低压管道灌溉工程优化设计要点分析

2019-02-20茅和平郁程鹏姜曼

城市建设理论研究（电子版） 2019年16期

茅和平郁程鹏姜曼

无锡市三和农业灌排工程设计有限公司江苏无锡 214072

前言：随着经济社会的发展，人们越来越是意识到保护水资源的重要性，作为水资源严重不足的大国，必须要研究节水措施。而农业是用水量最大的产业，节水灌溉能够有效缓解水资源的供需矛盾，低压管道灌溉工程具有低压、节水、节地、节能等多方面优势，值得大力推广，并且在此基础上不断优化提升。

一、简述低压管道灌溉工程内涵

（一）低压管道灌溉工程的概念

低压管道灌溉工程属于地面灌溉类，是用管道取代明渠输水的灌溉系统，输水时的压力相对较低，管道系统内的压力一般不超过0.2Mpa，而管道最远处出口压力在0.002MPa到0.003MPa之间，相对于喷灌或微喷灌等灌溉系统的压力明显较低。低压管道灌溉技术具有节水、省时、省力、省地、节能等优点，有效降低了水资源在输送过程中的浪费，对于干旱地区的节灌工程推广具有重要意义。

（二）低压管道灌溉工程的基本构成

低压管道灌溉系统主要包括水源、首部枢纽、输配水管网、给水装置、保护设施、田间灌水设施等部分。其中水源主要有水库、水渠、水井等，首部枢纽包括提水设备、动力设备等，输配水管网主要包括管道和管件，保护措施主要有排气阀、安全阀等，田间灌水设备指的是移动软管、输水沟等。管道灌溉系统按照压力来源可以分为自压和机压，根据管网分布可以分为环状和树状，根据固定形式可以分为固定式、半固定式、移动式，根据结构可以分为封闭式、半封闭式、开敞式。

二、分析低压管道灌溉工程优化设计要点

（一）低压管道灌溉工程优化设计原则

低压管道灌溉工程优化设计应该秉承节水、节地、节能、省工、增产、便于管理等原则进行，工作压力满足需求，管线布置最优、控制面积最大，从而有效节约水资源，最大化提升经济效益和环境效益。

（二）低压管道灌溉工程水源优化设计

水源系统一般包括取水口、引水渠、进水前池及其他设备，在进行低压管道灌溉工程优化设计时，首先要了解实际情况，评估水源条件的影响，考虑低压管道灌溉技术的适用性。对于井水灌溉区，工程设计相对简单，除了满足各个灌溉区的压力需求外，应该尽可能降低工作压力的范围，从而有效降低运行能源消耗。而河水灌溉区的水源设计，应该充分利用自然地形落差的作用，降低灌溉成本。在水源位置的选择上，应该充分考虑取水距离、控制管理、占用耕地等方面，满足最不利区域的最小工作压力需求。另外，充分考虑水源质量，加强防瘀堵设计，在进水口设计拦物网或拦物栅防止漂浮的的秸秆、植物进入，通过拦沙坎阻止泥沙颗粒进入，并且根据泥沙含量和级配设计水流进入速度，从而有效防止管道淤阻。

（三）低压管道灌溉工程流量优化设计

通常情况下，低压管道灌溉工程流量设计的计算公式为：Q=amA/(ηTt)。其中m为灌水定额，a为灌溉高峰期作物的种植比例，A为灌溉设计面积，η为灌溉水利用系数，t为系统日工作小时数，T为一次灌水延续时间。经过实践发现，传统的灌水定额计算方法有一定的局限性，在进行低压管道灌溉工程流量设计优化时，还应该充分考虑不同作物、不同生育期的适宜含水量和湿润层深度不同，确保灌水定额的合理性。

（四）低压管道灌溉工程管网优化设计

1、管网布置

由于管网建设占据了低压管道灌溉工程造价的70%以上，所以管网设计是低压管道灌溉工程优化设计的重点。管网设计需要进行科学论证，保证方案的经济性、合理性、可行性，一旦出现问题则直接影响着整个设计方案的有效性。在管网设计时，应该充分考虑水源位置、地形特点、地块分布、用户需求、管理控制等方面，首先对工程资料进行收集整理，并且与建设单位和需求用户积极沟通，了解设计需求和实施条件，据此拟定数个可行性设计方案，然后根据初步方案计算工程量、建设成本、建设周期等方面数据，通过综合对比后确定最优方案，最后针对确定方案进行细化设计，完善施工方案。

2、管材选择

低压管道灌溉工程中用到的管材类型主要有化学管、金属管、混凝土管等，管材的选择不但要满足技术指标，还应该符合经济性需求。运用经济流速法进行管材选择，主要影响因素包括使用寿命、管材价格、施工成本、动力价格等，如果管材价格偏高、而动力价格偏低，则应该采用较大的经济流速值，相反，则应该选择较小的经济流速值，然后运用计算公式得出管道直径，据此选择合适的管材。

3、水泵配置

在进行水泵选择时，应该准确计算水泵扬程，一般通过如下公式进行计算：H泵=H首+H井+H泵损。H泵指的是水泵扬程，H首指的是首部枢纽所需要的工作水头，H井指的是抽水站水源的水位或机井动水位，H泵损指的是水泵的局部水头损失和沿程之和。