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摘 要：本文简要概述了低压管道输水节水灌溉项目的优特点，阐述了管道灌溉系统的组成及分类，简要说明了灌溉管道系统常用的管材与管件，详细说明了典型设计的一般步骤和方法，以及对已建工程的项目后评估。
关键词：低压管道；节水灌溉水库移民安置区；推广应用
1、引言
灌溉管道系统是指从水源取水，并通过压力管网输水、配水及向农田供水、灌水的工程系统，它通常由水源与首部枢纽、输配水管网、田间灌水装置以及附属建筑物和附属装置等部分组成。
与灌溉渠道系统相比，灌溉管道系统具有如下几方面的优越性：一是节水效益显著，一般可比明渠系统节水30%—50%；二是土地利用率高，比明渠一般可少占10%左右的耕地，方便交通；三是适应性强，便于实现自动化；四是输水速度快，灌溉效率高，一般比明渠系统的灌溉效率提高一倍以上，用工减少50%左右；五是维修养护省工省时，管理方便；六是灌水及时，作物增产增收效果明显。
2、灌溉管道系统的组成及分类
2.1、灌溉管道系统的组成
2.1.1、水源 江、河、湖、井、泉、水库、塘坝等均可作为管道灌溉的水源。与渠道系统相比，管道灌溉对水质要求较高，若水源含有大量污物、杂草和泥沙等杂质，则必须进行拦污沉淀等。
2.1.2、首部枢纽 手不枢纽的作用是从水源取水，并进行适当的处理以符合输配水管网在水量、水质和水压三方面的要求。灌溉管道系统一般采用水泵机组加压。若有自然地形落差可利用，也可采用自压式灌溉管道系统。为使灌溉水之符合要求，通常需采用过滤装置，有时还需设置拦污栅、沉淀池等，以去除水体中的杂质、微生物和藻类。
2.1.3、输配水管网 由管道、管件和附属管道装置相连接而成的输配水管道网络，担负着全系统的输水和配水任务。它通常由干管、支管和毛管三级管道组成。管网控制面积较大时，有时也在干管的上一级设置主管（或称总干管）。
2.1.4、田间配水装置 田间配水装置是灌溉管道系统最终将灌溉水均匀分布于田间、湿润土壤并转化为田间土壤水分的装置。它随灌水方法不同而不同，喷灌法的田间灌水装置是喷头，滴灌法为滴头，渗灌法为田间渗水管等。
2.2、灌溉管道系统的类型
2.2.1、移动式管道灌溉系统 除水源外，各级管道等组成部分可移动。它具有设备利用率高，单位面积投资地，效益较高，适应性较强，使用方便；但劳动强度大，若管理运用不当，设备已损坏。
2.2.2、半固定式灌溉管道能够组违规系统 又称半移动式灌溉管道系统，该系统的组成部分有些是固定的，有些则是移动的。最常见的这类系统形式是，首部枢纽和干管（或干、支管）固定不动，而干管以下的各级管道（支管或支、毛管）和田间灌水装置则是可移动的，具有固定和移动两类系统的特点，它使用最为广泛。
2.2.3、固定式灌溉管道系统 除田间灌水装置外，管道灌溉的其它组成部分在整个灌溉季节或常年都固定不动，该系统的各级管道均为地埋管。它具有灌水方便、灌溉用共少的优点，但管材量大，投资高。
2.3、灌溉管道系统的管材与管件
2.3.1、常用的管材
1）、水泥类管材 用作地埋暗管，如钢筋混凝土管、素混凝土管、水泥土管以及石棉水泥管等；
2）、塑料类管材 有硬管和软管两类。硬管如聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管和双壁波纹管等；一般常作为固定管道使用，但也可选用做地面移动管道。软管如改性聚乙烯薄膜塑料管、涂塑布管等，主要用作地面移动管道；
3）、金属材料管 如各种钢管、铸铁管、铝合金管、薄壁钢管等。均为硬材管，可用作固定管道，也可做地面移动管道；
4）、当地材料管 如缸瓦管、陶瓷管、灰土管、石料圬工管等，均属硬管，做固定管道。
2.3.2、管道附件
管道附件种类繁多，依其功能作用不同，可分为控制附件和连接附件两类。
1）、连接附件 即管件，主要有同径和异径的三通、四通、接头短管、弯头、堵头及异径渐变管和快速接头等多种；
2）、控制附件 是用来控制管道系统中的流量和水压的各种装置和构件。在管道系统中最常用的控制附件有阀门、进排气阀、给水栓、逆止阀、安全阀、调压装置、带阀门的配水井和带阀门的放水井等。
3、推广应用
近几年，沂南县在水库移民安置区大庄镇、铜井镇和岸堤镇已建成了三处低压管道节水灌溉项目示范区。示范区内作物种植主要为小麦、玉米、花生和黄烟。
示范区的建设采用连片开发、分散供水的方法，节水工程的布局，采用半固定式灌溉管道系统，干、支管道固定，通过给水栓连接锦纶管，实行管喷。
3.1、典型设计
3.1.1、基本情况
1）、工程位置：位于铜井镇大杜山村北湖。
2）、水源：120m深井，位于断层构造带上，涌水量120m3/h。
3.1.2、灌溉作物的选择及灌溉面积的确定：
1）、灌溉作物：大田作物；
2）、灌溉面积：66.7hm2。
3.1.3、输配水系统布置方案选择：
1）、输水方式选择：采用半固定式管道灌溉系统，干、支管道固定，通过给水栓连接锦纶软管灌溉。
2）、输配水系统布置方案选择：干管垂直等高线南北布设，长度653m；支管平行等高线东西布设，每100m一道，共5道1085m，管材采用PVC塑料硬管。
3）、给水栓选择与布置：给水栓型式，采用NC—75型给水栓；布置，沿支管每100m布置一只。
3.1.4、灌溉需水量与灌溉制度的确定：
1）、作物灌溉定额与灌溉制度的确定： 作物灌溉定额：参考有关资料，取综合灌溉定额为M=1935m3/hm2。
灌溉补水强度：I=K×Em/1.5=42.0m3/hm2/d，
式中：I----灌溉补水强度（m3/hm2/d）
Em----作物需水高峰期的需水强度（mm/d）取Em=4.2mm/d，
K----修正系数，取1.0
2）、灌水定额，灌水周期与灌水次数
灌水定额：M=10×h×（Pf-P）/0.9=40mm（400.2m3/hm2）
式中：M----净灌水定额（m3/hm2）
Pf、P----分别为作物适宜的土壤水分上、下限（占土体积的百分数），取Pf=30%，P=60%Pf。
h----计划湿润层深度（cm），取30cm.
设计灌水周期：T≤W/I=26.68/2.80=9.5（d），取9d，
式中：T----灌水周期（d）
灌水次数：N=I/M=12 9/26.68=4.8（次）
3）、一次灌水所需时间：
P=1000q/b×L=1000×20/100×100=2<12（mm/h）
T=M/p=26.68/2=13.34（h）
4）、同时工作的给水栓：
N=A×t/（b×L×T×C）=1000×667×13.34/（100×100×9×20）=5（个）
3.1.5、轮灌方式与系统流量计算
为缩小管径，降低投资，系统采用三条支管同时供水的方式灌溉。
各管道长度、流量：CB段长200m，流量20m3/h；BA段长200m，流量60m3/h；AO段长120m，流量100m3/h。
3.1.6、管道水力计算
1）、软管水头损失计算：根据中国水利水电科学研究院经验公式
Hf=2.531×105×L×Q1.7399/DZ4.5181
式中：
Hf——软管水头损失
Q——软管流量，20m3/h
L——软管长度，100m
DZ——软管折径，78.5mm（D50mm软管）
则Hf=12.72m
2）、管道沿程水头损失计算：
管径拟定：D=18.8（Q/V）0.5；V，管内流速取1m/s。
各管段直径：CB段84mm，BA段145mm，AO段188mm，取标准管径110、125、160mm.
支管：据轮灌方式最大流量20 m3/h，管径：110mm.
水头损失计算：H=1.1×0.000915×L×Q1.744/D4.774
Q——管道流量（m3/s）
L——管道长度（m）
D——管道直径（m）
经计算，各管段水头损失CB段1.19m，BA段4.30m，AO段0.75m；支管水头损失2.38m.
3）、总水头损失：
H=Hf+H+H高-H低+10（吸程）+3（机房）+5（其它）=59.64（m）
3.1.7、水泵选型
根据设计流量100m3/h、设计扬程59.64m，选择水泵为IS100—65—200（O）型离心泵，流量100m3/h，扬程60m，配套功率22KW。
3.2、项目后评估
通过近几年的运行应用，此三处低压管道输水节水灌溉示范项目，对项目示范区内的作物，特别是经济作物花生和黄烟的增产增效，取得了显著的效果，不仅节水、增产，而且省时、省工，提高品质，对提高水库移民安置区的经济效益和社会效益巨大，值得在适宜地区广泛推广应用。
参考文献：
[1]马孝义主编，节水灌溉新技术[M]。北京：中国农业出版社，2000年。
关键词：低压管道；节水灌溉水库移民安置区；推广应用
1、引言
灌溉管道系统是指从水源取水，并通过压力管网输水、配水及向农田供水、灌水的工程系统，它通常由水源与首部枢纽、输配水管网、田间灌水装置以及附属建筑物和附属装置等部分组成。
与灌溉渠道系统相比，灌溉管道系统具有如下几方面的优越性：一是节水效益显著，一般可比明渠系统节水30%—50%；二是土地利用率高，比明渠一般可少占10%左右的耕地，方便交通；三是适应性强，便于实现自动化；四是输水速度快，灌溉效率高，一般比明渠系统的灌溉效率提高一倍以上，用工减少50%左右；五是维修养护省工省时，管理方便；六是灌水及时，作物增产增收效果明显。
2、灌溉管道系统的组成及分类
2.1、灌溉管道系统的组成
2.1.1、水源 江、河、湖、井、泉、水库、塘坝等均可作为管道灌溉的水源。与渠道系统相比，管道灌溉对水质要求较高，若水源含有大量污物、杂草和泥沙等杂质，则必须进行拦污沉淀等。
2.1.2、首部枢纽 手不枢纽的作用是从水源取水，并进行适当的处理以符合输配水管网在水量、水质和水压三方面的要求。灌溉管道系统一般采用水泵机组加压。若有自然地形落差可利用，也可采用自压式灌溉管道系统。为使灌溉水之符合要求，通常需采用过滤装置，有时还需设置拦污栅、沉淀池等，以去除水体中的杂质、微生物和藻类。
2.1.3、输配水管网 由管道、管件和附属管道装置相连接而成的输配水管道网络，担负着全系统的输水和配水任务。它通常由干管、支管和毛管三级管道组成。管网控制面积较大时，有时也在干管的上一级设置主管（或称总干管）。
2.1.4、田间配水装置 田间配水装置是灌溉管道系统最终将灌溉水均匀分布于田间、湿润土壤并转化为田间土壤水分的装置。它随灌水方法不同而不同，喷灌法的田间灌水装置是喷头，滴灌法为滴头，渗灌法为田间渗水管等。
2.2、灌溉管道系统的类型
2.2.1、移动式管道灌溉系统 除水源外，各级管道等组成部分可移动。它具有设备利用率高，单位面积投资地，效益较高，适应性较强，使用方便；但劳动强度大，若管理运用不当，设备已损坏。
2.2.2、半固定式灌溉管道能够组违规系统 又称半移动式灌溉管道系统，该系统的组成部分有些是固定的，有些则是移动的。最常见的这类系统形式是，首部枢纽和干管（或干、支管）固定不动，而干管以下的各级管道（支管或支、毛管）和田间灌水装置则是可移动的，具有固定和移动两类系统的特点，它使用最为广泛。
2.2.3、固定式灌溉管道系统 除田间灌水装置外，管道灌溉的其它组成部分在整个灌溉季节或常年都固定不动，该系统的各级管道均为地埋管。它具有灌水方便、灌溉用共少的优点，但管材量大，投资高。
2.3、灌溉管道系统的管材与管件
2.3.1、常用的管材
1）、水泥类管材 用作地埋暗管，如钢筋混凝土管、素混凝土管、水泥土管以及石棉水泥管等；
2）、塑料类管材 有硬管和软管两类。硬管如聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管和双壁波纹管等；一般常作为固定管道使用，但也可选用做地面移动管道。软管如改性聚乙烯薄膜塑料管、涂塑布管等，主要用作地面移动管道；
3）、金属材料管 如各种钢管、铸铁管、铝合金管、薄壁钢管等。均为硬材管，可用作固定管道，也可做地面移动管道；
4）、当地材料管 如缸瓦管、陶瓷管、灰土管、石料圬工管等，均属硬管，做固定管道。
2.3.2、管道附件
管道附件种类繁多，依其功能作用不同，可分为控制附件和连接附件两类。
1）、连接附件 即管件，主要有同径和异径的三通、四通、接头短管、弯头、堵头及异径渐变管和快速接头等多种；
2）、控制附件 是用来控制管道系统中的流量和水压的各种装置和构件。在管道系统中最常用的控制附件有阀门、进排气阀、给水栓、逆止阀、安全阀、调压装置、带阀门的配水井和带阀门的放水井等。
3、推广应用
近几年，沂南县在水库移民安置区大庄镇、铜井镇和岸堤镇已建成了三处低压管道节水灌溉项目示范区。示范区内作物种植主要为小麦、玉米、花生和黄烟。
示范区的建设采用连片开发、分散供水的方法，节水工程的布局，采用半固定式灌溉管道系统，干、支管道固定，通过给水栓连接锦纶管，实行管喷。
3.1、典型设计
3.1.1、基本情况
1）、工程位置：位于铜井镇大杜山村北湖。
2）、水源：120m深井，位于断层构造带上，涌水量120m3/h。
3.1.2、灌溉作物的选择及灌溉面积的确定：
1）、灌溉作物：大田作物；
2）、灌溉面积：66.7hm2。
3.1.3、输配水系统布置方案选择：
1）、输水方式选择：采用半固定式管道灌溉系统，干、支管道固定，通过给水栓连接锦纶软管灌溉。
2）、输配水系统布置方案选择：干管垂直等高线南北布设，长度653m；支管平行等高线东西布设，每100m一道，共5道1085m，管材采用PVC塑料硬管。
3）、给水栓选择与布置：给水栓型式，采用NC—75型给水栓；布置，沿支管每100m布置一只。
3.1.4、灌溉需水量与灌溉制度的确定：
1）、作物灌溉定额与灌溉制度的确定： 作物灌溉定额：参考有关资料，取综合灌溉定额为M=1935m3/hm2。
灌溉补水强度：I=K×Em/1.5=42.0m3/hm2/d，
式中：I----灌溉补水强度（m3/hm2/d）
Em----作物需水高峰期的需水强度（mm/d）取Em=4.2mm/d，
K----修正系数，取1.0
2）、灌水定额，灌水周期与灌水次数
灌水定额：M=10×h×（Pf-P）/0.9=40mm（400.2m3/hm2）
式中：M----净灌水定额（m3/hm2）
Pf、P----分别为作物适宜的土壤水分上、下限（占土体积的百分数），取Pf=30%，P=60%Pf。
h----计划湿润层深度（cm），取30cm.
设计灌水周期：T≤W/I=26.68/2.80=9.5（d），取9d，
式中：T----灌水周期（d）
灌水次数：N=I/M=12 9/26.68=4.8（次）
3）、一次灌水所需时间：
P=1000q/b×L=1000×20/100×100=2<12（mm/h）
T=M/p=26.68/2=13.34（h）
4）、同时工作的给水栓：
N=A×t/（b×L×T×C）=1000×667×13.34/（100×100×9×20）=5（个）
3.1.5、轮灌方式与系统流量计算
为缩小管径，降低投资，系统采用三条支管同时供水的方式灌溉。
各管道长度、流量：CB段长200m，流量20m3/h；BA段长200m，流量60m3/h；AO段长120m，流量100m3/h。
3.1.6、管道水力计算
1）、软管水头损失计算：根据中国水利水电科学研究院经验公式
Hf=2.531×105×L×Q1.7399/DZ4.5181
式中：
Hf——软管水头损失
Q——软管流量，20m3/h
L——软管长度，100m
DZ——软管折径，78.5mm（D50mm软管）
则Hf=12.72m
2）、管道沿程水头损失计算：
管径拟定：D=18.8（Q/V）0.5；V，管内流速取1m/s。
各管段直径：CB段84mm，BA段145mm，AO段188mm，取标准管径110、125、160mm.
支管：据轮灌方式最大流量20 m3/h，管径：110mm.
水头损失计算：H=1.1×0.000915×L×Q1.744/D4.774
Q——管道流量（m3/s）
L——管道长度（m）
D——管道直径（m）
经计算，各管段水头损失CB段1.19m，BA段4.30m，AO段0.75m；支管水头损失2.38m.
3）、总水头损失：
H=Hf+H+H高-H低+10（吸程）+3（机房）+5（其它）=59.64（m）
3.1.7、水泵选型
根据设计流量100m3/h、设计扬程59.64m，选择水泵为IS100—65—200（O）型离心泵，流量100m3/h，扬程60m，配套功率22KW。
3.2、项目后评估
通过近几年的运行应用，此三处低压管道输水节水灌溉示范项目，对项目示范区内的作物，特别是经济作物花生和黄烟的增产增效，取得了显著的效果，不仅节水、增产，而且省时、省工，提高品质，对提高水库移民安置区的经济效益和社会效益巨大，值得在适宜地区广泛推广应用。
参考文献：
[1]马孝义主编，节水灌溉新技术[M]。北京：中国农业出版社，2000年。