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      低壓管道灌溉工程優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

      2019-02-20 09:29:38茅和平郁程鵬姜曼
      關(guān)鍵詞:灌溉工程管材灌水

      茅和平 郁程鵬 姜曼

      無(wú)錫市三和農(nóng)業(yè)灌排工程設(shè)計(jì)有限公司 江蘇 無(wú)錫 214072

      前言:隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,人們?cè)絹?lái)越是意識(shí)到保護(hù)水資源的重要性,作為水資源嚴(yán)重不足的大國(guó),必須要研究節(jié)水措施。而農(nóng)業(yè)是用水量最大的產(chǎn)業(yè),節(jié)水灌溉能夠有效緩解水資源的供需矛盾,低壓管道灌溉工程具有低壓、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)能等多方面優(yōu)勢(shì),值得大力推廣,并且在此基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化提升。

      一、簡(jiǎn)述低壓管道灌溉工程內(nèi)涵

      (一)低壓管道灌溉工程的概念

      低壓管道灌溉工程屬于地面灌溉類,是用管道取代明渠輸水的灌溉系統(tǒng),輸水時(shí)的壓力相對(duì)較低,管道系統(tǒng)內(nèi)的壓力一般不超過(guò)0.2Mpa,而管道最遠(yuǎn)處出口壓力在0.002MPa到0.003MPa之間,相對(duì)于噴灌或微噴灌等灌溉系統(tǒng)的壓力明顯較低。低壓管道灌溉技術(shù)具有節(jié)水、省時(shí)、省力、省地、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn),有效降低了水資源在輸送過(guò)程中的浪費(fèi),對(duì)于干旱地區(qū)的節(jié)灌工程推廣具有重要意義。

      (二)低壓管道灌溉工程的基本構(gòu)成

      低壓管道灌溉系統(tǒng)主要包括水源、首部樞紐、輸配水管網(wǎng)、給水裝置、保護(hù)設(shè)施、田間灌水設(shè)施等部分。其中水源主要有水庫(kù)、水渠、水井等,首部樞紐包括提水設(shè)備、動(dòng)力設(shè)備等,輸配水管網(wǎng)主要包括管道和管件,保護(hù)措施主要有排氣閥、安全閥等,田間灌水設(shè)備指的是移動(dòng)軟管、輸水溝等。管道灌溉系統(tǒng)按照壓力來(lái)源可以分為自壓和機(jī)壓,根據(jù)管網(wǎng)分布可以分為環(huán)狀和樹(shù)狀,根據(jù)固定形式可以分為固定式、半固定式、移動(dòng)式,根據(jù)結(jié)構(gòu)可以分為封閉式、半封閉式、開(kāi)敞式。

      二、分析低壓管道灌溉工程優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

      (一)低壓管道灌溉工程優(yōu)化設(shè)計(jì)原則

      低壓管道灌溉工程優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)該秉承節(jié)水、節(jié)地、節(jié)能、省工、增產(chǎn)、便于管理等原則進(jìn)行,工作壓力滿足需求,管線布置最優(yōu)、控制面積最大,從而有效節(jié)約水資源,最大化提升經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

      (二)低壓管道灌溉工程水源優(yōu)化設(shè)計(jì)

      水源系統(tǒng)一般包括取水口、引水渠、進(jìn)水前池及其他設(shè)備,在進(jìn)行低壓管道灌溉工程優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí),首先要了解實(shí)際情況,評(píng)估水源條件的影響,考慮低壓管道灌溉技術(shù)的適用性。對(duì)于井水灌溉區(qū),工程設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單,除了滿足各個(gè)灌溉區(qū)的壓力需求外,應(yīng)該盡可能降低工作壓力的范圍,從而有效降低運(yùn)行能源消耗。而河水灌溉區(qū)的水源設(shè)計(jì),應(yīng)該充分利用自然地形落差的作用,降低灌溉成本。在水源位置的選擇上,應(yīng)該充分考慮取水距離、控制管理、占用耕地等方面,滿足最不利區(qū)域的最小工作壓力需求。另外,充分考慮水源質(zhì)量,加強(qiáng)防瘀堵設(shè)計(jì),在進(jìn)水口設(shè)計(jì)攔物網(wǎng)或攔物柵防止漂浮的的秸稈、植物進(jìn)入,通過(guò)攔沙坎阻止泥沙顆粒進(jìn)入,并且根據(jù)泥沙含量和級(jí)配設(shè)計(jì)水流進(jìn)入速度,從而有效防止管道淤阻。

      (三)低壓管道灌溉工程流量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)

      通常情況下,低壓管道灌溉工程流量設(shè)計(jì)的計(jì)算公式為:Q=amA/(ηTt)。其中m為灌水定額,a為灌溉高峰期作物的種植比例,A為灌溉設(shè)計(jì)面積,η為灌溉水利用系數(shù),t為系統(tǒng)日工作小時(shí)數(shù),T為一次灌水延續(xù)時(shí)間。經(jīng)過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的灌水定額計(jì)算方法有一定的局限性,在進(jìn)行低壓管道灌溉工程流量設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí),還應(yīng)該充分考慮不同作物、不同生育期的適宜含水量和濕潤(rùn)層深度不同,確保灌水定額的合理性。

      (四)低壓管道灌溉工程管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

      1、管網(wǎng)布置

      由于管網(wǎng)建設(shè)占據(jù)了低壓管道灌溉工程造價(jià)的70%以上,所以管網(wǎng)設(shè)計(jì)是低壓管道灌溉工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。管網(wǎng)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行科學(xué)論證,保證方案的經(jīng)濟(jì)性、合理性、可行性,一旦出現(xiàn)問(wèn)題則直接影響著整個(gè)設(shè)計(jì)方案的有效性。在管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該充分考慮水源位置、地形特點(diǎn)、地塊分布、用戶需求、管理控制等方面,首先對(duì)工程資料進(jìn)行收集整理,并且與建設(shè)單位和需求用戶積極溝通,了解設(shè)計(jì)需求和實(shí)施條件,據(jù)此擬定數(shù)個(gè)可行性設(shè)計(jì)方案,然后根據(jù)初步方案計(jì)算工程量、建設(shè)成本、建設(shè)周期等方面數(shù)據(jù),通過(guò)綜合對(duì)比后確定最優(yōu)方案,最后針對(duì)確定方案進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì),完善施工方案。

      2、管材選擇

      低壓管道灌溉工程中用到的管材類型主要有化學(xué)管、金屬管、混凝土管等,管材的選擇不但要滿足技術(shù)指標(biāo),還應(yīng)該符合經(jīng)濟(jì)性需求。運(yùn)用經(jīng)濟(jì)流速法進(jìn)行管材選擇,主要影響因素包括使用壽命、管材價(jià)格、施工成本、動(dòng)力價(jià)格等,如果管材價(jià)格偏高、而動(dòng)力價(jià)格偏低,則應(yīng)該采用較大的經(jīng)濟(jì)流速值,相反,則應(yīng)該選擇較小的經(jīng)濟(jì)流速值,然后運(yùn)用計(jì)算公式得出管道直徑,據(jù)此選擇合適的管材。

      3、水泵配置

      在進(jìn)行水泵選擇時(shí),應(yīng)該準(zhǔn)確計(jì)算水泵揚(yáng)程,一般通過(guò)如下公式進(jìn)行計(jì)算:H泵=H首+H井+H泵損。H泵指的是水泵揚(yáng)程,H首指的是首部樞紐所需要的工作水頭,H井指的是抽水站水源的水位或機(jī)井動(dòng)水位,H泵損指的是水泵的局部水頭損失和沿程之和。

      (五)低壓管道灌溉工程保護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

      低壓管道灌溉工程優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)該充分考慮防寒措施,保證管網(wǎng)不受低溫破壞。另外,注重超壓保護(hù),通過(guò)壓力調(diào)節(jié)避免管道水回流倒吸污染水源或破壞水泵,從而保證低壓管道灌溉系統(tǒng)正常運(yùn)行。

      三、結(jié)論

      綜上所述,本文首先了解了低壓管道灌溉工程的概念及基本構(gòu)成,然后重點(diǎn)從水源設(shè)計(jì)、流量設(shè)計(jì)、管網(wǎng)設(shè)計(jì)、防護(hù)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了研究,希望能夠提升低壓管道灌溉工程設(shè)計(jì)的有效性,提高灌溉水資源的利用率,推動(dòng)節(jié)水工程的發(fā)展,更好的為農(nóng)業(yè)服務(wù),提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綜合效益。

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