管道輸水灌溉技術(shù)（內(nèi)容全面講解詳細(xì)）

1、 管道輸水灌溉工程第一講 技術(shù)發(fā)展第二講 工程規(guī)劃第三講 工程設(shè)計(jì)第四講 管材附屬設(shè)備第五講 施工安裝第六講 工程設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題 一、管道輸水灌溉技術(shù)簡述 第一講 管道輸水灌溉技術(shù)的發(fā)展 所謂管道輸水，是指以管道代替明渠的一種輸水工程措施，通過一定的壓力，將灌溉水由分水設(shè)施輸送到田間，可直接由管道分水口分水進(jìn)入田間溝、畦、或在分水口處連接軟管輸水進(jìn)入溝、畦。其特點(diǎn)是出水口流量較大，出水口所需壓力較低。管道輸水具有節(jié)水、省時(shí)、省工、省地 、灌水及時(shí)、增產(chǎn)增效、省電、便于管理和機(jī)耕等優(yōu)點(diǎn)。 我國目前采用的管道輸水一般是指低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)，實(shí)際上，噴灌、微灌都離不開管道輸水。 1、定義低壓管

2、道輸水灌溉工程 ：由自然落差或水泵加壓形成的有壓水流，通過壓力管網(wǎng)送至田間出水口，進(jìn)行地面灌溉的工程。給水栓流量大，出口壓力2-3m.噴灌：由自然落差或水泵加壓形成的有壓水流，通過壓力管網(wǎng)送至田間噴頭，以均勻噴灑形式進(jìn)行灌溉的工程。噴頭流量大于等于250L/h，工作壓力大于10m。微灌工程 ：由自然落差或水泵加壓形成的有壓水流，通過壓力管網(wǎng)送至田間專門的微灌水器以水滴、細(xì)小水流形成濕潤作物根部附近土壤的灌溉工程。灌水器流量小于250L/h，灌水器工作水頭5-10m。2、低壓管道輸水灌溉與噴灌、微灌的區(qū)別 第一講 管道輸水灌溉技術(shù)的發(fā)展 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展3、管道輸水灌溉系統(tǒng)的類

3、型輸配水方式 水泵提水輸水系統(tǒng)自壓輸水系統(tǒng) 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展3、管道輸水灌溉系統(tǒng)的類型水泵提水輸水系統(tǒng)水源水位不能滿足自壓輸水，需要利用水泵加壓將水輸送到所需要的高度，方可進(jìn)行灌溉。包括水泵直接將水送入管道系統(tǒng) 和水泵通過管道將水輸送到高位水池在進(jìn)管道。平原井灌區(qū)管道系統(tǒng)大部分為水泵直送式。 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展3、管道輸水灌溉系統(tǒng)的類型自壓輸水系統(tǒng) 利用地形自然落差所提供的水頭滿足管道系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)所需的工作壓力。在渠道位置較高的自流灌區(qū)多采用這種形式。 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展3、管道輸水灌溉系統(tǒng)的類型管網(wǎng)形式 樹狀管網(wǎng)輸水系統(tǒng)環(huán)狀管網(wǎng)輸水系統(tǒng) 第一

4、講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展3、管道輸水灌溉系統(tǒng)的類型樹狀管網(wǎng)輸水系統(tǒng) 管網(wǎng)為樹枝狀，水流從“樹干”流向“樹枝”，即在干管、支管、分支管中從上游流向末端，只有分流而無匯流。 第一講 管道輸水灌溉技術(shù)的發(fā)展3、管道輸水灌溉系統(tǒng)的類型環(huán)狀管網(wǎng)輸水系統(tǒng) 管網(wǎng)通過節(jié)點(diǎn)將各管道聯(lián)結(jié)成閉合環(huán)狀網(wǎng)。根據(jù)給水栓位置和控制閥啟閉情況，水流可作正逆方向流動(dòng)。 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展3、管道輸水灌溉系統(tǒng)的類型移動(dòng)式固定方式固定式 半固定式 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展3、管道輸水灌溉系統(tǒng)的類型移動(dòng)式 除水源外，管道及分水設(shè)備都可移動(dòng)，管道多采用薄膜塑料或維綸涂塑軟管，簡便易行，成本低，使用靈活，

5、適應(yīng)性強(qiáng)，能夠跨溝過路任意轉(zhuǎn)彎。 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展3、管道輸水灌溉系統(tǒng)的類型半固定式 管道系統(tǒng)的一部分固定，另一部分移動(dòng)。一般是干管或干、支管為固定地埋管，由分水口聯(lián)接移動(dòng)軟管輸水入田間。 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展3、管道輸水灌溉系統(tǒng)的類型固定式 管道系統(tǒng)中的各級(jí)管道及分水設(shè)施均埋入地下，固定不動(dòng)。給水栓或分水口直接分水進(jìn)入田間溝、畦 。 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展3、管道輸水灌溉系統(tǒng)的類型水壓力低壓管道系統(tǒng)非低壓管道系統(tǒng) 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展3、管道輸水灌溉系統(tǒng)的類型低壓管道系統(tǒng) 其最大工作壓力一般不超過0.4 MPa，最遠(yuǎn)出口的水頭一般在0

6、.20.3 m，該形式對(duì)管材承內(nèi)壓要求不高。我國大部分平原井灌區(qū)管道輸水灌溉系統(tǒng)采用這種形式。 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展3、管道輸水灌溉系統(tǒng)的類型非低壓管道系統(tǒng) 工作壓力超過0.4 MPa時(shí)為非低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)，該形式對(duì)管材質(zhì)量要求較高，一般應(yīng)采取塑料管、鋼筋混凝土管、鋼管等，管道系統(tǒng)中的分水、調(diào)壓等附屬設(shè)備要求配套齊全，多在輸水量較大或地形高差較大的灌區(qū)應(yīng)用。 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展3、管道輸水灌溉系統(tǒng)的類型開敞式結(jié)構(gòu)方式封閉式 半封閉式 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展3、管道輸水灌溉系統(tǒng)的類型開敞式是指在上下游高差不太大的一些部位設(shè)有自由水面調(diào)節(jié)井槽的管道系統(tǒng)

7、形式。調(diào)節(jié)井槽除具有調(diào)壓作用外，一般還兼有分水、泄水功能。 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展3、管道輸水灌溉系統(tǒng)的類型半封閉式在輸水過程中，管道系統(tǒng)不完全封閉，在適宜的位置保持自由水面或使用浮球閥控制閥門啟閉的一種輸水形式。 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展3、管道輸水灌溉系統(tǒng)的類型封閉式水流在全封閉的管道中從上游管端流向下游管道末端。輸水過程中管道系統(tǒng)不出現(xiàn)自由水面。4、管道輸水灌溉的優(yōu)點(diǎn) 1、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。是一項(xiàng)有效的節(jié)水灌溉工程措施。 2、輸水快和省時(shí)、省力 管道

8、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。 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展3、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)。 4、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%。5、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，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的需水、可收到增產(chǎn)增收的效果。 另外

9、，采用管道輸水，還便于管理便于機(jī)耕 。 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展5、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、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。 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展水源與取水工程 田間灌水設(shè)施 輸水配水管網(wǎng) 系統(tǒng)組成5、管道系統(tǒng)組成 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展水源與取水工程管道輸水灌溉系統(tǒng)的水源有井、泉、溝、渠道、塘壩、河湖和水庫等。5、管道系統(tǒng)組成 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展輸水配水管網(wǎng)輸配水管網(wǎng)包括各級(jí)管道、分水設(shè)施、保護(hù)裝置和

10、其他附屬設(shè)施。在面積較大的灌區(qū)，管網(wǎng)可由干管、分干管、支管、分支管等多級(jí)管道組成。5、管道系統(tǒng)組成 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展田間灌水設(shè)施田間灌水設(shè)施指分水口以下的田間部分，包括田間農(nóng)、毛渠，田間閘管系統(tǒng)等。灌溉田塊應(yīng)進(jìn)行平整，畦田長寬適宜，灌水溝長度宜短。為達(dá)到灌水均勻、減小灌水定額的目的，通常將長畦改為短畦，長溝改短溝。 5、管道系統(tǒng)組成 對(duì)于自流灌區(qū)，由于水源工程的類型（水庫、蓄水池、渠道、山泉溪水等）不同，取水設(shè)施的形式也不同。從渠道取水，取水設(shè)施包括進(jìn)水閘、攔污柵、量水堰、沉沙池、壓力管道、進(jìn)口部分組成。在進(jìn)水閘和沉沙池前設(shè)置攔污柵，以防渠中雜物進(jìn)入，管道進(jìn)口還設(shè)置了攔物籠罩

11、，再次防止細(xì)的雜物進(jìn)入管道；沉沙池主要沉淀顆粒較大的推移質(zhì)泥沙進(jìn)入管道，池子定期人工清洗，冬季排水以防凍脹破壞，起沉沙和穩(wěn)定水位作用。這是一種開敞式取水，適用于水源中雜草和泥沙含量較大的特點(diǎn)。當(dāng)然，可根據(jù)水源情況采用較簡單的進(jìn)水口設(shè)施。例如，在某自壓管道輸水灌溉工程中，由于渠道水源來自水庫，雜草、泥沙含量少，將管段直接地埋穿過渠岸，有壓取水。這種方式只需設(shè)置進(jìn)水控制閘門，從而降低了工程投資。 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展6、國外管道輸水灌溉技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 管道輸水灌溉具有成本低、節(jié)水明顯、管理方便等特點(diǎn)，是世界上應(yīng)用較為普遍的節(jié)水灌溉技術(shù)之一，已成

12、為許多發(fā)達(dá)國家進(jìn)行灌區(qū)技術(shù)改造的一個(gè)方向性技術(shù)措施。外一些國家從20世紀(jì)50年代以來，低壓管道輸水技術(shù)就已得到廣泛的應(yīng)用。特別是70年代以來，隨著塑料管道的廣泛應(yīng)用，更加速了低壓管道輸水灌溉的推廣。相應(yīng)的制管新技術(shù)、水力學(xué)理論和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法日漸成熟，施工安裝和運(yùn)行管理都有成熟的經(jīng)驗(yàn)。 灌溉形式發(fā)展中國家發(fā)達(dá)國家世界面積比例面積比例面積比例地面灌18025597%4662868.6%22688389.5%噴灌15000.85%1259218.5%140925.5%微灌2000.15%10001.5%12000.5%管道輸水灌溉36852%774011.4%114254.5%世界灌溉發(fā)展 第一講

13、管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展發(fā)展中國家（地區(qū)）發(fā)達(dá)國家國家（地區(qū)）面積國家面積中國2500美國7310印度1000法國200孟加拉10日本60（估計(jì)）非洲100澳大利亞40尼泊爾5西班牙、葡萄牙130東南亞20南美洲50合計(jì)3685合計(jì)7740主要國家低壓管道輸水灌溉發(fā)展情況 1000hm2 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展美國在20世紀(jì)五十年代，為解決西部缺水和勞動(dòng)力不足問題，就已較廣泛應(yīng)用低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)進(jìn)行地面灌溉。經(jīng)過數(shù)十年的推廣發(fā)展，低壓管道輸水灌溉面積占到總灌溉面積的一半以上。目前，干旱地區(qū)的英皮爾灌區(qū)、鹽河灌區(qū)等比較先進(jìn)的灌區(qū)，支渠以下的輸

14、水系統(tǒng)已大部分埋設(shè)地下管道，并設(shè)有排水系統(tǒng)，灌溉排水各成系統(tǒng)，灌水效率和灌溉效益都較高。如美國加州的圣華金河谷灌區(qū)氣候干早，年平均降水量152180mm，全灌區(qū)一半種棉花，其余種葡萄、甘蔗、玉米、苜蓿等作物，控制灌溉面積24.7萬hm2，輸水系統(tǒng)早已實(shí)現(xiàn)管道化，埋設(shè)地下管道總長度為1920km。平均每畝灌溉定額為400m3，管道輸水效率達(dá)97。 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展 日本是較早實(shí)施管道化輸水的國家之一。輸水管道化經(jīng)歷了四個(gè)階段，第一階段為60年代前，開始在平原地區(qū)推行灌溉農(nóng)渠管道化，一般通過水泵加壓方式供水；第二階段為70年代，支渠開始部分管道化，一般在平原和丘陵區(qū)進(jìn)行；第三階段

15、：80-90年代，下游干渠開始管道化，截至1990統(tǒng)計(jì)，全日本發(fā)展輸水渠（管）道180.5Km,其中輸水管道占60.2%，明渠占39.8%；第四階段：90年代以后，開始在國內(nèi)小型灌區(qū)進(jìn)行輸水全部管道化，大型灌區(qū)在部分干渠開始管道化。日本的管道系統(tǒng)主要采用混凝土管、預(yù)應(yīng)力混凝土管、石棉水泥管、鑄鐵管、鋼管和強(qiáng)化塑料管。最大管徑已達(dá)2000mm。為了有利于管道輸水灌溉的實(shí)施，日本于1973年3月制定了輸水管道的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，1977年10月對(duì)該設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂。 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展 經(jīng)過十幾年的進(jìn)一步發(fā)展，目前世界發(fā)達(dá)國家最新的研究已將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息技術(shù)、3S（GIS

16、、RS、GPS）等技術(shù)應(yīng)用于管道輸水灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)及管理，實(shí)現(xiàn)集信息采集處理決策信息反饋監(jiān)控為一體的調(diào)度系統(tǒng)，低壓管道輸水灌溉技術(shù)正在朝著自動(dòng)化、信息化、智能化方向發(fā)展；在管材開發(fā)中積極探索新的途徑以降低管材生產(chǎn)成本，增強(qiáng)管材強(qiáng)度，增大管材口徑，并向復(fù)合型材料方向發(fā)展。 第一講 管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展 第一講 低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展7、國內(nèi)低壓管道輸水灌溉技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 我國自五十年代開始嘗試低壓管道輸水灌溉技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，進(jìn)入80年代后，隨著我國北方水資源供需矛盾的日益加劇和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，經(jīng)過“七五”對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的聯(lián)合攻關(guān)，以井灌區(qū)為重點(diǎn)的低壓管道輸水灌溉技術(shù)得到迅速推廣和應(yīng)用。

17、截至2008年底，全國管道輸水面積8800萬畝，占節(jié)水灌溉面積的29%。噴灌面積4200萬畝占14%微灌面積1900萬畝，占6%渠道防滲面積1.57億畝，占51%管道輸水面積8800萬畝占29%截止2008年底，節(jié)水灌溉面積達(dá)到3億畝，占灌溉面積的33第二講 管道輸水工程的規(guī)劃管道輸水工程規(guī)劃須與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)區(qū)劃、農(nóng)業(yè)發(fā)展計(jì)劃、水利規(guī)劃及農(nóng)田基本建設(shè)規(guī)劃相適應(yīng)。近期需要與遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃相結(jié)合。系統(tǒng)運(yùn)行可靠。運(yùn)行管理方便。綜合考慮管道系統(tǒng)各部分之間的聯(lián)系，取得最優(yōu)化方案。 8、管道輸水工程的規(guī)劃布局的原則 9、管道輸水工程的規(guī)劃內(nèi)容確定適宜的引水水源和取水工程的位置、規(guī)模及形式論證管網(wǎng)類型、研究管網(wǎng)中

18、管道線路的走向和布置擬定可供選擇的管材、管件、給水栓、保護(hù)裝置、控制閘門等設(shè)施的系列范圍 第二講 管道輸水工程的規(guī)劃10、規(guī)劃步驟調(diào)查收集規(guī)劃前所需要的資料，并應(yīng)進(jìn)行核實(shí)和分析。進(jìn)行水量平衡分析，確定管道輸水灌溉區(qū)規(guī)模。實(shí)地勘測并繪制規(guī)劃區(qū)平面圖，在圖中標(biāo)明溝、渠、路、林及水源的位置和高程等。確定取水工程位置、范圍和形式。進(jìn)行田間工程布置，確定管網(wǎng)形式和畦田規(guī)格。根據(jù)管網(wǎng)類型，給水栓位置，選擇適宜的管網(wǎng)線路，確定保護(hù)設(shè)施及其他附屬建筑物位置，匯總管網(wǎng)各級(jí)管道長度、給水栓、保護(hù)設(shè)施、連接管件及其他附屬建筑物的數(shù)量。選擇適宜的管材、給水分水裝置及保護(hù)設(shè)施。提供的規(guī)劃成果。第二講 管道輸水工程的規(guī)劃

19、11、規(guī)劃所需基本資料 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)行觀測、試驗(yàn)和分析論證。 資料包括：地形地貌、農(nóng)業(yè)氣象、灌溉水源、土壤及土壤特性、土地利用現(xiàn)狀、水利工程設(shè)施狀況、管材管件資料、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等。第二講 管道輸水工程的規(guī)劃12、為何要重視管道布置151m179m106m303m158m132m164m132m187m151m106m164m184.1m131.1mL1=1973mL2=1682mL1-L2=291m可節(jié)省管道長度14.75%第二講 管道輸水工程的規(guī)劃13、管網(wǎng)布置的方法 管網(wǎng)布置的目標(biāo)函數(shù)是年費(fèi)用最低，各項(xiàng)技術(shù)

20、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)處于較理想的數(shù)值。方案分析方法的具體步驟是：綜合分析原始資料，經(jīng)過充分協(xié)商，初步選定若干個(gè)布置方案；進(jìn)行不同布置方案的工程量、投資、年運(yùn)行費(fèi)計(jì)算和相關(guān)節(jié)水、省工、省電、省地等效益分析計(jì)算；分析確定優(yōu)化布置方案；進(jìn)行典型地塊布置；進(jìn)行全區(qū)工程總體布局。第二講 管道輸水工程的規(guī)劃（1）方案分析法13、管網(wǎng)布置的方法 管道經(jīng)濟(jì)布置的具體方法是：首先根據(jù)圖論理論，將水源至各給水栓之間用最短的管線連接起來，構(gòu)成最小生成樹，再采用費(fèi)爾馬點(diǎn)法進(jìn)行修正，最后視條件情況決定是否采用環(huán)狀管網(wǎng)。第二講 管道輸水工程的規(guī)劃 （2）經(jīng)濟(jì)布置法（3）管道布置優(yōu)化的120規(guī)劃 相比最小生成樹法，120規(guī)劃更具優(yōu)點(diǎn)，

21、它可以求得各節(jié)點(diǎn)連接的最短路線，而不僅是相鄰節(jié)點(diǎn)的最短連接，通過增加節(jié)點(diǎn)，使得該節(jié)點(diǎn)到相鄰幾點(diǎn)(一般為三點(diǎn)或四點(diǎn))的矢量和為0 ，從而實(shí)各節(jié)點(diǎn)之間的最優(yōu)化連接，確定管線布置。 14、管道系統(tǒng)布置的基本原則井灌區(qū)的管網(wǎng)一般以單個(gè)井為單元進(jìn)行布置。在井群統(tǒng)一管理調(diào)度情況下，也可以采用多井匯流方式，但應(yīng)進(jìn)行充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證。渠灌區(qū)應(yīng)根據(jù)地形條件、地塊形狀及水源位置和作物布局、灌溉要求等分區(qū)布置管網(wǎng)，盡量將供水壓力接近的地塊劃分在同一分區(qū)。應(yīng)根據(jù)水源位置（機(jī)井位置或管網(wǎng)入口位置）、地塊形狀、種植方向及原有工程配套等因素，通過比較，確定采用樹狀管網(wǎng)或環(huán)狀管網(wǎng)。 第二講 管道輸水工程的規(guī)劃管網(wǎng)布置應(yīng)滿足

22、田間灌水技術(shù)要求，在平原區(qū)，各級(jí)管道盡可能采用雙向供水。管網(wǎng)布置應(yīng)力求控制面積大，且管線平順，減少折點(diǎn)和起伏。若管線布置有起伏時(shí)，應(yīng)避免管道內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓。管網(wǎng)布置應(yīng)緊密結(jié)合水源位置、道路、林帶、灌溉明渠和排水溝以及供電線路等，統(tǒng)籌安排，以適應(yīng)機(jī)耕和農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的要求，避免干擾輸油、輸氣管道及電訊線路等。布置管網(wǎng)時(shí)應(yīng)充分利用已有的水利工程，如穿路倒虹吸和涵管等。第二講 管道輸水工程的規(guī)劃管網(wǎng)級(jí)數(shù)，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)灌溉面積（或流量）和經(jīng)濟(jì)條件等因素確定。在井灌區(qū)，當(dāng)系統(tǒng)流量小于30m3/h時(shí)，可采用一級(jí)固定管道；系統(tǒng)流量在3060 m3/h時(shí)，可采用干管（輸水）、支管（配水）兩級(jí)固定管道；系統(tǒng)流量大于60

23、 m3/h時(shí)，可采用兩級(jí)或多級(jí)固定管道。在渠灌區(qū)，目前主要在支渠以下采用管道輸水灌溉技術(shù)，其管網(wǎng)級(jí)數(shù)一般分斗管、分管、引管三級(jí)。 第二講 管道輸水灌溉工程規(guī)劃 管線布置應(yīng)與地形坡度相適應(yīng)。如地形平坦，為充分利用地面坡降，干（支）管應(yīng)盡量垂直等高線布置；若在山丘區(qū)，地面坡度較陡時(shí)，干（支）管布置應(yīng)平行等高線，以防水頭壓力過大。田間末級(jí)管道，其走向應(yīng)與作物種植方向一致，移動(dòng)軟管或田間壟溝垂直于作物種植行。給水栓和出水口的間距應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)管理體制、灌溉計(jì)劃確定。在已確定給水栓位置的前提下，力求管道總長度最短。充分考慮管路中量水、控制和保護(hù)等裝置的適宜位置。 第二講 管道輸水工程的規(guī)劃 15、管網(wǎng)布置步

24、驟 根據(jù)管網(wǎng)布置原則，按以下步驟進(jìn)行管網(wǎng)規(guī)劃布置 (1) 分析確定管網(wǎng)類型。 (2) 確定給水栓的適宜位置。 (3) 確定管網(wǎng)中各級(jí)管道的走向與長度。 (4) 在縱斷面圖上標(biāo)注各級(jí)管道樁號(hào)、高程、給水裝置、保護(hù)設(shè)施、連接管件及附屬建筑物的位置。 (5) 對(duì)各級(jí)管道、管件、給水裝置等，列表分類統(tǒng)計(jì)第二講 管道輸水工程的規(guī)劃16、管道系統(tǒng)布置的基本形式 管網(wǎng)布置形式應(yīng)根據(jù)水源位置、地形、田間工程配套和用戶用水情況，通過方案比較確定。 根據(jù)水源位置、控制范圍、地面坡度、田塊形狀、作物種植方向等條件，管網(wǎng)布設(shè)成樹枝狀或環(huán)狀兩類。第二講 管道輸水工程的規(guī)劃 適應(yīng)條件：機(jī)井位于地塊一側(cè)，控制面積較大且地塊

25、近似成方形 。圭字形布置 （1）井灌區(qū)管網(wǎng)典型布置形式第二講 管道輸水工程的規(guī)劃 適應(yīng)條件：機(jī)井位于地塊一側(cè)，控制面積較大且地塊近似成方形 。形布置 第二講 管道輸水工程的規(guī)劃 適應(yīng)條件：機(jī)井位于地塊一側(cè)，控制面積較大且地塊近似成方形 。單環(huán)形布置 雙環(huán)形布置 第二講 管道輸水工程的規(guī)劃 適應(yīng)條件：機(jī)井位于地塊一側(cè)，地塊呈長條形L形布置 第二講 管道輸水工程的規(guī)劃 適應(yīng)條件：機(jī)井位于地塊一側(cè)，地塊呈長條形T形布置 第二講 管道輸水工程的規(guī)劃 適應(yīng)條件：機(jī)井位于地塊中心，地塊長寬比不大于2 H形布置 第二講 管道輸水工程的規(guī)劃 適應(yīng)條件：機(jī)井位于地塊中心，地塊長寬比大于2 長一字形布置 第二講

26、管道輸水工程的規(guī)劃平坦地形，管道輸水灌溉區(qū)控制面積大，并有均一坡度情況下的典型樹枝狀管網(wǎng)的布置形式，其管網(wǎng)由斗管、分管和引管組成。 （2）渠灌區(qū)管網(wǎng)典型布置形式第二講 管道輸水工程的規(guī)劃梯田樹枝狀管網(wǎng)的布置形式：布置干管沿地形坡度走向，即干管垂直等高線布置。這樣干管可雙向布置支管，支管均沿梯田地塊方向，平行等高線布置。每塊梯田布置一條支管，各自獨(dú)立由干管引水。 （3）山丘區(qū)管網(wǎng)典型布置形式第二講 管道輸水工程的規(guī)劃梯田樹枝狀管網(wǎng)的布置形式 第二講 管道輸水工程的規(guī)劃山丘區(qū)提水渠灌區(qū)管道輸水灌溉系統(tǒng)呈輻射樹枝狀管網(wǎng)的布置形式。干管垂直等高線布置，以使管線最短；支管平行于等高線布置斗管以輻射狀由支

27、管分出，并沿山脊線垂直等高線走向。 第二講 管道輸水工程的規(guī)劃南方旱作區(qū)每個(gè)灌溉泵站控制面積為1000畝，溝與管道相間，支溝間距250m左右，長度600m左右；斗溝長度250m，溝間距100m。田塊布置為10040m。給水栓單口灌溉面積為47畝，農(nóng)田固定管道的畝均長度宜為810m/畝。第二講 管道輸水工程的規(guī)劃南方稻作區(qū) 每個(gè)灌溉泵站控制面積為1000畝，溝與管道相間，支溝間距250m左右，長度600m左右；斗溝長度250m，溝間距60m。田塊布置為6030m。給水栓單口灌溉面積為24畝，農(nóng)田固定管道的畝均長度宜為1214m/畝。第二講 管道輸水工程的規(guī)劃南方經(jīng)濟(jì)作物區(qū) 每個(gè)灌溉泵站控制面積為

28、1000畝，溝與管道相間，支溝間距250m左右，長度600m左右；斗溝長度250m，溝間距50m。田塊布置為5030m。給水栓單口灌溉面積為24畝，農(nóng)田固定管道的畝均長度宜為1315m/畝。第二講 管道輸水工程的規(guī)劃河網(wǎng)提水灌區(qū)管道輸水灌溉系統(tǒng)的泵站大多位于河、溝、渠的一邊，這就決定了河網(wǎng)提水灌區(qū)管灌系統(tǒng)主要有兩種布置形式?！笆猃X”式:干管沿河（溝）岸布置，支管垂直于干管排列，形成二級(jí)管網(wǎng)。 “魚骨”式:干管垂直河（溝）岸，支管垂直于干管，沿河溝方向布置。 第二講 管道輸水工程的規(guī)劃 灌溉工作制度是指管網(wǎng)輸配水及田間灌水的運(yùn)行方式和時(shí)間。有續(xù)灌、輪灌和隨機(jī)灌溉三種方式。 續(xù)灌方式： 灌水期間，

29、整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)的出水口同時(shí)出流的灌水方式稱為續(xù)灌。在地形平坦且引水流量和系統(tǒng)容量足夠大時(shí)，可采用續(xù)灌方式。輪灌方式： 在灌水期間，將輸配水管分組，以輪灌組為單元輪流灌溉。系統(tǒng)同時(shí)只有一個(gè)出水口出流時(shí)稱為集中輪灌；有兩個(gè)或兩個(gè)以上的出水口同時(shí)出流時(shí)稱為分組輪灌。隨機(jī)方式： 隨機(jī)方式用水是指管網(wǎng)系統(tǒng)各個(gè)出水口的啟閉在時(shí)間和順序上不受其他出水口工作狀態(tài)的約束，管網(wǎng)系統(tǒng)隨時(shí)都可供水，用水單位可隨時(shí)取水灌溉。 17、灌溉工作制度第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) Q0灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量（m3/h）；A設(shè)計(jì)灌溉面積 (hm2)；t系統(tǒng)日工作小時(shí)數(shù) (h/d)；灌溉水利用系數(shù)；e灌水高峰期同時(shí)灌水的作物種類； 灌溉系統(tǒng)設(shè)

30、計(jì)流量是選配水泵和初選最大管徑的依據(jù)，其值為灌水高峰期所需流量；但是，水源流量應(yīng)為系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量的上限。當(dāng)水源或水泵流量小于灌溉所需流量時(shí)，必須減少灌溉面積或（和）調(diào)整種植比例，使設(shè)計(jì)流量與灌溉面積相匹配。 18、 管道設(shè)計(jì)流量第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) 樹狀管網(wǎng)各級(jí)管道流量計(jì)算 ：續(xù)灌方式：因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)出水口同時(shí)出流，所以管網(wǎng)中上一級(jí)管道流量等于其下一級(jí)各管道流量之和。支管各管段設(shè)計(jì)流量按其控制的出水口個(gè)數(shù)及各出水口設(shè)計(jì)流量推算；同樣，干管各管段設(shè)計(jì)流量按其控制的支管條數(shù)及各支管入口流量推算。 輪灌方式：包括開啟一個(gè)出水口的集中輪灌方式運(yùn)行，此時(shí)各條管道的流量均等于系統(tǒng)流量；同時(shí)開啟的出水口個(gè)數(shù)

31、超過兩個(gè)時(shí)，按輪灌組計(jì)算各級(jí)管道流量。 第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) 環(huán)狀管網(wǎng)管道流量計(jì)算 ：環(huán)狀管網(wǎng)管道各管段的流量與各節(jié)點(diǎn)的流量均有聯(lián)系，流向任何一節(jié)點(diǎn)的流量不止一條路徑。因此，應(yīng)根據(jù)質(zhì)量守恒定理進(jìn)行流量分配，即流向任一節(jié)點(diǎn)的流量必須等于流出該節(jié)點(diǎn)的流量。 一個(gè)給水栓出水的單水源單環(huán)網(wǎng)管道的設(shè)計(jì)流量為一個(gè)給水栓的出流量的一半。第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) 19、管道設(shè)計(jì)壓力 水泵加壓式 采用水泵加壓輸水的管道系統(tǒng)大多為封閉式管道系統(tǒng),管道設(shè)計(jì)壓力為輸配水所需的水頭差+用戶（田塊）所需要的水頭差+水錘壓力第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) 19、管道設(shè)計(jì)壓力自壓式 管道設(shè)計(jì)壓力為靜水頭-輸配水所需的水頭差+水

32、錘壓力。并用靜水頭校核第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) 20、管道允許流速 最大流速：在管道流量設(shè)計(jì)時(shí)，所采用的最大平均流速不應(yīng)對(duì)管道內(nèi)壁產(chǎn)生磨損。一般來說，最大平均流速隨著管道內(nèi)壁狀況及接頭抗?jié)B性的不同而有所不同，混凝土管一般不超過3m/s，其它類型管材一般不超過5m/s。 最小流速：為了防止水中懸浮物質(zhì)在管道內(nèi)沉淀，在設(shè)計(jì)流量條件下，管內(nèi)最小流速不應(yīng)低于0.3m/s；當(dāng)配水管兼有病蟲防治和施肥任務(wù)時(shí)，最小流速不應(yīng)低于0.6m/s。第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) 21、設(shè)計(jì)流速 自壓式管道：對(duì)于自壓式管道系統(tǒng)，其管道直徑主要取決于各種水力條件，在設(shè)計(jì)時(shí)只需滿足適宜流速即可。流速大管道直徑就會(huì)小，也最為經(jīng)濟(jì)

33、，但流速大水擊的危險(xiǎn)大，因此一般以不超過2m/s為宜。 水泵加壓式管道：與自壓式相同，管道流速越小，管道直徑越小，管道費(fèi)用就越低，而管道輸水阻力則增大，水頭損失也隨之增大，所需水泵揚(yáng)程也就越大，工程設(shè)備費(fèi)和運(yùn)行管理費(fèi)越高；相反，管道流速越小，管道直徑越大，但管道工程費(fèi)用就越大。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)認(rèn)真考慮它們之間的關(guān)系，在設(shè)計(jì)流量條件下，使管道管徑在經(jīng)濟(jì)合理的范圍內(nèi)。根據(jù)國外的經(jīng)驗(yàn)，直徑150mm以下管道，流速不超過1m/s；直徑200-400mm，流速不超過1.6m/s。第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) 22、如何合理選擇管徑 第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) 從管道輸水功能方面考慮，應(yīng)首先根據(jù)設(shè)計(jì)灌溉制度所確

34、定的灌水率，擬定管道設(shè)計(jì)流量，再根據(jù)設(shè)計(jì)流量初擬管道內(nèi)徑；采用經(jīng)驗(yàn)法初選干管管徑，對(duì)于管道流量小于120m3/h，管徑D=13Q1/2，管道流量大于120m3/h，管徑D=11.5Q1/2；對(duì)于小型管網(wǎng)，干管的經(jīng)濟(jì)管徑可以在設(shè)計(jì)流量已知的條件下，根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速擬定管徑。 23、經(jīng)濟(jì)管徑確定方法第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) 管徑大小決定著工程投資和運(yùn)行成本，一般按一定年限內(nèi)管網(wǎng)造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用之和為最小的流速，即經(jīng)濟(jì)流速確定經(jīng)濟(jì)管徑。 24、經(jīng)濟(jì)流速 在井灌區(qū)和其他一些非重點(diǎn)的管道工程設(shè)計(jì)中，多采用計(jì)算工作量較小的經(jīng)濟(jì)流速法。經(jīng)濟(jì)流速受當(dāng)?shù)毓懿膬r(jià)格、使用年限、施工費(fèi)用及動(dòng)力價(jià)格等因素的影響較大：若當(dāng)?shù)毓?/p>

35、材價(jià)格較低，而動(dòng)力價(jià)格較高，經(jīng)濟(jì)流速應(yīng)選取較小值，反之則選取較大值。因此在選取經(jīng)濟(jì)流速時(shí)應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況。對(duì)于塑料管，建議經(jīng)濟(jì)流速按1.01.5m/s選取，對(duì)于混凝土管按0.51.0m/s選取等。第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) 25、管道水力計(jì)算 水頭損失計(jì)算 （1）壓管道沿程水頭損失計(jì)算式中：hf沿程水頭損失，m；L管長，m；Q 體積流量，m3/h；m 流量指數(shù)；f 管材摩阻系數(shù)；d 管道內(nèi)徑，mm；b 管徑指數(shù)。（2）無壓管道沿程水力計(jì)算： 第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) 第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) 管材種類f（Q:m3/s,d:m）f（Q:m3/h,d:mm）mb混凝土糙率為0.0130.00

36、1741.3121062.005.33糙率為0.0140.002011.5161062.005.33糙率為0.0150.002321.7491062.005.33舊鋼管、舊鑄鐵管0.001796.2501051.905.10石棉水泥管0.001181.4551051.854.89硬塑料管0.0009150.9481051.774.77鋁質(zhì)管及鋁合金管0.0008000.8611051.744.74f、m、b值表五、管道水力計(jì)算 串聯(lián)管道系統(tǒng)并聯(lián)管道系統(tǒng) 第三講 管道輸水灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì) 地面移動(dòng)軟管：由于軟管壁薄、質(zhì)軟并具有一定的彈性，輸水性能與一般硬管不同。過水?dāng)嗝骐S充水壓力而變化，其沿程阻

37、力系數(shù)和沿程水頭損失不僅取決于雷諾數(shù)、流量及管徑，而且明顯受工作壓力影響，此外還與軟管鋪設(shè)地面的平整程度及軟管的順直狀況等有關(guān)。在工程設(shè)計(jì)中，地面軟管沿程水頭損失通常采用塑料硬管計(jì)算公式計(jì)算后乘以一個(gè)系數(shù)，該系數(shù)根據(jù)軟管布置的順直程度及鋪設(shè)地面的平整程度取1.11.5。25、管道水力計(jì)算 多口出流管沿程水頭損失的計(jì)算首先根據(jù)管首流量計(jì)算沿程流量不變時(shí)（不考慮分流）的水頭損失hf,然后再乘以一個(gè)小于1的折減系數(shù)（多口系數(shù)）F 即得多口管的沿程水頭損失： 多口系數(shù)F與出流孔數(shù)目，孔口位置及流量指數(shù)等有關(guān)，其計(jì)算公式為： 第三講 低壓管道輸水灌溉工程設(shè)計(jì) 27、水力計(jì)算中應(yīng)關(guān)注問題 為了保持一定的灌

38、水質(zhì)量，微灌限定滴頭流量差別在20%以內(nèi)，噴灌限定噴頭流量差別在10%以內(nèi)；低壓管道輸水灌溉也必須限制同一輪灌組中各給水栓的出流量差別。由于井灌區(qū)的管道灌溉工程基本上只開一個(gè)給水栓，缺乏溝、畦灌條件下給水栓出流差別與田間水利用系數(shù)的試驗(yàn)研究；同時(shí)，考慮到國內(nèi)目前的設(shè)備狀況，初定為25%以內(nèi)。 （1）系統(tǒng)水力設(shè)計(jì)，應(yīng)使同時(shí)工作各給水栓的流量，滿足下式要求 ：最小流量大于等于0.75倍最大流量。 第三講 低壓管道輸水灌溉工程設(shè)計(jì) 井灌區(qū)用管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作水頭（平均工況）來選泵，是考慮到管道灌溉系統(tǒng)的水泵運(yùn)行工況不是水泵特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)，而是一個(gè)范圍。以平均工況選泵，會(huì)使水泵工作點(diǎn)變動(dòng)在額定點(diǎn)左

39、右，有利于節(jié)能；而最大揚(yáng)程與最小揚(yáng)程工作點(diǎn)（即工作點(diǎn)范圍的上下界），將通過工作點(diǎn)核算，使其位于高效區(qū)內(nèi)。（2）設(shè)計(jì)水頭 第三講 低壓管道輸水灌溉工程設(shè)計(jì) 自流和較大規(guī)模管道輸水工程的設(shè)計(jì)工作水頭以最不利點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行推求。（3）管道系統(tǒng)各管段的設(shè)計(jì)工作壓力，可取正常運(yùn)行情況下最大工作壓力（不含沖擊壓力）的1.4倍；最大工作壓力應(yīng)根據(jù)運(yùn)行中可能出現(xiàn)的各種情況比較確定。 第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) 28、 管道結(jié)構(gòu)計(jì)算 （1）管道的剛性判別 管道從結(jié)構(gòu)上可以分為柔性管和剛性管，管道的剛性由下式判別：式中 管道剛性指數(shù)； E管道材料彈性模量； Ed管側(cè)填土綜合變形模量； 管壁厚度； Dc管道中徑。 當(dāng)1

40、時(shí)，為柔性管，如聚氯乙稀管、聚乙稀管、鋼管；當(dāng)1時(shí)，為剛性管，包括離心式鋼筋混凝土管、滾壓式鋼筋混凝土管、預(yù)應(yīng)力混凝土管、石棉水泥管等。 第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) 柔性管與剛性管在力學(xué)性質(zhì)上有很大差別，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）柔性管的變形較大，設(shè)計(jì)時(shí)不能忽略變形的影響。（2）柔性管在發(fā)生變形時(shí)，管道周圍填土產(chǎn)生抗力，約束管道變形的發(fā)展，這種機(jī)制構(gòu)成管道和土壤共同承擔(dān)上部荷載的承力系統(tǒng)。管道周圍填土的質(zhì)量好壞對(duì)管道的工作狀態(tài)影響較大。（3）在抗震性和適應(yīng)地基不均勻沉降方面，柔性管優(yōu)于剛性管。 因此以下結(jié)構(gòu)分析計(jì)算以柔性管為例分析。第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) （2）荷載計(jì)算 荷裁對(duì)管道的作用，

41、可按作用隨時(shí)間的變化過程主要分為下列兩類：一類是永久荷載，包括土壓力、管道內(nèi)水壓力等；另一類是可變荷載，包括地面車輛交通荷載、地面堆積荷載、施工荷載、外水壓力等。 作用在管頂豎向土壓力標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算：式中 Fsv,k管道單位長度上管頂?shù)呢Q向土壓力標(biāo)準(zhǔn)值(KN/m)； s回填土的重力密度(kN/m3)； H管頂?shù)降孛娴母餐粮叨?m)； D1管道外徑(m)。 管道內(nèi)水壓力標(biāo)準(zhǔn)值按管道工作壓力的1.5倍計(jì)算。 第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) 管道結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度應(yīng)采用下列極限狀態(tài)計(jì)算公式計(jì)算：式中： 0管道的重要性系數(shù) 最大環(huán)向截面應(yīng)力（N/mm2） Rg 管道結(jié)構(gòu)抗力強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）。 第三講 管

42、道輸水工程設(shè)計(jì) 無壓管道最大環(huán)向截面應(yīng)力應(yīng)下式計(jì)算：式中：壓力系數(shù)，取1.58；k0荷載系數(shù)，應(yīng)按表4.2.8的規(guī)定確定； G永久作用分項(xiàng)系數(shù)，取1.27； Fcv,k管道單位長度上管頂?shù)牡孛孳囕v荷載或地面堆積荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m)；Q可變作用分項(xiàng)系數(shù)，取1.4； 管道材料每延米截面積（mm2/m）（取一側(cè)面積） 第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) 有壓管道還要采用下式對(duì)內(nèi)水壓力進(jìn)行驗(yàn)算： 式中： p 有壓管道最大環(huán)向截面應(yīng)力（N/mm2）； Fwd管道內(nèi)水壓力標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm），采用管道工作壓力的1.5倍計(jì)算； D0管道計(jì)算直徑（m），D0=1.05D； D管道內(nèi)徑（m）； i設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力的作用分項(xiàng)系

43、數(shù)，i2.67。 第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) 管道直徑垂直變形量，可按下式計(jì)算： 式中： fD管道最大豎向變形量(mm)，要求fD0.05D； Kb管底土基床系數(shù)，應(yīng)按表4.2.10的規(guī)定確定； q可變作用的準(zhǔn)永久值系數(shù)，取0.5； DL變形滯后系數(shù)，可根據(jù)管道胸腔回填土壓實(shí)程度取1.01.5； Ed 管側(cè)填土綜合變形模量(MPa)，按給水排水工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50332附錄A確定； Sd 管材環(huán)剛度(MPa)， 第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) 管道穩(wěn)定校核：管道環(huán)向抗外壓穩(wěn)定性計(jì)算式中：Ks環(huán)向穩(wěn)定系數(shù)取2.0； Fvk管頂各豎向作用的不利組合荷載值(MPa)； Fcr,k管道失穩(wěn)臨界壓力標(biāo)

44、準(zhǔn)值(MPa)。管道失穩(wěn)的臨界壓力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算： 第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) 29、水錘壓力計(jì)算 在低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)中，由于壓力較小，管內(nèi)流速不大，一般情況下水錘壓力不會(huì)太高。因此，只要嚴(yán)格按照操作規(guī)程，并配齊安全保護(hù)裝置，可不進(jìn)行水錘壓力計(jì)算。但對(duì)于規(guī)模較大的管道輸水灌溉工程，則應(yīng)該進(jìn)行水錘壓力計(jì)算。 第三講 低壓管道輸水灌溉工程設(shè)計(jì) 29、水錘壓力計(jì)算 第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) （1）水擊波傳播速度29、水錘壓力計(jì)算 第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) (2)水擊類型的判斷 水擊波在管路中往返一次所需的時(shí)間，即水擊相時(shí) 式中：Tt水擊相時(shí)(s)；L計(jì)算管段管長（m）；C水擊波傳播速度（m/s）。 根

45、據(jù)閥門關(guān)閉歷時(shí)與水擊相時(shí)可確定水擊類型。即，當(dāng)閥門關(guān)閉歷時(shí)等于或小于一個(gè)水擊相時(shí)，瞬時(shí)關(guān)閥所產(chǎn)生的水擊為直接水擊；而當(dāng)閥門關(guān)閉歷時(shí)大于一個(gè)水擊相時(shí)，瞬時(shí)關(guān)閥所產(chǎn)生的水擊則為間接水擊。 29、水錘壓力計(jì)算 第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) （3）水擊水頭計(jì)算 29、水錘壓力計(jì)算 第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) （4）幾種情況下閥前壓力水頭計(jì)算 瞬時(shí)完全關(guān)閉管道末端（下游）閥門時(shí)，在閥前產(chǎn)生的最大壓力水頭 瞬時(shí)部分關(guān)閉管道末端（下游）閥門時(shí)，在閥前產(chǎn)生的最大壓力水頭 緩慢關(guān)閉自壓或恒壓管道末端（下游）閥門時(shí)，在閥前產(chǎn)生的最大壓力水頭 29、水錘壓力計(jì)算 第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) （4）幾種情況下閥前壓力水頭計(jì)算

46、 瞬時(shí)關(guān)閉水泵出口（即管道始端）處的閥門時(shí)，閥后產(chǎn)生的壓力水頭 (Hmin-10m) (Hmin -10m) 29、水錘壓力計(jì)算 第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) 4、幾種情況下閥前壓力水頭計(jì)算 緩慢關(guān)閉水泵出口（即管道始端）處的閥門時(shí)，閥后產(chǎn)生的壓力水式中：Tb 管道中水柱惰性時(shí)間常數(shù)；水泵正常工作時(shí)的水泵揚(yáng)程（m）。 操作運(yùn)行中應(yīng)緩慢啟閉閥門以延長閥門啟閉時(shí)間，從而避免產(chǎn)生直接水擊并可降低間接水擊壓力。由于水擊壓力與管內(nèi)流速成正比，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)控制管內(nèi)流速不超過最大流速限制范圍。由于水擊壓力與管道長度成正比，因此在設(shè)計(jì)中可隔一定距離設(shè)置具有自由水面的調(diào)壓井或安裝安全閥和進(jìn)排氣閥，以縮短管道長度并

47、削減水擊壓力。 水擊壓力計(jì)算公式表明：影響水擊壓力的主要因素有閥門啟閉時(shí)間、管道長度和管內(nèi)流速，因此，可針對(duì)以上因素在管道工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理中采取以下措施來避免和減小擊危害。 第三講 管道輸水工程設(shè)計(jì) （5）防治水錘措施 30、什么是公稱壓力 指使用水溫為20、使用壽命為50年，以MPa為單位的允許壓力。公稱壓力PN1.0的給水PE管，表示在連續(xù)使用水溫為20、使用壽命為50年時(shí)，管道允許壓力為1.0MPa。若水溫在25-45之間應(yīng)按不同的溫度下降系數(shù)，修正工作壓力。 第四講 管材及附屬設(shè)施 31、公稱壓力、工作壓力、設(shè)計(jì)壓力的關(guān)系 工作壓力是指給水管道正常工作狀態(tài)下作用在管內(nèi)壁的最大持續(xù)運(yùn)行

48、壓力，不包括水的波動(dòng)壓力。 設(shè)計(jì)壓力是指給水管道系統(tǒng)作用在管內(nèi)壁上的最大瞬時(shí)壓力。一般采用工作壓力及殘余水錘壓力之和。三者的關(guān)系：公稱壓力工作壓力 設(shè)計(jì)壓力=1.5工作壓力 工作壓力由管網(wǎng)水力計(jì)算而得出 第四講 管材及附屬設(shè)施 符合設(shè)計(jì)工作壓力要求。管材外觀及耐腐蝕要求。管材外觀應(yīng)符合其相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)因長期與土壤接觸，還應(yīng)滿足耐土壤化學(xué)侵蝕要求。管材與管材、管件以及附屬設(shè)備連接應(yīng)方便可靠。連接處應(yīng)滿足工作壓力、強(qiáng)度、剛度、抗彎折、抗?jié)B漏、及安全性等方面的要求。地埋管道應(yīng)能承受一定的局部沉陷應(yīng)力，在農(nóng)業(yè)機(jī)具和車輛等外荷載的作用下管材的徑向變形率(即徑向變形量與外徑的比值)不應(yīng)大于5。滿足

49、運(yùn)輸和施工的要求。 滿足輸送特殊水質(zhì)的要求。兼有輸送飲用水的灌溉管道，則要求管道材質(zhì)成分應(yīng)符合安全灌溉用水要求。輸送中水灌溉時(shí)，管道材質(zhì)成分不應(yīng)與水中含有的化學(xué)成分發(fā)生反應(yīng)。滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的物理力學(xué)性能。 32、管材選擇的技術(shù)要求 第四講 管材及附屬設(shè)施 33、管材選擇的經(jīng)濟(jì)要求管材選用時(shí)，除考慮技術(shù)因素外，還應(yīng)綜合考慮以下要求： 管材管件價(jià)格。 施工條件，包括運(yùn)輸、當(dāng)?shù)貏趧?dòng)力資源、施工輔助材料及施工設(shè)備等狀況，施工難易程度等。 工程設(shè)計(jì)使用年限。 建后管理、維護(hù)、費(fèi)用等。 第四講 管材及附屬設(shè)施 34、PVC-U與PE管性能比較管材性能PEPVC-U工作溫度范圍-2090-545密度（g/

50、cm3）0.920.961.4線膨脹系數(shù)0.160.08連接方法粘結(jié)不能可以熱熔連接可以不能電熔連接可以不能機(jī)械連接不能不能普通聚丙烯PP管存在低溫脆性和長期蠕變性能差等缺陷，限制其在管道上的應(yīng)用 第四講 管材及附屬設(shè)施 35、自應(yīng)力鋼筋混凝土管和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管 自應(yīng)力鋼筋混凝土管是利用自應(yīng)力水泥的膨脹力張拉鋼筋而產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力的鋼筋混凝土管。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管是通過機(jī)械張拉鋼筋產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力的鋼筋混凝土管。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管按制造工藝的不同又分為震動(dòng)擠壓(一階段)工藝管和管芯繞絲(三階段)工藝管。自應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管均具有良好的抗?jié)B性和耐久性。連接形式采用橡膠圈密封的承插子母口，施工安裝比

51、較簡單。因受其材料力學(xué)性能和制造工藝的限制，自應(yīng)力鋼筋混凝土管適于較小的管徑，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管適于較大的管徑。 第四講 管材及附屬設(shè)施 36、素混凝土管 目前，管道灌溉系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的素水泥預(yù)制管材主要以立式擠壓制管機(jī)作為制管工具，以砂、土、石屑、爐渣等作為主要配料擠壓而成的。主要有水泥砂管、水泥砂土管、水泥土管、水泥石屑管、水泥爐渣管等。這類管材配料可就地取材，水泥用量少，造價(jià)低廉。 第四講 管材及附屬設(shè)施 37、 金屬管 鋼管 鋼管常用丘陵、山區(qū)低壓管道輸水灌溉工程，一般鋪設(shè)于地面，同時(shí)還用于水泵的進(jìn)出水管，閥件連接段等。鋼管可分為焊接型鋼管和無縫鋼管。 鑄鐵管 鑄鐵管比鋼管耐銹蝕，比普

52、通塑料管外剛度大，承壓能力強(qiáng)，在輸水灌溉工程中經(jīng)常用于流量、壓力較大，外剛度要求高的場合。鑄鐵管按其制造方法不同分為砂型離心鑄鐵直管和連續(xù)鑄鐵直管。砂型鑄鐵直管按材質(zhì)分為灰口鑄鐵管、球墨鑄鐵管和高硅鑄鐵管。 第四講 管材及附屬設(shè)施 38、FRPM管 FRPM管是玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管的簡稱，亦稱玻璃鋼夾砂管。它是以樹脂為基體材料，玻璃纖維及其制品為增強(qiáng)材料，石英砂為填充材料而制成的新型復(fù)合材料。 第四講 管材及附屬設(shè)施 FRPM管的優(yōu)點(diǎn)具有優(yōu)良的耐腐蝕性能。 無毒害、無二次污染。 比重小、重量輕：比重僅為鋼、鑄鐵管的1/41/5，混凝土的2/3。管道重量大約占同規(guī)格、同長度球墨鑄鐵管的1/4，

53、混凝土管的1/10。單根管道長度長：管道的長度一般為6m、8m、10m、12m、16m。單根管道長，接口數(shù)量少，從而加快了安裝速度，減少故障概率，提高整條管線的安裝質(zhì)量。 機(jī)械性能好：管道的拉伸強(qiáng)度低于鋼，高于球墨鑄鐵管和混凝土管，而比強(qiáng)度大約是鋼管的3倍，球墨鑄鐵管的10倍，混凝土管的25倍。 使用壽命長、安全可靠： 壽命可達(dá)50年以上。 第四講 管材及附屬設(shè)施 接頭一般采用兩種連接方式：兩道“O”形密封圈和反力彈性密封環(huán)。安裝方便、可靠、密封性、耐腐性好，接頭可在小角度的范圍內(nèi)任意調(diào)正管線的方向。39、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管簡稱PCCP，是一種新型的鋼性管材。它是帶有鋼筒的高

54、強(qiáng)度混凝土管芯纏繞預(yù)應(yīng)力鋼絲，噴以水泥砂漿保護(hù)層，采用鋼制承插口，同鋼筒焊在一起，承插口有凹槽和膠圈形成了滑動(dòng)式膠圈的柔性接頭，是鋼板、混凝土、高強(qiáng)鋼絲和水泥砂漿幾種材料組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，具有鋼材和混凝土各自的特性。PCCP管接口采用鋼板冷加工成型，加工精度高，接口密封可采用雙橡膠圈，膠圈置于插口的凹槽內(nèi)，受壓后變形小，從而形成很好的密封性。 PCCP管也存在較明顯的缺點(diǎn)，即重量大。直徑4000mm的PCCP管其參考重量可超過9t/m，因此施工時(shí)需配合應(yīng)用一些槽內(nèi)安裝的簡易設(shè)備，運(yùn)輸費(fèi)用相應(yīng)也較高。另由于糙率大（糙率系數(shù)為0.0110.013），輸水阻力相應(yīng)較大。 第四講 管材及附屬設(shè)施 40、

55、大口徑纏繞管是一種以高密度聚乙烯（HDPE，PVC）為原料，經(jīng)纏繞焊接成型的一種管材，由于其獨(dú)特的成型工藝，可以生產(chǎn)直徑達(dá)3米的管材，這是其他生產(chǎn)工藝難以完成的。 第四講 管材及附屬設(shè)施 （1）管材選擇：從經(jīng)濟(jì)角度考慮，當(dāng)擬定的管徑小于等于315mm時(shí)，宜優(yōu)先選用塑料管材；當(dāng)管徑大于315mm時(shí)，則宜選用混凝土管、鋼筋混凝土管、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管、玻璃鋼管等；從管材承壓能力考慮，系統(tǒng)工作壓力低于0.2MPa，可選用素混凝土管；系統(tǒng)工作壓力低于0.4MPa，且管徑較小時(shí)宜選用塑料管；系統(tǒng)工作壓力大于0.4MPa，可選用鋼筋混凝土管、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管、玻璃鋼管、塑料管等；聚乙烯（PE）管材造價(jià)高

56、，柔韌性好但剛度低，適于地形復(fù)雜且無道路、農(nóng)機(jī)等通行的山丘區(qū)及高寒地區(qū)；開挖地埋困難的山丘區(qū)，宜采用鋼管或鋼筋混凝土管進(jìn)行明鋪；對(duì)于管道式噴灌系統(tǒng)和微灌系統(tǒng)中的地埋固定管道，應(yīng)優(yōu)先選用輕便、耐腐蝕、易安裝和價(jià)格低的塑料管材；對(duì)于管道式噴灌系統(tǒng)的地面移動(dòng)管道，應(yīng)優(yōu)先采用有快速接頭的薄壁鋁合金管材。對(duì)于微灌系統(tǒng)的地面管道應(yīng)采用不透光、抗老化、施工方便、連接牢固可靠的聚乙烯（PE）管材。 41. 如何合理選擇灌溉系統(tǒng)管材和管徑 ? 第四講 管材及附屬設(shè)施 42、如何選擇管材的承壓等級(jí) 在高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)中，合理選擇管材的承壓等級(jí)直接關(guān)系到管道系統(tǒng)的安全。如何選擇管材的承壓等級(jí)應(yīng)從以下5個(gè)方面考慮

57、：（1）應(yīng)根據(jù)管道設(shè)計(jì)工作壓力來選取管材承壓等級(jí)。在節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)中如考慮管道承受水錘壓力，在選擇管材的承壓等級(jí)時(shí)應(yīng)在管道設(shè)計(jì)工作壓力基礎(chǔ)上再乘以1.5倍的系數(shù)。（2）選取的管材承壓等級(jí)應(yīng)與我國目前廠家生產(chǎn)的管材承壓等級(jí)一致。塑料管材的壓力規(guī)格有0.4MPa、0.63MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.25MPa等系列，如果管道設(shè)計(jì)工作壓力位于兩個(gè)壓力等級(jí)之間，則應(yīng)選較大的壓力等級(jí)。 第四講 管材及附屬設(shè)施 42、如何選擇管材的承壓等級(jí) （3）對(duì)于系統(tǒng)較大、管線較長、地形復(fù)雜的高效節(jié)水灌溉系統(tǒng)，應(yīng)沿管線進(jìn)行水力計(jì)算，必要時(shí)要進(jìn)行水錘分析，分段確定管道壓力等級(jí)，以此選擇管材承壓等級(jí)。（4）

58、山丘區(qū)自壓灌溉或管線地形高差比較大的高效節(jié)水灌溉系統(tǒng)，在確定管材壓力等級(jí)后應(yīng)進(jìn)行靜壓校核，其最低處的管道壓力不得超過管材的承壓等級(jí)。（5）當(dāng)主管道管徑超過400mm時(shí)，地埋管道會(huì)受填土荷載的影響發(fā)生徑向變形，為了保證塑料管道的徑向變形不超過管道所允許的變形量，需對(duì)管道的剛度（管材厚度）進(jìn)行校核，以選取既能滿足內(nèi)壓要求，又能滿足外核載要求的壓力等級(jí)。 第四講 管材及附屬設(shè)施 43、如何設(shè)計(jì)地埋管道的排水及安全防護(hù)設(shè)施 ？ 在管道系統(tǒng)中必須安裝排水及安全防護(hù)裝置，如泄水閥、控制閥、逆止閥、進(jìn)排氣閥、安全閥、鎮(zhèn)墩和伸縮裝置等，應(yīng)按下列要求進(jìn)行設(shè)計(jì)：（1）泄水閥應(yīng)安裝系統(tǒng)最低處，以便檢修或冬季排空管道

59、內(nèi)積水。在復(fù)雜的灌溉系統(tǒng)中，應(yīng)根據(jù)地形條件、管線布置形式，需在局部低處、每條干、支管末端設(shè)置排水井和泄水閥，以保證整個(gè)系統(tǒng)的安全有效排水。在進(jìn)行排水井和泄水閥設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮管道內(nèi)的水量、排泄出路等因素，綜合設(shè)計(jì)。（2）控制閥用以控制管道的啟閉與調(diào)節(jié)流量，進(jìn)而控制管道壓力，常用有閘閥、蝶閥、截止閥等。通常在水泵出水口安裝逆止閥和出口控制閥，在支管及以上各級(jí)管道的首端應(yīng)設(shè)閘閥，在地埋管道的閥門處應(yīng)設(shè)閥門井。 第四講 管材及附屬設(shè)施 44、如何設(shè)計(jì)地埋管道的排水及安全防護(hù)設(shè)施 ？（3）逆止閥又稱止回閥，通常在水泵出水口安裝逆止閥，以避免停機(jī)時(shí)水倒流。（4）進(jìn)(排)氣閥一般安裝在順坡布置的管道系統(tǒng)首部

60、、逆坡布置的管道系統(tǒng)尾部、管道系統(tǒng)的凸起處、管道朝水流方向下折及超過10的變坡處。進(jìn)排氣閥規(guī)格(連接口徑)宜根據(jù)被排氣管道直徑的1/4確定。（5）安全閥：安全閥是一種壓力釋放裝置，安裝在管路壓力變化最大處，起超壓保護(hù)作用。安全閥在選用時(shí)，應(yīng)根據(jù)所保護(hù)管路的設(shè)計(jì)工作壓力確定安全閥的公稱壓力。由計(jì)算出的安全閥的定壓值決定其調(diào)壓范圍，根據(jù)管道最大流量計(jì)算出安全閥的排水口直徑，并在安裝前校定好閥門的開啟壓力。 （6）在直徑大于50mm的管道末端、變坡、轉(zhuǎn)彎、分岔和閥門處應(yīng)設(shè)鎮(zhèn)墩。當(dāng)?shù)孛嫫露却笥?0%或管徑大于65mm時(shí)，宜每隔一定距離增設(shè)鎮(zhèn)墩。（7）對(duì)剛性連接的硬質(zhì)管道，應(yīng)設(shè)伸縮裝置。 第四講 管材及