低壓管道灌溉工程優化設計要點分析

茅和平 郁程鵬 姜曼

無錫市三和農業灌排工程設計有限公司 江蘇 無錫 214072

前言：隨著經濟社會的發展，人們越來越是意識到保護水資源的重要性，作為水資源嚴重不足的大國，必須要研究節水措施。而農業是用水量最大的產業，節水灌溉能夠有效緩解水資源的供需矛盾，低壓管道灌溉工程具有低壓、節水、節地、節能等多方面優勢，值得大力推廣，并且在此基礎上不斷優化提升。

一、簡述低壓管道灌溉工程內涵

（一）低壓管道灌溉工程的概念

低壓管道灌溉工程屬于地面灌溉類，是用管道取代明渠輸水的灌溉系統，輸水時的壓力相對較低，管道系統內的壓力一般不超過0.2Mpa，而管道最遠處出口壓力在0.002MPa到0.003MPa之間，相對于噴灌或微噴灌等灌溉系統的壓力明顯較低。低壓管道灌溉技術具有節水、省時、省力、省地、節能等優點，有效降低了水資源在輸送過程中的浪費，對于干旱地區的節灌工程推廣具有重要意義。

（二）低壓管道灌溉工程的基本構成

低壓管道灌溉系統主要包括水源、首部樞紐、輸配水管網、給水裝置、保護設施、田間灌水設施等部分。其中水源主要有水庫、水渠、水井等，首部樞紐包括提水設備、動力設備等，輸配水管網主要包括管道和管件，保護措施主要有排氣閥、安全閥等，田間灌水設備指的是移動軟管、輸水溝等。管道灌溉系統按照壓力來源可以分為自壓和機壓，根據管網分布可以分為環狀和樹狀，根據固定形式可以分為固定式、半固定式、移動式，根據結構可以分為封閉式、半封閉式、開敞式。

二、分析低壓管道灌溉工程優化設計要點

（一）低壓管道灌溉工程優化設計原則

低壓管道灌溉工程優化設計應該秉承節水、節地、節能、省工、增產、便于管理等原則進行，工作壓力滿足需求，管線布置最優、控制面積最大，從而有效節約水資源，最大化提升經濟效益和環境效益。

（二）低壓管道灌溉工程水源優化設計

水源系統一般包括取水口、引水渠、進水前池及其他設備，在進行低壓管道灌溉工程優化設計時，首先要了解實際情況，評估水源條件的影響，考慮低壓管道灌溉技術的適用性。對于井水灌溉區，工程設計相對簡單，除了滿足各個灌溉區的壓力需求外，應該盡可能降低工作壓力的范圍，從而有效降低運行能源消耗。而河水灌溉區的水源設計，應該充分利用自然地形落差的作用，降低灌溉成本。在水源位置的選擇上，應該充分考慮取水距離、控制管理、占用耕地等方面，滿足最不利區域的最小工作壓力需求。另外，充分考慮水源質量，加強防瘀堵設計，在進水口設計攔物網或攔物柵防止漂浮的的秸稈、植物進入，通過攔沙坎阻止泥沙顆粒進入，并且根據泥沙含量和級配設計水流進入速度，從而有效防止管道淤阻。

（三）低壓管道灌溉工程流量優化設計

通常情況下，低壓管道灌溉工程流量設計的計算公式為：Q=amA/(ηTt)。其中m為灌水定額，a為灌溉高峰期作物的種植比例，A為灌溉設計面積，η為灌溉水利用系數，t為系統日工作小時數，T為一次灌水延續時間。經過實踐發現，傳統的灌水定額計算方法有一定的局限性，在進行低壓管道灌溉工程流量設計優化時，還應該充分考慮不同作物、不同生育期的適宜含水量和濕潤層深度不同，確保灌水定額的合理性。

（四）低壓管道灌溉工程管網優化設計

1、管網布置

由于管網建設占據了低壓管道灌溉工程造價的70%以上，所以管網設計是低壓管道灌溉工程優化設計的重點。管網設計需要進行科學論證，保證方案的經濟性、合理性、可行性，一旦出現問題則直接影響著整個設計方案的有效性。在管網設計時，應該充分考慮水源位置、地形特點、地塊分布、用戶需求、管理控制等方面，首先對工程資料進行收集整理，并且與建設單位和需求用戶積極溝通，了解設計需求和實施條件，據此擬定數個可行性設計方案，然后根據初步方案計算工程量、建設成本、建設周期等方面數據，通過綜合對比后確定最優方案，最后針對確定方案進行細化設計，完善施工方案。

2、管材選擇

低壓管道灌溉工程中用到的管材類型主要有化學管、金屬管、混凝土管等，管材的選擇不但要滿足技術指標，還應該符合經濟性需求。運用經濟流速法進行管材選擇，主要影響因素包括使用壽命、管材價格、施工成本、動力價格等，如果管材價格偏高、而動力價格偏低，則應該采用較大的經濟流速值，相反，則應該選擇較小的經濟流速值，然后運用計算公式得出管道直徑，據此選擇合適的管材。

3、水泵配置

在進行水泵選擇時，應該準確計算水泵揚程，一般通過如下公式進行計算：H泵=H首+H井+H泵損。H泵指的是水泵揚程，H首指的是首部樞紐所需要的工作水頭，H井指的是抽水站水源的水位或機井動水位，H泵損指的是水泵的局部水頭損失和沿程之和。

（五）低壓管道灌溉工程保護優化設計

低壓管道灌溉工程優化設計應該充分考慮防寒措施，保證管網不受低溫破壞。另外，注重超壓保護，通過壓力調節避免管道水回流倒吸污染水源或破壞水泵，從而保證低壓管道灌溉系統正常運行。

三、結論

綜上所述，本文首先了解了低壓管道灌溉工程的概念及基本構成，然后重點從水源設計、流量設計、管網設計、防護設計等方面進行了研究，希望能夠提升低壓管道灌溉工程設計的有效性，提高灌溉水資源的利用率，推動節水工程的發展，更好的為農業服務，提升農業生產的綜合效益。