低壓管道灌溉工程優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

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。