貴陽(yáng)市烏當(dāng)區(qū)柏枝田水庫(kù)工程提灌區(qū)管道工程設(shè)計(jì)分析

【摘要】柏枝田水庫(kù)灌溉及供水工程是以灌溉、鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水為主，兼有農(nóng)村人畜飲水，同時(shí)具有調(diào)節(jié)下游河道水環(huán)境功能的一項(xiàng)綜合性水利工程。在該水庫(kù)工程建設(shè)設(shè)計(jì)中，提水灌區(qū)管道工程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的組成部分，必須加強(qiáng)重視和分析。本文主要結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)，闡述了貴陽(yáng)市烏當(dāng)區(qū)柏枝田水庫(kù)工程提灌區(qū)管道工程設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】水庫(kù)；灌區(qū)；管道；管材；管網(wǎng)

1、工程概況

柏枝田水庫(kù)位于貴陽(yáng)市烏當(dāng)區(qū)東部的百宜鄉(xiāng)拐比村柏枝田村民組，是以灌溉為主，兼有城鎮(zhèn)供水的綜合性水利工程，工程建成后可為5713畝生態(tài)型蔬菜基地、稻田、經(jīng)濟(jì)果林年供水110萬(wàn)m3，解決百宜鄉(xiāng)及周邊村寨2020水平年9394人后飲水59萬(wàn)t的安全飲水問(wèn)題，同時(shí)確保河流生態(tài)環(huán)境用水29.6萬(wàn)m3/年。

2、提水灌區(qū)情況

柏枝田水庫(kù)灌溉范圍主要為百宜鄉(xiāng)拐比、柏枝田、周家寨、臺(tái)子田、拐吉、大凹、汪家寨、團(tuán)坡、界牌、拐里、冷沖、基昌壩、百宜等13個(gè)村寨。其中柏枝田、臺(tái)子田、拐比、大凹、汪家寨、團(tuán)坡、界牌、拐里、冷沖片區(qū)為自流灌溉，其余村寨為提水灌溉。

提水灌區(qū)：從水庫(kù)下游管道取水，利用泵站提水到高位水池；擬采用輸水干管從高位水池取水，輸水至百宜林場(chǎng)，在輸水總干管0+114樁號(hào)處接朱家灣輸水主管，在輸水總干管0+389樁號(hào)處接朱家灣輸水主管處接基昌壩輸水主管、東瓜穴輸水主管輸水至灌區(qū)。

朱家灣輸水主管接輸水干管，經(jīng)從依坡、拐吉，最后到朱家灣，總長(zhǎng)1564m，總控制灌溉面積841畝；基昌壩輸水主管接輸水干管，順基昌壩通村公路布置，總長(zhǎng)1202m，總控制灌溉面積1033畝；東瓜穴輸水主管接輸水干管，順323縣道布置，經(jīng)百宜，最后到東瓜穴，總長(zhǎng)2335m，總控制灌溉面積1041畝及解決人飲9394人，牲畜3209頭（需水流量為0.019m3/s，日變化系數(shù)為1.3，則設(shè)計(jì)流量為0.025m3/s）。

根據(jù)地質(zhì)勘查，灌區(qū)內(nèi)無(wú)重大地質(zhì)缺陷如活動(dòng)斷層、滑坡、泥石流等，對(duì)輸水線路的選擇不存在地質(zhì)條件制約因素。

3、提灌區(qū)管道工程設(shè)計(jì)

3.1 線路選擇

本次設(shè)計(jì)在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核調(diào)查看，管線可以分為兩個(gè)布置方案：

（1）管線布置方案一：

擬采用輸水干管從高位水池取水，輸水至百宜林場(chǎng)，在輸水總干管0+114樁號(hào)處接朱家灣輸水主管，在輸水總干管0+389樁號(hào)處接基昌壩輸水主管、東瓜穴輸水主管輸水至灌區(qū)。

朱家灣輸水主管接輸水干管，經(jīng)從依坡、拐吉，最后到朱家灣，總長(zhǎng)1564m，總控制灌溉面積841畝；基昌壩輸水主管接輸水干管，順基昌壩通村公路布置，總長(zhǎng)1202m，總控制灌溉面積1033畝；東瓜穴輸水主管接輸水干管，順323縣道布置，經(jīng)百宜，最后到東瓜穴，總長(zhǎng)2335m，總控制灌溉面積1041畝及解決人飲9394人，牲畜3209頭（需水流量為0.019m3/s，日變化系數(shù)為1.3，則設(shè)計(jì)流量為0.025m3/s）。

（2）管線布置方案二：

擬采用輸水干管從高位水池取水，輸水至百宜林場(chǎng)，輸水干管0+130樁號(hào)處朱家灣輸水主管和基昌壩輸水主管；東瓜穴輸水主管直接從高位水池取水輸水至灌區(qū)。

朱家灣輸水主管接輸水干管，經(jīng)百宜林場(chǎng)北面1315m高程的埡口、朱家灣，最后到拐吉，總長(zhǎng)2020m，總控制灌溉面積1108畝。

基昌壩輸水主管接輸水干管，從灌區(qū)中間布置，總長(zhǎng)1470m，總控制灌溉面積1410畝；東瓜穴輸水主管直接從高位水池取水，經(jīng)323縣道對(duì)面1330m高程埡口到百宜，最后到東瓜穴，總長(zhǎng)2820m，總控制灌溉面積1170畝、解決人飲9394人，牲畜3209頭（需水流量為0.019m3/s，日變化系數(shù)為1.3，則設(shè)計(jì)流量為0.025m3/s）。

但經(jīng)過(guò)兩方案的比較來(lái)看，方案一管線長(zhǎng)度比方案二短516m，方案二費(fèi)用比方案一高5.89萬(wàn)元，且地形起伏較大，不利于管線布置。綜上，所以最終選擇方案一。

3.2 管網(wǎng)布置

擬采用輸水干管從高位水池取水，輸水至百宜林場(chǎng)，在輸水總干管0+114樁號(hào)處接朱家灣輸水主管，在輸水總干管0+389樁號(hào)處接朱家灣輸水主管處接基昌壩輸水主管、東瓜穴輸水主管輸水至灌區(qū)，總設(shè)計(jì)灌溉面積為3843畝。

家灣輸水主管接輸水干管，經(jīng)從依坡、拐吉，最后到朱家灣，總長(zhǎng)1564m，總控制灌溉面積841畝（其中果林132畝，蔬菜709畝）。

基昌壩輸水主管接輸水干管，順基昌壩通村公路布置，總長(zhǎng)1202m，總控制灌溉面積1033畝（其中果林147畝，蔬菜886畝）。

東瓜穴輸水主管接輸水干管，順323縣道布置，經(jīng)百宜，最后到東瓜穴，總長(zhǎng)2335m，總控制灌溉面積1041畝蔬菜及解決人飲9394人，牲畜3209頭（需水流量為0.019m3/s，日變化系數(shù)為1.3，則設(shè)計(jì)流量為0.025m3/s）。

沿輸水主管每400m左右布置一根支管，再在支管上沿等高線布置分管，每根分管上布置給水栓，第一個(gè)給水栓距支管入口25m，其余間距為50m左右，不足50m的按25m布置給水栓，然后用移動(dòng)軟管接給水栓，通過(guò)移動(dòng)塑膠軟管輸送至灌區(qū)人工澆灌，移動(dòng)塑膠軟管長(zhǎng)約25m。

3.3 管材比選

輸水管在長(zhǎng)距離輸水工程中，管材的選擇一般要根據(jù)工程的規(guī)模，管道的工作壓力，輸水距離的長(zhǎng)短，工程的進(jìn)度與重要性，以及工程所在地的地形、地貌、地質(zhì)情況，當(dāng)?shù)毓懿牡纳a(chǎn)狀況，應(yīng)用管材的習(xí)慣，進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全等方面論證綜合比較后確定。本工程在鋼管、鑄鐵管、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管、PE管、玻璃鋼夾砂管和聚氯乙烯（UPVC）管等方面選擇?，F(xiàn)將上述6種管材進(jìn)行比較，見(jiàn)表1。

由上表1比較可以知道各類管材的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)灌區(qū)地形條件進(jìn)行綜合考慮，因此，本工程采用PE管。

3.4 輸水管計(jì)算

3.4.1 灌區(qū)管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量

Q =（灌溉面積×灌溉用水定額）÷（灌水時(shí)間×灌溉水綜合利用系數(shù)），管道水利用系數(shù)為0.9。

3.4.2 管道選擇

根據(jù)灌區(qū)的地形特征，采用PE管，PE管均為地埋管道。管徑選擇其計(jì)算公式如下：

式中：D—設(shè)計(jì)管道外徑，m；Qmax—最大設(shè)計(jì)流量，m3/s；V—設(shè)計(jì)流速，取經(jīng)濟(jì)流速（1.0m/s～1.5m/s），取1.0m/s。

3.4.3 水頭損失計(jì)算

由于管灌區(qū)干、支管布設(shè)較多且密，節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，難于進(jìn)行各節(jié)點(diǎn)水力計(jì)算。本次設(shè)計(jì)按代表性原則進(jìn)行各管水力計(jì)算，即選擇管網(wǎng)起始部位和末端部位進(jìn)行計(jì)算，只要該管的水力控制要素滿足設(shè)計(jì)水力要求，其他管段亦可滿足。

根據(jù)規(guī)范PE管沿程水頭損失計(jì)算公式如下：

式中：hf—沿程水頭損失（m）；L—管道長(zhǎng)度（m）；d—管段計(jì)算內(nèi)徑（m）；Q—管段流量（m3/h）。局部水頭損失hj近似按沿程水頭損的10%～15%計(jì)。取10%計(jì)。

3.4.4 小水池設(shè)計(jì)

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)用水量，本次設(shè)計(jì)單個(gè)水池容積為40m3和25 m3。根據(jù)規(guī)范蓄水池的容積按日最大需用水量的40%～60%計(jì)算。

根據(jù)灌溉定額，各小灌區(qū)日最大需用水量為：

W=101×1÷0.9=112m3/d×0.6=67.33m3/d；

W=53×1÷0.9=58.89m3/d×0.6=35.33m3/d；

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，烏當(dāng)區(qū)柏枝田水庫(kù)工程提水灌區(qū)管道工程輸水效率高、節(jié)水、省工，管理方便，取得了較好的運(yùn)行管理效果。在灌區(qū)管道工程設(shè)計(jì)中，必須結(jié)合工程實(shí)際情況，加強(qiáng)分析和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，確保設(shè)計(jì)的合理性，從而為同類工程提供重要的借鑒和參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭培成. 汾河三壩灌區(qū)橋頭提水低壓管道輸水灌溉工程的建設(shè)及效益分析[J]. 山西水利科技， 2002（2）：46-48.

[2]閆建兵. “介休市興地灌區(qū)管灌工程設(shè)計(jì).” 山西水土保持科技 3（2015）：43-44.