農田水利學_chapter4

1、農田水利學Irrigation and Drainage河海大學水利水電學院俞雙恩TelEmail：2013年4月Hohai UniversityHohai University灌溉管道系統(tǒng)的特點及發(fā)展概況灌溉管道系統(tǒng)的特點及發(fā)展概況灌溉管道系統(tǒng)的組成和分類灌溉管道系統(tǒng)的組成和分類灌溉管道系統(tǒng)規(guī)劃布置灌溉管道系統(tǒng)規(guī)劃布置管道及管網設計管道及管網設計第四章 灌溉管道系統(tǒng)Irrigation pipe-line system第一節(jié) 灌溉管道系統(tǒng)的特點與發(fā)展概況characters and development of the irrigation pipe-line sy

2、stem灌溉管道系統(tǒng)的特點 characters of the pipe-line irrigation system 灌溉管道系統(tǒng)是指在一定壓力作用下，將灌溉水由管道輸送到田間，經田間灌水裝置實施灌溉的工程系統(tǒng)。噴灌、微灌、低壓管道輸水灌溉等均屬于灌溉管道系統(tǒng)。 低壓管道輸水系統(tǒng)又稱管灌系統(tǒng)，其管道工作壓力較低，一般不超過0.4MPa，出水口或給水栓的工作水頭為0.30.5m。適用于井灌區(qū)或提水灌區(qū)。Hohai UniversityHohai University井井泵泵泵房泵房保護裝置保護裝置彎頭彎頭凍土深凍土深三通三通干管干管支管支管四通四通Hohai UniversityHohai U

3、niversityl 灌溉管道系統(tǒng)的優(yōu)點 major advantages of the pipe-line irrigation system 減少滲漏與蒸發(fā)，節(jié)水效果顯著 減少占地，提高土地利用率 適應性強，灌溉效率高 灌水及時，有利于作物高產 管理維護方便，便于實現自動化l 灌溉系統(tǒng)的缺點 major disadvantages of the pipe-line irrigation system 一次性投資大、規(guī)劃設計內容復雜、水質要求高、施工管理要求高。Hohai UniversityHohai Universityl 灌溉管道系統(tǒng)的發(fā)展概況 developing situation

4、 of the pipe-line irrigation system 國外發(fā)展概況 developing situation of abroad 始于上世紀20年代，廣泛應用于50年代。最具代表性的國家是美國和以色列。美國目前噴灌面積已占灌溉總面積的50%，微灌面積占灌溉面積4.3% ；以色列噴灌面積占30%，微灌面積已占灌溉總面積的70%。美國實施灌溉管道系統(tǒng)是為了追求高生產效率，以色列實施灌溉管道系統(tǒng)是為了節(jié)水。Hohai UniversityHohai UniversityHohai UniversityHohai University 國內發(fā)展概況 developing situat

5、ion in China 始于上世紀50年代，70年代得到迅速發(fā)展。北方多，南方少。2010年我國噴、微灌面積514.1萬hm2, 占我國工程節(jié)水灌溉面積的20%；低壓管灌面積668萬hm2, 占我國工程節(jié)水灌溉面積的24.4%。 我國的噴灌主要應用于園林綠化和部分都市郊區(qū)；微灌主要應用于設施農業(yè)；低壓管灌主要應用于北方井灌區(qū)，上世紀80年代開始在一些渠灌區(qū)進行推廣應用。 灌溉管道系統(tǒng)的管材主要有塑料管、薄壁鋁合金管、混凝土管等。第二節(jié) 灌溉管道系統(tǒng)的組成與分類components and classification of the irrigation pipe-line system灌溉管

6、道系統(tǒng)的組成 components of pipe-line irrigation system灌溉管道系統(tǒng)水源water sources首部樞紐Head works輸配水管網Pipe-line networks田間灌水裝置Field irrigation elements附屬建筑物Subsidiary constructions附屬裝置Subsidiary equipmentsHohai UniversityHohai University灌溉管道系統(tǒng)的分類 classification of pipe-line irrigation systemHohai UniversityHohai

7、University灌溉管道系統(tǒng)的分類結構形式structure可移動程度Moveable degree壓力來源pressure開敞式半封閉式自壓式機壓式固定式半固定式移動式第三節(jié) 灌溉管道系統(tǒng)規(guī)劃布置planning and layout the pipe-line irrigation system規(guī)劃時需要收集的資料自然條件資料收集灌區(qū)地形、土壤、作物、水源、氣候等自然條件資料社會經濟資料農業(yè)生產現狀、現有水利設施、農業(yè)發(fā)展規(guī)劃、水利規(guī)劃、行政區(qū)劃、經濟條件、交通及電力條件等社會經濟資料Hohai UniversityHohai University規(guī)劃內容水源工程首部樞紐管網規(guī)劃出水口

8、規(guī)劃水源工程規(guī)劃布置 layout of the water source engineeringHohai UniversityHohai University水源工程地表水源地表水源引水工程提水工程蓄水工程集雨工程機井、大口井、輻射井引泉工程水源工程規(guī)劃應根據水源類型及地形、地質等具體條件選擇技術可行、工程簡單、投資較少的取水方式和取水位置。盡量將取水位置定在灌區(qū)地塊的中心，以便縮短管線、減少投資、提高灌水均勻度。Hohai UniversityHohai University首部樞紐的組成與布置 component and layout of the head work首部樞紐的組成施肥

9、系統(tǒng)量測系統(tǒng)增壓系統(tǒng)過濾系統(tǒng)調壓系統(tǒng)控制系統(tǒng)保護系統(tǒng)1總閥門；總閥門；2帶有計數器的體積閥；帶有計數器的體積閥；3逆止閥；逆止閥；4向肥料罐供向肥料罐供水；水；5真空閥；真空閥；6壓差計；壓差計；7主壓力控制閥；主壓力控制閥；8肥料輸入系統(tǒng)；肥料輸入系統(tǒng)；9主過濾器；主過濾器；10、11供水管；供水管；12肥料罐出口；肥料罐出口；3肥料罐；肥料罐；14沖洗閥沖洗閥輸配水管網的規(guī)劃布置 layout of delivery and distribution pipe-line networksl布置的原則與要求 principle and requirements 管道短而直 地基堅實 最大縱坡

10、應小于1：1.5，傾角應小于或等于土壤內摩擦角 埋深不小于0.6m 大于100mm的管道，拐角處應設鎮(zhèn)墩 管道進口必須設節(jié)制閥，管道最低處應設置泄水閥 管道盡量沿道路或田塊邊界布置，交叉式應直交 應設保護裝置。Hohai UniversityHohai Universityl 管網布置形式 layout shape of the pipe-line works 樹枝狀布置 Hohai UniversityHohai University一字型布置T型布置工字型布置L型布置 環(huán)狀管網 Hohai UniversityHohai University單環(huán)狀布置雙環(huán)狀布置以上為井灌區(qū)管網布置的主要形

11、式，規(guī)劃設計時應根據具體情況，靈活采用。對于渠灌區(qū)，管網系統(tǒng)主要采用樹枝狀管網，一般灌溉規(guī)模較大，管網布置也比較復雜，常見的幾種布置形式見下圖：Hohai UniversityHohai University梯田管網布置山丘區(qū)管網布置第四節(jié) 輸配水管道及管網設計delivery and distribution pipe-line and design of pipe networks管道系統(tǒng)的工作制度 working scheme of the pipe-line systemHohai UniversityHohai University管道系統(tǒng)工作制度續(xù)灌方式Continual irri

12、gation輪灌方式Rotational irrigation隨機方式Random method面積較小面積較大較少采用管道系統(tǒng)的流量設計 discharge calculation of the pipe-line system 管道設計流量是指在灌水期間，管網中某級管道，為滿足作物需水要求所需要通過的最大流量。l管道設計流量的計算 calculation of design flow of pipe-line 某一級管道的設計流量可依據某次灌水時實際控制的灌溉面積、灌水定額等技術參數確定：Hohai UniversityHohai Universityl 樹狀管網設計流量的計算 calcu

13、lation of design flow for tree type of pipe-line networks 續(xù)灌方式： 輪灌方式：管網設計流量等于輪灌組中最大設計流量值。l 環(huán)狀管網設計流量的計算 calculation of design flow for ring pipe-line networks 根據質量守恒定律，流向任一節(jié)點的流量必須等于流出該節(jié)點的流量：Hohai UniversityHohai UniversityijiqQ0管徑的確定 determine the diameter of the pipes 初選管徑可按下式計算： 管道流速應根據管材采用經濟流速，各種管

14、材經濟流速見下表： 設計管徑必須是標準規(guī)格管徑！Hohai UniversityHohai University管材鋼筋混凝土管混凝土管水泥砂土管硬塑料管移動軟管流速（m/s）0.81.50.51.00.40.81.01.50.51.2管道系統(tǒng)的水力計算 hydraulic calculation of the pipe-line system 管道水力計算的任務是確定管道的沿程水頭損失和局部水頭損失，推算各級管道的壓力和管網進口工作水頭。l沿程水頭損失計算 calculation of water head losses with distance 管道沿程水頭損失與流量、管徑、管長有關：

15、對于多孔出流管道的沿程損失水頭，可按下式計算：Hohai UniversityHohai University21161211111NmNmFxNxNFFFhHff不同管材、不同出流不同管材、不同出流口數目，對應的多口口數目，對應的多口系數，可以查相關設系數，可以查相關設計規(guī)范。計規(guī)范。l 局部水頭損失的計算 calculation of the local water head losses 管道局部水頭損失是水流邊界突然發(fā)生變化時產生的能量損失。局部水頭損失可按下式計算： 局部水頭損失系數可參考相關規(guī)范選取。l 管網進口工作水頭的計算 calculation of the working pressure in the head of the networks 管網進口工作水頭的計算是從最不利的輪灌組自下而上逐級計算的： 選用水泵時，水泵應在高效運行區(qū)。Hohai UniversityHohai University001hhhZZZHjf管材與管件 materi