提水管灌工程設計應注意的主要問題

袁翠嵐

遼寧省阜新市阜蒙縣水利勘測設計院 123100

提水管灌工程設計應注意的主要問題

袁翠嵐

遼寧省阜新市阜蒙縣水利勘測設計院 123100

本文根據(jù)阜蒙縣節(jié)水灌溉工程設計與施工實踐，就提水管灌工程設計中應注意的主要問題及解決辦法談幾點體會。

管灌設計；主要問題；解決方法

阜蒙縣地處遼西半干旱低山丘陵區(qū)，屬于資源型缺水區(qū)域，全縣耕地畝均水資源122m3，人均占有水資源596m3，僅僅是全國人均占有水資源量的21.9%，而且多分布在河流或山前沖積平原內(nèi)；全縣坡耕地面積占總耕地面積的67%，發(fā)展農(nóng)田節(jié)水灌溉勢在必行。

提水灌區(qū)管灌工程即在水源條件相對較好的河岸或地勢低洼處修建水源工程，在田間或附近地勢較高處修建蓄水池，通過揚水管將水提到蓄水池，再經(jīng)過田間管網(wǎng)自流灌溉。與提水設備向田間直供灌溉相比，其優(yōu)點是：1）蓄水池具備一定的調(diào)節(jié)功能，在每天的灌溉間歇時間內(nèi)可以向蓄水池內(nèi)注水，灌溉時水泵繼續(xù)工作，使田間管網(wǎng)的灌溉流量相對提高。2）可以將第一級蓄水池作為灌溉水源，進行二級提水，使地勢更高的地塊得到灌溉，管理使用方便。3）由于田間自流灌溉，使灌溉壓力相對穩(wěn)定，利于管網(wǎng)安全，便于分區(qū)輪灌，節(jié)省運行費用。

一.水源工程形式選擇

水源形式確定前，應對擬建水源地進行水文地質(zhì)勘察和水資源評價，并對當?shù)厝罕娺M行調(diào)查走訪，掌握地下水埋深、含水層厚度、含水層滲透特性、可開采量、附近取水工程情況等基礎資料，在此基礎上選擇水源工程形式，常用的有方塘、水源井（含輻射井）、潛流等。形式選擇時應考慮工程安全、出水量滿足灌溉要求、造價相對較低等因素。

二.管材選擇

1）隨著節(jié)水灌溉技術的不斷推廣，PE、PVC塑料管材作為輸水管道得到普遍應用，該管材主要優(yōu)點：與鑄鐵管相比單位重量輕、造價經(jīng)濟；內(nèi)壁光滑不易結(jié)垢，輸水阻力??；接口簡單，對地形起伏變化適應性強；耐腐蝕，使用壽命長，不需進行防腐處理等。但是，由于塑料管材剛度較低，低溫易脆高溫易軟，使用壓力不當會造成管道爆裂或抽扁，尤其是提水管灌工程更容易出現(xiàn)質(zhì)量和安全問題。

2）選擇管材壓力等級時必須考慮發(fā)生直接水錘的不利情況，實踐中按（最大靜水壓力+直接水錘）≤管材壓力等級的1.2倍可以保證工程安全。

3）管徑選擇常用公式：D=(Q/V)1/2，其中經(jīng)濟流速的確定應慎重，因為流速采用較大值時，管徑相對減小，節(jié)省建設投資，但是，在流量為定值的條件下，管路內(nèi)水頭損失和壓力將隨著管徑的減小而增大，所選水泵揚程就相應增大，提高運行費用。最好通過方案比較選用設計流速。

三.揚水管及蓄水池布置

水泵出口與揚水管出口之間一般高差較大，使用過程中如果因突發(fā)原因造成瞬間停泵，揚水管內(nèi)水體產(chǎn)生的直接水錘壓力往往比較大，容易造成爆管，因此，必須在水泵出口安裝水錘消除器，必要時在揚水管沿線分段設置逆止閥，將水錘壓力分段消除。

揚水管的布置要盡量避開溝壑和從村屯內(nèi)穿過，不僅施工方便、節(jié)省投資，而且也有利于減少管路被洪水沖斷或人為損壞的概率。揚水管上盡理不要直接設出水栓，否則一個出水栓損壞就會影響整個提水系統(tǒng)正常運行。

蓄水池應布置在灌區(qū)地勢較高處，以便于自流灌溉。池底部設排水口，安裝攔污刪網(wǎng)，在蓄水池底外輪廓線以外設沉水井，便于每年灌溉期結(jié)束后將池內(nèi)積水排空。

四.田間管網(wǎng)布設

田間管網(wǎng)和出水栓布置應滿足規(guī)范要求的單栓控制面積，除此之外，北方寒冷地區(qū)重點要解決管路凍脹問題。為此，干管盡量垂直垅向，并在地勢低洼處設沉水井；支管之間盡量平行，并保證能夠向干管回水。理論上只要從未級管路→首級管路能夠逐級回水最后從沉水井排出，就不會發(fā)生因管路積水造成冬季凍脹破壞，但在實踐中發(fā)現(xiàn)，由于田間坡度不一，或有小沖溝等不利地形條件，管路往往出現(xiàn)起伏，管路內(nèi)難免局部積水。所以建議北方寒冷地區(qū)的戶外灌溉管網(wǎng)埋設時要保證管頂部埋在凍層以下，阜新地區(qū)一般1.5m以上。

從蓄水池引出的每條干管進口必須安裝進排氣閥，避免放水時產(chǎn)生的負壓將管路抽變形，甚至折裂損壞。

五.出水栓選擇

常用的出水栓分為單向和雙向出水，豎管與閥門為一個整體，與支管路的三通連接，在工程運用過程中發(fā)現(xiàn)，部分出水栓因閥門內(nèi)存水常常造成凍脹破壞或丟失。實踐中改用上、下閥體組成的分體式閥門代替出水栓，效果較好。即在支管路的每個設計出水點位的各安裝一個下閥體，不使用時處于自然關閉狀態(tài)，根據(jù)輪灌制度，若干個下閥體配備一個上閥體，灌溉結(jié)束后即可將上閥體取下收回，管理使用十分方便。

六.工程運行安全操作規(guī)程

1.作好灌溉系統(tǒng)日常維護，提水設備開機前應檢查工程及設備狀況是否良好。

2.田間灌溉時前先打開末端及準備灌溉的出水口，然后打開干管進口閥門，使管路中空氣排空，嚴禁先開進口閥門后開出水口。

3.輪灌時，必須先打開擬灌出水口，然后再關閉已灌出水口，嚴禁先關后開。

4.工程運行中，嚴禁突然關閉出水口，以免損壞管路和機泵。

5.停止灌溉時，必須先關停機后關閉出水口。嚴禁先關出水口后停機。

6.每年灌溉結(jié)束后，將蓄水池和管路內(nèi)的積水全部放空，防止冬季凍脹破壞。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.052

袁翠嵐，出生日期：1961年1月26日，1982年7月畢業(yè)于遼寧省水利學校，水工建筑專業(yè)；1996年12月畢業(yè)于沈陽農(nóng)業(yè)大學（阜委培），農(nóng)田水利專業(yè)。1982年7月參加工作，從1982年7月～1993年2月在阜蒙縣大巴鎮(zhèn)水利站工作，任站長職務。1993年3月～2010年2月，在阜蒙縣水利勘測設計院工作，任副院長、總工程師、院長。從2007年3月～2010年末，本人先后任阜蒙縣八寶海水庫、堿鍋水庫、三家子水庫等8座中、小型水庫除險加固工程的技術負責人和項目法人代表，2010年4月任阜蒙縣水利科技中心主任?，F(xiàn)有技術職稱：水利高級工程師。