摘要：管道輸水灌溉是新的一種工程形式，是地面灌溉技術(shù)的一種，它代替了傳統(tǒng)的明渠輸水灌溉方式，水能夠直接從分水設(shè)施輸送到田間。其特點(diǎn)是不會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，并且出水口流量大。管道輸水有很多種使用范圍，比如明渠水與管道有壓輸水相結(jié)合的方式比較適用于大中型灌區(qū)，壓力輸水管道就是專(zhuān)門(mén)用于噴灌供水的，低壓管道輸水比較適用于田間溝畦灌等。
關(guān)鍵詞：農(nóng)田水利；低壓管道；灌溉設(shè)計(jì)
中圖分類(lèi)號(hào)：TV 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
引言
傳統(tǒng)的土渠輸水方式，需要用到的田間渠道用地通常是灌溉面積的1%-2%。，甚至有時(shí)會(huì)到3%-5%，但是用管道輸水只需要用到灌溉面積的0.5%。，土地的利用率會(huì)變得更高。并且用管道輸水其輸水速度也會(huì)大大的增加，不僅節(jié)省了大量的巡渠和清淤維修用工，還能夠有效的縮短灌水周期。本文通過(guò)結(jié)合實(shí)地概況對(duì)農(nóng)田水利低壓管道灌溉設(shè)計(jì)要點(diǎn)做一個(gè)簡(jiǎn)單的分析和探討。
一、低壓管道灌溉設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析
1、灌水定額及灌溉周期
�。�1）設(shè)計(jì)灌水定額
根據(jù)多年灌溉經(jīng)驗(yàn)，4～5月份小麥灌溉和春播棉同時(shí)用水期為作物需水高峰。而玉米生長(zhǎng)期正逢雨季，適時(shí)灌水即可滿(mǎn)足。設(shè)計(jì)時(shí)以小麥日需水量最高的灌漿期確定灌水定額。按下式計(jì)算設(shè)計(jì)灌水定額：
公式：m凈=0.001γspz（β1-β2）
式中：m凈――設(shè)計(jì)凈灌水定額，mm；
γs――計(jì)劃濕潤(rùn)層土壤干容重，g/cm3，為1.40g/cm3；
p――設(shè)計(jì)土壤濕潤(rùn)比，%，取65%；
z――土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度，cm，取30cm；
β1――適宜土壤含水率上限（占干土重量的百分比），%，取田間持水率θ田=23%的90%；
β2――適宜土壤含水率下限（占干土重量的百分比），%，取田間持水率θ田=23%的70%。
�。�2）設(shè)計(jì)灌水周期
公式：T=M/Ea
式中：T―灌水周期，d；
m―設(shè)計(jì)凈灌水定額，mm；
Ea―作物日需水量，mm/d
計(jì)算得：T=60.20/5.5=10.95d，取T=10d。
2、輸水管道管材比選
田間地下輸水管道選用管材現(xiàn)多為PVC管、PE管、玻璃鋼管、鑄鐵管等，PVC管和玻璃鋼管因具有內(nèi)壁光滑、水力條件好、地形適用性好、價(jià)格低、耐腐蝕、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，已成為管道灌溉的首選管材。PVC管材連接速度快、接頭強(qiáng)度高，玻璃鋼管材的徑價(jià)比隨著管徑的增大較小，經(jīng)廠家價(jià)格對(duì)比，本著合理經(jīng)濟(jì)的原則，確定Φ500mm管徑以上管道采用玻璃鋼管，小于Φ500mm管徑采用PVC管。
3、工程總體布局
依據(jù)地形、地塊、道路等情況布置管道系統(tǒng)，使管線(xiàn)最短、控制面積最大，便于機(jī)耕，管理方便，采取雙向分水方式灌溉。典型泵站管道輸水灌溉工程系統(tǒng)首部位于利津街道東雙村西，在田間布置地下輸水管道，總長(zhǎng)16150m。其中，東西向布設(shè)主干管道1條，長(zhǎng)1650m；南北向垂直主干管布設(shè)分干管4條，單條分干管長(zhǎng)325m，分干管總長(zhǎng)1300m；垂直于分干管每隔130m布置支管1條，共布設(shè)支管24條，單條支管平均長(zhǎng)550m，支管總長(zhǎng)13200m；給水栓沿支管布設(shè)，間距50m，多為雙向分水控制灌溉，共布設(shè)給水栓240個(gè)；給水栓連接地面移動(dòng)式輸水軟管，軟管選用卷放方便、表面耐磨、有一定承壓能力的綿塑軟管，在支管上雙向每隔50～100m設(shè)一個(gè)三通，每個(gè)給水栓處設(shè)一個(gè)閘閥和一塊水表與移動(dòng)軟管連接，附帶快速接頭，退接方便；每條分干管末端設(shè)排水閥各1個(gè)，每條分干管首端設(shè)同徑閥門(mén)1個(gè)；管徑大于Φ125的輸水管道分支處設(shè)鎮(zhèn)墩，鎮(zhèn)墩用混凝土構(gòu)筑，管道與溝壁空隙用混凝土填充到管道外徑高度上15cm。
4、系統(tǒng)流量推算
公式：Q= A mηT/t
式中：Q―系統(tǒng)流量，m2/h；
A―控制面積，畝；
m―設(shè)計(jì)凈灌水定額，m=60.20mm；
η―灌溉水利用系數(shù)，取為0.80；
T―灌水周期，取T=10d；
t―日工作時(shí)數(shù)，取t=15h。
計(jì)算得系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量Q=719.42m2/h。
5、灌溉系統(tǒng)工作制度確定
�。�1）毛灌水定額
公式： m毛= mη
式中：m毛―毛灌水定額，m2/畝；
m―設(shè)計(jì)凈灌水定額，m2/畝；
η―灌溉水利用系數(shù)，取為0.80；
則：m毛=40.00/0.80=50.00m2/畝。
�。�2）一次灌水延續(xù)時(shí)間
公式：t次= m毛×A0/ q0
式中：t次―一次灌水延續(xù)時(shí)間，h；
A0―單個(gè)給水栓控制面積，由管網(wǎng)布置知，A0=2150/240=8.96畝；
q0―單個(gè)給水栓出水流量，每次開(kāi)16個(gè)給水栓，q0=42m2/h。
則：t次=50.00×8.96/42=10.67h。
�。�3）輪灌組劃分
公式：N=Tt/ t次
式中：N―輪灌組數(shù)，個(gè)；
t―日運(yùn)行小時(shí)數(shù)，h；
則：N=15×10/10.67=14.01。
現(xiàn)有輪灌組8個(gè)，少于14，故系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)滿(mǎn)足要求。為減小干、支管管徑，既利于灌溉農(nóng)田，又減少投資，4條分干管全部開(kāi)放，采取每3條支管為一個(gè)輪灌組、每個(gè)支管開(kāi)啟2個(gè)給水栓，共16個(gè)給水栓的運(yùn)行方式，支管給水栓采用磁性閘閥。
二、管道輸水灌溉系統(tǒng)
1、水源與取水工程
管道輸水灌溉系統(tǒng)的水源不應(yīng)該含有大量的雜草和泥沙等雜物，必須符合相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，它可以是井、溝、渠道、塘壩、河湖和水庫(kù)等任意一種。井灌區(qū)的取水工程在選擇水泵和配套動(dòng)力機(jī)、壓力表及水表等的時(shí)候，必須考慮很多的因素，比如用水量和揚(yáng)程大小等，同時(shí)應(yīng)該為這些設(shè)備建一個(gè)管理房。 2、輸水配水管網(wǎng)系統(tǒng)
一般來(lái)說(shuō)管道輸水灌溉系統(tǒng)中的各級(jí)管道、分水設(shè)施、保護(hù)裝置和其他附屬設(shè)施就是輸水配水管網(wǎng)系統(tǒng)。
3、田間灌水系統(tǒng)
田間灌水系統(tǒng)指出水口以下的田間部分，它仍屬地而灌水，為了有效的達(dá)到灌水均勻并減少灌水定額的目的，應(yīng)該采取地而節(jié)水灌溉技術(shù)。
4、對(duì)管材的要求
能承受設(shè)計(jì)要求的工作壓力。管材的允許工作壓力最少應(yīng)該是管道正常工作壓力的1.4倍。如果管道出現(xiàn)較大的水擊壓力，那么管材的允許工作壓力必須大于這時(shí)的水擊壓力。管壁要均勻一致，壁厚誤差不應(yīng)超過(guò)5%。地埋暗管在很多外荷載的作用下管材的徑向變形率不應(yīng)超過(guò)5%。滿(mǎn)足運(yùn)輸和施工的要求，能承受一定的局部沉陷應(yīng)力。管材內(nèi)壁光滑，內(nèi)外壁無(wú)可見(jiàn)裂縫，耐土壤化學(xué)侵蝕，耐老化，使用壽命滿(mǎn)足設(shè)計(jì)年限要求。管材與管材、管材與管件連接方便，連接處應(yīng)滿(mǎn)足相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求。移動(dòng)管道要輕便，易快速拆卸，耐碰撞，耐摩擦，不易被扎破及抗老化性能好等。當(dāng)輸送的水流有特殊要求時(shí)，還應(yīng)考慮對(duì)管材的特殊需要。
5、低壓管道輸水灌溉技術(shù)的注意事項(xiàng)
低壓輸水管道工程是地下工程，必須抓好施工質(zhì)量。管道應(yīng)埋于凍深以下，在管道系統(tǒng)的最低處，宜設(shè)泄水閥和滲透水井，冬季應(yīng)及時(shí)放空管道。冬灌后，應(yīng)把地而可拆卸的設(shè)備收回，保養(yǎng)后妥善保管，以便春灌使用。選擇適合低壓管道輸水條件下的畦田與灌水溝規(guī)格，充分發(fā)揮管灌的優(yōu)越性。在管道系統(tǒng)中，根據(jù)運(yùn)行的實(shí)際需要，應(yīng)配置分水、給水、泄水、安全保護(hù)、量水等設(shè)備。承壓附屬設(shè)備的公稱(chēng)壓力應(yīng)不小于所接管材的公稱(chēng)壓力，與管道連接必須密封、堅(jiān)固。附屬設(shè)備應(yīng)有相應(yīng)的保護(hù)措施，并便于管理、養(yǎng)護(hù)和維修。附屬設(shè)備應(yīng)為定型產(chǎn)品或經(jīng)技術(shù)鑒定的非定型產(chǎn)品，并應(yīng)有產(chǎn)品出廠合格證。給水栓（或出水口）應(yīng)結(jié)構(gòu)合理、堅(jiān)固耐用、密封性好、操作方便且水流阻力小，有足夠的過(guò)流能力。給水栓（或出水口）應(yīng)有密封水壓值和局部水頭損失資料。安全保護(hù)裝置應(yīng)結(jié)構(gòu)合理、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，牢固耐用。限壓通氣管應(yīng)設(shè)置在管道系統(tǒng)進(jìn)口或可能發(fā)生危害性水擊壓力的位置，其內(nèi)徑應(yīng)不小于管道內(nèi)徑，管頂高出設(shè)置點(diǎn)設(shè)計(jì)水位應(yīng)不小于30cm。進(jìn)排氣閥應(yīng)鉛垂安裝。管材選擇要遵循經(jīng)濟(jì)實(shí)用、因地制宜、就地取材、減少運(yùn)輸、方便施工的原則。同時(shí)還應(yīng)考慮生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)能力和信譽(yù)，以避免不必要的糾紛。
結(jié)束語(yǔ)
農(nóng)田水利灌溉在農(nóng)業(yè)的發(fā)展中占有重要地位，因此，我們一定要做好農(nóng)田水利的節(jié)水灌溉工作，加快社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的步伐。節(jié)水灌溉的目的是充分有效的利用灌溉水和自然降水，而采取低壓管道輸水灌溉技術(shù)能夠有效的達(dá)到這一目的，尤其是在我國(guó)水資源日益短缺的現(xiàn)在，研究和發(fā)展低壓管道輸水灌溉技術(shù)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
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