīng)濟(jì)效益一定的前提下，投資最小，經(jīng)濟(jì)效益與費(fèi)用比最大。 具體的設(shè)計(jì)，參考噴灌工程設(shè)計(jì)，這里不在贅述。 第三節(jié)第三節(jié) 管道水力計(jì)算管道水力計(jì)算 一、沿程水頭損失計(jì)算一、沿程水頭損失計(jì)算 （一）有壓管道沿程水頭損失計(jì)算 有壓管道沿程水頭損失，常用達(dá)西公式計(jì)算。 （二）硬質(zhì)塑料管道沿程水頭損失計(jì)算。 （三）混凝土等當(dāng)?shù)夭牧系墓艿姥爻虛p失計(jì)算。 （四）地面移動(dòng)軟管的沿程水頭損失野外測(cè)試值 二、

30、局部水頭損失計(jì)算二、局部水頭損失計(jì)算 1串聯(lián)管道系統(tǒng) 2并聯(lián)管道系統(tǒng) 3連續(xù)出流管道 三、管網(wǎng)水力計(jì)算三、管網(wǎng)水力計(jì)算 1 枝狀管網(wǎng) 2 環(huán)狀管網(wǎng) 四、多孔系數(shù)四、多孔系數(shù) 五、水擊壓強(qiáng)計(jì)算五、水擊壓強(qiáng)計(jì)算 例36 有一地下輸水管道，機(jī)井至出水口距離為200m，混凝土管直徑100cm，壁厚10cm，管中流速1.5ms，求出水口在2.5s和10s時(shí)間內(nèi)關(guān)閉時(shí)的最大水擊壓強(qiáng)升高值。 解：經(jīng)查表知0.1，水擊波速為： C1435/(1+d/)0.5=1018(m/s) 判別水擊類型： T傳2l/C2200/10180.4(s) T關(guān)2.5s或10s, T傳T關(guān) ，均為間接水擊。 T關(guān)2.5s時(shí)， H

31、間2lv0/（g(T傳T關(guān))）21.1(m) T關(guān)10s時(shí)， H間2lv0/（g(T傳T關(guān))）5.9(m) 水泵及其動(dòng)力機(jī)水泵及其動(dòng)力機(jī) 水泵按能量轉(zhuǎn)換方式，通常可分為有有轉(zhuǎn)子泵和無轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子泵和無轉(zhuǎn)子泵兩類。前一類如葉片泵、容積泵和渦漩泵等；后一類如水錘泵、射流泵電磁泵等。 葉片泵效率高、成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、使用簡(jiǎn)便、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、適用范圍廣、是最通用的一種水泵。低壓輸水灌溉系統(tǒng)中應(yīng)用的水泵都是葉片泵，而且多數(shù)都是離心泵和井泵。 50NB-2050NB-20型清水離心泵機(jī)型清水離心泵機(jī)組組 一、水泵的分類一、水泵的分類 低壓輸水管道灌溉系統(tǒng)中，主要采用葉片泵中的離心泵包括單級(jí)單吸離心泵單級(jí)單吸離心

32、泵(如BA型、B型、IB型、IS等)，單級(jí)雙吸離心泵單級(jí)雙吸離心泵(如Sh型、S型等)及井泵井泵(包括長(zhǎng)軸深井泵，如JD型、J型、JC型等及深井潛水電泵，如QJ型、JQ型、NQ型)等。對(duì)于其他的一些農(nóng)用泵，如軸流泵、混流泵等，因低壓輸水灌溉系統(tǒng)比較少用，在此不作介紹。 低壓管灌中的水泵選型等與噴灌工程基本相同，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)人員參考，這里就不在贅述了。 井泵的幾種安裝形式 第二節(jié)第二節(jié) 動(dòng)力機(jī)的選型配套動(dòng)力機(jī)的選型配套 泵站動(dòng)力機(jī)的選配，首先取決于建站地區(qū)的能源供應(yīng)情況，然而結(jié)合工程實(shí)際選定。 泵站最常用的動(dòng)力機(jī)有電動(dòng)機(jī)和柴油電動(dòng)機(jī)和柴油機(jī)機(jī)。對(duì)于井泵而言，一般是成套供應(yīng)的，尤其潛水電泵、其電動(dòng)機(jī)與水

33、泵是組合成整機(jī)銷售的。只有當(dāng)長(zhǎng)軸井泵和電功機(jī)(或柴油機(jī))不成套供應(yīng)時(shí)，才需另行配套。 ( (一一) )選配原則選配原則 1)對(duì)于離心泵站(或淺井)配用電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)根據(jù)電源容量大小、電壓等級(jí)、水泵軸功率、轉(zhuǎn)速以及傳動(dòng)方式等條件來確定電動(dòng)機(jī)的類型、容量、電壓和轉(zhuǎn)速等工作參數(shù)。 2)對(duì)于小型泵站和井泵站中，一般選用三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中的鼠籠式或繞線式電動(dòng)機(jī)。 當(dāng)功率小于100kW時(shí) 功率在100300kw時(shí)。管管 材材 管材管材是低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)的重要組成部分它直接影響工程質(zhì)量和造價(jià)。本章除簡(jiǎn)要介紹國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)塑料管外，將重點(diǎn)介紹“七五”攻關(guān)項(xiàng)日中各地研制應(yīng)用的一批適合低壓輸水的新型管材。第一節(jié)第一

34、節(jié) 塑料管塑料管 塑料管具有重量輕、內(nèi)壁光滑、輸水阻力小、耐腐蝕、施工安裝方便等特點(diǎn)。 一、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)塑料管一、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)塑料管 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)塑料管主要有聚氯乙烯管聚氯乙烯管（PVCPVC）高密度聚乙烯管高密度聚乙烯管(HDPE)(HDPE)、低密度聚乙烯管、低密度聚乙烯管（LDPFELDPFE），改性聚丙烯管），改性聚丙烯管(PP)(PP)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)上述管材的規(guī)格，公稱壓力和壁厚的關(guān)系，管材的性能指標(biāo)要求查相關(guān)規(guī)范，除規(guī)范中所列性能指標(biāo)要求外，在選用時(shí)還要對(duì)管材的外觀進(jìn)行檢查，如管材內(nèi)外壁應(yīng)光滑、平整、不允許有氣泡、裂隙、顯著的波紋、凹陷、雜質(zhì)、顏色不均及分解變色線等。 維塑軟管維塑軟管第二節(jié)

35、第二節(jié) 水泥預(yù)制管水泥預(yù)制管 近年來研制了多種預(yù)制管，如水泥砂土管、水泥砂管、水泥土管、水泥石屑管、水泥爐渣管、路壁混凝土管等。 第三節(jié)第三節(jié) 現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)澆注管現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)澆注管 現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)澆注管(簡(jiǎn)稱現(xiàn)澆管)，指在現(xiàn)場(chǎng)澆注成型的素混凝土管或水泥砂漿管等。該類管材在現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)澆注成型，整體性好且可應(yīng)用當(dāng)?shù)夭牧?，造價(jià)低廉。 管件與附屬設(shè)備管件與附屬設(shè)備 低壓輸水管道系統(tǒng)的管件把管道連接成完整的管路系統(tǒng)。管件包括三通、彎頭、三通、彎頭、四通、堵頭等四通、堵頭等。附屬設(shè)備是指能使管道安全、正常運(yùn)行并實(shí)施科學(xué)管理的裝置、包括供水裝置、保護(hù)裝置和量測(cè)設(shè)施等。 第一節(jié)第一節(jié) 管管 件件 從材質(zhì)上分，有混接土、塑料、

36、鋼、鑄鐵等不同原材料制成的管件。第二節(jié)第二節(jié) 給給 水水 裝裝 置置 給水裝置是低壓輸水管道的主要田間灌水裝置。給水裝置有兩類，一類是直接向土渠供水，稱出水口出水口；另一類是可以接下一級(jí)軟管或閘管系統(tǒng)的，稱給水栓給水栓。一般情況每個(gè)出水口(包括給水栓)控制面積在10畝左右。出水口壓力個(gè)小于0.002MPa。 選用出水口(包括給水栓)應(yīng)從它的技術(shù)性能指標(biāo)、造價(jià)和在田間工作的適應(yīng)性綜合考慮。盡量滿足以下條件： 1)1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用。 2)2)密封性能好關(guān)閉時(shí)不滲不漏。密封性能好關(guān)閉時(shí)不滲不漏。 3)3)水力性能好，局部水頭損失小。水力性能好，局部水頭損失小。 4)4)整體性好，開關(guān)方便，易于裝卸。整體性好，開關(guān)方便，易于裝卸。 5)5)功能多，除供水外，盡可能具行進(jìn)排氣，消除功能多，除供水外，盡可能具行進(jìn)排氣，消除水錘、真空等功能，以保證管路的安全運(yùn)行。水錘、真空等功能，以保證管路的安全運(yùn)行。 6)6)造價(jià)低