1、農(nóng)田水利學(xué)Irrigation and Drainage河海大學(xué)水利水電學(xué)院俞雙恩TelEmail：2013年4月Hohai UniversityHohai University灌溉管道系統(tǒng)的特點(diǎn)及發(fā)展概況灌溉管道系統(tǒng)的特點(diǎn)及發(fā)展概況灌溉管道系統(tǒng)的組成和分類灌溉管道系統(tǒng)的組成和分類灌溉管道系統(tǒng)規(guī)劃布置灌溉管道系統(tǒng)規(guī)劃布置管道及管網(wǎng)設(shè)計(jì)管道及管網(wǎng)設(shè)計(jì)第四章 灌溉管道系統(tǒng)Irrigation pipe-line system第一節(jié) 灌溉管道系統(tǒng)的特點(diǎn)與發(fā)展概況characters and development of the irrigation pipe-line sy

2、stem灌溉管道系統(tǒng)的特點(diǎn) characters of the pipe-line irrigation system 灌溉管道系統(tǒng)是指在一定壓力作用下，將灌溉水由管道輸送到田間，經(jīng)田間灌水裝置實(shí)施灌溉的工程系統(tǒng)。噴灌、微灌、低壓管道輸水灌溉等均屬于灌溉管道系統(tǒng)。 低壓管道輸水系統(tǒng)又稱管灌系統(tǒng)，其管道工作壓力較低，一般不超過0.4MPa，出水口或給水栓的工作水頭為0.30.5m。適用于井灌區(qū)或提水灌區(qū)。Hohai UniversityHohai University井井泵泵泵房泵房保護(hù)裝置保護(hù)裝置彎頭彎頭凍土深凍土深三通三通干管干管支管支管四通四通Hohai UniversityHohai U

3、niversityl 灌溉管道系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) major advantages of the pipe-line irrigation system 減少滲漏與蒸發(fā)，節(jié)水效果顯著 減少占地，提高土地利用率 適應(yīng)性強(qiáng)，灌溉效率高 灌水及時(shí)，有利于作物高產(chǎn) 管理維護(hù)方便，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化l 灌溉系統(tǒng)的缺點(diǎn) major disadvantages of the pipe-line irrigation system 一次性投資大、規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容復(fù)雜、水質(zhì)要求高、施工管理要求高。Hohai UniversityHohai Universityl 灌溉管道系統(tǒng)的發(fā)展概況 developing situation

4、 of the pipe-line irrigation system 國外發(fā)展概況 developing situation of abroad 始于上世紀(jì)20年代，廣泛應(yīng)用于50年代。最具代表性的國家是美國和以色列。美國目前噴灌面積已占灌溉總面積的50%，微灌面積占灌溉面積4.3% ；以色列噴灌面積占30%，微灌面積已占灌溉總面積的70%。美國實(shí)施灌溉管道系統(tǒng)是為了追求高生產(chǎn)效率，以色列實(shí)施灌溉管道系統(tǒng)是為了節(jié)水。Hohai UniversityHohai UniversityHohai UniversityHohai University 國內(nèi)發(fā)展概況 developing situat

5、ion in China 始于上世紀(jì)50年代，70年代得到迅速發(fā)展。北方多，南方少。2010年我國噴、微灌面積514.1萬hm2, 占我國工程節(jié)水灌溉面積的20%；低壓管灌面積668萬hm2, 占我國工程節(jié)水灌溉面積的24.4%。 我國的噴灌主要應(yīng)用于園林綠化和部分都市郊區(qū)；微灌主要應(yīng)用于設(shè)施農(nóng)業(yè)；低壓管灌主要應(yīng)用于北方井灌區(qū)，上世紀(jì)80年代開始在一些渠灌區(qū)進(jìn)行推廣應(yīng)用。 灌溉管道系統(tǒng)的管材主要有塑料管、薄壁鋁合金管、混凝土管等。第二節(jié) 灌溉管道系統(tǒng)的組成與分類components and classification of the irrigation pipe-line system灌溉管

6、道系統(tǒng)的組成 components of pipe-line irrigation system灌溉管道系統(tǒng)水源water sources首部樞紐Head works輸配水管網(wǎng)Pipe-line networks田間灌水裝置Field irrigation elements附屬建筑物Subsidiary constructions附屬裝置Subsidiary equipmentsHohai UniversityHohai University灌溉管道系統(tǒng)的分類 classification of pipe-line irrigation systemHohai UniversityHohai

7、University灌溉管道系統(tǒng)的分類結(jié)構(gòu)形式structure可移動(dòng)程度Moveable degree壓力來源pressure開敞式半封閉式自壓式機(jī)壓式固定式半固定式移動(dòng)式第三節(jié) 灌溉管道系統(tǒng)規(guī)劃布置planning and layout the pipe-line irrigation system規(guī)劃時(shí)需要收集的資料自然條件資料收集灌區(qū)地形、土壤、作物、水源、氣候等自然條件資料社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀、現(xiàn)有水利設(shè)施、農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、水利規(guī)劃、行政區(qū)劃、經(jīng)濟(jì)條件、交通及電力條件等社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料Hohai UniversityHohai University規(guī)劃內(nèi)容水源工程首部樞紐管網(wǎng)規(guī)劃出水口

8、規(guī)劃水源工程規(guī)劃布置 layout of the water source engineeringHohai UniversityHohai University水源工程地表水源地表水源引水工程提水工程蓄水工程集雨工程機(jī)井、大口井、輻射井引泉工程水源工程規(guī)劃應(yīng)根據(jù)水源類型及地形、地質(zhì)等具體條件選擇技術(shù)可行、工程簡單、投資較少的取水方式和取水位置。盡量將取水位置定在灌區(qū)地塊的中心，以便縮短管線、減少投資、提高灌水均勻度。Hohai UniversityHohai University首部樞紐的組成與布置 component and layout of the head work首部樞紐的組成施肥

9、系統(tǒng)量測系統(tǒng)增壓系統(tǒng)過濾系統(tǒng)調(diào)壓系統(tǒng)控制系統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)1總閥門；總閥門；2帶有計(jì)數(shù)器的體積閥；帶有計(jì)數(shù)器的體積閥；3逆止閥；逆止閥；4向肥料罐供向肥料罐供水；水；5真空閥；真空閥；6壓差計(jì)；壓差計(jì)；7主壓力控制閥；主壓力控制閥；8肥料輸入系統(tǒng)；肥料輸入系統(tǒng)；9主過濾器；主過濾器；10、11供水管；供水管；12肥料罐出口；肥料罐出口；3肥料罐；肥料罐；14沖洗閥沖洗閥輸配水管網(wǎng)的規(guī)劃布置 layout of delivery and distribution pipe-line networksl布置的原則與要求 principle and requirements 管道短而直 地基堅(jiān)實(shí) 最大縱坡

10、應(yīng)小于1：1.5，傾角應(yīng)小于或等于土壤內(nèi)摩擦角 埋深不小于0.6m 大于100mm的管道，拐角處應(yīng)設(shè)鎮(zhèn)墩 管道進(jìn)口必須設(shè)節(jié)制閥，管道最低處應(yīng)設(shè)置泄水閥 管道盡量沿道路或田塊邊界布置，交叉式應(yīng)直交 應(yīng)設(shè)保護(hù)裝置。Hohai UniversityHohai Universityl 管網(wǎng)布置形式 layout shape of the pipe-line works 樹枝狀布置 Hohai UniversityHohai University一字型布置T型布置工字型布置L型布置 環(huán)狀管網(wǎng) Hohai UniversityHohai University單環(huán)狀布置雙環(huán)狀布置以上為井灌區(qū)管網(wǎng)布置的主要形

11、式，規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況，靈活采用。對于渠灌區(qū)，管網(wǎng)系統(tǒng)主要采用樹枝狀管網(wǎng)，一般灌溉規(guī)模較大，管網(wǎng)布置也比較復(fù)雜，常見的幾種布置形式見下圖：Hohai UniversityHohai University梯田管網(wǎng)布置山丘區(qū)管網(wǎng)布置第四節(jié) 輸配水管道及管網(wǎng)設(shè)計(jì)delivery and distribution pipe-line and design of pipe networks管道系統(tǒng)的工作制度 working scheme of the pipe-line systemHohai UniversityHohai University管道系統(tǒng)工作制度續(xù)灌方式Continual irri

12、gation輪灌方式Rotational irrigation隨機(jī)方式Random method面積較小面積較大較少采用管道系統(tǒng)的流量設(shè)計(jì) discharge calculation of the pipe-line system 管道設(shè)計(jì)流量是指在灌水期間，管網(wǎng)中某級管道，為滿足作物需水要求所需要通過的最大流量。l管道設(shè)計(jì)流量的計(jì)算 calculation of design flow of pipe-line 某一級管道的設(shè)計(jì)流量可依據(jù)某次灌水時(shí)實(shí)際控制的灌溉面積、灌水定額等技術(shù)參數(shù)確定：Hohai UniversityHohai Universityl 樹狀管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量的計(jì)算 calcu

13、lation of design flow for tree type of pipe-line networks 續(xù)灌方式： 輪灌方式：管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量等于輪灌組中最大設(shè)計(jì)流量值。l 環(huán)狀管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量的計(jì)算 calculation of design flow for ring pipe-line networks 根據(jù)質(zhì)量守恒定律，流向任一節(jié)點(diǎn)的流量必須等于流出該節(jié)點(diǎn)的流量：Hohai UniversityHohai UniversityijiqQ0管徑的確定 determine the diameter of the pipes 初選管徑可按下式計(jì)算： 管道流速應(yīng)根據(jù)管材采用經(jīng)濟(jì)流速，各種管

14、材經(jīng)濟(jì)流速見下表： 設(shè)計(jì)管徑必須是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格管徑！Hohai UniversityHohai University管材鋼筋混凝土管混凝土管水泥砂土管硬塑料管移動(dòng)軟管流速（m/s）0.81.50.51.00.40.81.01.50.51.2管道系統(tǒng)的水力計(jì)算 hydraulic calculation of the pipe-line system 管道水力計(jì)算的任務(wù)是確定管道的沿程水頭損失和局部水頭損失，推算各級管道的壓力和管網(wǎng)進(jìn)口工作水頭。l沿程水頭損失計(jì)算 calculation of water head losses with distance 管道沿程水頭損失與流量、管徑、管長有關(guān)：

15、對于多孔出流管道的沿程損失水頭，可按下式計(jì)算：Hohai UniversityHohai University21161211111NmNmFxNxNFFFhHff不同管材、不同出流不同管材、不同出流口數(shù)目，對應(yīng)的多口口數(shù)目，對應(yīng)的多口系數(shù)，可以查相關(guān)設(shè)系數(shù)，可以查相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范。計(jì)規(guī)范。l 局部水頭損失的計(jì)算 calculation of the local water head losses 管道局部水頭損失是水流邊界突然發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生的能量損失。局部水頭損失可按下式計(jì)算： 局部水頭損失系數(shù)可參考相關(guān)規(guī)范選取。l 管網(wǎng)進(jìn)口工作水頭的計(jì)算 calculation of the working pressure in the head of the networks 管網(wǎng)進(jìn)口工作水頭的計(jì)算是從最不利的輪灌組自下而上逐級計(jì)算的： 選用水泵時(shí)，水泵應(yīng)在高效運(yùn)行區(qū)。Hohai UniversityHohai University001hhhZZZHjf管材與管件 materi