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文檔簡介
低壓管道輸水技術第1頁/共120頁第一節(jié)概述一、低壓管道輸水灌溉技術低壓管道輸水灌溉簡稱管道輸水灌溉,在田間灌水技術上,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,灌溉農田。
第2頁/共120頁低壓管道輸水第3頁/共120頁低壓管道輸水主要特點:
低壓管道輸水是在低壓條件下運用的。目前主要用于輸配水系統(tǒng)層次少(一級或二級)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)。其工作壓力相對于噴灌、微噴灌等較低。
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二、壓力范圍
根據低壓管道輸水灌溉的運用條件、通過研究和實踐,其管道系統(tǒng)的壓力一般不超過0.2MPa,在克服管道的輸水壓力損失之后。管道最遠處出口壓力應控制在0.002-0.003MPa。有時受管材承壓能力的限制,管道的輸水壓力還得相應地降低。第5頁/共120頁三、管道系統(tǒng)組成
低壓管道輸水灌溉系統(tǒng),根據各部分承擔的功能由:水源(機井)、輸水管道、給配水裝置(出水口、給水栓)、安全保護設施(安全閥、排氣閥)、田間灌水設施等部分組成,見圖1-1所示。第6頁/共120頁第7頁/共120頁
(一)水源低壓管道輸水灌溉的水源有井、河、渠、水庫、塘等,配套的提水動力多為機泵(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。第8頁/共120頁
(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,如能連接下一級田間移動管道的,則稱給水栓。
(四)保護設備
為防止水泵突然關閉或其它事故等產生的水錘,在管道系統(tǒng)首部或適當位置安置調壓或進排氣閥等保護設置。
(五)田間灌水設施田間灌水設施一股是指與出水口相連接的閘管系統(tǒng)。第9頁/共120頁第二節(jié)低壓管道輸水灌溉的優(yōu)點
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踐表明,一般可比土渠輸水節(jié)約水量30%左右。是一項有效的節(jié)水灌溉工程措施。第10頁/共120頁
二、輸水快和省時、省力管道輸水灌溉是在一定壓力下進行的,一般比土渠輸水流速大、輸水快,供水及時,有利于提高灌水效率,適時供水,節(jié)約灌水勞力。
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。對于我國土地資源緊缺,人均占有耕地不足1.5畝的現(xiàn)實來說,這是一個很大的社會和經濟效益,其意義極為深遠。
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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、灌水及時促進增產增收
管道輸水灌溉,減少水量損失,同時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、可收到增產增收的效果。另外,采用管道輸水,還便于管理便于機耕。第12頁/共120頁第三節(jié)低壓管道輸水灌溉技術
的發(fā)展與展望
一、國外發(fā)展概況
美國:早在20年代就在加利福尼亞州的圖爾洛克灌區(qū)應用低壓管道輸水灌溉技術,其形式是地面閘管系統(tǒng)和地下管道閥門系統(tǒng)。
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前蘇聯(lián):典型的(相當于農渠一級的)低壓管網系統(tǒng)采用地下固定式石棉管或塑料硬管,從架空的“U”型槽的斗渠通過虹吸管或管式放水口引水。
日本:灌溉輸水系統(tǒng)已由部分管道輸水向多級組合的完整的管道輸水系統(tǒng)發(fā)展。
以色列:以色列為干旱半干旱地區(qū),有300萬畝灌溉土地,90%以上實現(xiàn)了管道化.水的有效利用系數很高。全國主要水系已連結成統(tǒng)一水網。其他如羅馬尼亞、保加利亞等國家,管道輸水灌溉發(fā)展也都比較快。第14頁/共120頁二、我國發(fā)展概況
我國低壓管道輸水灌溉技術的運用為時已很早,但集中連片的使用,是在50年代以后。進入80年代以來,我國北方一些地區(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節(jié)水技術得到飛速發(fā)展。第15頁/共120頁管道工程規(guī)劃
第一節(jié)基本資料與技術參數
基本資料的收集及有關技術參數的選用,是搞好工程系統(tǒng)規(guī)劃的前提,要求做到準確可靠,必要時應對有關數據進行觀測、試驗和分析論證。第16頁/共120頁一、地形地貌
地形地貌可應用已有的航測圖、鄉(xiāng)村農田基本建設圖作為規(guī)劃參考。在理區(qū)規(guī)劃階段應有l(wèi)/5000-l/10000地形圖;灌區(qū)管網布置應有1/2000一1/5000地形圖。在地形圖上應標出行政區(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。第17頁/共120頁二、農業(yè)氣象
低壓管道輸水灌溉工程規(guī)劃中需要的農業(yè)氣象資料有:(1)溫度(2)風速(3)濕度(4)日照(5)氣壓(6)地溫(7)降水(8)蒸發(fā)(9)無霜期始終日期第18頁/共120頁三、灌溉水源
灌溉水源為地下水時、應收集補給區(qū)內含水層厚度及埋藏深度、地下水位變幅、流速、給水度、滲透系數、影響半徑和水力梯度、單位降深、涌水量等行關資科。灌溉水源為地表水時,應收集當地或相關水文測站中平水年、中等干旱年、豐水年的水量及年內分配,即上述各典型年的流量過程線、水位過程線、水位流量關系曲線,及年內含砂量的分配等資料。灌溉水源為小型水庫時,應收集典型年的逐月逐旬流量、水位庫容曲線、設計年的洪水流量過程線等。第19頁/共120頁四、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上,主要核實如下幾項內容。
1.土壤質地在野外可用指測法鑒定土壤質地,也可取樣進行顆粒分析鑒定土壤質地,見表2-1。第20頁/共120頁表2-1土壤質地分類表第21頁/共120頁2.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保持田間持水量的60%-100%。不同土壤作物耕作層田間持水量見表2-2。第22頁/共120頁表2-2耕作層土壤主要參數第23頁/共120頁
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數量分布。
2)作物種類、播種面積、種植比例。
六、水利工程設施狀況
規(guī)劃區(qū)內的灌、排工程及設備。
七、社會經濟
重點收集規(guī)劃區(qū)內人口、勞力、人均占行耕地,糧棉等作物產量,農、林、牧、副產值。第24頁/共120頁第二節(jié)水源分析與供需水量計算
一、水源分析
管道輸水灌溉工程規(guī)劃中進行水源分析的目的、是為準確的掌握不同設計保近率年份水源可供開采的水量、水位變化、水質等情況,為工程設計提供依據。
(一)管道輸水灌溉對水源水質的要求農田灌溉水質標準見表2-3。第25頁/共120頁表2-3農田灌溉水質標準值第26頁/共120頁
據渠灌區(qū)研究資料認為,用含有平均粒徑為0.028mm(其中粒徑0.025mm占47%,小于0.01mm的占9%),含量大于6%(重量比)的水灌溉農田,對玉米、棉花等作物生長不利。從低壓管道輸水防淤角度要求,粒徑大于0.15mm的泥沙不允許進入管道。泥沙含量不得大于10kg/m3。
(二)供水量的計算供水量的計算,通常是根據規(guī)劃區(qū)的供水資科進行頻率計算,選擇與灌溉設汁標準相應的年份為設計代表年。灌溉設計保證率見表2-4。
第27頁/共120頁表2-4灌溉設計保證率第28頁/共120頁
1.地下水可開采量
地下水可開采量根據水文地質資料分析計算,單井出水量應根據抽水試驗資料確定。在平原井灌區(qū)內發(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??筛鶕數厮牡刭|資科分分析計算地下水量。第29頁/共120頁(1)降雨入滲量W1
=0.001αPA
式中:0.001-換算系數
α-入滲系數、從當地水文地質資料中查選;
P-設計年降水量(mm)
A-補給地下水面積(m2)第30頁/共120頁(2)側向補給
W2
=365Kh含
LJ(m3/a)
式中:K-含水層滲透系數(m/d);h含-補給區(qū)中地下水含水層厚度(m);L-補給區(qū)周邊長度(m);J-補給區(qū)內地下水坡度第31頁/共120頁(3)灌溉回歸水量W3
=βMA
式中:β-灌溉回歸系數,從當地水文地質資料中查選;M-灌溉定額(m3/畝),由灌溉試驗資料提供;A-灌溉面積(m2)第32頁/共120頁
2.河(渠)水供給量首先根據河流水文測站提供的水文資料,進行頻率分析與計算后,求出設計年的河流來水量,結合流域規(guī)劃確定“管灌”引水流量和引水時段。
3.水庫、塘壩引水量根據設計年降水量P及庫(塘壩)壩址以上的集雨面積Ar可供“管灌”引用的庫容調蓄的水量W,按下式計算:第33頁/共120頁
W=1000η蓄fPAr
(m3/a)
式中:W-調蓄水量(m3);η蓄-考慮蒸發(fā)和滲漏后的蓄水有效利用系數,η蓄=0.6-0.7;f-徑流系數;P-設計年降雨量;Ar
-水庫、塘壩、壩址以上集雨面積(km2)。第34頁/共120頁二、灌溉用水量分析與計算
(一)作物需水量的計算農作物生長發(fā)育過程中,從播種至收獲消耗于植株葉面蒸騰和株間蒸發(fā)的水分的總和,稱為作物需水量,也叫作物耗水量或騰發(fā)量,它是農田灌溉工程的一項基本參數。作物需水量常用的計算方法如下:第35頁/共120頁1.修正彭曼公式法E=KcET0式中:E-作物需水量(mm)或(m3/畝);Kc-作物系數;ET0
-潛在騰發(fā)量(mm)或(m3/畝)。計算ET0時按彭曼公式計算。關于彭曼公式農田水利學書上有詳細的介紹,這里就不在贅述了。我國華北地區(qū)于“六五”期間對作物需水量進行大量試驗。主要作物潛在騰發(fā)量見圖2-l、圖2-2、圖2-3,供參考選用。第36頁/共120頁第37頁/共120頁第38頁/共120頁第39頁/共120頁
(2)作物系數Kc值的選擇影響Kc值的主要因素是作物種類、作物生理特性、發(fā)育階段、播種日期、生長期長短及常遇到的氣候條件等。計算作物需水量時,選用Kc值通常參考聯(lián)合國糧農組織灌溉及排水從書第24卷提出的作物生育四階段標淮劃分。初期、發(fā)展期、中期、后期。第40頁/共120頁
根據當地或條件相似地區(qū)的生產實踐及試驗資科確定作物生長階段的大致天數,見表2-4。
Kc值選擇.初期見圖2-4,中期見表2-5。發(fā)展期的Kc值由初期與中期內插、完熟時見表2-。當最小濕度介于20%-70%時內插。按華北地區(qū)“六五”期間灌溉試驗資料,主要作物Kc值見表2-6,表2-7,表2-8。第41頁/共120頁表2-4部分作物生長階段天數(d)第42頁/共120頁第43頁/共120頁表2—5部分作物在生長中期和完熟時的Kc值第44頁/共120頁表2-6冬小麥作物系數Kc第45頁/共120頁表2-7夏玉米作物系數Kc第46頁/共120頁表2-8棉花作物系數Kc第47頁/共120頁
2.需水系數法在確定規(guī)劃地區(qū)作物需水量時,可以采用近似地區(qū)灌溉試驗所提供的需水量值(通常稱為需水系數).根據規(guī)劃區(qū)計劃產量計算作物需水量,見下式:E=KY
式中
E—
作物需水量(m3/畝);
K—
需水系數(m3/畝);
Y—
作物單位面積上的產量(kg/畝)。
“六五”期間華北地區(qū)試驗成果。見表2-9、表2-10。主要作物需水量與模系數見表2-11。第48頁/共120頁表2-9冬小麥需水系數與產量關系
第49頁/共120頁表2-10夏玉米需水系數與產量關系
第50頁/共120頁表2-11棉花需水系數與產量關系
第51頁/共120頁(二)灌溉用水量
在灌溉設計年內,為保證作物各生育期需水要求,除該時段的降水供給水量外、尚有部分虧缺水量,需灌溉補給,這部分虧缺水量為凈灌溉用水量??紤]各級輸水損失及田間損失、要求水源提供的水量為毛灌溉水量.按式(2-5)計算。第52頁/共120頁Mg=0.667(E-Pe)A/η水式中
Mg—毛灌溉水量(m3/畝)E—
作物需水量(mm1;
A—
灌溉面積(畝);
η水—
水利用系數,“管灌”=0.8-0.95;
Pe—
有效降水量(mm)。Pe=σP,σ為有效降雨系數,一般根據實測資料而定。規(guī)劃時可根據一次降雨量大小取值,見表2-12。第53頁/共120頁表2-12P-σ棉花需水系數與產量關系第54頁/共120頁三、供需水量平衡分析與計算
供需水量平衡分析與計算的目的在于:規(guī)劃管道輸水控制面積;確定作物種植結構及其種植比例;為合理開發(fā)利用水資源提供依據;確保在同一灌溉設計年內的供水量與需水量平衡,若出現(xiàn)需水量大于供水量時,應提出補源措施或調整灌溉面積和種植計劃。第55頁/共120頁
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。試進行供需水量平衡分析與計算。解:
1.可供開采地下水量計算根據當地水文氣象及水文地質資料提供。該區(qū)地下水補給來源由降雨入滲、側向補給、灌溉回歸水入滲等三部分組成。
第56頁/共120頁
(1)降雨入滲補給量W1
當地實測37年降水資料、經分析取多年平均降雨量P=603mm,降雨入滲系數α=0.1、補給面積A=2200×3700(m2)。W1
=0.001αPA=490842m3
(2)側向補給量W2
由當地水文地質資料中查得。該區(qū)范圍內為砂質壤土,地下平均含水層厚度20m,層內滲透系數=20m/d,周邊主要承受南部邊界地下水補給,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給區(qū):第57頁/共120頁南邊長L1=3700m,坡降J1=0.004;西邊長L2=2200m.坡降J2=0;東邊長L3=2200m,被降J3=0;北邊長L4=3700m,坡降J4=0.001。側向補給量W2=365Kh含(L1J1+L2J2
+L3J3+L4J4)=1620600m3第58頁/共120頁
(3)田間灌溉回歸水入滲量W3
由當地灌溉試驗提出,作物灌溉定額M=200m3/畝.實測灌溉回歸系數β=0.02.灌溉面積10500畝。W3
=βMA=42000m3
。該區(qū)地下水總補給量(開發(fā)利用量)W=W1
+W2+W3,所以W=215.3442萬m3。第59頁/共120頁
2.需水量計算
(1)灌溉需水量根據當地灌溉試驗資料選取作物各生育期作物需水量,設計年取中等干旱年即灌溉保證率75%時的作物階段降水量。按降水有效利用系數σ0(小麥σ0
=l。夏玉米σ0
=0.8,棉花σ0
=0.9)。折算后得有效降水量,由作物需水量減去有效降水量,虧缺水量即為凈灌溉水量。取管灌水利用系數η=0.85,試計算毛灌溉水量。灌溉總需水量為202.03+15.05+20.8=237.88萬m3。
第60頁/共120頁
(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87.5m3
。該區(qū)總需水量為237.88+87.5=325.38萬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325.38-2l5.34=110.04萬mm3
第61頁/共120頁
為保持供需水量基本平衡,建議用兩種辦法解決。一是調整作物種植結構,改變作物布局,減少冬小麥種植面積,控制在6000畝左右為宜,適當增大復種指數。推行一年兩熟制,加大瓜菜種植面積,錯開灌水高峰期。二是有條件時建議采用補源措施。灌區(qū)外的某干渠,引水流量0.5m3/s。通過二級揚水,將干渠水調入本灌區(qū),以達水資源來補平衡。
第62頁/共120頁第三節(jié)管道系統(tǒng)布置
一、管道系統(tǒng)布置的基本原則
1)管道系統(tǒng)布置應做到排水、道路、林帶、供電等系統(tǒng)緊密結合,統(tǒng)籌安排,并充分利用原有水利和其他工程設施。
2)根據當地的交通、能源、材料供應等條件及經濟、技術、勞力等情況。因地制宜地選擇管材。第63頁/共120頁
3)管網布置力求管線總長度短.控制面積大、并作到管線平順,減少拐彎、起伏等現(xiàn)象。達到投資少效益高的目的。
4)支管(田間末級地埋管道)走向應與作物種植方向及地形坡度相適應。
5)根據現(xiàn)行生產管理體制,確定出水口間距、使之適用于用戶管理、有利于輪灌、達到省水、節(jié)能的目的。第64頁/共120頁管路鋪設第65頁/共120頁二、管網類型
(1)移動式是指輸水、配水管道均可移動。
(2)半固定式是指輸水管固定,配水管移動。
(3)固定式是指輸水、配水管道均固定。
(4)管渠結合式是指輸水管固定,田間毛渠配水第66頁/共120頁三、固定管網布置
根據水源位置、控制范圍、地面坡度、田塊形狀、作物種植方向等條件,管網布設成樹枝狀或環(huán)狀兩類。常見有以下幾種形式。
(1)水源(機井)位于田塊一側常采用“一”字形、“T”形、“L”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20-40m3/h,控制灌溉面積50-100畝,田塊的長寬比(1/b)不大于3。第67頁/共120頁第68頁/共120頁第69頁/共120頁第70頁/共120頁
(2)水源(機井)位于田塊中心常采用“H”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40-60m3/h、控制面積100-150畝,田塊的長寬比(1/b)<2。當長寬比>2時,采用長“一”字形布置,見圖2-l0。第71頁/共120頁第72頁/共120頁第73頁/共120頁第74頁/共120頁
(3)水源位于田塊一側,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,可布置成梳齒形(或環(huán)狀網)、龜骨形(或環(huán)狀網)兩種形式。見圖2-11,圖2-l2,圖2-13。這些布置形式適用于出水量60-100m3/h,控制面積150-300畝/h,田塊的長寬比(1/b)≈l的情況。
第75頁/共120頁第76頁/共120頁
四、移動管網使用移動管網管材可分為移動軟管、移動硬管、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。第77頁/共120頁第78頁/共120頁第79頁/共120頁
長畦雙澆:單口控制面積0.09-0.18畝,移動管長20m,畦田規(guī)格為:長×寬=(15-20)×(4×6)m,地面坡度平緩,見圖2-14。
第80頁/共120頁
長畦單澆:地面坡度較陡、灌水方向不易雙向控制時,采用長畦單澆,見圖2-15。方畦雙澆:畦的長寬比約等于l(或0.6-1.0)時,采用方畦雙澆。管長不宜大于10m,畦長不宜大于10m,見圖2-16。
五、閘管在田間的使用移動閘管可以與機井連接,也可與固定輸水管道給水拴連接,閘管或移動軟管順畦長方向放置。按畦的寬度設控制閘,使用時操作閘,直接向畦塊配水。畦的規(guī)格及灌水方法與移動管網使用相同。閘管最大長度不得大于20m。
第81頁/共120頁第82頁/共120頁第83頁/共120頁管道工程設計第一節(jié)管道設計流量的確定
管道輸水灌溉設計流量是指灌水時期管道所需通過的最大流量,它由水源條件、作物灌溉制度、管道工作制度、灌溉面積、作物種植結構等因素綜合考慮確定,它是管網布置、管徑選擇、管材強度復核、管道水力學計算等的主要依據。第84頁/共120頁
一、灌溉制度農作物的灌溉制度是指播種前及全生育期的灌水次數、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。在管道設計中,應選擇符合設計代表年的最大灌水定額和灌水周期作為設計依據。具體的計算方法,等同于噴灌工程,這里就不在贅述。下面只介紹一些實際中的例子。
第85頁/共120頁
(一)灌水定額例3-1某試區(qū)各小麥抽穗期土壤計劃濕潤層深為0.6m,土壤平均干容重γ=1.45t/m3
,田間持水量β田=22%,求冬小麥抽穗期灌水定額。
解:
m=667Hγ(β1-β2)/η田
=667×0.6×1.45(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),有時也可以水層深度(mm)表示:1mm=2/3m3/畝。第86頁/共120頁
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40m3/畝,求冬小麥抽穗期灌水周期。
解:
T=m/Ep=40/(7.5×2/3)=8(d)
(一)灌水周期
第87頁/共120頁第二節(jié)管網優(yōu)化設計與管徑選擇
管網優(yōu)化設計,主要是優(yōu)化管網布置與各級管道管徑的選擇。為此。將管網布置要素(包括各級管道的位置、走向、間距、條數、長度、分水口個數及位置、出水口個數及田間分布等)及各級管道的管徑作為優(yōu)化分析的決策因素。第88頁/共120頁
影響管網系統(tǒng)費用的主要因素是管網系統(tǒng)的形式、布置方式、管材及管徑等。管網系統(tǒng)投資由基建投資和運行管理費用兩部分組成。當管網系統(tǒng)布置型式和管材一定時,管徑增大,投資增大,由于管徑增大,水頭損失減少,從而減少了運行費用。反之,亦成立。因此,在各級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。第89頁/共120頁
優(yōu)化設計是分析社會投入及產出大小的一種手段,可以采用不同的經濟指標作入優(yōu)化分析的目標。例如,在費用一定的條件下、效益最大?;蛟诮洕б嬉欢ǖ那疤嵯?,投資最小,經濟效益與費用比最大。具體的設計,參考噴灌工程設計,這里不在贅述。
第90頁/共120頁第三節(jié)管道水力計算
一、沿程水頭損失計算(一)有壓管道沿程水頭損失計算有壓管道沿程水頭損失,常用達西公式計算。(二)硬質塑料管道沿程水頭損失計算。(三)混凝土等當地材料的管道沿程損失計算。(四)地面移動軟管的沿程水頭損失野外測試值第91頁/共120頁
二、局部水頭損失計算
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、管網水力計算
1.
枝狀管網
2.
環(huán)狀管網
四、多孔系數
五、水擊壓強計算第92頁/共120頁
例3-6有一地下輸水管道,機井至出水口距離為200m,混凝土管直徑100cm,壁厚10cm,管中流速1.5m/s,求出水口在2.5s和10s時間內關閉時的最大水擊壓強升高值。
解:經查表知α=0.1,水擊波速為:
C=1435/(1+αd/σ)0.5=1018(m/s)
判別水擊類型:
T傳=2l/C=2×200/1018=0.4(s)T關=2.5s或10s,T傳<T關,均為間接水擊。
T關=2.5s時,
H間=2lv0/(g(T傳+T關))=21.1(m)T關=10s時,
H間=2lv0/(g(T傳+T關))=5.9(m)第93頁/共120頁水泵及其動力機
水泵按能量轉換方式,通??煞譃橛修D子泵和無轉子泵兩類。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、結構緊湊、使用簡便、運轉可靠、適用范圍廣、是最通用的一種水泵。低壓輸水灌溉系統(tǒng)中應用的水泵都是葉片泵,而且多數都是離心泵和井泵。
第94頁/共120頁50NB-20型清水離心泵機組第95頁/共120頁
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單吸離心泵(如BA型、B型、IB型、IS等),單級雙吸離心泵(如Sh型、S型等)〕及井泵(包括長軸深井泵,如JD型、J型、JC型等及深井潛水電泵,如QJ型、JQ型、NQ型)等。對于其他的一些農用泵,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,請設計人員參考,這里就不在贅述了。第96頁/共120頁井泵的幾種安裝形式第97頁/共120頁第二節(jié)動力機的選型配套
泵站動力機的選配,首先取決于建站地區(qū)的能源供應情況,然而結合工程實際選定。泵站最常用的動力機有電動機和柴油機。對于井泵而言,一般是成套供應的,尤其潛水電泵、其電動機與水泵是組合成整機銷售的。只有當長軸井泵和電功機(或柴油機)不成套供應時,才需另行配套。第98頁/共120頁
(一)選配原則
1)對于離心泵站(或淺井)配用電動機時,應根據電源容量大小、電壓等級、水泵軸功率、轉速以及傳動方式等條件來確定電動機的類型、容量、電壓和轉速等工作參數。
2)對于小型泵站和井泵站中,一般選用三相交流感應電動機中的鼠籠式或繞線式電動機。當功率小于100kW時功率在100-300kw時。第99頁/共120頁管材
管材是低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)的重要組成部分.它直接影響工程質量和造價。本章除簡要介紹國家標準塑料管外,將重點介紹“七五”攻關項日中各地研制應用的一批適合低壓輸水的新型管材。第一節(jié)塑料管塑料管具有重量輕、內壁光滑、輸水阻力小、耐腐蝕、施工安裝方便等特點。
第100頁/共120頁
一、國家標準塑料管
國家標準塑料管主要有聚氯乙烯管(PVC)高密度聚乙烯管(HDPE)、低密度聚乙烯管(LDPFE),改性聚丙烯管(PP)。國家標準中有關上述管材的規(guī)格,公稱壓力和壁厚的關系,管材的性能指標要求查相關規(guī)范,除規(guī)范中所列性能指標要求外,在選用時還要對管材的外觀進行檢查,如管材內外壁應光滑、平整、不允許有氣泡、裂隙、顯著的波紋、凹陷、雜質、顏色不均及分解變色線等。第101頁/共120頁維塑軟管第102頁/共120頁第103頁/共120頁第二節(jié)水泥預制管
近年來研制了多種預制管,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)現(xiàn)場連續(xù)澆注管
現(xiàn)場連續(xù)澆注管(簡稱現(xiàn)澆管),指在現(xiàn)場澆注成型的素混凝土管或水泥砂漿管等。該類管材在現(xiàn)場連續(xù)澆注成型,整體性好且可應用當地材料,造價低廉。第104頁/共120頁管件與附屬設備
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、四通、堵頭等。附屬設備是指能使管道安全、正常運行并實施科學管理的裝置、包括供水裝置、保護裝置和量測設施等。第105頁/共120頁第一節(jié)管件
從材質上分,有混接土、塑料、鋼、鑄鐵等不同原材料制成的管件。第二節(jié)給水裝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;另一類是可以接下一級軟管或閘管系統(tǒng)的,稱給水栓。一般情況每個出水口(包括給水栓)控制面積在10畝左右。出水口壓力個小于0.002MPa。第106頁/共120頁
選用出水口(包括給水栓)應從它的技術性能指標、造價和在田間工作的適應性綜合考慮。盡量滿足以下條件:
1)結構簡單,堅固耐用。
2)密封性能好.關閉時不滲不漏。
3)水力性能好,局部水頭損失小。
4)整體性好,開關方便,易于裝卸。
5)功能多,除供水外,盡可能具行進排氣,消除水錘、真空等功能,以保證管路的安全運行。
6)造價低。根據止水原理,出水口可分為外力止水、內水壓止水、柱塞止水等型式。第107頁/共120頁
一、外力止水
外力止水是
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