節水灌溉工程管網管系總體布置探討

□劉帥楊蓮芝丁惠

（1.商丘市水利施工總隊2.商丘市舜禹水利工程有限公司3.商丘市梁園區水利局）

節水灌溉工程管網管系總體布置探討

□劉帥1楊蓮芝2丁惠3

（1.商丘市水利施工總隊2.商丘市舜禹水利工程有限公司3.商丘市梁園區水利局）

小型農田水利設施是農業基礎設施的重要組成部分，是提高農業綜合生產能力的重要前提條件，是全面建設小康社會的重要基礎保障。節水灌溉工程是小型農田水利基礎設施，而管網管系和噴灌工作制度在節水灌溉工程具有重要的作用。文章結合項目區節水灌溉工程的基本概況，探討了噴灌工作制度，著重對管網管系總體布置進行了分析。

節水灌溉工程；管網；水力計算

0 引言

2011年起，中央加大了小型農田水利重點縣建設補助專項資金的規模，明確了在不同區域、不同經濟發展模式、不同農業發展現狀，突出重點、分類建設的指導思想。要求各地結合實際，因地制宜發展高效節水灌溉試點、旱澇保收高標準農田建設示范和普通重點縣建設。

1 項目區概況

近年來，某市的節水灌溉工程主要是管道輸水灌溉和渠道防滲節水兩種模式。通過水利節水示范項目以及農業綜合開發等項目的建設，全市已基本形成了井灌區以地埋管為主，渠灌區以硬化渠道為主的節水灌溉技術模式。現有節水灌溉面積中，管道輸水模式占節水灌溉面積的80%，渠道防滲模式占節水灌溉面積的20%。

項目區為純井灌區，區內現有農田灌溉用機井386眼，出水量滿足高效節水灌溉要求的可利用機井僅127眼，完好率37.50%，還有199眼機井需進行維修，報廢機井60眼。項目區內機井多為20世紀80-90年代建造，機井井深60 m左右，單井出水量30～35 m3/h，靜水位15 m，動水位30 m，由于年代久遠和管理措施不健全、機井升級改造資金不能落實，缺乏必要的配套工程，現有機井已不能正常發揮灌溉效益。

2 管網管系總體布置

根據項目區內機井分布及地形情況，由單個機井組成獨立的灌溉系統，相互之間獨立運行，互不干擾。

2.1 管道系統各部結構設計

2.1.1 閘閥

為調節流量、方便管理，機井樞紐處設閘閥。

2.1.2 安全閥

為了保證系統安全運行，在機井樞紐處安裝安全閥，防止超壓和水錘破壞。

2.1.3 泄水閥

為方便維修，防止凍害，需排空管內存水，故在管網較低處的一條管道末端，設泄水閥。

2.1.4 進排氣閥

在機井出口安裝進排氣閥。

2.1.5 逆止閥

在機井出口處安裝逆止閥，防止管網水倒流井中。

2.1.6 豎管及其高度

在半固定噴灌工程中，豎管高一般設計為1.50 m，地面以上豎管及噴頭均采用移動式。

2.1.7 鎮、支墩

為了保護好管道，連接好管網，在管道轉彎、變坡處和管道末端、三通、彎頭處均設鎮墩；在安設閘閥處，設支墩。

管網布置根據地形和區域內機井位置，采用梳齒形或豐字型布置，運用干支兩級管道，結合噴頭射程和組合間距合理確定支管出水口間距，管網布置詳見圖1和圖2。

圖1 梳齒型布置圖

圖2 豐字型布置圖

式中:ρs─無風情況下單噴頭全圓噴灑的設計噴灌強度（mm/h）；q─噴頭流量（m3/h）；R─噴頭射程（m）。

參照《噴灌工程設計手冊》公式（10-3），并選擇布置系數和風系數計算：

ρ─設計噴灌強度（mm/h）；Cρ─布置系數；KW─風系數。

參照《噴灌工程技術規范》，區域內土壤允許噴灌強度為10 mm/h，得出：ρ〈［ρ］，滿足規范要求。

2.2.4 霧化指標

根據《噴灌工程設計手冊》公式hp/d計算霧化指標計算得ZY-2（7.0/3.1）噴頭霧化指標為5000，＞4000，滿足噴頭霧化指標的

2.2 噴頭選型和組合間距的確定

按照國家標準《噴灌工程技術規范》的規定，選擇噴頭和確定組合間距按以下要求:一是噴灌強度不超過土壤允許的噴灌強度值；二是噴灌的組合均勻系數不低于規范規定的數值；三是霧化指標不低于作物要求的數值；四是有利于減少噴灌工程的年費用。

2.2.1 噴頭的選擇

噴頭擬采用ZY-2H型金屬搖臂式噴頭。其性能參數如下：噴嘴直徑7.00×3.10 mm；工作壓力300 kpa；噴頭射程19.10 m；噴頭流量3.83 m3/h。

2.2.2 噴頭間距的確定

根據機井出水量、地塊地形等因素，結合當地耕作方式和群眾灌水習慣，確定噴頭間距a＝18 m，支管間距b＝18 m，噴頭布置形式為正方形。

2.2.3 噴灌強度

參照《噴灌工程設計手冊》公式要求。

3 噴灌工作制度

3.1 噴頭在噴點上的工作時間

噴頭在噴點上的工作時間用下式計算：

q─噴頭流量（m3/h）；m─灌水定額（mm）。

計算得，T＝3.23（h）

3.2 噴頭每日可噴灑的工作點數

用公式計算：

n─噴頭每日輪灌次數；t1─每日工作時間，取t1=12h。

計算可得，n＝3.72次，實際工作時噴頭每天輪灌次數取4次。

3.3 輪灌方案的擬定

噴灌時，采用輪灌編組制度。輪灌可使管道的利用率提高，從而降低設備投資，確定輪灌方案時，主要考慮以下原則：

一是輪灌編組應該有一定規律，以方便運行管理。二是各輪灌組的工作噴頭總數盡量接近，從而使系統的流量保持在較小的變動范圍之內。三是輪灌編組應該有利于提高管道設備利用率。四是輪灌編組時，應使地勢較高或路程較遠的組別噴頭數略少，地勢較低或路程較近的組別噴頭數略多，以利于保持水泵在高效區工作。五是制定輪灌順序時，應將流量分散到各配水管道，避免流量集中于某一條干管配水。

5 結語

項目區通過設計合理的管網管系總體布置和噴灌工作制度，達到滿足灌溉需求，使項目區水資源充分合理利用，提高了水資源利用率，擴大了灌溉面積，改善了灌溉條件，提高了作物產量。

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編輯：趙鑫

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2017-05-19