低压管道输水灌溉系统规划设计内容

现代节水灌溉技术现代节水灌溉技术低压管道输水灌溉系统规划设计主讲人：李雪转山西水利职业技术学院2015.03现代节水灌溉技术1低压管道输水灌溉系统规划设计内容2首部枢纽3低压管道输水灌溉系统规划布置4管道水力计算目录现代节水灌溉技术1、规划设计属于农田基本建设规划范畴。规划时必须与当地农业区划、农业发展计划、水利规划及农田基本建设规划相结合。2、近期需要与远景发展规划相结合。3、系统运行可靠。4、运行管理方便。5、综合考虑管道系统各部分之间联系，取得最优规划方案。一、低压管道输水灌溉系统规划设计内容（一）规划设计原则现代节水灌溉技术1、确定适宜的引水水源和取水工程的位置、规模及形式。2、确定田间灌溉标准，沟畦长、宽，给水拴入畦方式及软管的适宜长度。3、论证管网类型，确定管网中管道线路的走向与布置方案。确定各控制阀门、保护装置、给水栓及附属建筑物位置。4、拟定可供选择的管材、管件、给水栓、保护装置、控制阀门等设施的系列范围。一、低压管道输水灌溉系统规划设计内容（二）规划设计内容现代节水灌溉技术1、灌溉设计保证率，依自然条件和经济条件确定，应不低于75%。2、管道灌溉系统水利系数。井灌区不应低于0.95，渠灌区管道系统水利用系数应不低于0.90。3、田间水利用系数。应不低于0.85。4、灌溉水利用系数。井灌区不低于0.80，渠灌区不低于0.70。5、规划区灌水定额。根据当地试验资料确定，无资料地区可参考邻近地区试验资料确定。一、低压管道输水灌溉系统规划设计内容（三）规划设计主要技术参数现代节水灌溉技术一、低压管道输水灌溉系统规划设计内容基本资料收集与整理灌溉制度确定水源与水量平衡计算管网系统布置工作制度确定管网水力计算机泵选型配套工程结构设计工程预算编制效益分析(四）规划设计步骤现代节水灌溉技术一、低压管道输水灌溉系统规划设计内容(五）规划设计成果1、工程规划报告（1）序言（2）基本情况与资料（3）主要技术参数（4）水量供需平衡分析（5）规划方案比较（6）田间工程布置（7）机井装置（8）投资估算（9）经济效益分析2、附图（1）1:5000～1:10000水利设施现状图（2）1:5000～1:10000管道灌溉工程规划图（3）1:1000～1:2000典型管道系统布置图现代节水灌溉技术二、首部枢纽是指从水源取水并进行处理，以符合管网和灌溉在水量、水质和水压三方面的要求而布置设施的总称。它担负着整个系统的驱动、检测和调控任务，是全系统的控制调度中心。作用：保证有足够的水压、水量供应和水质清洁，避免管网堵塞。（一）首部枢纽概念高蓄水池取水渠道中取水井中取水现代节水灌溉技术二、首部枢纽（二）首部枢纽布置影响因素：水源类型、位置、灌区地形条件、水流特性及水质等。渠灌区：从支渠、斗渠或农渠上引水，首部枢纽布置在灌区内或边缘。一般由拦污栅、进水闸、分水闸、沉沙池及泵房等配套建筑物组成。水源远离灌区时，用输水管道（渠道）将水引至灌区内，再设首部枢纽。井灌区：水源与首部枢纽一起布置，由水泵及动力设备、控制阀门、测量和保护装置等组成。应根据水量和扬程，选择水泵和配套动力机，压力表及水表。首部枢纽尽量布置在灌区中心，以减少水头损失，降低运行费用，便于管理。自压灌区或大中型提水灌区：有进水闸、拦污栅及泵房等配套建筑物。现代节水灌溉技术1、管网应分区进行布置。2、确定给水栓位置。一侧灌溉时，纵向40～50m；横向距80～100m。3、给水栓位置确定前提下，布置管网，力求管道总长度最短。4、管线尽量平顺，减少起伏和折点。5、最末一级固定管道走向与作物种植方向一致。山丘区，干管尽量平行于等高线、支管垂直于等高线。6、管网布置要尽量平行于沟、渠、路、林，顺田间道路和地边布置。7、充分利用已有的水利工程。8、充分考虑管路中量水、控制和保护等装置的适宜位置。9、尽量利用地形落差实施重力输水。10、各级管道尽可能采用双向供水。11、避免干扰输油、输气管道及电讯线路等。三、低压管道输水灌溉系统规划布置（一）布置原则现代节水灌溉技术1、地块呈方形（长宽比约为1）:面积150-300亩，井出水量60-100m3/h。（二）井灌区管网系统布置类型“圭”字型“∏”型井“梳齿”型三、低压管道输水灌溉系统规划布置现代节水灌溉技术“王”字型双向供水井“∏”型双向供水“圭”字型双向供水三、低压管道输水灌溉系统规划布置现代节水灌溉技术2、地块呈长方形（长宽比小于2）:面积100-150亩，出水量40-60m3/h(a)“一”形(c)“H”形三、低压管道输水灌溉系统规划布置现代节水灌溉技术2、地块呈长方形（长宽比小于2）:面积100-150亩，出水量40-60m3/h(d)“L”形(b)“T”形三、低压管道输水灌溉系统规划布置现代节水灌溉技术（3）地块呈长条形（长宽比小于3），面积50-100亩，井出水量20-40m3/h长一字形布置三、低压管道输水灌溉系统规划布置现代节水灌溉技术采用树状网，影响因素有：水源位置、灌区位置、控制范围和面积大小及其形状、作物种植方式、耕作方向和作物布局、地形坡度、起伏和地貌等条件。（三）渠灌区管网系统布置类型型典型树状网布置图山丘区辐射树状网布置图梯田灌树状网布置图三、低压管道输水灌溉系统规划布置现代节水灌溉技术（四）末级固定管道及出水口间距确定单向出水：末级管道间距为沟畦长度；双面分水：间距为沟畦长2倍。末级固定管道间距：50-150m，出水口间距：50-100m，亩均管长：6-10m，出水口控制面积：4-9亩。三、低压管道输水灌溉系统规划布置现代节水灌溉技术同一种作物：是指作物生育期内各次灌水中最大的一次灌水定额。种多种作物：是指设计时段内主要作物最大灌水定额。（一）灌溉制度确定)(1021Hmd根据灌水临界期内最大日需水量来计算理论灌水周期。设计灌水周期应小于理论周期。即：pEmT理作物耗水强度mm土壤干密度g/cm3灌溉定额mm土壤湿润层cm适宜含水量上限%适宜含水量下限%理论灌水周期d四、管道水力计算1、设计灌水定额2、设计灌水周期现代节水灌溉技术2、轮灌方式：灌水期间，将输配水管网分组，以轮灌组为单元进行轮流灌溉。集中轮灌：系统同时只有一个出水口出流时的灌水方式。分组轮灌:两个或两个以上出水口同时出流时的灌水方式。轮灌组数确定：（二）工作制度确定QnqNQqNiintint或管网设计引水流量m3/h每个出水口流量m3/h1、续灌方式：灌水期间，整个管网系统的出水口同时出流的灌水方式指管网系统各出水口启闭在时间和顺序上不受其它出水口工作状态的限制，管网系统可随时供水，用水单位可随时取用水灌溉。3、随机方式四、管道水力计算现代节水灌溉技术（三）管道设计流量灌溉设计流量m3/h灌溉水利用系数TtmAQ一次灌水延续时间d每天灌水时间h设计灌水定额m3/亩灌溉设计面积，亩根据主要作物需水高峰期最大一次灌水量进行计算。树状网：当水泵流量Q0Q时，应取Q为管道设计流量；当水泵流量Q0Q时，应取Q0为管道设计流量。环状网:管道设计流量取入管网总流量的一半。四、管道水力计算现代节水灌溉技术（四）管径确定管道直径m管道经济流速m/s管道设计流量m3/sVQVQd13.14不同管材的适宜流速管材硬塑料管石棉水泥管混凝土管水泥沙管地面移动软管适宜流速（m/s）0.6~1.50.7~1.30.5~1.00.4~0.80.4~0.8d=100～400mm，V＝0.6～0.9m/s。最大流速在2.5～3.0m/s；最小流速不得低于0.5m/s。四、管道水力计算现代节水灌溉技术（五）管道水头损失计算沿程水头损失m管道长度m管道设计流量m3/hbmfdQfLhf、m、b是系数和指数管道内径mm管道种类mbfQ/m3·s-1d/mmQ/m3·h-1d/mmPVC管铝管钢（铸铁）管1.771.741.94.774.745.100.0009150.00080.001790.948×1050.861×1056.25×105钢筋混凝土管n=0.013n=0.014n=0.016n=0.01722225.335.335.335.330.001740.002010.002320.002971.312×1061.516×1061.749×1062.240×1061、管道沿程水头损失计算四、管道水力计算现代节水灌溉技术沿程水头损失m管道长度m管道设计流量m3/h管道内径mm246.5093.1310442.0dLQhf453.4805.131028.2dLQhf852.14874.491013.1CQdLhf沿程摩擦阻力系数2、移动软管沿程水头损失计算多用高密（低密）度聚乙烯、维纶塑料、尼龙和胶布等管。（1）地面软管沿程水头损失（2）地埋软管外包混凝土或灰土（3）塑料软管，用哈－威公式四、管道水力计算现代节水灌溉技术3、局部水头损失计算有压管道分为长管与短管两种。长管:沿程水头损失起主要作用，局部水头损失（5%)可忽略不计短管:局部水头损失和沿程水头损失都要考虑。局部水头损失：（5%～10%）沿程水头损失。预制混凝土管接头较多，取较大值，塑料硬管取较小值。4、总水头损失计算总水头损失=沿程水头损失+局部水头损失四、管道水力计算现代节水灌溉技术（六）水泵扬程计算与水泵选型1、确定管网水力计算控制点控制点即最不利灌水点。选取离管网首端较远且地面高程较高的地点。在轮灌方式中，不同轮灌组应选择各轮灌组的设计控制点。2、确定管网水力计算的线路管网水力计算线路是指设计控制点到管网首端的一条管线。轮灌：确定各轮灌组的水力计算线路，续灌：只需选择一条计算线路。四、管道水力计算现代节水灌溉技术)3.0~2.0(gygyfghhhH给水栓工作水头m移动软管沿程水头损失m给水栓局部水头损失m移动软管出口与给水栓出口高差m管段长度（m）流量（m3/h）管径（mm）hf（m）hi（m）hw（m）1～22－3……合计3、各管段水头损失计算（1）给水栓工作水头（2）不同管段水头损失计算根据不同管材、管长、管径，列表计算各管段总水头损失。四、管道水力计算现代节水灌溉技术120HhHHw上游节点高程，m上、下游节点间总水头损失，m下游节点高程，m上游节点自由水头，m（3）计算线路各节点水头推算各节点水头是根据各管段水头损失和节点地面高程自下而上推算。计算公式如下：四、管道水力计算现代节水灌溉技术给水栓工作水头，m控制点与管网入口处地面高差，m。逆坡取正值，顺坡取负值计算线路沿程总水头损失，m管网进口处设计压力，mgifinHzhhH计算线路局部总水头损失，m4、管网入口处设计压力计算管网入口是指管网系统干管的进口，在井灌区，管网入口在机井出口处，使用离心泵则管网入口在水泵出口处。计算公式如下：四、管道水力计算现代节水灌溉技术井台至动水位以下3～5m的总水头损失，m机井动水位与井台高差,m管网进口处设计压力，m水泵扬程，mpminphHHH吸水管路水头损失之和，mpsinpHHHH管网进口处设计压力，m水泵吸程，m5、水泵扬程计算潜水泵和深井泵离心泵四、管道水力计算现代节水灌溉技术6、水泵选型根据水泵扬程和设计流量来选取水泵型号，并校核水泵工况点，要求使水泵在高效区运行。应满足以下要求：（1）根据设计流量和扬程选择和安装水泵，使其在高效区运行。（2）尽量选购机泵一体化及配套产品，是节能产品。（3）电力供应保障地区，尽量采用电动机。（4）离心泵、潜水电泵、长轴井泵等。（5）井灌区采用配套好的离心泵或潜水泵。四、管道水力计算主持单位:洒泉职业技术学院北京农业职业学院山西水利职业技术学院参建单位:杨凌职业技术学院山东水利职业技术学院重庆水利电力职业技术学院