灌溉工程新技术：第六章 低压管道输水灌溉工程技术.ppt

低低压管道管道输水水第六章 低压管道输水灌溉工程技术第一节概述一、低压管道输水灌溉系统组成1、定义 所谓管道输水，是指以管道代替明渠的一种输水工程措施，通过一定的压力，将灌溉水由分水设施输送到田间，可直接由管道分水口分水进入田间沟、畦、或在分水口处连接软管输水进入沟、畦其特点是出水口流量较大，出水口所需压力较低管道输水具有节水、省时、省工、省地￿ ￿、灌水及时、增产增效、省电、便于管理和机耕等优点￿我国目前采用的管道输水一般是指低压管道输水灌溉系统，实际上，喷灌、微灌都离不开管道输水￿一、低压管道输水灌溉系统组成 2 2、、低压管道输水灌溉与喷灌、微灌的区别u低压管道输水灌溉工程 ：由自然落差或水泵加压形成的有压水流，通过压力管网送至田间出水口，进行地面灌溉的工程给水栓流量大，出口压力2-3m.u喷灌：由自然落差或水泵加压形成的有压水流，通过压力管网送至田间喷头，以均匀喷洒形式进行灌溉的工程喷头流量大于等于250L/h，工作压力大于10mu微灌工程 ：由自然落差或水泵加压形成的有压水流，通过压力管网送至田间专门的微灌水器以水滴、细小水流形成湿润作物根部附近土壤的灌溉工程。

灌水器流量小于250L/h，灌水器工作水头5-10m一、低压管道输水灌溉系统组成3、管道系统组成、管道系统组成￿ ￿水源与取水工程水源与取水工程水源与取水工程水源与取水工程 田间灌水设施田间灌水设施田间灌水设施田间灌水设施 输水配水管网输水配水管网输水配水管网输水配水管网 系系统统组组成成一、低压管道输水灌溉系统组成3、管道系统组成、管道系统组成￿ ￿水源与取水工程管道输水灌溉系统的水源有井、管道输水灌溉系统的水源有井、泉、沟、渠道、塘坝、河湖和水泉、沟、渠道、塘坝、河湖和水库等一、低压管道输水灌溉系统组成3、管道系统组成、管道系统组成￿ ￿输水配水管网输配水管网包括各级管道、分水设施、输配水管网包括各级管道、分水设施、保护装置和其他附属设施在面积较保护装置和其他附属设施在面积较大的灌区，管网可由干管、分干管、大的灌区，管网可由干管、分干管、支管、分支管等多级管道组成支管、分支管等多级管道组成一、低压管道输水灌溉系统组成3、管道系统组成、管道系统组成￿ ￿田间灌水设施田间灌水设施指分水口以下的田间部分，包田间灌水设施指分水口以下的田间部分，包括田间农、毛渠，田间闸管系统等。

灌溉田括田间农、毛渠，田间闸管系统等灌溉田块应进行平整，畦田长宽适宜，灌水沟长度块应进行平整，畦田长宽适宜，灌水沟长度宜短为达到灌水均匀、减小灌水定额的目宜短为达到灌水均匀、减小灌水定额的目的，通常将长畦改为短畦，长沟改短沟的，通常将长畦改为短畦，长沟改短沟 一、低压管道输水灌溉系统组成4、管道系统分类、管道系统分类￿ ￿输输配配水水方方式式 水泵提水水泵提水输水系统输水系统自压输水自压输水系统系统 一、低压管道输水灌溉系统组成4、管道系统分类、管道系统分类￿ ￿水水泵泵提提水水输输水水系系统统水源水位不能满足自压输水，需要利水源水位不能满足自压输水，需要利用水泵加压将水输送到所需要的高度，用水泵加压将水输送到所需要的高度，方可进行灌溉包括水泵直接将水送方可进行灌溉包括水泵直接将水送入管道系统入管道系统 和水泵通过管道将水输和水泵通过管道将水输送到高位水池在进管道平原井灌区送到高位水池在进管道平原井灌区管道系统大部分为水泵直送式管道系统大部分为水泵直送式 一、低压管道输水灌溉系统组成4、管道系统分类、管道系统分类￿ ￿自自压压输输水水系系统统 利用地形自然落差所提供的水利用地形自然落差所提供的水头满足管道系统在运行时所需头满足管道系统在运行时所需的工作压力。

在渠道位置较高的工作压力在渠道位置较高的自流灌区多采用这种形式的自流灌区多采用这种形式一、低压管道输水灌溉系统组成4、管道系统分类、管道系统分类￿ ￿管管网网形形式式 树状管网树状管网输水系统输水系统环状管网环状管网输水系统输水系统一、低压管道输水灌溉系统组成4、管道系统分类、管道系统分类￿ ￿移动式移动式固固定定方方式式固定式固定式 半固定式半固定式 除水源外，管道及分水设备都可除水源外，管道及分水设备都可移动，管道多采用薄膜塑料或维移动，管道多采用薄膜塑料或维纶涂塑软管，简便易行，成本低，纶涂塑软管，简便易行，成本低，使用灵活，适应性强，能够跨沟使用灵活，适应性强，能够跨沟过路任意转弯过路任意转弯 管道系统的一部分固定，另一部管道系统的一部分固定，另一部分移动一般是干管或干、支管分移动一般是干管或干、支管为固定地埋管，由分水口联接移为固定地埋管，由分水口联接移动软管输水入田间动软管输水入田间管道系统中的各级管道及分水管道系统中的各级管道及分水设施均埋入地下，固定不动设施均埋入地下，固定不动给水栓或分水口直接分水进入给水栓或分水口直接分水进入田间沟、畦田间沟、畦 一、低压管道输水灌溉系统组成4、管道系统分类、管道系统分类￿ ￿水水压压力力低压管道低压管道系统系统非低压管非低压管道系统道系统一、低压管道输水灌溉系统组成4、管道系统分类、管道系统分类￿ ￿低低压压管管道道系系统统 其最大工作压力一般不超过其最大工作压力一般不超过0.4 0.4 MPaMPa，最远出口的水头一般在，最远出口的水头一般在0.20.2～～0.3 m0.3 m，该形式对管材承内压，该形式对管材承内压要求不高。

我国大部分平原井灌要求不高我国大部分平原井灌区管道输水灌溉系统采用这种形区管道输水灌溉系统采用这种形式 一、低压管道输水灌溉系统组成4、管道系统分类、管道系统分类￿ ￿非非低低压压管管道道系系统统 工作压力超过0.4 MPa时为非低压管道输水灌溉系统，该形式对管材质量要求较高，一般应采取塑料管、钢筋混凝土管、钢管等，管道系统中的分水、调压等附属设备要求配套齐全，多在输水量较大或地形高差较大的灌区应用 一、低压管道输水灌溉系统组成4、管道系统分类、管道系统分类￿ ￿开敞式开敞式结结构构方方式式封闭式封闭式 半封闭式半封闭式 一、低压管道输水灌溉系统组成4、管道系统分类、管道系统分类￿ ￿开开敞敞式式是指在上下游高差不太大的一些部位是指在上下游高差不太大的一些部位设有自由水面调节井槽的管道系统形设有自由水面调节井槽的管道系统形式调节井槽除具有调压作用外，一式调节井槽除具有调压作用外，一般还兼有分水、泄水功能般还兼有分水、泄水功能 一、低压管道输水灌溉系统组成4、管道系统分类、管道系统分类￿ ￿半半封封闭闭式式在输水过程中，管道系统不完全在输水过程中，管道系统不完全封闭，在适宜的位置保持自由水封闭，在适宜的位置保持自由水面或使用浮球阀控制阀门启闭的面或使用浮球阀控制阀门启闭的一种输水形式。

一种输水形式一、低压管道输水灌溉系统组成4、管道系统分类、管道系统分类￿ ￿封封闭闭式式水流在全封闭的管道中从上游管水流在全封闭的管道中从上游管端流向下游管道末端输水过程端流向下游管道末端输水过程中管道系统不出现自由水面中管道系统不出现自由水面二、低压管道输水灌溉工程规划管道输水工程的规划内容：1、确定适宜的引水水源和取水工程的位置、规模及形式2、论证管网类型、研究管网中管道线路的走向和布置3、拟定可供选择的管材、管件、给水栓、保护装置、控制闸门等设施的系列范围￿二、低压管道输水灌溉工程规划规划布设原则：￿1、低压管灌系统的布设应与水源、道路、林带、供电线路和排水等紧密结合，统筹安排并尽量充分利用当地已有的水利设施及其他工程设施2、低压管灌系统布设时应综合考虑低压管灌系统各组成部分的设置及其衔接3、在山丘地区，大中型自流灌区和抽水灌区内部以及一切有可能利用地形坡度提供自然水头的地方，只要在最末级管道最不利出水口处有0.3-0.5m的压力水头，应首先考虑布设自压式低压管灌系统对于地埋暗管，沿管线具有5／1000左右的地形坡度，就可满足自压式低压管灌系统输水压力能坡线的要求二、低压管道输水灌溉工程规划规划布设原则：￿4、小水源如单并、群井、小型抽水灌区等应选用布设全移动式低压管灌系统。

群井联用的井灌区和大的抽水灌区及自流灌区宜布设固定式低压管灌系统5、输水管网的布设应力求管线总长度最短，控制面积最大；管线平顺，无过多的弯转和起伏；尽量避免逆坡布置6、田间末级暗管和地面移动软管的布设方向应与作物种植方向或耕作方向及地形坡度相适应，一般应取平行方向布置7、田间给水栓或出水口的间距应依据现行农村生产管理体制和田园化规划确定，以方便用户管理和实行轮灌8、低压管灌系统布局应有利于管理运用，方便检查和维修，保证输配水和灌水安全可靠二、低压管道输水灌溉工程规划步骤：1.调查收集规划前所需要的资料，并应进行核实和分析2.进行水量平衡分析，确定管道输水灌溉区规模3.实地勘测并绘制规划区平面图，在图中标明沟、渠、路、林及水源的位置和高程等4.确定取水工程位置、范围和形式5.进行田间工程布置，确定管网形式和畦田规格6.根据管网类型，给水栓位置，选择适宜的管网线路，确定保护设施及其他附属建筑物位置，7.汇总管网各级管道长度、给水栓、保护设施、连接管件及其他附属建筑物的数量8.选择适宜的管材、给水分水装置及保护设施9.提供的规划成果二、低压管道输水灌溉工程规划1、基本资料收集￿基本资料的收集及有关技术参数的选用，是搞好工程系统规划的前提，要求做到准确可靠，必要时应对有关数据进行观测、试验和分析论证。

资料包括：地形地貌、农业气象、灌溉水源、土壤及土壤特性、土地利用现状、水利工程设施状况、管材管件资料、社会经济等二、低压管道输水灌溉工程规划2、水量供需平衡分析（1）设计参数设计参数的合理选择是正确确定工程标准，为设计提供可靠依据的关键环节，管灌工程的设计参数主要有以下几个：①①灌溉设计保证率根据当地自然条件和经济条件确定，但应不低于75%②②管道灌溉系统水利用系数井灌区应不低于0.95，渠灌区应不低于0.9③③田间水利用系数应不低于0.85④④灌溉水利用系数井灌区不低于渠灌区不低于0.8，渠灌区应不低于0.7⑤⑤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设计保证率条件下二、低压管道输水灌溉工程规划2、水量供需平衡分析（2）供水量分析1）地下水可开采量平原地区井灌区以开采浅层地下水为主，由于浅层地下水的补给随气象(降雨、蒸发等)和水文条件而变化所以，在确定开采量之前，必须进行规划区地下水资源的分析计算即根据当地水文地质资料分析计算出地下水补给量，以此作为井灌区规划的依据<1>降雨入渗补给量降雨是浅层地下水的主要补给源之一，降雨入渗补给量与降雨强度、雨型、土壤的初始含水率及地下水等因素有关。

为简化计算，可根据灌溉设计保证率选取设计降雨年，然后从当地水文地质资料中查得降雨入修补给系数，下式计算降雨入渗补给量：二、低压管道输水灌溉工程规划2、水量供需平衡分析（2）供水量分析1）地下水可开采量<2>侧向补给量侧向补给是影响浅层地下水量的因素之一根据区域均衡法原理将规划区作为一个储水整体，计算1年内区域边界补给或排泄的水量二、低压管道输水灌溉工程规划2、水量供需平衡分析（2）供水量分析1）地下水可开采量<3>灌溉回归水量规划区内渠灌和井灌水均会部分入渗补给地下水灌溉回归水量受多种因素影响因此，一般由当地水文地质资料查得的灌溉回归系数计算灌溉回归水量<4>地下水总补给量(可开发利用量)地下水埋深较浅时，潜水蒸发是地下水主要消耗项之一，但平原井灌区地下水一般埋深较大，通常可不考虑该项因此，地下水总补给量计算如下：二、低压管道输水灌溉工程规划2、水量供需平衡分析（2）供水量分析2）河渠供水量根据河流水文站提供的水文资料进行频率分析与计算后，求出设计年的河流来水量，结合流域规划确定低压管道输水系统的引水流量和引水时段3）水库、塘坝引水量根据设计年降水量及水库、塘坝坝址以上的集雨面积，可以计算出低压管道输水灌溉引用的库容调蓄水量二、低压管道输水灌溉工程规划2、水量供需平衡分析（2）需水量分析1）灌溉用水量Wn。

灌溉用水量是指作物灌溉需要的水量，它是根据灌溉面积、作物种植情况、土壤、水文地质和气象条件等因素抉定灌溉用水量随年降水量及降雨的年内分配情况而变化因此，必须在对历年降水资料进行统计分析的基础上，按己确定的灌溉设计保证率确定典型水文年份进行规划设计一般以典型水文年份的气象资料作为依据计算灌溉用水量，通常选75%和50％的水文年份作为典型水文年份二、低压管道输水灌溉工程规划2、水量供需平衡分析（2）需水量分析2)工业、乡镇企业用水量Wg规划区内工业或乡镇企业用水量根据其生产规模、产品内容，按万元产值取水量计算3)生活用水量Ws规划区内人畜用水量根据人口数量、日用水量及大小牲畜数量计算，日用水量参考人畜供水标准计算4)其他用水量Wq除农业、工业、生活用水量以外的部门用水量5）总需水量二、低压管道输水灌溉工程规划2、水量供需平衡分析（3）水量供需平衡分析与计算水量供需平衡可按下式计算：￿￿￿￿水量供需平衡分析应考虑到工业和乡镇企业的发展及人口的增长若可供水量大于或等于总用水量之和，说明管灌系统规划的面积有灌溉保证，不会引起地下水超采若可供水量小于总用水量，应开辟新水源。

无新水源可开辟时，应调整作物种植结构布局，或凋少灌溉面积￿￿￿为了达到整个规划区节水增产的目的，应采用先进的节水灌溉技术，减小灌水定额，但绝不应以超量开采地下水来提高供水保证程度二、低压管道输水灌溉工程规划例：某井灌区控制面积1500hm2，乡镇驻地在区内，灌区内人口1.5万人,大小牲畜2.5万头，工副业、乡镇企业用水量为32.8万m3全部采用低压管道输水灌溉后，冬小麦种植面积1200hm2，夏玉米复种面积1150hm2，棉花250hm2，另外种植部分蔬菜水源以浅层地下水为主，灌区周边主要承受北部边界地下水补给，南部边界有少量排出，东西边界无地下水补给和排出，南北部边界长Lns＝5.2km，北界水力坡度Jn=0.005，南界水力坡度Jn＝0.0015，东西边各长Lew＝3.0km地下水埋深大于8m；该区多年平均降雨量P＝650mm；灌区范围内为砂壤土，含水层厚度h含＝25m渗透系数K＝25m／d试对该井灌区进行水量供需平衡分析与计算二、低压管道输水灌溉工程规划解：根据已知条件计算如下：（1）供水量分析1）降雨入渗补给W1是根据灌区范围内土质及地下水埋深，由表查得降雨人渗补给系数α=0.12，补给面积A=5.2×3.0＝15.6km2，然后按公式计算：W1=0.001αPA=0.001×0.12×650×15.6×106=121.68万m32)侧向补给W2W2=365Kh含Lns（Jn-J）=365×25×25×5200×(0.005-0.0015)＝415.19万m33) 地下水埋深大于8m，可忽略不计灌溉回归入渗量。

因此，可供水量为 W供＝Wl+W2＝536.87万m3二、低压管道输水灌溉工程规划(2)需水量计算由《中国主要农作物需水量等值线图》查得该井灌区所在区域主要作物生长期需水量见表蔬菜灌溉定额按每年平均800mm计二、低压管道输水灌溉工程规划1)灌溉用水量，灌溉水利用系数取0.9,计算结果见表2）该区工副业、乡镇企业用水量为32．8万m3二、低压管道输水灌溉工程规划3）生活用水量按人均日用水量40L，大小牲畜日用水量平均35L，则Ws=(1.5×40×10-3+2.5×35×10-3)×365＝53.8 万m3规划区的总需水量如表￿(3)供需平衡分析由可供水量和需水量比较可知，多年平均和50％水文年份时供需基本平衡，即供略大于需75％水文年份时尚缺水量119万m3可通过减少小麦种植面积、降低灌溉定额、采用非充分灌溉技术、引地表水补源等措施解决水源短缺问题二、低压管道输水灌溉工程规划3、取水工程规划布置取水工程是管灌系统的重要组成部分，对于新建井灌区，当W供>W需时，应进行整体规划，合理确定井位（1）单井控制灌溉面积 F0=QTtη(1-η1)/mF0为单井控制面积，亩；Q为单井出水量，m3/h，由水文地质条件确定； η灌溉水利用系数；T为规划区轮灌一次所需的时间，d；t每天开机时间，h； η1干扰抽水的水量消减系数；m为综合净灌水定额，m3/亩。

（2）井距大型灌区，井的布置通才采用方形或梅花形两种排列方形： 梅花形：二、低压管道输水灌溉工程规划3、取水工程规划布置（3）井数 N=F/F0式中：N规划区内机井的眼数；F规划区面积（4）井群布置原则（1）便于输水和控制最大灌溉面积地形平坦，井应布置在灌区中央；地形起伏较大，井应布置在高处（2）沿河地带，井应平行于河流布置（3）应与输变电、交通及排灌渠道统筹结合对于旧井灌区，在长期运行中，井的质量及出水量都发生了变化，形成了不合理的机井布局因此，在管网规划时应对规划内现有机井状况进行普查，调整不合理井位，以便进行合理的管网规划布置二、低压管道输水灌溉工程规划4、管网系统布设形式管网布置形式应根据水源位置、地形、田间工程配套和用户用水情况，通过方案比较确定￿￿￿￿￿￿￿根据水源位置、控制范围、地面坡度、田块形状、作物种植方向等条件，管网布设成树枝状或环状两类二、低压管道输水灌溉工程规划4、管网系统布设形式（1）井灌区管网典型布置形式 适应条件：适应条件：机井位于地机井位于地块一侧，控制面积较大块一侧，控制面积较大且地块近似成方形且地块近似成方形 。

圭字形布置 二、低压管道输水灌溉工程规划4、管网系统布设形式（1）井灌区管网典型布置形式 适应条件：适应条件：机井位于地机井位于地块一侧，控制面积较大块一侧，控制面积较大且地块近似成方形且地块近似成方形 π形布置 二、低压管道输水灌溉工程规划4、管网系统布设形式（1）井灌区管网典型布置形式 适应条件：适应条件：机井位于地块一侧，控制面积较机井位于地块一侧，控制面积较大且地块近似成方形大且地块近似成方形 单环形布置单环形布置 双环形布置双环形布置 二、低压管道输水灌溉工程规划4、管网系统布设形式（1）井灌区管网典型布置形式 适应条件：机井位于地块一侧，地块呈长条形适应条件：机井位于地块一侧，地块呈长条形L形形布布置置 二、低压管道输水灌溉工程规划4、管网系统布设形式（1）井灌区管网典型布置形式 适应条件：机井位于地块一侧，地块呈长条形适应条件：机井位于地块一侧，地块呈长条形T形布置形布置 二、低压管道输水灌溉工程规划4、管网系统布设形式（1）井灌区管网典型布置形式 适应条件：机井位于地块中心，地块长宽比不大于适应条件：机井位于地块中心，地块长宽比不大于2 H形布置形布置 二、低压管道输水灌溉工程规划4、管网系统布设形式（1）井灌区管网典型布置形式 适应条件：机井位于地块中心，地块长宽比大于适应条件：机井位于地块中心，地块长宽比大于2 长一字形布置长一字形布置 二、低压管道输水灌溉工程规划4、管网系统布设形式（2）渠灌区管网典型布置形式平坦地形，管道输水灌溉区控制面积大，并有均一坡度情况下的典型树枝状管网的布置形式，其管网由斗管、分管和引管组成。

￿二、低压管道输水灌溉工程规划4、管网系统布设形式（3）山丘区管网典型布置形式梯田树枝状管网的布置形式：布置干管沿地形坡度走向，梯田树枝状管网的布置形式：布置干管沿地形坡度走向，即干管垂直等高线布置这样干管可双向布置支管，支即干管垂直等高线布置这样干管可双向布置支管，支管均沿梯田地块方向，平行等高线布置每块梯田布置管均沿梯田地块方向，平行等高线布置每块梯田布置一条支管，各自独立由干管引水一条支管，各自独立由干管引水 二、低压管道输水灌溉工程规划山丘区提水渠灌区管道输水灌溉系统呈辐射树枝状管网山丘区提水渠灌区管道输水灌溉系统呈辐射树枝状管网的布置形式干管垂直等高线布置，以使管线最短；支的布置形式干管垂直等高线布置，以使管线最短；支管平行于等高线布置斗管以辐射状由支管分出，并沿山管平行于等高线布置斗管以辐射状由支管分出，并沿山脊线垂直等高线走向脊线垂直等高线走向 二、低压管道输水灌溉工程规划二、低压管道输水灌溉工程规划水泵水泵高位水池高位水池2高位水池高位水池1二、低压管道输水灌溉工程规划河网提水灌区管道输水灌溉系统的泵站大多位于河、沟、渠的一边，这就决定了河网提水灌区管灌系统主要有两种布置形式。

梳齿”式:干管沿河（沟）岸布置，支管垂直于干管排列，形成二级管网￿“鱼骨”式:干管垂直河（沟）岸，支管垂直于干管，沿河沟方向布置￿三、低压管道输水灌溉工程设计1、灌溉系统设计流量设计流量是指灌溉期间管道通过的最大流量当灌溉规模确定后，根据水源条件、作物灌溉制度、灌溉面积、作物种植结构等因素确定设计流量是管道灌溉系统水力计算的主要依据（1）设计灌水定额定义：单位面积一次灌水的灌水量或水层深度设计中，采用作物生育期内各次灌水量中最大一次作为设计灌水定额，对于种植不同作物的灌区，通常采用设计时段内主要作物的最大灌水定额作为设计灌水定额三、低压管道输水灌溉工程设计1、灌溉系统设计流量确定方法：根据灌溉试验资料确定或公式计算m=1000γsh（β1-β2）h土壤计划湿润层深度，一般大田作物0.4-0.6，蔬菜0.2-0.4，果树0.8-1.0土壤计划湿润层深度：实施灌水时计划调节、控制土壤水分状况的土层深度p一般可取为作物的主要根系活动层pΒ1、β2土壤适宜含水率的上下限，上限田间持水率的85-95%，下限田间持水率的60-65%三、低压管道输水灌溉工程设计1、灌溉系统设计流量ð土壤适宜含水量：最适宜作物生长的含水量。

ð土壤适宜含水量介于θmax与θmin之间，随作物品种及其生育阶段、土壤性质等因素而变化Ü由于田间作物需水的持续性及农田灌水或降雨的间歇性，计划湿润层内的土壤含水量不可能经常维持在最适宜含水量水平，为了保证作物生长，应将土壤含水量控制在适宜的上限[θmax]与下限[θmin]之间q既不产生深层渗漏，又要满足作物对土壤空气含量的要求，故一般可取为田间持水量q土壤含水量的下限土壤允许最小含水率[θmin]应大于凋萎系数，以作物生长不受抑制为准，一般以占田间持水量的百分数计根据经验取60%左右的田间持水量（毛管断裂点）比较适宜三、低压管道输水灌溉工程设计1、灌溉系统设计流量（2）设计灌水周期灌水周期就是作物一次灌水延续的天数应根据灌水临界期内作物最大日需水量计算出理论灌水周期，因实际灌水中可能出现停水，故取设计灌水周期小于理论灌水周期单一作物：多种作物：三、低压管道输水灌溉工程设计1、灌溉系统设计流量（3）设计流量灌溉面积、设计灌水定额确定后，灌溉系统设计流量为：α为控制性作物种植比例；η为灌溉水利用系数，取0.8-0.9当Q0大于水泵流量时，应取Q0等于水泵流量，并相应减小灌溉面积或调整种植比例。

三、低压管道输水灌溉工程设计（（4 4）、灌溉工作制度）、灌溉工作制度灌溉工作制度是指管网输配水及田间灌水的运行方式和时间有续灌、轮灌和随机灌溉三种方式￿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称为续灌在地形平坦且引水流量和系统容量足够大时，可采用续灌方式轮灌方式：￿在灌水期间，将输配水管分组，以轮灌组为单元轮流灌溉系统同时只有一个出水口出流时称为集中轮灌；有两个或两个以上的出水口同时出流时称为分组轮灌随机方式：￿随机方式用水是指管网系统各个出水口的启闭在时间和顺序上不受其他出水口工作状态的约束，管网系统随时都可供水，用水单位可随时取水灌溉￿￿三、低压管道输水灌溉工程设计（5）管道设计流量（1）树状网管网中上一级管道流量等于下一级管道流量之和，支管各管段设计流量按其控制的出水口个数及各出水口设计流量推算，干管各管段设计流量按其控制的支管条数及各支管入口流量推算当各出水口流量相同时，树状网各级管道设计流量为：Q为管道设计流量，Q0为灌溉系统设计流量；N为全系统同时开启的给水栓个数；n为管道控制范围内同时开启的给水栓个数三、低压管道输水灌溉工程设计（4）管道设计流量（2）环状网环状网各段流量在管径未确定时不是唯一的，一般首先按满足节点水流连续条件初步分配管段流量，然后选定管径，再按各环满足能量平衡方程进行平差计算，得到最终的管段设计流量。

对于单井控制的单环管网，每条管段可分配大致相同的流量，管道设计流量可按下式计算:三、低压管道输水灌溉工程设计2、水头损失计算（1）沿程水头损失（2）局部水头损失局部水头损失也可按沿程水头损失的10%-15%估算管材种类f（Q:m3/s,d:m）f（Q:m3/h,d:mm）mb混凝土糙率为0.0130.001741.312×1062.005.33糙率为0.0140.002011.516×1062.005.33糙率为0.0150.002321.749×1062.005.33旧钢管、旧铸铁管0.001796.250×1051.905.10石棉水泥管0.001181.455×1051.854.89硬塑料管0.0009150.948×1051.774.77铝质管及铝合金管0.0008000.861×1051.744.74三、低压管道输水灌溉工程设计2、水头损失计算等距等流量多出口管道沿程水头损失：1)分段计算2)间接计算三、低压管道输水灌溉工程设计第一步：先按进口处最大流量且沿程不变计算沿程水头损失第二步：乘以多口系数F校正出流孔口数流量指数多孔管首孔位置系数，即多孔管入口至第一个出流孔管的距离与各出流孔口间距之比三、低压管道输水灌溉工程设计 3、管径确定管道系统设计主要包括各级管道的管材选择与管径的确定。

竖管一般采用镀锌钢根据流量大小及竖管高度等因素，选用DN25或DN32管径（1）管材的选择管材种类很多，应该根据灌区的具体情况，如地质、地气候、运输、供应以及使用环境和工作压力等条件，结合各种管材的特性及适用进行选择对于地埋固定管道，可选用硬塑管、钢筋混凝土管或钢丝网水泥管等对于地面移动管道，则应优先采用带有快速接头的薄壁铝合金管，塑料管经常暴露在阳光下使用，易老化，缩短使用寿命，因此，地面移动管最好不宜采用塑料管三、低压管道输水灌溉工程设计（2）直径的确定管径通常是在满足下一级管道流量和压力的前提下按综合年费用最小的原则选择随着管径的增大，管道的投资将随之增高，其折算年值也相应增加，而管道的年运行费随之降低管道的综合年费用为投资的折算年值和年运行费之和，且必定存在一个最小值，该最小值所对应的管径即经济管径管径一般应采用经济管径，即根据最小费用法确定管径三、低压管道输水灌溉工程设计在实际应用当中，经济管径一般根据经济流速或经验公式确定1）根据经济流速确定管径2）根据经验公式确定经济管径一般情况下，应根据经济流速来确定干管管径，对于规模不算太大的工程，常用经验公式估算管道的管径。

但为了保证管道的安全，钢管流速应控制在2.5以下，塑料管流速应控制在1.8以下三、低压管道输水灌溉工程设计4、设计水头（1）管道系统最大工作水头（2）管道系统最小工作水头参考点2地面高程，在平原井区，参考点2一般为距水源最远的出水口管道系统进口高程参考点2出水口中心线与地面的高差，出水口中心线高程应为控制的田间最高地面高程加0.15m管路沿程水头损失管路局部水头损失参考点1地面高程，在平原井区，参考点1一般为距水源最近的出水口参考点1出水口中心线与地面的高差管路沿程水头损失管路局部水头损失三、低压管道输水灌溉工程设计（3）管道系统设计工作水头，按最大和最小工作水头的平均值近似取用（4）灌溉系统设计扬程式中： Zd为机井的动水位；Σhf0、Σhj0为水泵吸水管进水口至管道系统进水口之间的沿程水头损失和局部水头损失三、低压管道输水灌溉工程设计5、水击水击：有压管道中，由于阀门的启闭或水泵突然启动或停止，会使管内流速急剧变化而引起管道中动水压强急剧上升或下降，这种现象称之为水击或水锤对于低压管道，由于管内流速不大，一般情况下水击压力不会很大，只要配齐安全保护装置，严格按操作规程运行，可不进行水击压力计算，但必须进行水击压力验算。

在管道系统设置单向阀时，应验算突然停泵时水击压力，遇到下列情况时，应采取水击防护措施：a水击情况下，管道内压力超过管材公称压力；b水击情况下，管道内可能出现负压三、低压管道输水灌溉工程设计A 、水击压力计算（1）水击波速（2）水击分类 水击在管路中往返一次所需的时间称为相长，用T表示直接水击：Ts≤2L/a时，阀门处的压强不受阀门关闭时间长短的影响，称为直接水击间接水击：Ts≥2L/a时，阀门处的压强与阀门关闭时间长短有关，称为直接水击直接水击压强大于间接水击压强三、低压管道输水灌溉工程设计B、减小水击压强的措施（1）延长阀门启闭时间，从而避免产生直接水击（2）设计中控制管内流速不超过允许最大值（3）对于长管可以采取每隔一定距离设调压井或安全阀和进气阀（4）应尽量选用大管径的薄壁管三、低压管道输水灌溉工程设计6、设计成果（1）应提交工程设计说明书（2）说明书附图，应包括下列主要图件: a) 1：1 000或1：2 000的管道系统平面布置图; b)管线纵剖面图; c)必要的连接安装图; d)附属建筑物设计图; e)管槽断面图; f)典型田间工程布置图。

第四节 常用管材及附件第四节 常用管材及附件管道要求1)能承受设计要求的工作压力，一般说来要求管道的管壁有一定厚度，特别注意壁厚要均匀对于不同的工作压力就要选用不同的管材2)能通过设计要求的流量，而不至于造成过大的水头损失，以节约能量这就要求有适当大小的管道内径，使得管内流速不至于太高并要求管道内壁尽可能光滑、以减少摩阻系数3)价格低廉，使用寿命长塑料管材要注意防老化，钢铁管材注意防锈蚀4)便于运输、易于安装与施工，主要是接头的联接要方便而是不漏水自重不要太大，有一定的抗震和抗折的能力5)对于移动管道还要求轻便，耐撞击，耐磨和能经受风吹日晒第四节 常用管材及附件一、地面暗管管材1、硬塑料管2、薄壁聚氯乙烯硬管3、聚氯乙烯双壁波纹管4、水泥制品管5、石棉水泥管6、灰土管第四节 常用管材及附件二、地面移动管材1、塑料软管2、NG涂塑维塑塑软管管第四节 常用管材及附件三、管件与附属设备1、管件1）塑料管件2）混凝土管件3）钢管管件第四节 常用管材及附件2、出水口及给水栓1）塑料管材系统上的给水装置2）混凝土管材上的给水装置3）金属管材上的给水装置3、安全保护装置1）自动进排气阀2）超压保护装置4、分水装置5、退水装置6、给水栓保护罩7、量测装置安全保护装置四．管道灌溉系统的运行管理四．管道灌溉系统的运行管理 1．地埋固定管道的管理与．地埋固定管道的管理与维护￿ ￿1) 1) 水击破坏管道的预防; ; 2) 2) 管道漏水的检查; ;3) 3) 定时测定管网水压和流量; ;4 4）管道维修; ;5 5）管件与附属设备的维修。

四．管道灌溉系统的运行管理四．管道灌溉系统的运行管理 2．移．移动软管的运行和管的运行和维护 （（1 1）移动软管运用时应注意的事项）移动软管运用时应注意的事项移动软管，特别是移动塑料软管，管壁薄，很容易损坏，故运用时应特别注意 （（2 2）移动软管的维修）移动软管的维修 ①①若管壁有小孔洞或裂缝漏水，可使用塑料薄膜贴补；②②若管壁有小孔眼漏水，可用专用粘合剂修补；③③若管壁破裂过于严重，可从破裂漏水处剪断软管，然后顺水流方向再把软管两端套接起 来( (即套袖法) ) 四．管道灌溉系统的运行管理四．管道灌溉系统的运行管理  2．移．移动软管的运行和管的运行和维护￿ ￿（（3 3）软管的保管）软管的保管 Ø①①软管用后要放在室内空气干燥、温度适中地方，严禁堆放室外，直接受阳光照射；Ø②②软管要平放，并防止重压、磨坏软管折边或相互粘连非灌溉季节，软管应尽可能悬挂存放，以防老鼠咬坏；Ø③③不要将软管与化肥、樟脑等有气味的物质存放在一起，以防软管粘连 低压管道系统施工与安装井首下卧技术第六节工程设计示例一、基本情况某新建井灌区长3000m，宽2000m，总面积为6km2（8996亩）。

土壤为中壤土，土壤密度r=1.35t/m3，单井出水量80m3/h，灌区内以种植小麦、玉米和其他经济作物为主，生育最大耗水强度E=5.0mm/d，灌溉期间机泵运行时间18h/d，灌溉水利用系数为0.8，抽水削减系数取0.2，田间持水率 β=25%，土壤含水率上限取田间持水率的95%，下限取65%，计划湿润层深度55cm小麦全生育期需水357mm（238m3/亩），生育期内有效降雨量120mm（80m3/亩）为节约用水，增加产值，该灌区拟采用低压管道输水灌溉二、工程规划布置1、拟定灌溉制度（1）设计灌溉定额灌区内小麦是需水量最大的作物，设计时以小麦日需水量最高的灌浆期确定灌水定额二、工程规划布置二、工程规划布置二、工程规划布置3、管网布置三、工程设计1、设计流量根据作物种植比例、单井控制面积及灌水定额，由式6-8计算的设计流量小于单井出水量，故采用单井出水量作为设计流量2、管道流量分配三、工程设计三、工程设计3、管材与管径选择PVC产品多，规格齐全，故选用三、工程设计4、管道水力计算按（6-16）式计算沿程水头损失，局部水头损失按沿程的10%计入，结果见下表三、工程设计三、工程设计5、水泵选择三、工程设计（2）水泵流量三、工程设计三、工程设计。