灌溉管道系統(tǒng)1課件

第五章灌溉管道系統(tǒng)

本章的教學目的講述管道灌溉系統(tǒng)的組成和分類，輸水管網(wǎng)的規(guī)劃布置；輸配水管道及管網(wǎng)優(yōu)化設計；輸水管網(wǎng)建筑物、管材及管料；管道灌溉系統(tǒng)的運行管理。要求具備灌溉管道系統(tǒng)運行管理及維護的一般知識，掌握灌溉管道系統(tǒng)規(guī)劃設計方法。第五章灌溉管道系統(tǒng)本次學習提綱第五章灌溉管道系統(tǒng)概述灌溉管道系統(tǒng)規(guī)劃布置輸配水管道及管網(wǎng)設計管道灌溉系統(tǒng)的運行管理本章的重點是要掌握管道系統(tǒng)的規(guī)劃與設計,利用水力學知識進行管道的水力學計算、確定各級管網(wǎng)管徑。本章節(jié)的內容涉及水力學中的管道水力學及沿程與局部的水頭損失計算。第一節(jié)灌溉管道系統(tǒng)的組成及分類

第五章灌溉管道系統(tǒng)

灌溉管道系統(tǒng)是指從水源取水，并通過壓力管網(wǎng)輸水、配水及向農(nóng)田供水、灌水的工程系統(tǒng)。一個完整的灌溉管道系統(tǒng)通常都由水源與首部樞紐、輸配水管網(wǎng)、田間灌水裝置以及附屬建筑物和附屬裝置等部分組成。1．灌溉管道系統(tǒng)的組成第五章灌溉管道系統(tǒng)2．灌溉管道系統(tǒng)的分類1）按結構形式分類

開敞式封閉式半封閉式2）按工作壓力分類

無壓灌溉管道系統(tǒng)低壓灌溉管道系統(tǒng)中壓灌溉管道系統(tǒng)高壓灌溉管道系統(tǒng)3）按照各部分在灌溉季節(jié)中可移動程度分類

固定式灌溉管道系統(tǒng)移動式灌溉管道系統(tǒng)半固定式灌溉管道系統(tǒng)4）按灌水方法分類

噴灌系統(tǒng)，滴灌系統(tǒng)，微噴灌系統(tǒng)，低壓管道輸水地面灌溉系統(tǒng)5）按壓力的來源分類

自壓灌溉管道系統(tǒng)，機壓灌溉管道系統(tǒng)2．灌溉管道系統(tǒng)的分類第五章灌溉管道系統(tǒng)1.水源工程的布置

水源工程包括取水、蓄水和供水建筑物和設施等。水源工程的布置首先要研究有多少個可能被采用的水源，根據(jù)其水量、水位和水質情況，取水的難易程度與灌區(qū)的相對位置等因素選定其中技術可行、工程簡單而且投資較少的作為灌區(qū)的水源。

第二節(jié)灌溉管道系統(tǒng)的規(guī)劃布置第五章灌溉管道系統(tǒng)第五章灌溉管道系統(tǒng)第二節(jié)灌溉管道系統(tǒng)的規(guī)劃布置2.首部樞紐的組成及布置

首部樞紐包括引水建筑物、泵站（或水泵機組）、沉沙、過濾設備、肥料和化學藥劑注入設備、控制器、壓力或流量調節(jié)器、閥門和測量設備等。

首部樞紐的位置的確定，要考慮水源的位置和管網(wǎng)布局方便。第五章灌溉管道系統(tǒng)第二節(jié)灌溉管道系統(tǒng)的規(guī)劃布置第五章灌溉管道系統(tǒng)4.灌溉管道系統(tǒng)形式的選擇確定采用的灌水方法；確定各級管道是移動的還是固定的（根據(jù)當?shù)氐匦巍⒆魑?、?jīng)濟及設備條件，考慮各種形式的優(yōu)缺點來選定）。第二節(jié)灌溉管道系統(tǒng)的規(guī)劃布置5.管道系統(tǒng)的布置灌溉管道系統(tǒng)中的輸配水管道一般是指支管（或毛管）以上的管網(wǎng)。布置時要考慮路徑及管網(wǎng)內壓力的分布，以使支管（或毛管）的出口壓力一致，從而使整個灌區(qū)灌水均勻。（1）小型管網(wǎng)的布置千畝以下，或千畝以上灌溉管道系統(tǒng)中的第二、三級管道以下的管網(wǎng)。第二節(jié)灌溉管道系統(tǒng)的規(guī)劃布置平原地區(qū)：管道為直線，上下級管道互相垂直，上級管道布置在地塊中間，向兩邊分水，末級管道一般與耕作方向相一致。山丘地區(qū)：末級管道（支管或毛管）一般沿等高線布置，避免走逆坡。第五章灌溉管道系統(tǒng)“一”字形“T”形“L”形“工”字形環(huán)狀管網(wǎng)環(huán)狀管網(wǎng):

①水源位于田塊中心，控制面積約6.7—10hm2，田塊長寬比≤2的環(huán)狀管網(wǎng)布置形式見下圖a。②水源位于田塊一側、控制面積較大的環(huán)狀管網(wǎng)布置形式梯田管灌區(qū)管網(wǎng)布置圖山丘區(qū)輻射樹枝狀管網(wǎng)布置圖第四節(jié)管道附件在灌溉管道系統(tǒng)中，除直管和接頭外，還要有一些特殊的配件，這些配件可以分為兩大類，一是控制件、二是連接件?？刂萍淖饔檬歉鶕?jù)灌溉的需要來控制管道系統(tǒng)中水流的流量和壓力，如閥門，壓力調節(jié)器，空氣閥、安全閥等。連接件的作用是根據(jù)需要將管道連接成一定形狀的管網(wǎng)，也稱為管件，如彎頭、三通、四通、異徑管、堵頭等。

1.控制件

給水栓閥門安全閥逆止閥空氣閥流量調節(jié)器第四節(jié)管道附件半固定式給水栓移動式給水栓第四節(jié)管道附件第四節(jié)管道附件青銅止回閥軟管旋塞閥青銅球閥黃銅球閥第四節(jié)管道附件球墨鑄鐵蝶閥鑄鐵蝶閥(8)放水井第四節(jié)管道附件2.連接件

三通和四通彎頭異徑管堵頭乙字管短管第四節(jié)管道附件3.快速接頭

快速接頭的結構形式很多，常用的硬管的快速接頭有以下幾種：杠桿緊扣式搭扣式彈簧鎖緊式暗銷式偏心扣式第四節(jié)管道附件快速接頭第五節(jié)管道系統(tǒng)的工作制度第五章灌溉管道系統(tǒng)

管道系統(tǒng)的工作制度是指管道系統(tǒng)的運行工作順序及進行輸水、配水和灌水的方式。管道系統(tǒng)最常用的工作制度有續(xù)灌、輪灌和隨機灌3種方式：（1）續(xù)灌方式續(xù)灌：指上一級管道向所有下一級管道同時配水的方式。續(xù)灌的特點：上一級管道和所有下一級管道內同時有水流通過，其過流時間與設計所規(guī)定的灌水時間完全相同。在續(xù)灌方式下，下一級配水管道管徑小，可降低管道系統(tǒng)總投資，但工作時間長。

（2）輪灌方式輪灌：指上一級管道按預先劃分好的輪灌組分組或逐一地向下一級管道配水或灌水的方式，管灌系統(tǒng)輪灌方式也有集中輪灌和分組輪灌兩種。輪灌方式的特點：下一級管道即實施輪灌的管道在灌水時期內是輪流工作的，因此，其灌水時間和灌水量均較集中，有利于與農(nóng)業(yè)操作、田間管理相配合，并可提高人工控制灌水的工作效率。但其管徑稍大，尤其是集中輪灌，其上下級管道流量相同，管徑也將一樣，從而會增大管道系統(tǒng)投資。第五章灌溉管道系統(tǒng)第五節(jié)管道系統(tǒng)的工作制度輪灌方式（3）隨機方式當灌溉系統(tǒng)面積較大，灌區(qū)內的用水單位多，而且各種作物種植比例分散，各用水單位在各個時期的需水、用水要求又各不相同，帶有隨意性時，應采用隨機取用水方式或稱按需分配方式。隨機取用水方式的特點是把管道系統(tǒng)各給水栓、配水井或出水口的取用水都看作是一個個獨立的隨機事件，每個給水栓、配水井或出水口在任何時候都可以由管網(wǎng)中取水，也可以不取水；并把它們作為一個取用水計算單位，在此基礎上應用概率論和數(shù)理統(tǒng)計法推算各級管道的設計流量。

第五章灌溉管道系統(tǒng)第五節(jié)管道系統(tǒng)的工作制度第五章灌溉管道系統(tǒng)第六節(jié)管道灌溉系統(tǒng)的流量與壓力推算1.樹枝狀管網(wǎng)的水力計算

1）沿程水頭損失計算

沿程水頭損失即管路摩擦損失水頭，它是發(fā)生在管道均勻流的直線段，由于水流內部摩擦而消耗的機械能，對于圓管有壓水流可用下式計算：沿程水頭損失管道內徑管徑指數(shù)流量指數(shù)摩擦系數(shù)各種管徑的f，m，b值可參照下表：第五章灌溉管道系統(tǒng)第五章灌溉管道系統(tǒng)◆在灌溉管道系統(tǒng)中遇到等距等流量多出口管道，就是隔一定相等的間隔就有相同的流量分出，這樣各分流點后的流量就發(fā)生變化。◆在計算時沿程水頭損失應分段計算，但是當用手算時就過于繁復，有時為了簡化計算，常先假定管內流量沿程不變一直流到末端，按進口處最大流量計算水頭損失(即不考慮分流)然后乘上一個小于1的多口系數(shù)F進行校正。

——假定管內流量沿程不變，而且都等于多口出流管的首端流量時之沿程水頭損失,m——多口出流量管道實際的沿程水頭損失，m多口系數(shù)第五章灌溉管道系統(tǒng)多口系數(shù)可用下式計算，也可將其列成表格，供設計時查用。N—出流孔口數(shù)；

m—流量指數(shù)。X—多孔管首孔位置系數(shù)，即多孔管入口至第一個出流孔管口的距離與各出流孔口間距之比.(2)局部水頭損失計算

管道總的水頭損失等于沿程水頭損失加上局部水頭損失的迭加，即

局部水頭損失局部阻力系數(shù)管道內水流的流速重力加速度第五章灌溉管道系統(tǒng)總水頭損失總沿程水頭損失總局部水頭損失第五章灌溉管道系統(tǒng)水頭損失通常用流速水頭的倍數(shù)表示:(2)局部水頭損失計算水頭損失系數(shù)(3)不同工作制度下各級管道設計流量的推算

第五章灌溉管道系統(tǒng)x—系數(shù)；Q0—連續(xù)供水時的干管流量，m3/h；K—

與管理工作保證率有關的系數(shù)，當管理工作保證率為95%時，K=1.645；C—系統(tǒng)日運行小時數(shù)，h；n—系統(tǒng)支管數(shù)目；r—系統(tǒng)運行系數(shù)；n1—在灌溉季節(jié)內可能同時供水的支管數(shù)；Q支—支管流量，m3/h。(4)首部設計工作壓力的推算首先在灌區(qū)內選擇一個或幾個典型點，然后按下式計算出各自的工作壓力，取其最大或次大者為設計工作壓力。為典型點高程與水源水面的高差，m。第五章灌溉管道系統(tǒng)工作水頭首部到典型點之間管路沿程水頭損失之和首部到典型點之間管路局部水頭損失之和2.環(huán)狀管網(wǎng)的水力計算舉例單環(huán)網(wǎng)說明：（示意圖見下圖）水泵位于A點若開啟出水口C，則水流分兩條線路流向C；一條