陈仓区油坊村蔬菜基地暗管输水工程技术要点浅析

张惠民 张 慧

（宝鸡市陈仓区水利管理工作站 陕西 宝鸡 721300）

1 工程概况

地下暗管输水系统是指以管道将低压水流输配到田间进行灌溉的灌溉系统。暗管输水工程是一项有较强实用性的节水灌溉技术，它可以减少水的渗漏和蒸发，输水速度较快，提高水的利用率，具有节水、节能、省地、运行管理方便等特点，在我国北方地区具有广泛的运用价值。陈仓区周原镇油坊村设施蔬菜基地暗管输水工程属于陈仓区2013年国家农业综合开发水利项目之一，蔬菜种植面积1000亩，建有大棚250座，工程设计以地下水为水源，利用已成井配套水泵作为提水工程，田间布设暗管，出水桩连接水龙带灌溉棚内蔬菜的灌溉模式。黄土台塬黄土层中潜水主要分布于中更新统中、上部，属孔隙裂隙潜水，主要靠大气降水入渗补给，水位埋深140m～200 m，水量相对丰富，利于开采，是本次开发利用的主要水源。项目区用水量包含作物需水量和非农业需水量。根据作物的灌溉制度、规划面积计算P=75%时灌区作物年净需水量为8.1万m3，年灌溉需水量为8.53万m3。非农业需水量主要为项目区内居民生活用水及牲畜用水。经计算，设计水平年人畜用水量为4.43万m3。当灌溉保证率P=75%时，该项目区的总需水量为12.96万m3。该项目区总面积为2.24km2，地下水资源相对比较丰富，项目区地下水开采量为17.84万m3，地下水可开采系数0.64。当保证率P=75%时，项目区年可供利用水资源总量为17.84万m3，满足项目区开采和需水量的要求。

为了满足工程区灌溉的要求和目标，本文介绍该项目输水工程的设计和布置特点，重点对工程的技术要点和经济效益进行分析。分析该工程的技术要点以便于相似工程进行参考，同时分析和探讨暗管输水工程可以取到的巨大经济效益。

2 工程技术要点分析

2.1 管网布置和管道设计

本工程灌溉的基本参数如表1所示。为满足工程的基本灌溉要求和目的，在确定灌溉参数的基础上，对管网布置和管道的设计进行了详细的分析。经实地勘测，项目区管网布设设计为主、支两级，从水源出水口，顺大棚宽度方向，敷设主管，工程设计主管总共有3条。支管垂直于主管，顺大棚长度方向敷设，支管大约为20条左右。管网布置成鱼骨型树状网，干支两管道埋于地下，经立管与地面配水垄沟相连。支管的间距为90m，双向控制出水口间距为20m。为满足灌溉的基本要求，在每座大棚进口安装出水桩，水桩主要设置在支管之上，棚内配合水龙带管道内水流喷出进行灌溉。以控制面积较大的机井作为典型布设管网，机井位置相对较高，经过分析设置，进行合理的管网布置，设计管道总长度达1054m。

在确定了管网布置的基础上，需要选择合理的管径，并计算其相应的水头损失。管径越小成本也越少，但是水头损失大；相反，管径越大成本也越大，但是水头损失相对较小，管径的选择需要综合考虑这一点矛盾的因素。本工程管材选用PE管。根据该工程的基本要求，管道需要达到基本的经济流速，即V=1.2m/s。当管道流量为32m3/h时，可以得到管道的内径为97.1mm，根据相关规范，最终选用的内径为PE管110mm。该内径的PE管所承受的最大耐压为0.8MPa，可以很好地满足管道埋于地下所承受的压力。在泵出口管道上设一个进出排气闸，在出水口设置混凝土护底，同时为了防止机车撞击和水流冲刷，在地面设置混凝土分水池。管道的安装搭接长度为1.5倍的管径，管道卧于槽内并涂抹粘结剂，确保管道的设计工作压力，管道回填土分层夯实。对于该选定的管道，按管网布置的最远点考虑，可以得到管道的水头损失为h损=0.07m。管网布置和管道设计的基本结果如表2所示。

表1 灌溉基本参数

表2 管网和管道设计结果

2.2 出水口及给水栓口径设计以及水泵装置的确定

在低压管道输水灌溉系统中，出水口口径的设计是较为关键的，它直接关系到管道的正常运行和工程投资的多少。出水口的口径设计过大，将增加工程的投资；而出水口口径过小，则管理起来又不太方便。目前，由于一眼井只开一个口，导致管路的工作压力增加，水泵出水量相应减小，工作效率减小，进而导致管道压力过大，甚至发生爆管现象。为了克服上述问题，出水口口径的设计多以出水流量为参数进行设计。本工程根据各地经验、各种流量的出水口口径表，来拟定合适的出水口口径。本工程设计流量为32m3/h，最终选用的出水口口径为100mm。从目前管网优化设计的结果可知，管网的布置多为半固定式的管道系统，即地下为硬塑的固定管道，而地上为移动式的软塑料管。软管的长度一般为70m～100m，考虑到使用、保存和搬运的方便，管径多以75mm～100mm为宜。在设计给水栓的口径时，除了考虑水泵的流量外，同时注意与软管相匹配。本工程设计软管长度取为80m，管径取为100mm，设计多口给水栓，即在一个给水栓上设置多个横向出水口与移动软管对接。多口给水栓的过水能力与出水口相等。在实际运用时，若出水口不要，则取下给水栓，用铁盖板封住。

本工程出水口距地面高度0.3m，出水口需要工作压力为0.2m，地形高差2.0m，则水泵在地面以上要求的扬程不能小于2.5m。根据该工程的特点，工程水泵抽水流量为32m3/h，水泵需要扬程为水泵在地面以上要求的扬程与机井动水位及管路损失之和，工程的机井动水位为170m，结合钢管的最终水头损失可以得到，水泵的基本扬程至少需要190.97m。成井后根据实测机井动水位，计算上水钢管管路损失，重新计算确定水泵扬程，调整水泵型号。

2.3 安全保护装置和土建工程的设计

为了避免管道中产生水锤，对管道产生破坏，出现暗管变形、弯曲以及破裂等现象，在管道系统的首部安装了调压装置，达到自动排出管内气体和调压的目的。同时在管道系统中设置了退水井和退水闸，便于入冬前，将管道中的剩水通过退水闸排入井中，避免管道因冻胀而产生破裂。

为了保护机电设备和输水管道的安全运行，每个供水系统安装通气阀1个，安装于钢管末端适当位置。沿大棚宽度方向铺设输水管道，每座大棚进口一侧设一出水桩，采用出水栓，利用C15砼浇筑固定于中心，出水桩断面为30cm×30cm，高1.1m，其中地面以上高30cm，地面以下深80cm，出水口连接移动软管。每个供水系统管道最低的末端安装堵头，以利于定期排污、排沙。管道统一埋于地下0.7m处，管沟标准尺寸为0.4m×0.7m，每米挖土方0.28m3，填土方0.26m3。

3 工程效益分析

工程完成后，项目将取得较好的经济效益、社会效益和生态效益。项目实施后，通过对设施蔬菜示范园区水、电、路改造及无公害生产技术的推广，可新增设施蔬菜绿色防控技术示范面积1000亩，每亩生产蔬菜2500kg，亩产值按9000元计算，总产值900万元，根据田间试验，各项新技术所占份额一般为40%，即蔬菜净增产值360万元。项目区无节水设施现状作物亩均用水量131m3，实施节水改造后拟种作物的亩均用水量81m3/亩，节水50m3/亩。目前灌区水价按0.16元/m3计，经计算，本项目亩均节约水费8元，即整个项目可节约水费0.8万元。整个项目实施后，年可增收360万元，节约水费支出0.8万元，合计增收节支360.8万元。取水的分摊系数为0.4，即水利项目净收益为144.32万元。按持效期15年计，水利措施总效益为2164.8万元。

项目建成后，可极大地改善农业生产条件，增强项目区农业综合生产能力及产业规模化发展，促进和带动全区经济生产发展，对于促进农民增收，推动社会主义新农村建设将产生深远地影响。项目实施后，可实现田地平整肥沃，水利设施配套，科技先进适用，优质高产高效的目标，可提高土地利用率，改善局部区域生态环境。

4 结论

本文详细介绍了陈仓区周原镇油坊村设施蔬菜基地暗管输水工程的技术指标和特点，分析了项目区的基本灌溉要求和目标、工程技术要点和工程效益情况。通过探讨管网布置、管径选择、出水口和给水栓设计、机井水泵选型以及工程效益等技术要点，介绍了蔬菜作物暗管输水工程灌溉设计的基本方法的同时，得到蔬菜作物暗管输水具有提高水的利用率，方便运行管理等特点，通过修建暗管输水工程，可以取到很好的经济效益、社会效益以及生态效益。陕西水利

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