管網(wǎng)水力計算在節(jié)水灌溉設(shè)計中的應(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)水力計算是節(jié)水灌溉設(shè)計的關(guān)鍵，水泵選型的基礎(chǔ)。通過進(jìn)行管網(wǎng)水力計算可以知道水在流動過程中受到的阻力大小，從而選擇合適揚程的水泵，使其符合實際的使用要求。因此在節(jié)水灌溉設(shè)計中，管網(wǎng)水力計算尤為重要。

1 管網(wǎng)水力計算

1.1 管道水頭損失的組成及計算方法

根據(jù)能量平衡原理，灌溉水在管道內(nèi)流動時，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)計壓力計算

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）計算。

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

1.3 水泵揚程計算

根據(jù)水源條件，選擇適合的水泵。按照公式（3）計算。

式中：HP為水泵揚程，m；Hin為管網(wǎng)入口設(shè)計壓力，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為動水位，m。

2 實例分析

在節(jié)水灌溉設(shè)計中，筆者以岱岳區(qū)某果樹管道灌溉工程地塊為例，針對不同水源的管網(wǎng)水力計算問題，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，項目區(qū)有機(jī)井1眼，機(jī)井位于整個項目區(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，采用管道灌溉方式。灌溉時，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）接軟管澆灌樹盤。

2.1 初始設(shè)計

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

表1 果樹管道灌溉系統(tǒng)水力計算結(jié)果表

2.2 修正設(shè)計

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

通過表2可知，確定水泵型號為流量50 m3/h，揚程169 m；通過表3計算可知，水泵提水到地面后，田間可以實現(xiàn)自流灌溉。

表2 果樹管道灌溉系統(tǒng)水力計算結(jié)果表（水源工程）

表3 果樹管道灌溉系統(tǒng)水力計算結(jié)果表（田間灌溉工程）

與表1計算結(jié)果相比，修改后的水泵提高了6級揚程，如果按照表1計算結(jié)果配套水泵，則根本無法提水到地面，更無法進(jìn)行田間灌溉。

3 結(jié)語

常規(guī)的管網(wǎng)水力計算是在確定末級管道水 力損失的基礎(chǔ)上，逐級計算支管、干管、首部損失，確定水泵選型。但在實際工程中，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，計算中應(yīng)先把水從機(jī)井提至地面，然后進(jìn)行水源到田間的計算，以保證設(shè)計的實用性和經(jīng)濟(jì)性。