管網(wǎng)水力計(jì)算在節(jié)水灌溉設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

李 洪，王 寅，鞏麗娟

（泰安市岱岳區(qū)水利局，山東 泰安 271000）

管網(wǎng)水力計(jì)算是節(jié)水灌溉設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，水泵選型的基礎(chǔ)。通過(guò)進(jìn)行管網(wǎng)水力計(jì)算可以知道水在流動(dòng)過(guò)程中受到的阻力大小，從而選擇合適揚(yáng)程的水泵，使其符合實(shí)際的使用要求。因此在節(jié)水灌溉設(shè)計(jì)中，管網(wǎng)水力計(jì)算尤為重要。

1 管網(wǎng)水力計(jì)算

1.1 管道水頭損失的組成及計(jì)算方法

根據(jù)能量平衡原理，灌溉水在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，為克服阻力，不可避免地消耗部分能量，稱之為摩阻能量損失，若以測(cè)壓管水柱高度表示摩阻能量損失，則稱為水頭損失。通常情況下，管道內(nèi)水流的水頭損失由沿程水頭損失和局部水頭損失兩部分組成。按照公式（1）計(jì)算。

式中：H為管道水頭損失，m；ΔHf為沿程水頭損失，m；ΔHj為局部水頭損失，m。

1.2 管網(wǎng)入口設(shè)計(jì)壓力計(jì)算

管網(wǎng)入口是指管網(wǎng)系統(tǒng)干管進(jìn)口，采用潛水泵或者深井泵的的井灌區(qū)，管網(wǎng)入口在機(jī)井的出水口處；使用離心泵的水源，管網(wǎng)入口在水泵出口處。按照公式（2）計(jì)算。

式中：Hin為管網(wǎng)入口設(shè)計(jì)壓力，m；∑H為管道水頭損失之和，m；ΔZ為設(shè)計(jì)控制點(diǎn)與管網(wǎng)入口地面高程之差，m；Hg為設(shè)計(jì)控制點(diǎn)與管網(wǎng)入口地面高程之差，m，本次設(shè)計(jì)取0.5 m。

1.3 水泵揚(yáng)程計(jì)算

根據(jù)水源條件，選擇適合的水泵。按照公式（3）計(jì)算。

式中：HP為水泵揚(yáng)程，m；Hin為管網(wǎng)入口設(shè)計(jì)壓力，m；ΔH連為首部樞紐與干管連接段管道水頭損失，m；ΔH首為過(guò)濾器和肥料注入裝置水頭損失，m；ΔH吸為水泵吸水管水頭損失，m；ΔZ1為動(dòng)水位，m。

2 實(shí)例分析

在節(jié)水灌溉設(shè)計(jì)中，筆者以岱岳區(qū)某果樹(shù)管道灌溉工程地塊為例，針對(duì)不同水源的管網(wǎng)水力計(jì)算問(wèn)題，是從末端出水口算到水源，還是從水源算到末端出水口，進(jìn)行了詳細(xì)的論述、比較，可供類似工程參考。

該地塊采用地下水水源灌溉，項(xiàng)目區(qū)有機(jī)井1眼，機(jī)井位于整個(gè)項(xiàng)目區(qū)的最高處，機(jī)井出水量為50 m3/h，灌溉面積14.47 hm2，種植果樹(shù)，采用管道灌溉方式。灌溉時(shí)，水泵先從機(jī)井提水至井房首部，利用壓力引水到田間管網(wǎng)，然后采用田間的給水栓（出水口）接軟管澆灌樹(shù)盤。

2.1 初始設(shè)計(jì)

最初始設(shè)計(jì)該項(xiàng)目時(shí)，筆者直接按照常規(guī)管網(wǎng)水力計(jì)算方式進(jìn)行計(jì)算，從給水栓（出水口）需要工作壓力開(kāi)始計(jì)算，然后支管、干管、泵管，計(jì)算出干管入口需要的壓力，加上水泵的動(dòng)水位，減去地塊的高差，即得需要的水泵揚(yáng)程，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 果樹(shù)管道灌溉系統(tǒng)水力計(jì)算結(jié)果表

2.2 修正設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)完成后發(fā)現(xiàn)此項(xiàng)目機(jī)井在地塊的高處，且地塊高差比較大，只要提水到地面，田間可以實(shí)現(xiàn)自流灌溉。為此，筆者進(jìn)行了設(shè)計(jì)修改，先保證提水到地面后，再進(jìn)行后續(xù)灌溉，修正后的水力計(jì)算方法見(jiàn)表2、表3。

通過(guò)表2可知，確定水泵型號(hào)為流量50 m3/h，揚(yáng)程169 m；通過(guò)表3計(jì)算可知，水泵提水到地面后，田間可以實(shí)現(xiàn)自流灌溉。

表2 果樹(shù)管道灌溉系統(tǒng)水力計(jì)算結(jié)果表（水源工程）

表3 果樹(shù)管道灌溉系統(tǒng)水力計(jì)算結(jié)果表（田間灌溉工程）

與表1計(jì)算結(jié)果相比，修改后的水泵提高了6級(jí)揚(yáng)程，如果按照表1計(jì)算結(jié)果配套水泵，則根本無(wú)法提水到地面，更無(wú)法進(jìn)行田間灌溉。

3 結(jié)語(yǔ)

常規(guī)的管網(wǎng)水力計(jì)算是在確定末級(jí)管道水 力損失的基礎(chǔ)上，逐級(jí)計(jì)算支管、干管、首部損失，確定水泵選型。但在實(shí)際工程中，水泵直接從機(jī)井提水灌溉，當(dāng)機(jī)井位于地塊的高處時(shí)，計(jì)算中應(yīng)先把水從機(jī)井提至地面，然后進(jìn)行水源到田間的計(jì)算，以保證設(shè)計(jì)的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。