节水管道灌溉.docx

1、节水管道灌溉6.2 主要建筑物设计6.2.1红旗村2356组节水管灌工程设计管灌输水是以管道代替明渠，采用较低的工作压力将灌溉水输送到田间地块的一种形式。其特点是输水时所需压力较低，出口流量较大，不易发生堵塞。因此具有较高输水效率、节能、节省渠道占地、省工、成本低等优点，当前特别适合在缺水区进行技术改造的一种节水工程措施。本项目大部分地区在山区，因此主要采用劳动强度较低，投资较省的管灌输水方式。灌区主要以丘陵地为主，大多坡度相对较陡，管道铺设难度较大，灌溉作物以为桃为主，本工程拟将灌溉管道敷设至田间，设置给水桩 ，灌溉时农户采用软管连接至给水桩 龙头，农户牵引软管，完成灌溉作业。（1）基本资料

2、红旗村2356组为管道节水灌溉，灌溉作物主要为水蜜桃，灌溉面积600亩，区域内新建一座提灌站和3口100方高位水池作为灌溉水源和调节水池。项目地点为丘陵区坡地，种植面积相对集中成片。结合项目区水源、气象、土壤和社会经济情况资料，按照地块与水源的位置关系，该区域采用低压管道输水的自流输水方式灌溉，水源点为红旗水库提灌站。总灌溉面积600亩，灌溉地块主要为红旗水库旁山丘。根据项目区地形条件及灌面分布，听取当地种植户及业主对管线布置、运行管理等方面的意愿。拟将项目区分为4个地块，为山丘4面，面积分别为地块A=150亩、地块B=140亩、地块C=160亩、地块D=150亩。（2）总体布置管灌工程利用1

3、60PE输水主干管用提水输水方式。首先由基地西南方下的红旗水库新建提水泵站，通过输水管道至灌区内中间的高位水池中，水池分2条主输水管，分别接到两处调节水池中，出水管接闸阀，再由管道将水引至果园内进行节水灌溉，干管平行于等高线分布、分干管垂直等高线，支管设有给水桩，支管上每隔40m建一个给水桩 ，用作出水口。详细出水口数量根据现场实际情况而确定。给水桩有固定墩包住三通和露出地面PE管，固定墩直径20cm，高处地面52cm，水龙头置于墩外，以便农户连接灌溉软管。（3）灌溉制度的拟定节水灌溉项目实施前，项目区内多采用塘堰蓄水及沟灌的常规灌溉方式，输水多采用沟堰的方式，田间及输水损失较大，根据实际调查

4、，现状灌溉水利用系数为0.5左右。采用管道节水灌溉后，根据管道输水灌溉工程技术规范，管道系统水利用系数为0.95，田间水利用系数取0.9。1_x0001_净灌水定额根据四川省地方标准（DB51/T2138-2016）用水定额（75%保证率全年净灌溉用水定额为40m3/亩）以及灌区实际经验及调查情况（项目区水蜜桃灌水时间主要为3、4、5月份，每年一共灌溉5次，灌溉时间一般为6-8天，灌水定额分别是6,8,8,12,6，因此单次最大净灌水定额取12m3/亩，结合同安街道红旗村地理位置及气候条件，经济作物需水量较高等特征，本次取单次最大净灌水定额为12m3/亩。毛灌水量。计算时还必须考虑灌溉水的利用

5、率，毛灌水量：m毛=m0/式中： m0灌溉用水定额，指净定额。灌溉水利用系数，0.950.9=0.85m毛=12/0.85=14.1m3/亩灌水周期:式中：T灌水周期，d；Ea日耗水强度，mm，Ea=3.0mmm灌水定额（mm）。T=7.05(d) ，计算取T=7。灌溉系统流量Q=(m0A)/(Tt)式中：Q设计流量m/h；设计灌水定额，取上述计算结果14.1m/亩；A灌溉面积，计划实施面积分别为150亩、140亩、160亩、150亩；T设计灌水周期，7d；t每天工作时间，取16h；灌溉水利用系数，0.85。经计算：地块A（150亩）设计系统流量：Q1=(12150)/(7160.85)=18

6、00/95.2=18.9（m/h）地块B（140亩）设计系统流量：Q2=(12140)/( 7160.85)=1680/95.2=17.65（m/h）地块C（160亩）设计系统流量：Q3=(12160)/(7160.85)=1920/95.2=20.16（m/h）地块D（150亩）设计系统流量：Q4=(12150)/( 7160.85)=1800/95.2=18.9（m/h）（4）管道系统平面布置及给水栓选型1）干支管布置整个项目区由干管和支管两级管道组成，干管沿项目区地块边缘布置，支管垂直干管布置，支管单向灌溉，支管行距40m，灌溉系统布置详见管灌溉工程系统布置图。2）给水栓布置及给水栓数量

7、根据当地实际地形情况的种植结构实地踏勘，给水栓间距40m，因此每个给水栓控灌面积范围为2.4亩，各地块每条支管布置1个给水栓。 根据选定的给水栓设计工作流量为4.5m/h，则项目区所需同时灌溉的给水栓最低数数量如下：N=（m0A）/( Ttq)式中： N系统所需同时灌溉给水栓数量，个； m0设计灌水定额，m/亩； A灌溉面积，亩；T设计灌水周期；t每天工作时间，取16h；灌溉水利用系数，0.85；q给水栓设计流量。经计算各地块灌区至少同时灌溉的给水栓数量N1=5个，N2=5个，N3=5个，N4=5个。考虑项目区地形较简单，采用管道输水接软管方式进行灌溉，若采用续灌的形式则需要做大量的田间平整和

8、投入大量的人工，而采用轮灌的方式，可以适当分组选择同时工作的给水栓数量来进行控制，所以本项目采用轮灌方式进行灌溉。 3）轮灌组确定考虑项目区地形较简单，采用管道输水接软管方式进行灌溉，若采用续灌的形式则需要做大量的田间平整和投入大量的人工，而采用轮灌的方式，可以适当分组选择同时工作的给水栓数量来进行控制，所以本项目采用轮灌方式进行灌溉。1）给水栓在一个位置的连续工作时间给水栓在一个位置的连续工作时间由下式计算：t= ms/（nQ）地块A：t=(14.12.4)/(14.73)=7.16h地块B：t=(14.12.4)/(14.41)=7.67h地块C：t=(14.12.4)/(15.04)=6

9、.71h地块D：t=(14.12.4)/(14.73)=7.16h即每次开启给水栓灌溉延续时间最少要达到6.71小时至7.76小时，一次灌溉延续总时间取8h。2）轮灌分区轮管组划分原则：轮灌组数应满足作物需水要求；轮灌组数应不大于最大轮灌组数；轮灌组数应与水源的水量相协调；各轮灌组的面积尽可能相等，以保证系统的流量较为平稳；轮灌组应有利于提高管道设备的利用率；轮灌编组应该有一定的规律，田间管理方便；制定轮灌顺序时，应尽量把流量分散到各输、配水管道中去，避免流量集中于某一条分干管，从而有利于减小输、配水管道的管径或减少其水头损失，降低管道投资或运行费用。整个系统的最大轮灌组数目采用下式计算： 式

10、中：N最大轮灌区数目，个；C灌水周期，d；T每天运行小时数，取全天工作16小时。t灌溉一次延续时间经计算，N(716)/8=14个，取N=14，即分为14个轮管组进行轮灌，轮灌周期7天，每天2个轮管组，每个轮管组灌溉用时8小时，日运行16小时。3）各地块轮灌分区结果见下表。表6-6 地块A系统轮灌运行表灌溉周期（T）轮灌组支管编号系统流量1第1组支1-1支2-1支3-1支4-1支1-1522.5第2组支1-2支2-2支3-2支4-2支1-1622.52第3组支1-3支2-3支3-3支4-3支2-1522.5第4组支1-4支2-4支3-4支4-4支2-1622.53第5组支1-5支2-5支3-5

11、支4-5支3-1522.5第6组支1-6支2-6支3-6支4-6支3-1622.54第7组支1-7支2-7支3-7支4-7支4-1522.5第8组支1-8支2-8支3-8支4-818.0 5第9组支1-9支2-9支3-9支4-918.0 第10组支1-10支2-10支3-10支4-1018.0 6第11组支1-11支2-11支3-11支4-1118.0 第12组支1-12支2-12支3-12支4-1218.0 7第13组支1-13支2-13支3-13支4-1318.0 第14组支1-14支2-14支3-14支4-1418.0 表6-7 地块B系统轮灌运行表 灌溉周期（T）轮灌组支管编号系统流量

12、1第1组支1-1支2-1支3-1支4-3支3-1322.5第2组支1-2支2-2支3-2支4-4支3-1422.52第3组支1-3支2-3支3-3支4-5支3-1522.5第4组支1-4支2-4支3-4支4-6支3-1622.53第5组支1-5支2-5支3-5支4-718.0 第6组支1-6支2-6支3-6支1-1518.0 4第7组支1-7支2-7支3-7支1-1618.0 第8组支1-8支2-8支3-8支1-1718.0 5第9组支1-9支2-9支3-9支1-1818.0 第10组支1-10支2-10支3-10支2-1518.0 6第11组支1-11支2-11支3-11支2-1618.0

13、第12组支1-12支2-12支3-12支2-1718.0 7第13组支1-13支2-13支4-1支2-1818.0 第14组支1-14支2-14支4-2支2-1918.0 表6-8 地块C系统轮灌运行表灌溉周期（T）轮灌组支管编号系统流量1第1组支1-1支2-1支3-1支4-1支1-1522.5第2组支1-2支2-2支3-2支4-2支1-1622.52第3组支1-3支2-3支3-3支4-3支1-1722.5第4组支1-4支2-4支3-4支4-4支2-1522.53第5组支1-5支2-5支3-5支4-5支2-1622.5第6组支1-6支2-6支3-6支4-6支2-1722.54第7组支1-7支2

14、-7支3-7支4-7支3-1522.5第8组支1-8支2-8支3-8支4-8支3-1622.55第9组支1-9支2-9支3-9支4-9支3-1722.5第10组支1-10支2-10支3-10支4-10支4-1522.56第11组支1-11支2-11支3-11支4-1122.5第12组支1-12支2-12支3-12支4-1218.0 7第13组支1-13支2-13支3-13支4-1318.0 第14组支1-14支2-14支3-14支4-1418.0 表6-9 地块D四系统轮灌运行表灌溉周期（T）轮灌组支管编号系统流量1第1组支1-1支2-1支3-1支4-1支1-1522.5第2组支1-2支2-2

15、支3-2支4-2支1-1622.52第3组支1-3支2-3支3-3支4-3支2-1522.5第4组支1-4支2-4支3-4支4-4支2-1622.53第5组支1-5支2-5支3-5支4-5支3-1522.5第6组支1-6支2-6支3-6支4-6支3-1622.54第7组支1-7支2-7支3-7支4-7支4-1522.5第8组支1-8支2-8支3-8支4-818.0 5第9组支1-9支2-9支3-9支4-918.0 第10组支1-10支2-10支3-10支4-1018.0 6第11组支1-11支2-11支3-11支4-1118.0 第12组支1-12支2-12支3-12支4-1218.0 7第1

16、3组支1-13支2-13支3-13支4-1318.0 第14组支1-14支2-14支3-14支4-1418.0 （5）管道材料及尺寸1）管材选择目前，灌溉用管道主要有混凝土管、PVC管和PE管，由于本项目地形起伏较大，管道流量较小，因此混凝土管不适宜本项目。PVC管材价格低廉，质地坚硬，内部光滑，水损很小，连接快速方便，但是PVC管材柔韧性差，防晒性与抗老化性差。PE管材，抗老化性好与防晒性好，可置于地面或进行浅埋，使用寿命长，造价低廉，可回收再造，因此本次管材选用PE管。2）管径计算及选择根据管网布置方式，分段进行管道流量计算，管径按照经济管径进行估算，估算公式按照下式进行：当Q120m3/

17、h时，D=13Q1/2当Q120m3/h时，D=11.5Q1/2 根据计算，各个地块管道流量及管径见表4.3-3。表6-10 各级地块管道尺寸表表6-11 各地块各级管道尺寸表地块A备注地块B备注流量m3/h管径mm流量m3/h管径mm4.550.0支管4.550.0支管963.0分干管963.0分干管22.590.0干管22.590.0干管地块C备注地块D备注流量m3/h管径mm流量m3/h管径mm4.550.0支管4.550.0支管963.0分干管963.0分干管22.590.0干管22.590.0干管（6）水力计算1）干管水力计算干管的局部水头损失按沿程水头损失的10%计算，选取A地块离

18、水源最远的一根管道支4进行典型计算，根据轮灌需要同时工作的给水栓最大数量为5个，则干管的水头损失按下列公式计算：式中：h干干管水头损失，m； hf干管沿程水头损失，m；hj干管局部水头损失取沿程损失的10%，m；Q流量，m3/h，为9m3/h；D管道内径，mm，90-4.32=81.4mm；L管道长度，m，690m。经计算得：h干=11.25+1.13m=12.38m。则从高位水池至支管末端的水头损失为12.38m，蓄水池与管道末端的最大高差为30m，可以实现自压灌溉，为防止管道水压过大爆管，管道压力等级选用0.80MPa。2）水头校核根据轮灌组的划分，对各管道进水口水头进行校核。由于整个系统

19、采取的自压灌溉方式，各地块灌区与水池最低水位的超过10m，压力满足自压滴灌的要求。为保证系统的运行安全，系统运行时，每个灌溉小区通过减压阀来控制流量达到减压的效果。（6）泵站设计 1）水源 本工程水源主要来源为灌溉区域西南方向的红旗水库，该水库为小二型水库，蓄水容量为20万方，水库位于红旗村2组，坝体为土石坝，水库水面面积约0.08平方公里，最大泄洪流量为1.2m3/s，水库正常蓄水位为626.70m，校核洪水位627.00m。本工程主要从该水库取水，取水流量较小，完全满足需水要求。本次泵站经过现场实地踏勘后选择站址在水库库尾，泵站设计地平高程628.00，高于校核洪水位1m，水库校核洪水位按

20、照200年一遇设计，本工泵站设计流量和配套电机均为5类，设计防洪标准为20年一遇，因此该高程完全满足防洪要求。2）提水泵站根据上述章节可知，毛灌水定额取14.10m3/亩，提水泵站离基地高位蓄水池高程72.5m。设计流量确定 灌溉泵站的设计流量可按下式计算，即按灌溉定额、灌溉周期估算泵站的设计流量，计算公式如下： 最大灌水定额，根据需水量分析田土综合毛灌溉定额取14.1m/亩。灌水持续时间，7天；每天灌水时间，按每天16h计；灌溉面积，亩。红旗村2356组水蜜桃基地设计灌溉面积为600亩，提水后采用管道输水。计算所得Q=14.1*600/7/16=75.54m/h。则可取灌溉高峰时段的取水流量

21、：Q=75.54/3600=0.021m3/s。单台抽水泵设计流量为75.54m3/h。进出水管管径确定管材进水管采用内外防腐无缝钢管。进水管的控制流速采用经济流速，范围在1-2m/s，此处以1.5m/s计算;管径大小可根据下式计算，管道水流速度v取经济流速ve=1.5m/s。 其中： 出水管内径，m；水源点供给流量，提灌站设计流量为0.021m/s；管道水流速度，m/s。经计算进水管压力管道直径取DN100mm。出水管道考虑尽量减少水头损失，并且管道垂直等高线布置直接联通高位水池，根据泵站出水管道经济流速1-2.0m/s计算可得，出水管采用DN160PE100管，管道压力采用1.25Mpa，

22、计算的管道实际流速1.56m，单位管道水头损失17.53m/km（局部水头损失取沿程水头损失取10%）管道扬程确定 式中：由测量得72.5m（即为取水点正常水位与出水口的高差）；水头损失：管道沿程水头损失和局部水头损失，可按下式计算： 式中：管道沿程水头损失（m）；摩阻系数；管道长度（m），管道长600；流量（m/h）；流量指数；管道内径（mm）；管径指数，各种器材的f、m及b值，可从表查取；管道局部水头损失；管道局部阻力系数；管道流速（m/s）；g重力加速度（m/s2）。根据计算，管道水头损失为10.52m（局部水头损失取沿程水头损失取10%），考虑净扬程为72.5m，因此设计扬程为83.0

23、2m；机组设备确定水泵及电机：根据已知水泵设计流量Q=75.54m3/h，设计扬程83.02m，本工程采用一级提灌，泵站采用岸边式取水泵站，根据参数选择水泵型号为IS100-65-250B离心泵，考虑投资只设一套泵，设计流量为100m3/h，额定扬程为87m，配套电机200L2-2/37，电机功率30.3kw。（泵站为成套设备，配套相应的启停设备及控制设备）。配电设备：380V输电线路长度为1000m，线路采BV-450/750-2*2.5塑料绝缘铜线。由于投资限制，因此考虑从就近变压器接电，变压器容量至少为为90KVA。泵房确定为放置配套控制设备和方便管理，现拟定在库岸新修一座管理房便于运行

24、管理，管理房建筑面积：16m2，占地面积：22.5m2。本工程地上一层，建筑高度为3.00米。本工程建筑的结构型式为砖混建筑，建筑结构安全等级二级,抗震设防烈度为六度，按7度采取抗震构造措施。建筑抗震类别为丙类抗震建筑面防水等级为二级。建筑设计合理使用年限为50年。具体设计详见单体图设计部分。（7）附属建（构）筑物设计1）管道土建工程闸阀井及镇墩阀门井用来启闭、保护及检修闸门。阀门井结构采用M7.5砖砌标砖，厚24cm，内尺寸：长宽深=1.1m1.1m1.0m，底部采用C15混凝土10cm厚，井盖采用8cm厚C20混凝土井盖。闸阀井位于主干管与分干管位置，用于保护球阀、排气阀和碟阀。在闸阀位置

25、和主要管道分岔、拐弯处设立镇墩，利于管道的稳定，镇墩采用C15素混凝土，结构尺寸为0. 5m0.5m0.5m。管槽开挖及回填管道土建工程包含管沟开挖、回填土方工程，管沟开挖深度为dn+70cm，底宽dn+40cm，边坡为1:0.3。开挖应清除槽底石块、杂物，并顺坡整平。遇岩石、卵（砾）石槽底，超挖深度不应小于10cm，应用细土回填夯实至设计高程。回填前应清除槽内一切杂物，并排净积水；在管壁四周10cm内的填土不应有直径大于2.5cm的石块或直径大于5cm的土块。回填应分层轻夯或踩实，预留一定沉陷超高，回填时两边同时进行。管道穿公路遇管道穿公路的管段，应使管道穿公路下面通过，尽量利用已有涵洞或预

26、留孔洞通过。如果没有合适位置穿过，需要在公路上开槽掩埋管道，其中包括土方开挖，混凝土拆废，混凝土浇筑，土方回填等工程量，对于横穿公路的管段，采用10cm厚C20砼包裹，长度视具体情况而定。（8）高位蓄水池根据当地土壤质地条件，并结合节省投资的原则，釆用圆型蓄水池，蓄水池具体设计成果见下表。 蓄水池设计成果表设计容积（m）数量（口）设计尺寸半径（m）池深（m）超高（m）100994.02.70.6蓄水池池壁采用M7.5水泥砂浆砌砖衬护，并用M10水泥砂浆抹面，池底采用C20砼现浇，栏杆采用砖砌花栏杆。池壁衬砌后应分层回填细土，并夯实。为了便于人工挑水和安全，池内须设梯步。梯步采用现浇钢筋混凝，踏步高15cm，踏步宽25cm； 为了安全起见，蓄水池须做栏杆，防护栏采用M7.5水泥砂浆砌砖花栏杆(厚度12cm)，栏杆高1.0m，M10水泥砂浆抹面，并在其醒目位置，设置警示文字，如“水深危险，注意安全”。