貴陽市烏當區柏枝田水庫工程提灌區管道工程設計分析

【摘要】柏枝田水庫灌溉及供水工程是以灌溉、鄉鎮供水為主，兼有農村人畜飲水，同時具有調節下游河道水環境功能的一項綜合性水利工程。在該水庫工程建設設計中，提水灌區管道工程設計是一項重要的組成部分，必須加強重視和分析。本文主要結合筆者多年工作經驗，闡述了貴陽市烏當區柏枝田水庫工程提灌區管道工程設計相關內容。

【關鍵詞】水庫；灌區；管道；管材；管網

1、工程概況

柏枝田水庫位于貴陽市烏當區東部的百宜鄉拐比村柏枝田村民組，是以灌溉為主，兼有城鎮供水的綜合性水利工程，工程建成后可為5713畝生態型蔬菜基地、稻田、經濟果林年供水110萬m3，解決百宜鄉及周邊村寨2020水平年9394人后飲水59萬t的安全飲水問題，同時確保河流生態環境用水29.6萬m3/年。

2、提水灌區情況

柏枝田水庫灌溉范圍主要為百宜鄉拐比、柏枝田、周家寨、臺子田、拐吉、大凹、汪家寨、團坡、界牌、拐里、冷沖、基昌壩、百宜等13個村寨。其中柏枝田、臺子田、拐比、大凹、汪家寨、團坡、界牌、拐里、冷沖片區為自流灌溉，其余村寨為提水灌溉。

提水灌區：從水庫下游管道取水，利用泵站提水到高位水池；擬采用輸水干管從高位水池取水，輸水至百宜林場，在輸水總干管0+114樁號處接朱家灣輸水主管，在輸水總干管0+389樁號處接朱家灣輸水主管處接基昌壩輸水主管、東瓜穴輸水主管輸水至灌區。

朱家灣輸水主管接輸水干管，經從依坡、拐吉，最后到朱家灣，總長1564m，總控制灌溉面積841畝；基昌壩輸水主管接輸水干管，順基昌壩通村公路布置，總長1202m，總控制灌溉面積1033畝；東瓜穴輸水主管接輸水干管，順323縣道布置，經百宜，最后到東瓜穴，總長2335m，總控制灌溉面積1041畝及解決人飲9394人，牲畜3209頭（需水流量為0.019m3/s，日變化系數為1.3，則設計流量為0.025m3/s）。

根據地質勘查，灌區內無重大地質缺陷如活動斷層、滑坡、泥石流等，對輸水線路的選擇不存在地質條件制約因素。

3、提灌區管道工程設計

3.1 線路選擇

本次設計在對現場復核調查看，管線可以分為兩個布置方案：

（1）管線布置方案一：

擬采用輸水干管從高位水池取水，輸水至百宜林場，在輸水總干管0+114樁號處接朱家灣輸水主管，在輸水總干管0+389樁號處接基昌壩輸水主管、東瓜穴輸水主管輸水至灌區。

朱家灣輸水主管接輸水干管，經從依坡、拐吉，最后到朱家灣，總長1564m，總控制灌溉面積841畝；基昌壩輸水主管接輸水干管，順基昌壩通村公路布置，總長1202m，總控制灌溉面積1033畝；東瓜穴輸水主管接輸水干管，順323縣道布置，經百宜，最后到東瓜穴，總長2335m，總控制灌溉面積1041畝及解決人飲9394人，牲畜3209頭（需水流量為0.019m3/s，日變化系數為1.3，則設計流量為0.025m3/s）。

（2）管線布置方案二：

擬采用輸水干管從高位水池取水，輸水至百宜林場，輸水干管0+130樁號處朱家灣輸水主管和基昌壩輸水主管；東瓜穴輸水主管直接從高位水池取水輸水至灌區。

朱家灣輸水主管接輸水干管，經百宜林場北面1315m高程的埡口、朱家灣，最后到拐吉，總長2020m，總控制灌溉面積1108畝。

基昌壩輸水主管接輸水干管，從灌區中間布置，總長1470m，總控制灌溉面積1410畝；東瓜穴輸水主管直接從高位水池取水，經323縣道對面1330m高程埡口到百宜，最后到東瓜穴，總長2820m，總控制灌溉面積1170畝、解決人飲9394人，牲畜3209頭（需水流量為0.019m3/s，日變化系數為1.3，則設計流量為0.025m3/s）。

但經過兩方案的比較來看，方案一管線長度比方案二短516m，方案二費用比方案一高5.89萬元，且地形起伏較大，不利于管線布置。綜上，所以最終選擇方案一。

3.2 管網布置

擬采用輸水干管從高位水池取水，輸水至百宜林場，在輸水總干管0+114樁號處接朱家灣輸水主管，在輸水總干管0+389樁號處接朱家灣輸水主管處接基昌壩輸水主管、東瓜穴輸水主管輸水至灌區，總設計灌溉面積為3843畝。

家灣輸水主管接輸水干管，經從依坡、拐吉，最后到朱家灣，總長1564m，總控制灌溉面積841畝（其中果林132畝，蔬菜709畝）。

基昌壩輸水主管接輸水干管，順基昌壩通村公路布置，總長1202m，總控制灌溉面積1033畝（其中果林147畝，蔬菜886畝）。

東瓜穴輸水主管接輸水干管，順323縣道布置，經百宜，最后到東瓜穴，總長2335m，總控制灌溉面積1041畝蔬菜及解決人飲9394人，牲畜3209頭（需水流量為0.019m3/s，日變化系數為1.3，則設計流量為0.025m3/s）。

沿輸水主管每400m左右布置一根支管，再在支管上沿等高線布置分管，每根分管上布置給水栓，第一個給水栓距支管入口25m，其余間距為50m左右，不足50m的按25m布置給水栓，然后用移動軟管接給水栓，通過移動塑膠軟管輸送至灌區人工澆灌，移動塑膠軟管長約25m。

3.3 管材比選

輸水管在長距離輸水工程中，管材的選擇一般要根據工程的規模，管道的工作壓力，輸水距離的長短，工程的進度與重要性，以及工程所在地的地形、地貌、地質情況，當地管材的生產狀況，應用管材的習慣，進行技術、經濟、安全等方面論證綜合比較后確定。本工程在鋼管、鑄鐵管、預應力鋼筋混凝土管、PE管、玻璃鋼夾砂管和聚氯乙烯（UPVC）管等方面選擇。現將上述6種管材進行比較，見表1。

由上表1比較可以知道各類管材的優缺點，根據灌區地形條件進行綜合考慮，因此，本工程采用PE管。

3.4 輸水管計算

3.4.1 灌區管網設計流量

Q =（灌溉面積×灌溉用水定額）÷（灌水時間×灌溉水綜合利用系數），管道水利用系數為0.9。

3.4.2 管道選擇

根據灌區的地形特征，采用PE管，PE管均為地埋管道。管徑選擇其計算公式如下：

式中：D—設計管道外徑，m；Qmax—最大設計流量，m3/s；V—設計流速，取經濟流速（1.0m/s～1.5m/s），取1.0m/s。

3.4.3 水頭損失計算

由于管灌區干、支管布設較多且密，節點復雜，難于進行各節點水力計算。本次設計按代表性原則進行各管水力計算，即選擇管網起始部位和末端部位進行計算，只要該管的水力控制要素滿足設計水力要求，其他管段亦可滿足。

根據規范PE管沿程水頭損失計算公式如下：

式中：hf—沿程水頭損失（m）；L—管道長度（m）；d—管段計算內徑（m）；Q—管段流量（m3/h）。局部水頭損失hj近似按沿程水頭損的10%～15%計。取10%計。

3.4.4 小水池設計

根據項目區用水量，本次設計單個水池容積為40m3和25 m3。根據規范蓄水池的容積按日最大需用水量的40%～60%計算。

根據灌溉定額，各小灌區日最大需用水量為：

W=101×1÷0.9=112m3/d×0.6=67.33m3/d；

W=53×1÷0.9=58.89m3/d×0.6=35.33m3/d；

結語

通過實踐發現，烏當區柏枝田水庫工程提水灌區管道工程輸水效率高、節水、省工，管理方便，取得了較好的運行管理效果。在灌區管道工程設計中，必須結合工程實際情況，加強分析和經驗總結，確保設計的合理性，從而為同類工程提供重要的借鑒和參考。

參考文獻：

[1]郭培成. 汾河三壩灌區橋頭提水低壓管道輸水灌溉工程的建設及效益分析[J]. 山西水利科技， 2002（2）：46-48.

[2]閆建兵. “介休市興地灌區管灌工程設計.” 山西水土保持科技 3（2015）：43-44.