方塘提水節水灌溉工程管網設計

馮玖龍+陳晨+張賡

【摘 要】 方塘提水節水灌溉工程面積24 hm2，方塘上部尺寸為40m×50m，邊坡1：1.5。深度6.0m，底部尺寸為22m×32m。涌水量按半徑為15m的大口井近似計算。管網布設干管1條，支管5條。灌溉定額 399m3/hm2，灌水周期為8d。 P340 管材性能， 未超過0.6MPa×1.5，滿足設計要求。

【關鍵詞】 方塘提水；節水灌溉 管網設計

Pond water water-saving irrigation pipe network design

Feng Jiu-long1, Chen Chen2, Zhang Geng3

(1.Liaoning province Fuxin Mongolia Autonomous County Nur town water station Fuxin Liaoning 123100；

2.Liaoning province Fuxin Mongolia Autonomous County of Shifushi reservoir managementFuxin Liaoning 123100；

3.Dalian University of Foreign Languages, Liaoning Province Dalian Liaoning 116044) 

【Abstract】 Pond water water-saving irrigation area of 24hm2, and the size of 40m× 50m, slope 1:1.5. The bottom depth of 6.0m, the size of 22m × 32m.Approximate yield by 15m radius by calculation. Pipe network laying pipe 1,branch 5. Irrigation quota and irrigation cycle for 399m3/hm2, 8d. The properties of P340 pipes, not more than 0.6MPa × 1.5, meet the design requirements.

【Key words】 And proposed water;Saving irrigation;Pipe network

項目區位于阜新東南部平原區，方塘提水節水灌溉工程面積為24 hm2，根據灌溉面積和地形條件，布設干管1條，支管5條，灌溉方式為管道灌溉。設計灌水定額399m3/hm2 ，設計灌水周期為8d。

1. 方塘結構 

（1）方塘上部尺寸為40m×50m，深度6.0m，邊坡1：1.5，底部尺寸為22m×32m。采用干砌石護坡，厚度0.4m，鋪設兩層反濾層，上層厚度10cm為砂礫石墊層，下層鋪厚度10cm為中粗砂墊層。在坡腳處設高度0.6m，寬度0.8m的石籠護腳。方塘頂部為磚砌圍墻，高度1.0m，寬度0.24m。墻底漿砌石基礎，深度0.5m，寬度0.5m。方塘有效容積為2313.13m3。

（2）在方塘底部設預制混凝土管集水井1眼，井徑為1m，井深2m，采用砼管。在護坡上設混凝土水泵管道鎮墩，在距地面1.5m處預留1.2m寬矩形槽，以便安裝水泵管道。

2. 方塘涌水量計算

方塘集水能力近似按大口井涌水量進行計算。根據方塘設計結構型式，底部尺寸為22m×32m。，通過分析，可近似半徑為15m的大口井。根據抽水試驗資料：含水層厚度2.8m5～6.95m。初見水位3.5m，穩定水位為5.2m，滲透系數115.1m/d。影響半徑161.3m。

方塘涌水量近似按大口井（潛水、井壁、井底同時進水）非完整井公式計算：

Q=πKs2h0-S 2.31gR r+2r π 2+r m(1+1.185lgR 4m) 

式中： Q——來水量；

K——含水層滲透系數，115.1m/d； 

S——水位降落，1.7m；

h0 —— 靜水位至井底的高度 ，2.5m；

R ——影響半徑，161.3m；

r——井的半徑，15m；

m——井底至含水層底板的高度，3.1m；計算得 Q= 1913.2m3/d = 79.72m3/h。 Q=1913.2m3/d=79.72m3/h。

經計算方塘涌水量79.72 m3/h，大于灌溉設計用水量78.53 m3/h。方塘結構尺寸、涌水量滿足設計要求。

3. 管網流量計算

Q干管=Fm/Ttη= 359×26.6/8×16×0.95=78.53m3/h=0.022m3/s

Q支管=Fm/Ttη= 9.5×7×26.6/8×16×0.95=14.55m3/h = 0.004m3/s

Q給水栓=Fm/Ttη = 9.5×26.6/8×4×0.95=8.31m3/h=0.0023m3/s



4. 管網管徑選擇

按公式選管網管徑：D=1.13 Q/V

式中： D——輸水管道內徑，m；

Q——管道設計流量，m3/s；

V——管道內適宜流速，m/s。

D干管=1.13 0.022/1.5=136.8mm，選擇公稱外徑D=160mm，0.6MPa

D支管=1.13 0.004/1.3=62.73mm，選擇公稱外徑D=75mm，0.6mpa

D給水栓=1.13 0.0023/1.3=47.5mm，選擇公稱外徑D=63mm，0.4mpa



5. 水力計算 

5.1 水頭損失。

沿程水頭損失Hf=fLQm/db ，局部水頭損失按Hf=15%Hf ，給水栓局部水頭損失按0.5m。采用P340管，典型管路最末一條支管長320m，干管長340m。

5.1.1 沿程水頭損失。

Hf=0.948×105×340×78.531.77/143/143.44.77+0.948×105×320×14.551.77/67.24.77=10.42m

5.1.2 局部水頭損失。

Hj=0.42×15%=1.56m

5.1.3 水頭損失。

∑Hf=10.42+0.51+1.56=12.48m

5.2 設計總揚程。

Hp=Zd+H+Z+ΔH

Hp——設計總揚程，m；

Zd——水源動水位與首部管路中心線之間的高差，m；

H——管路總水頭損失，m；

Z——管路中心線水平面與地面最高處出水口之間的高差，m；

ΔH——0.3m(出水口富余水頭取0.3m)。

Zd=5.5m

H=12.48m

Z=-1.2m

ΔH=0.3m

Hp=5.5+12.48+0.3-1.2=17.08

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5.3 水錘壓力驗算。

典型管路選取最末一條支管，驗算水錘壓力

水錘波傳播速度

C=1435/ (1+ad)/δ

C——水擊波速度；m/s；

a=R/E ——水的彈性系數與管壁材料的彈性系數。

a=0.53

d ——管道內徑，cm；

δ——管壁厚度，cm；

C=1453/ (1+0.53×14.34)/0.83=450.26m/s

水錘壓力計算：事故發生在停機的瞬間，需驗算直接水錘壓力。

計算如下：

V0=Q/W=0.022/πR2=0.022/3.14×0.0717×0.0717=1.36m/s

Ha=CV0/g=450.26×1.36/9.8=62.49m

H總壓力=Hp=Zd+H+Z=62.49+5.5+12.48=80.47m

5.4 壓力復核。

選擇管材壓力等級0.6MPa，根據P340 管材材料性能， H總壓力未超過0.6MPa×1.5，滿足設計要求。

6. 結語

6.1 方塘結構。

方塘上部尺寸為40m×50m，深度6.0m，邊坡1：1.5，底部尺寸為22m×32m。方塘有效容積為2313.13m3。

6.2 方塘涌水量。

方塘涌水量近似按大口井非完整井公式計算，方塘涌水量79.72 m3/h大于灌溉設計用水量78.53 m3/h，方塘結構尺寸、涌水量滿足設計要求。

6.3 管網設計。

設計總揚程17.08m，水錘壓力80.47m。采用P340管，選擇管材壓力等級0.6MPa，

未超過0.6MPa×1.5，滿足設計要求。

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參考文獻

［1］ 張貴軒，張賡.電法勘探找水技術方法研究與實際應用.中華建設科技，2013（10）.

［2］ 岳景陽，張宇，張賡.花生節水灌溉項目水資源供需平衡分析.中華建設科技，2014（4）.

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［文章編號］1619-2737（2014）06-28-851

［作者簡介］馮玖龍（1964.9-），男，職稱：水利助理工程師，工作單位：阜新蒙古族自治縣泡子鎮水利站，從事水利管理工作。

陳晨（1982.8-），男，職稱：水利助理工程師，工作單位：阜新蒙古族自治縣佛寺水庫管理處，從事水利工程管理工作。

張賡（1991.11-），男，漢族，籍貫：遼寧省北票市人，職稱：軟件開發實習工程師，工作單位：遼寧省阜新市水利科技推廣中心，主要研究JAVA開發，Javascript設計應用，ajax的實踐等方向，大連外國語大學軟件學院計算機科學與技術（日英強化）專業四年級學生。

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