農(nóng)田水利工程中長距離輸水管道設(shè)計探討

陳萍

摘要：輸水管道具有節(jié)能、節(jié)力、節(jié)地、省時、輸水快和節(jié)水等眾多優(yōu)點?？墒菑脑O(shè)計長距離的輸水管道角度來看，一定要根據(jù)實際地形特點對水利進行準確計算，才能將輸水管道自身的優(yōu)點發(fā)揮出來。文章以某工程為例，進一步探究了農(nóng)田水利工程中如何對長距離輸水管道進行設(shè)計。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田水利工程；長距離輸水管道；設(shè)計探究

應用管道進行輸水灌溉屬于主要的農(nóng)業(yè)灌溉方式，因為管道輸水不但能夠有效減少蒸發(fā)損失，還能夠降低滲透量，進而使水的實際利用效率得到大幅度提升。輸水管道灌溉具有極強的適用性，可以被應用在眾多農(nóng)業(yè)灌溉之中，可是針對農(nóng)業(yè)灌溉而言，因為受到地形等眾多因素的影響，必須對長距離的輸水管道的實際應用所需要面臨的問題進行考慮和分析。筆者根據(jù)實際工程案列對農(nóng)田水利工程中輸水管道的設(shè)計進行了探究，具體探究結(jié)果如下。

一、工程介紹

此灌溉工程處于我市某鎮(zhèn)區(qū)中，灌溉區(qū)域是半丘陵半平川的山區(qū)，實際海拔約為950米到1000米，是較為典型的半干旱與干旱氣候。灌溉區(qū)域內(nèi)的耕作層土壤主要是砂壤土以及壤土，壤土的實際容重是每立方厘米1.50克，田間持水率最大為27%。按照灌溉區(qū)域所具有的特點來看，此工程當中應該新打4眼機電井，新建4座井房，按照周圍農(nóng)灌井的相關(guān)測試資料顯示，單井的實際出水量每小時大約為100立方米至160立方米。動水位在50米至55米間，井深是60米至68米，水質(zhì)與灌溉要求相符合。通過對當?shù)卦囼灩喔日镜南嚓P(guān)實驗資料分析，明確平均灌水定額應該是42立方米。安裝4臺30千伏安的變壓器，埋設(shè)6045米的管路，架設(shè)1.4米的低壓線路，灌溉面積約1150畝[1]。

布置管路應該根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況，應用單井獨立這種運行方式對管路進行布置，管路應該盡可能的靠近道路邊和林帶邊，這樣既能節(jié)約大量的耕地，還能夠方便進行維修。管道應該采用樹枝狀管網(wǎng)形式進行布置，干支的兩級應該固定管路，毛渠需要臨時修建土渠，單井構(gòu)成干支毛灌溉系統(tǒng)。按照實際情況，出水口間距應該是100米，支管間距也是100米。除此之外，因為此地塊主要以砂壤土為主，滲漏量非常大，單口實際出水量一定不能太小，因此，一個輪灌組應該具有2個出水口，每個井的具體出水量應該設(shè)計為每小時125立方米，一個輪灌組中的出水口一定要分布在兩條以上的支管上。

二、對水利進行計算

此管道工程的水力學計算內(nèi)容具體如下：水頭損失、管道的過流能力、分析水錘影響、管道壓力線。

（一）對流量計算進行設(shè)計

計算公式：Q=Fm/Ttη此計算公式當中，Q代表單井的實際出水量（m3/h）；F代表單井的具體灌溉面積（畝）；T代表9天是一輪灌周期；t代表一天開機的時間約12小時到16小時；m代表平均的灌水定額（m3）；η代表灌溉的有效利用率η=η管·η毛·η田。

按照已經(jīng)成功的管灌工程的相關(guān)測試，η管=0.95，此灌溉區(qū)域內(nèi)主要就是砂壤土，根據(jù)分析可知η毛=0.9η田=0.77。計算成果見表1.

（二）水頭的實際損失

1、沿程水頭的實際損失

計算公式：hf沿=λLQM/dn此式中，hf沿代表沿程水頭的實際損失（m）；L代表管路的具體長度（m）；d代表管道的內(nèi)徑長（m）；λ代表摩阻系數(shù)、m代表流量指數(shù)、n代表管徑指數(shù)。

λ=0.948×105m=1.77n=4.77根據(jù)上述公式來對管網(wǎng)之中的不利管線進行確定，計算出沿程水頭的實際損失，然后累加作為總損失。

2、局部水頭的實際損失

將10%的沿程水頭損失當做局部水頭的損失，也就是hf局=0.1hf沿。

（三）管道的壓力線

農(nóng)田水利工程中長距離輸水管道需要通過地段地形非常復雜的區(qū)域，并且總水頭損失也非常大，確保運行過程中有壓管道所有的點都不會有負壓出現(xiàn)。如果管道內(nèi)出現(xiàn)負壓，那么管中的水流就會釋放出氣體，致使管道積氣運行，既影響管道的運行效果，又會使管道供水能力無法滿足設(shè)計要求。管道一旦出現(xiàn)負壓，就會使管道的壓力線在管頂線之下。計算過程中的壓強水頭、測壓管水頭、位置水頭的數(shù)值都基于計算的實際基準面。計算基準面的公式早已被布置在壓力管道之中，最后計算結(jié)果既能夠確保管道所有斷面處的具體壓力線比此處管頂高，還能夠保證此高度與規(guī)定要求相符合，進而確保管道在實際運行過程中能夠適應壓力的變化。

三、對配套管件和附屬建筑物進行設(shè)計

因為此灌溉區(qū)域的地形坡差約為30%到40%，坡差非常的大，因此長距離的輸水管道一直面臨著靜水壓力這個問題，所以，人們通常應用設(shè)置消能池以及安裝減壓閥的方式來解決此問題。在每一個眼井管路的首段安裝一個能夠進行調(diào)節(jié)的安全閥，以有效預防給水栓在出水時，破壞給水栓或沖刷毛渠，每一個給水栓處都應該構(gòu)建一個消能池，壁厚應該為10厘米，高度應該為62厘米、內(nèi)徑應該為80厘米，出水口應該為30*30厘米，底板應該使用C20的混凝土進行固定安裝。

此外，此工程一共設(shè)計了33個給水栓，所有給水栓都是螺桿式的，水栓體和豎管間主要應用承插進行連接，應用鐵絲來包箍，使用膠圈來止水。通常管道溝的深度應該設(shè)置在1.9米，底寬應該為0.6米。開挖的過程中毛渠應該按照實際地形情況以及設(shè)計流量進行修筑，以使修筑的毛渠達到不淤和不沖等要求。在水泵與管道的連接處設(shè)置壓力表、逆止閥、安全閥和閘閥，井房內(nèi)管路應該和地下的輸水管直接相連。

結(jié)語：

總之，應用輸水管道進行農(nóng)業(yè)灌溉，具有眾多的優(yōu)點。因此在對長距離的輸水管道進行設(shè)計的時候，一定要對灌溉區(qū)域的地形進行分析，特別是水錘的影響以及管道壓力，以計算出精準的水力，為廣大農(nóng)民的農(nóng)田灌溉服務(wù)。

參考文獻：

[1]劉建紅，郭東茹，齊向南等.寒冷地區(qū)供水工程長距離輸水管道設(shè)計和施工[J].給水排水，2013，39（5）：98-101.