-130-第十二章高效節(jié)水灌溉方案12.1設計依據(jù)（1）《節(jié)水灌溉工程技術規(guī)范》（GB/T50363-2006）；（2）《管道輸水灌溉工程技術規(guī)范》（GB/T20203-2017）；（3）《微灌工程技術規(guī)范》(GBT50485-2009)；（4）《灌溉與排水工程設計規(guī)范》（GB50288-99）；（5）《給排水管道施工及驗收規(guī)范》（GB50268-08）；（6）《室外給水管道附屬構筑物》(05S502-06)；（7）其他技術規(guī)范和標準。12.2設計原則1）工程布局按照《節(jié)水灌溉技術規(guī)范》的原則；2）根據(jù)作物種類、種植方式、土壤類型、降雨以及所選用的灌溉方式，同時考慮施工、管理、對田間農(nóng)作物的影響及經(jīng)濟因素等，確定干管、支管、地面支管和毛管的布置方式；3）充分利用原有的水利及其他工程設施，并與道路、林帶、供電、居民點的規(guī)劃相結合，做到統(tǒng)籌安排、布局合理；4）在保證灌溉質(zhì)量、運行安全可靠和管理方便的前提下，盡量降低工程造價和運行費用，盡量考慮節(jié)水設施的綜合利用；5）干管、支管等的布置取決于地形地勢、水源、作物分布和支管的布置；6）灌溉保證率、灌水均勻度、灌溉水利用系數(shù)滿足規(guī)范要求。7）工程布置在保證灌水質(zhì)量、運行安全可靠和管理方便的前提下，盡可能降低工程造價和運行費用，提高設備利用率，主要按以下原則進行：①工程規(guī)劃與當?shù)剞r(nóng)業(yè)區(qū)劃和水利規(guī)劃協(xié)調(diào)一致；②所用設備安裝方便，運行操作安全可靠；③水量分配盡量均勻一致，管道之間不能出現(xiàn)流量過于集中和過于分散的情況；④管道一般順坡或平坡布置，盡量減少逆坡布置的管道數(shù)量，有利于減小水頭損失，改善流動性能，使管道間壓力較為均衡。12.3建設范圍和項目布局12.3.1工程建設任務與規(guī)模項目區(qū)目前已規(guī)劃改造提升示范項目，整治面積約0.72畝。為推動農(nóng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展，增加耕地畝均效益，發(fā)揮區(qū)域改造提升示范作用，同時滿足區(qū)域農(nóng)作物灌溉用水需求，擬布設管道實施自流灌溉200畝。詳見表5.2-1。表12.3.1-1項目高效節(jié)水灌溉分布統(tǒng)計表編號村社長度（m）直徑（mm）水源高效節(jié)水面積（畝）萬能村-XXYSG-1石灘鎮(zhèn)萬能村大圍社413110屯水田100雙寨村-XXYSG-1石灘鎮(zhèn)雙寨村雙寨子社920110梯子口水庫100合計133320012.3.2工程總體分布項目區(qū)規(guī)劃實施高效節(jié)水灌溉區(qū)域，技術措施主要是采取管道自流灌溉等田間節(jié)水技術。它有如下優(yōu)勢：1）節(jié)水管道輸水系統(tǒng)可以減少滲漏和蒸發(fā)損失，提高水資源的利用率。各地低壓管道輸水灌溉可比水渠輸水節(jié)約三分之一，是一項有效的節(jié)水灌溉工程措施。2）節(jié)能管道輸水灌溉比水渠輸水多消耗能力，但通過節(jié)水，可提高水的有效利用率.這將會節(jié)省一部分水資源。3）輸水快和省時、省力管道輸水灌溉是在一定壓力下進行的，一般比土渠輸水流速大、輸水快，供水及時可有效節(jié)約灌溉勞動力。4）灌水及時促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管道輸水灌溉，在減少水量損失同時改善了田間灌水條件，縮短了引水灌溉周期，從而有效地滿足了作物生長的需水、可有增產(chǎn)增收的巨大作用。5）減少土地利用率從事農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的人們知道，自家土地附近都會有一定的土地占用，是為了方便輸水灌溉，這在方便灌溉的同時，占用了大量土地，對于我國土地資源緊缺，人均占有耕地不足的現(xiàn)實來說，管道輸水灌溉將會節(jié)省一定的土地利用率。12.4工程設計1、新修灌溉管道輸配水管網(wǎng)設計1）管徑的選擇項目區(qū)鋪設的管道為種植作物服務。管道大小的選擇須根據(jù)所控制區(qū)域的作物在全年中需水量最大的時期來推算。根據(jù)《農(nóng)田低壓管道輸水灌溉工程技術規(guī)范》的要求，首先利用公式（1）計算灌水定額，再根據(jù)灌水定額、種植結構利用公式（2）計算系統(tǒng)的設計流量，再根據(jù)公式（3）計算下級管道的設計流量，最后根據(jù)公式（4）確定管道的理論管徑，再根據(jù)現(xiàn)有的管材規(guī)格選擇管徑。在無資料地區(qū)，灌水定額按下式計算(1)式中：—灌水定額，m3/hm2；—計劃濕潤層土壤容重，KN/m3；—土壤計算濕潤層深度，m；—土壤適宜含水量上限，可取田間持水量的0.85~1.00；—土壤適宜含水量下限，可取田間持水量的0.60~0.65。經(jīng)計算等到糧油的最大灌水定額為2723m3/hm2。管道系統(tǒng)的設計流量按公式（2）進行計算(2)式中—灌溉系統(tǒng)設計流量，m3/h；—灌水高峰期第i種作物種植比例；—灌水高峰期第i種作物的灌水定額，m3/hm2；—灌水高峰期第i種作物的一次灌水延續(xù)時間，d，通常按15d考慮；—灌溉時間，h/d，按每天20h考慮；—輸水利用系數(shù)，取0.95。管徑通過下式進行計算由Q==的D=(3)式中D計算出的理論管徑，m；管道經(jīng)濟流速，1.0m/s。計算管徑時，流速可采用經(jīng)濟流速。不同管材的經(jīng)濟流速可按下表確定表12.4-2管道經(jīng)濟流速推薦表（單位為m/s）管材混凝土管鋼筋混凝土管硬塑料管金屬管薄膜管流速0.5～1.00.8～1.51.5～2.01.5～2.00.5～1.2通過初選管徑公式，對每種管材進行計算，計算結果見下表：表12.4-3管材同流量管徑計算工程量表管材經(jīng)濟流速（m/s）流量（m3/h）管徑D(mm)管徑下限管徑上限混凝土管0.5～1.0105.27267191鋼筋混凝土管0.8～1.5105.27213157硬塑料管1.5～2.0105.27193158金屬管1.5～2.0105.27154135薄膜管0.5～1.2105.272681742）水頭損失驗算本次管道灌溉主要依靠項目區(qū)水庫及中轉(zhuǎn)水池，利用高差來實現(xiàn)自流灌溉，因此要實現(xiàn)自流灌溉，進水口的高程與出水口的高程之差要大于管道的水頭損失。管道的水頭損失分為沿程水頭損失和局部水頭損失。管道沿程水頭損失：按以下（哈森—威廉斯）公式計算——管道沿程水頭損失，單位為米（m）；——管長，單位為米（m）；——管內(nèi)徑，單位為毫米（mm）；——計算管段的設計流量，單位為立方米每小時（m3/h）；——糙率，高密度聚乙烯管（PE）取值150管道局部水頭損失：依據(jù)《管道輸水灌溉工程技術規(guī)范》GB/T20203-2017規(guī)范要求，規(guī)劃階段可按沿程水頭損失的10%～15%估算，依據(jù)實際情況，局部水頭損失選取沿程水頭損失的10%計算。工程結構設計管材的選擇通過上表數(shù)據(jù)分析得出，管徑最優(yōu)選擇為金屬管，其后依次為硬塑管、鋼筋混凝土管、薄膜管、混凝土管。上表依據(jù)流量，經(jīng)濟流速計算，本工程選擇塑料管。硬塑料管給水塑料管的綜合優(yōu)缺點優(yōu)點：1.化學穩(wěn)定性好，不受環(huán)境因素和管道內(nèi)介質(zhì)組分的影響，耐腐蝕性好；2.導熱系數(shù)小，熱傳導率低，絕熱保溫，節(jié)能效果好；3.水力性能好，管道內(nèi)壁光滑，阻力系數(shù)小，不易積垢，管內(nèi)流通面積不隨時間發(fā)生變化，管道阻塞概率??；4.相對于金屬管材，密度小，材質(zhì)輕，運輸安裝方便，靈活，簡捷，維修容易；5.可自然彎曲或具有冷彎性能，可采用盤管供貨方式，減少管接頭數(shù)量。缺點：1.力學性能差，抗沖擊性不佳，剛性差，平直性也差，因而管卡及吊架設置密度高；2.阻燃性差，大多數(shù)塑料制品可燃，且燃燒時熱分解，會釋放出有毒氣體和煙霧；3.熱膨脹系數(shù)大，伸縮補償必須十分強調(diào)。給水塑料管選用針對給水塑料管常用的3種管道進行對比，對比結果表見下表：表12.4-5各常見給水塑料管性能對比表序號管材優(yōu)點缺點適用范圍1硬聚氯乙烯管（UPVC）具有較高的抗沖擊性能和耐化學性能，質(zhì)地堅硬，耐腐蝕不結垢，安裝方便，價廉.抗震性較差，在使用過程中，會有UPVC單體和添加劑滲出，不適用于熱水輸送，接頭黏合技術要求較高，固化時間較長。力學性能相對較高，被視為“剛性管”，明裝較好，只能用于冷水管。2高密度聚乙烯管（PE）是目前抗震性最好的管道，韌性好，較好的抗疲勞強度，耐溫性能較好，耐沖擊強度高，質(zhì)輕，使用壽命可達50年。熔接需要電力，機械連接，連接件大。被稱為“柔性管”，適合暗敷及埋地鋪設，適用于冷水管。3改性聚丙烯管（PP-R）具有較好的抗沖擊性能、耐溫性能和抗蠕變能力。在同等壓力和溫度下，管壁最厚，線性膨脹系數(shù)大，抗紫外線能力差。主要應用室內(nèi)安裝，冷熱水管均可使用。本工程設計輸入用于農(nóng)田灌溉，通過各管材性能和技術經(jīng)濟比較，選擇高密度聚乙烯管（PE）。給水用PE32聚乙烯（PE）管材各公稱直徑參數(shù)詳見下表：表12.4-6給水用PE100聚乙烯（PE）管材各公稱直徑參數(shù)表公稱外徑dn公稱壁厚en，mmSDR26SDR21SDR17SDR13.6SDR11公稱壓力，MPamm0.60.811.251.632————340————3.750————4.663———4.75.875——4.55.66.890—4.35.46.78.21104.25.36.68.1101254.867.49.211.41405.46.78.310.312.71606.27.79.511.814.61806.98.610.713.316.42007.79.611.914.718.22258.610.813.416.620.52509.611.914.818.422.728010.713.416.620.625.431512.11518.723.228.635513.616.921.126.132.240015.319.123.729.436.3管道埋置為了保證新修PE管道的正常使用以及可以達到一定的使用年限，設計對PE輸水管進行填埋。首先人工開挖至硬土層或基巖，通過現(xiàn)場對布設沿線土層情況的勘察，本設計新修PE灌溉管基槽開挖全部為土方，設計開挖深度均為1.0m，開挖放坡兩側(cè)均為1:0.3，開挖斷面為倒梯形，底邊兩邊各預留0.1m工作面，開挖后要求溝槽底部地基承載力不小于0.15MPa，開挖的土方鄰溝槽堆放用于后續(xù)的土方回填。土石方開挖之后，安裝PE管并進行土方回填，使得PE管被黏土完全包裹且PE管底部接觸到溝槽底部，用以保證PE管位置的穩(wěn)定，管件連接完畢后，對PE管與溝壁之間的空隙進行土方回填夯實。本項PE輸水管選用給水用PE100聚乙烯（PE）管，公稱壓力為1.6MPa的φ110mm類型，由于本項目灌溉管采用的是有壓輸水，管內(nèi)壁需承載一定的壓力，但外部土方填埋后，頂部同樣承擔一定荷載，因此選擇PE管公稱壓力為1.6MPa。在灌溉布設時，根據(jù)實際地形情況，在最高點需設置排氣閥，在最低點應設置排沙閥。落差大處設置鎮(zhèn)墩，特別注意管道進水口處需采用帶濾網(wǎng)管頭，防止砂石雜物堵塞管道。管道連接相同管徑連接時，直接采用熱熔對接的方式，管徑不同時采用變徑管進行連接。熱熔對接過程由熱熔對接焊機完成，分為六個階段：裝夾校正階段、端頭刨平階段、加熱熔融階段、加熱板取出階段、對接階段、冷卻階段。①裝夾校正階段：根據(jù)所焊制的管材、管件選擇合適的卡瓦夾具，夾緊管材，為刨平做好準備。②端頭刨平階段：刨平所焊管段、管件端面雜質(zhì)和氧化層，保證兩對接端面平整、光潔、無雜質(zhì)。③加熱熔融階段：熔融溫度一般在210-230℃之間為宜，加熱板加熱時間冬夏有別，以兩端面熔融長度為1—2mm為佳，卷邊寬度以2—4mm為宜，必須始終處于熔融壓力下。接觸面熔融后迅速讓兩熱融端面相粘并加壓，為保證熔融對接質(zhì)量，切換周期越短越好。④對接階段：兩焊管段端面要完全對中，錯邊越小越好，錯邊不能超過壁厚的10%。否則，將影響對接質(zhì)量。⑤加熱板取出階段：將加熱板拿開，勿碰撞熱熔焊口，防止變形。⑥冷卻階段：保持對接壓力不變，讓接口緩慢冷卻，冷卻時間長短以手摸卷邊生硬，感覺不到熱為準，冷卻好后松開卡瓦，移開對接機，重新準備下一接口連接。新修閥門井設計本次規(guī)劃在灌溉管道均采用下埋式，因此在管道需放水處新修放水井，一方面可隨時對連接處以及閥門進行檢查、檢修，另一方面需設置閥門，以便控制放水時間及放水流量的大小。首先進行基坑開挖，開挖深度1.2m，開挖邊坡為1:0.3的坡比，基坑底部進行平整夯實，夯實后底部承載力≥0.15MPa。配套灌溉輸水管放水井設計池內(nèi)凈長0.6m，凈寬0.5m，凈深1.0m，池壁采用M7.5漿砌磚，池壁厚度12cm，池底采用15cm厚的現(xiàn)澆C25混凝土底板，在PE灌溉管部分，采用三通連接灌溉輸水管，再采用管道和彎頭將水管出頭引至田面以上，在出口管位置安裝球閥，用來控制灌溉管的放水時間以及流量大小，然后根據(jù)具實際使用情況，各社自行連接放水口支管引水灌溉。最后在其頂部安置預制蓋板，防止管件遭破壞，預制板規(guī)格為0.7m×0.7m×0.1m。排沙井和排氣井設計與閥門井基本相同，具體詳見單體圖。排氣井設計池內(nèi)凈長0.6m，凈寬0.6m，凈深1.0m，池壁采用M7.5漿砌磚，池壁厚度12cm，池底采用15cm厚的現(xiàn)澆C25混凝土底板，頂部安置預制蓋板，防止管件遭破壞，預制板規(guī)格為0.7m×0.7m×0.1m，具體詳見單體圖。進水池設計進水池設計凈長1.5m、凈寬1.5m、凈深1.5m。進水池采用