伊犁州特克斯縣生態(tài)四期造林綠化灌溉工程管道設(shè)計(jì)

伍化平

(哈密托實(shí)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，新疆 哈密 839000)

1 引言

植樹(shù)造林可以有效阻擋沙塵、涵蓄水源，對(duì)改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境具有十分重要的意義。我國(guó)已經(jīng)建成(在建)了大量的防護(hù)林工程，如三北防護(hù)林等，經(jīng)過(guò)多年的努力，已經(jīng)取得了良好的效果[1-3]。在干旱地區(qū)造林工程最大的問(wèn)題是水資源短缺，因此，在造林之前，優(yōu)先建設(shè)灌溉工程是十分必要的[4-6]。結(jié)合伊犁州特克斯縣生態(tài)四期造林對(duì)水資源供需問(wèn)題和管道設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行分析。

2 工程概況

項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃灌溉面積6610畝，種植經(jīng)濟(jì)林和生態(tài)林。巴喀勒克水庫(kù)灌區(qū)骨干工程的一號(hào)干管和二號(hào)干管由西向東通過(guò)項(xiàng)目區(qū)，可作為項(xiàng)目區(qū)的灌溉水源。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)種植特點(diǎn)和種植區(qū)域分布，將項(xiàng)目區(qū)劃分五個(gè)獨(dú)立運(yùn)行灌溉區(qū)域，每個(gè)區(qū)域獨(dú)自從骨干工程引水，配備相應(yīng)的田間灌溉工程。其中：旱地生態(tài)經(jīng)濟(jì)林布置三個(gè)灌溉系統(tǒng)面積5900畝，道路生態(tài)綠化林布置兩個(gè)灌溉系統(tǒng)面積710畝。項(xiàng)目區(qū)水源一號(hào)干管和二號(hào)干管均為重力流輸水管道，因此五個(gè)灌溉系統(tǒng)動(dòng)力類型為重力流自壓灌溉方式，運(yùn)行方式為手動(dòng)運(yùn)行。

3 水量平衡分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，巴喀勒克水庫(kù)灌區(qū)骨干工程的一號(hào)干管和二號(hào)干管由西向東通過(guò)項(xiàng)目區(qū)，項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀無(wú)引水。那瓦渠末端退水渠經(jīng)過(guò)項(xiàng)目區(qū)東部，由于地勢(shì)較低，現(xiàn)狀無(wú)引水。項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀年水源情況見(jiàn)表1。

表1 現(xiàn)狀年項(xiàng)目區(qū)灌溉水源情況表

設(shè)計(jì)水平年項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃灌溉水源為巴喀勒克水庫(kù)灌區(qū)骨干工程的一號(hào)干管和二號(hào)干管。項(xiàng)目區(qū)設(shè)計(jì)水平年水源情況見(jiàn)表2。

表2 設(shè)計(jì)水平年項(xiàng)目區(qū)灌溉水源情況表

現(xiàn)狀年無(wú)灌溉，水利工程供水量為零。設(shè)計(jì)水平年的供水水源巴喀勒克水庫(kù)灌區(qū)骨干工程的一號(hào)干管和二號(hào)干管，根據(jù)特克斯縣水管總站的分配，可供水量20.33萬(wàn)m3，逐月供水量見(jiàn)表3。

表3 設(shè)計(jì)水平年項(xiàng)目區(qū)逐月供水量表

3.1 需水量預(yù)測(cè)

本項(xiàng)目主要涉及到灌溉用水，工業(yè)用水、人畜用水不屬于本項(xiàng)目用水范圍之內(nèi)，因此用水量只計(jì)算灌溉需水量。灌溉需水量計(jì)算公式如下：

Wj=A×m

(1)

W=Wj÷η

(2)

式中：Wj凈灌溉用水量，m3；A灌溉面積，畝；m灌水定額，m3/畝；W毛灌溉用水量，m3；η灌溉水利用系數(shù)，0.93。

依據(jù)現(xiàn)狀年各種作物的灌溉制度、灌溉面積以及灌溉水利用系數(shù)，計(jì)算項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀年需水量情況見(jiàn)表4。

表4 設(shè)計(jì)水平年項(xiàng)目區(qū)逐月需水量預(yù)測(cè)表

3.2 水資源供需平衡分析

現(xiàn)狀年，項(xiàng)目區(qū)無(wú)灌溉，無(wú)需做水土資源平衡分析。設(shè)計(jì)水平年，灌溉水利用系數(shù)為0.93，年凈需水量為198.30萬(wàn)m3，毛需水量為213萬(wàn)m3，可供水量為220.33萬(wàn)m3。根據(jù)水土平衡計(jì)算數(shù)據(jù)，項(xiàng)目區(qū)水源是可靠的，水量是有保障的，具備項(xiàng)目實(shí)施的水資源條件。供需水平衡分析見(jiàn)表5。

表5 設(shè)計(jì)水平你項(xiàng)目區(qū)供需水平衡分析表 單位：萬(wàn)m3

4 灌溉管道設(shè)計(jì)

4.1 管材比選

輸水管道材質(zhì)多樣，對(duì)后期運(yùn)行管理有巨大影響。對(duì)輸水管管材的選擇，主要從性能和經(jīng)濟(jì)兩方面進(jìn)行綜合比選，滴灌工程常用管材主要是PVC管、PE管、玻璃鋼夾砂管以及鋼管，比選內(nèi)容見(jiàn)詳見(jiàn)表6。根據(jù)比選結(jié)果，主干管、支管、微噴帶采用PE管，分干管和出地管采用PE管。

表6 管材比選表

4.2 管徑設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)水平年種植經(jīng)濟(jì)林木和綠化林木，灌溉方式采用微噴帶，設(shè)計(jì)水平年灌溉制度見(jiàn)表7。

表7 設(shè)計(jì)水平年灌溉制度表

根據(jù)已確定的工作制度，微灌系統(tǒng)某級(jí)管道的設(shè)計(jì)流量計(jì)算公式如下：

(3)

式中：Q為某級(jí)管道設(shè)計(jì)流量，L/h；qi第i號(hào)灌水器的設(shè)計(jì)流量，L/h；N同時(shí)工作的灌水器個(gè)數(shù)。根據(jù)上述公式，對(duì)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)各微灌系統(tǒng)各級(jí)管網(wǎng)流量進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算成果見(jiàn)表8。

表8 各系統(tǒng)各級(jí)管道和系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量計(jì)算表

經(jīng)濟(jì)管徑計(jì)算采用經(jīng)濟(jì)流速法，計(jì)算公式如下：

(4)

式中：d管道內(nèi)徑，mm；Q管道流量，m3/h；v管道內(nèi)水的流速，m3/s。

干管管道設(shè)計(jì)流速應(yīng)控制在0.9 m/s～1.5 m/s，干管和分干管計(jì)算選用1.5 m/s。支管設(shè)計(jì)流速通常應(yīng)限制在1 m/s～2 m/s以內(nèi)，支管計(jì)算選用=1.5 m/s。擬定系統(tǒng)干管、分干管、支管經(jīng)濟(jì)管徑計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 擬定系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)管徑計(jì)算表

5 結(jié)論

結(jié)合伊犁州特克斯縣生態(tài)四期造林工程實(shí)例，通過(guò)水資源供需平衡分析，項(xiàng)目區(qū)可供水量可滿足設(shè)計(jì)年用水需求，生態(tài)四期造林工程具備可實(shí)施性；通過(guò)方案比選灌溉工程管材選用PE管材，對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境具有較好的適應(yīng)性，根據(jù)林木灌溉制度確定了各級(jí)管道的管徑，可為類似工程提供參考。