大口徑低壓管道設計施工運行問題的探討

[摘要] 大口徑低壓管道灌溉技術的實踐，解決了渾水灌溉中泥沙淤積問題，為丘陵山區引用渾水灌溉提供了一種先進的灌溉技術。同時結合管道防破與管理措施，確保了管道渾水灌溉的正常運行。

[關鍵詞] 低壓管道；施工；探討

大口徑低壓管道灌溉技術是一項具有節水、節能、省地、便于管理、增產高效等優點的低壓管道灌溉，很受群眾歡迎。經驗證明實行大口徑低壓管道灌溉是可行的，節水增收效益也是十分明顯的。然而，大口徑低壓管道灌溉技術在設計、施工以及運行過程中仍有一些不容忽視并需深入進行探討的問題。現將節水灌溉管道工程的規劃設計和管理運用介紹如下。

一、規劃設計

1.管網系統布置

低壓灌溉管網系統布置總的原則是：因地制宜、合理布局、線路最短、費用最省、管理方便、節水高效。具體布置時需考慮的因素是：灌溉控制面積在設計上應力求管線距離最短、灌溉面積最大，便于運用、管理和機耕，盡量采用雙向分水方式，以節省投資；單個出水口控制面積在30畝左右；對泵站、排氣、調壓、調水及分水口工程措施和畦田規格、灌溉技術等管理措施綜合考慮，多采用分析比較法對各方案的工程量、投資以及經濟效益指標進行分析計算，選出最優方案。

目前，灌區的低壓管道灌溉仍屬地面灌溉性質，上級供輸水多為河道、小水庫，提水通過管道以后將水分配到畦田中。低壓管道實際上是灌區的地下輸水道。其布置形式有：①單級管道、②多級管道、③干管在揚水站的一側、④干管在泵站的兩側、⑤雙軌并聯等幾種形式。

2.規劃設計參數

機泵工作時間。每天兩個臺班工作16h，其中0.5h為維修養護時間，凈工作時間為15.5h。

灌水定額和輪額周期。引河道水源不如小水庫穩定可靠，增加灌水層深度后，小麥灌水定額1100m³/hm²；輪灌周期7d；管道水的利用系數取0.94。

管道流速的選定。引水含泥沙量較大，我們以滿足管道不淤條件，管內流速要大于輸水溝的平均速度。輸水干渠設計流速0.53m/s，為安全計，流速加大系數取1.3～1.5，管道流速取0.6～0.9m/s之間。

管道設計最大流量。立式滾壓制管理機生產內徑100～600mm管道，以最大管道內徑作為控制流量范圍，按流速0.9 m/s計，最大流量應為820m3/h。

低壓管道設計工作壓力與安全系數。我們在設計管道時確定干管工作壓力為0.25MPa，抗爆破壓力不大于0.6 MPa，安全系數為2.5；支管工作壓力為0.15MPa，抗爆破壓力不大于0.4MPa，在選擇管道時要按照這個指標選擇配比。

3.水力計算

管道設計流量。根據以上參數及實際灌溉面積，其設計流量按下式計算：

Q= mA/Ttn （1）

式中Q—設計流量，m³/h

A—灌溉面積，hm²

M—灌水定額，m³/hm²

T—輪灌周期，d

t—每天灌水時間，h

n—管道水利用系數

管徑的設計與選擇。當前灌水管道主要規格為：內徑300mm、400mm、500mm、600mm四種，考慮到渾水灌溉問題，我們將不淤流速作為經濟流速，確定干支管徑。

管網水頭損失計算。由于管道輸水距離較大，應計算沿程水頭損失和局部水頭損失。

在實踐中常有幾條支管，每條支管又有多口分組輪灌。因此，在計算中應選取條件最差的一組，分段計算沿程水頭損失。

選擇水泵。根據設計水頭選擇水泵，考慮到渾水運行，水泵的標碼揚程乘以折損系數0.8后，再作選配。

4.管件的選擇與應用

泵管連接部件。管灌工程一般設出水池，出水管設閘閥和灌水漏斗。每隔200米加一伸縮節連接可防熱漲冷縮對管道的破壞，閘閥緩慢開關可減小水錘破壞力。

泵房外地下管道首端設調壓塔，加大調壓塔下部管徑，以降低該處流速，塔高根據水面線確定。

調壓排氣管。決定調壓排氣管間距的主要因素是給水栓關閉歷時長短，我們所采用的螺旋式給水栓關閉歷時一般為10s左右。規定每隔150～200m設一調壓管確保管道安全。

調節池。由于灌區規模大，水量調配問題復雜，除用小泵并聯調節水量外，尚需設調節池，以平衡管道壓力，調節用水量。

出水口。管道出水品采用兩種形式：一是螺旋式給水栓，關閉時間一般為10s，進水口內徑100～150mm，出水量40～100 m³/h。二是與調壓排氣管相結合的給水栓，由內錐體與外錐體組成，均有過水孔，旋轉時，兩孔重合時出水，錯開時止水，出水口徑與出水量和前一形式同。經實踐證明這兩種形式都比較適宜。

二、工程施工

管道工程的施工大致可分為施工放線、開挖間槽、鋪接管道管件、試水回填四道工序，其中關鍵工作是接頭和試水回填。一個管網系統有許多接頭，要求每個接頭不滲水不漏水。操作程序是：打好墊底襯灰、刷凈管口、套上接管器、抬管對接、穩定管身、壓實接口、兩側堆土。

三通與管連接可分兩種情況：一般是用1：2微濕砂漿塞實插頭空隙，再在接頭的5cm處用模板圍住宅區，灌水泥砂漿封死；

管道養護好后進行第一次細微均勻回填，填土高度超過管頂0.3m左右，在溝內放小水沉實，待半干后，再作管內送水試驗，發現滲漏進行修補，無漏水后第二次全部回填即告完工。

三、運行與管理

管道灌溉管理原則是：組為單位、專人管理、計劃用水、順序輪灌、嚴格遵守操作規程。

1.以組為單位、專人管理

以村為主建立村管道灌溉服務組。服務方式有兩種：一是從機泵到地塊一統到底，負責給用戶澆地；二是村管戶用，服務組管理機、泵、管道、統一安排用水計劃、輪灌順序、開關出水口閘閥，由用戶出勞力澆地，用水戶定期交納水費。

服務組由村委會主任擔任組長，配備專職機、電、管道管護員2～4人，季節工2～6人，報酬在水費中解決。

2.計劃用水、順序輪灌

在各條供水渠道輸水計劃的基礎上，制訂各自然村管道灌溉的用水計劃，然后，以自然村為單位再制訂各管道站的配水計劃，具體規定各級管道分片供水次序和時間，用水戶按規定的時間表澆地。

3.主要操作技術

大型管網水的運動比較復雜，管理運用需結合水的運動規律，否則就會出事故，嚴重的會造成管道破裂。根據經驗，總結出了需要管護員牢記的四句話：敞開管口再抽水、關死閘閥再開泵、正常出水再調水、停機再開待穩定。