节水灌溉工程管网管系总体布置探讨

2017-09-16刘帅杨莲芝丁惠

河南水利与南水北调 2017年8期

关键词：机井商丘市灌溉工程

□刘帅杨莲芝丁惠

（1.商丘市水利施工总队2.商丘市舜禹水利工程有限公司3.商丘市梁园区水利局）

节水灌溉工程管网管系总体布置探讨

□刘帅1杨莲芝2丁惠3

（1.商丘市水利施工总队2.商丘市舜禹水利工程有限公司3.商丘市梁园区水利局）

小型农田水利设施是农业基础设施的重要组成部分，是提高农业综合生产能力的重要前提条件，是全面建设小康社会的重要基础保障。节水灌溉工程是小型农田水利基础设施，而管网管系和喷灌工作制度在节水灌溉工程具有重要的作用。文章结合项目区节水灌溉工程的基本概况，探讨了喷灌工作制度，着重对管网管系总体布置进行了分析。

节水灌溉工程；管网；水力计算

0 引言

2011年起，中央加大了小型农田水利重点县建设补助专项资金的规模，明确了在不同区域、不同经济发展模式、不同农业发展现状，突出重点、分类建设的指导思想。要求各地结合实际，因地制宜发展高效节水灌溉试点、旱涝保收高标准农田建设示范和普通重点县建设。

1 项目区概况

近年来，某市的节水灌溉工程主要是管道输水灌溉和渠道防渗节水两种模式。通过水利节水示范项目以及农业综合开发等项目的建设，全市已基本形成了井灌区以地埋管为主，渠灌区以硬化渠道为主的节水灌溉技术模式。现有节水灌溉面积中，管道输水模式占节水灌溉面积的80%，渠道防渗模式占节水灌溉面积的20%。

项目区为纯井灌区，区内现有农田灌溉用机井386眼，出水量满足高效节水灌溉要求的可利用机井仅127眼，完好率37.50%，还有199眼机井需进行维修，报废机井60眼。项目区内机井多为20世纪80-90年代建造，机井井深60 m左右，单井出水量30～35 m3/h，静水位15 m，动水位30 m，由于年代久远和管理措施不健全、机井升级改造资金不能落实，缺乏必要的配套工程，现有机井已不能正常发挥灌溉效益。

2 管网管系总体布置

根据项目区内机井分布及地形情况，由单个机井组成独立的灌溉系统，相互之间独立运行，互不干扰。

2.1 管道系统各部结构设计

2.1.1 闸阀

为调节流量、方便管理，机井枢纽处设闸阀。

2.1.2 安全阀

为了保证系统安全运行，在机井枢纽处安装安全阀，防止超压和水锤破坏。

2.1.3 泄水阀

为方便维修，防止冻害，需排空管内存水，故在管网较低处的一条管道末端，设泄水阀。

2.1.4 进排气阀

在机井出口安装进排气阀。

2.1.5 逆止阀

在机井出口处安装逆止阀，防止管网水倒流井中。

2.1.6 竖管及其高度

在半固定喷灌工程中，竖管高一般设计为1.50 m，地面以上竖管及喷头均采用移动式。

2.1.7 镇、支墩

为了保护好管道，连接好管网，在管道转弯、变坡处和管道末端、三通、弯头处均设镇墩；在安设闸阀处，设支墩。

管网布置根据地形和区域内机井位置，采用梳齿形或丰字型布置，运用干支两级管道，结合喷头射程和组合间距合理确定支管出水口间距，管网布置详见图1和图2。

图1 梳齿型布置图

图2 丰字型布置图

式中:ρs─无风情况下单喷头全圆喷洒的设计喷灌强度（mm/h）；q─喷头流量（m3/h）；R─喷头射程（m）。

参照《喷灌工程设计手册》公式（10-3），并选择布置系数和风系数计算：

ρ─设计喷灌强度（mm/h）；Cρ─布置系数；KW─风系数。

参照《喷灌工程技术规范》，区域内土壤允许喷灌强度为10 mm/h，得出：ρ〈［ρ］，满足规范要求。

2.2.4 雾化指标

根据《喷灌工程设计手册》公式hp/d计算雾化指标计算得ZY-2（7.0/3.1）喷头雾化指标为5000，＞4000，满足喷头雾化指标的

2.2 喷头选型和组合间距的确定

按照国家标准《喷灌工程技术规范》的规定，选择喷头和确定组合间距按以下要求:一是喷灌强度不超过土壤允许的喷灌强度值；二是喷灌的组合均匀系数不低于规范规定的数值；三是雾化指标不低于作物要求的数值；四是有利于减少喷灌工程的年费用。

2.2.1 喷头的选择

喷头拟采用ZY-2H型金属摇臂式喷头。其性能参数如下：喷嘴直径7.00×3.10 mm；工作压力300 kpa；喷头射程19.10 m；喷头流量3.83 m3/h。

2.2.2 喷头间距的确定

根据机井出水量、地块地形等因素，结合当地耕作方式和群众灌水习惯，确定喷头间距a＝18 m，支管间距b＝18 m，喷头布置形式为正方形。

2.2.3 喷灌强度

参照《喷灌工程设计手册》公式要求。

3 喷灌工作制度

3.1 喷头在喷点上的工作时间

喷头在喷点上的工作时间用下式计算：

q─喷头流量（m3/h）；m─灌水定额（mm）。

计算得，T＝3.23（h）

3.2 喷头每日可喷洒的工作点数

用公式计算：

n─喷头每日轮灌次数；t1─每日工作时间，取t1=12h。

计算可得，n＝3.72次，实际工作时喷头每天轮灌次数取4次。

3.3 轮灌方案的拟定

喷灌时，采用轮灌编组制度。轮灌可使管道的利用率提高，从而降低设备投资，确定轮灌方案时，主要考虑以下原则：

一是轮灌编组应该有一定规律，以方便运行管理。二是各轮灌组的工作喷头总数尽量接近，从而使系统的流量保持在较小的变动范围之内。三是轮灌编组应该有利于提高管道设备利用率。四是轮灌编组时，应使地势较高或路程较远的组别喷头数略少，地势较低或路程较近的组别喷头数略多，以利于保持水泵在高效区工作。五是制定轮灌顺序时，应将流量分散到各配水管道，避免流量集中于某一条干管配水。