1、2022年8月16日星期二管道输水灌溉工程设计管道输水灌溉工程设计 一、管道输水灌溉技术简述一、管道输水灌溉技术简述 第一讲第一讲 管道输水灌溉技术的发展管道输水灌溉技术的发展 所谓管道输水，是指以管道代替明渠的一种输水工程所谓管道输水，是指以管道代替明渠的一种输水工程措施，通过一定的压力，将灌溉水由分水设施输送到田间，措施，通过一定的压力，将灌溉水由分水设施输送到田间，可直接由管道分水口分水进入田间沟、畦、或在分水口处可直接由管道分水口分水进入田间沟、畦、或在分水口处连接软管输水进入沟、畦。其特点是出水口流量较大，出连接软管输水进入沟、畦。其特点是出水口流量较大，出水口所需压力较低。管道输水
2、具有节水、省时、省工、省水口所需压力较低。管道输水具有节水、省时、省工、省地地、灌水及时、增产增效、省电、便于管理和机耕等优点。、灌水及时、增产增效、省电、便于管理和机耕等优点。我国目前采用的管道输水一般是指低压管道输水灌溉我国目前采用的管道输水一般是指低压管道输水灌溉系统，实际上，喷灌、微灌都离不开管道输水。系统，实际上，喷灌、微灌都离不开管道输水。u低压管道输水灌溉工程低压管道输水灌溉工程：由自然落差或水泵加压形由自然落差或水泵加压形成的有压水流，通过压力管网送至田间出水口，进行成的有压水流，通过压力管网送至田间出水口，进行地面灌溉的工程。地面灌溉的工程。给水栓流量大，出口压力给水栓流量大
3、，出口压力2-3m.u喷灌喷灌：由自然落差或水泵加压形成的有压水流，通过由自然落差或水泵加压形成的有压水流，通过压力管网送至田间喷头，以均匀喷洒形式进行灌溉的压力管网送至田间喷头，以均匀喷洒形式进行灌溉的工程。工程。喷头喷头流量大于等于流量大于等于250L/h，工作压力大于，工作压力大于10m。u微灌工程微灌工程：由自然落差或水泵加压形成的有压水流，由自然落差或水泵加压形成的有压水流，通过压力管网送至田间专门的微灌水器以水滴、细小通过压力管网送至田间专门的微灌水器以水滴、细小水流形成湿润作物根部附近土壤的灌溉工程。水流形成湿润作物根部附近土壤的灌溉工程。灌水器灌水器流量小于流量小于250L/h
4、，灌水器工作水头，灌水器工作水头5-10m。低压管道输水灌溉低压管道输水灌溉与喷灌、微灌的区别与喷灌、微灌的区别 第一讲第一讲 管道输水灌溉技术的发展管道输水灌溉技术的发展 第一讲第一讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展输配水方式输配水方式 水泵提水水泵提水输水系统输水系统自压输水自压输水系统系统 第一讲第一讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展水水泵泵提提水水输输水水系系统统水源水位不能满足自压输水，需要利水源水位不能满足自压输水，需要利用水泵加压将水输送到所需要的高度，用水泵加压将水输送到所需要的高度，方可进行灌溉。包括水泵直接将水送方可进行灌溉。包括
5、水泵直接将水送入管道系统入管道系统 和水泵通过管道将水输和水泵通过管道将水输送到高位水池在进管道。平原井灌区送到高位水池在进管道。平原井灌区管道系统大部分为水泵直送式。管道系统大部分为水泵直送式。第一讲第一讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展自自压压输输水水系系统统 利用地形自然落差所提供的水利用地形自然落差所提供的水头满足管道系统在运行时所需头满足管道系统在运行时所需的工作压力。在渠道位置较高的工作压力。在渠道位置较高的自流灌区多采用这种形式。的自流灌区多采用这种形式。第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展管管网网形形式式 树状管网树状管网输水
6、系统输水系统环状管网环状管网输水系统输水系统 第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展树树状状管管网网输输水水系系统统 管网为树枝状，水流从管网为树枝状，水流从“树干树干”流向流向“树枝树枝”，即在干管、支管、分支管即在干管、支管、分支管中从上游流向末端，只有中从上游流向末端，只有分流而无汇流。分流而无汇流。第第一一讲讲 管道输水灌溉技术的发展管道输水灌溉技术的发展环环状状管管网网输输水水系系统统 管网通过节点将各管道联管网通过节点将各管道联结成闭合环状网。根据给结成闭合环状网。根据给水栓位置和控制阀启闭情水栓位置和控制阀启闭情况，水流可作正逆方向流况，水流可作正逆方
7、向流动。动。第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展移动式移动式固固定定方方式式固定式固定式 半固定式半固定式 第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展移移动动式式 除水源外，管道及分水设备都除水源外，管道及分水设备都可移动，管道多采用薄膜塑料可移动，管道多采用薄膜塑料或维纶涂塑软管，简便易行，或维纶涂塑软管，简便易行，成本低，使用灵活，适应性强，成本低，使用灵活，适应性强，能够跨沟过路任意转弯。能够跨沟过路任意转弯。第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展半半固固定定式式 管道系统的一部分固定，另管道系统的一部分固
8、定，另一部分移动。一般是干管或一部分移动。一般是干管或干、支管为固定地埋管，由干、支管为固定地埋管，由分水口联接移动软管输水入分水口联接移动软管输水入田间。田间。第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展固固定定式式 管道系统中的各级管道及管道系统中的各级管道及分水设施均埋入地下，固分水设施均埋入地下，固定不动。给水栓或分水口定不动。给水栓或分水口直接分水进入田间沟、畦直接分水进入田间沟、畦。第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展水水压压力力低压管道低压管道系统系统非低压管非低压管道系统道系统 第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水
9、灌溉工程技术的发展低低压压管管道道系系统统 其最大工作压力一般不超过其最大工作压力一般不超过0.4 0.4 MPaMPa，最远出口的水头一般在，最远出口的水头一般在0.20.20.3 m0.3 m，该形式对管材承，该形式对管材承内压要求不高。我国大部分平内压要求不高。我国大部分平原井灌区管道输水灌溉系统采原井灌区管道输水灌溉系统采用这种形式。用这种形式。第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展非非低低压压管管道道系系统统 工作压力超过0.4 MPa时为非低压管道输水灌溉系统，该形式对管材质量要求较高，一般应采取塑料管、钢筋混凝土管、钢管等，管道系统中的分水、调压等附属
10、设备要求配套齐全，多在输水量较大或地形高差较大的灌区应用。第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展开敞式开敞式结结构构方方式式封闭式封闭式 半封闭式半封闭式 第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展开开敞敞式式是指在上下游高差不太大的一些部位是指在上下游高差不太大的一些部位设有自由水面调节井槽的管道系统形设有自由水面调节井槽的管道系统形式。调节井槽除具有调压作用外，一式。调节井槽除具有调压作用外，一般还兼有分水、泄水功能。般还兼有分水、泄水功能。第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展半半封封闭闭式式在输水过程中，管
11、道系统不完全在输水过程中，管道系统不完全封闭，在适宜的位置保持自由水封闭，在适宜的位置保持自由水面或使用浮球阀控制阀门启闭的面或使用浮球阀控制阀门启闭的一种输水形式。一种输水形式。第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展封封闭闭式式水流在全封闭的管道中从上游管水流在全封闭的管道中从上游管端流向下游管道末端。输水过程端流向下游管道末端。输水过程中管道系统不出现自由水面。中管道系统不出现自由水面。1 1、节水、节水 管道输水系统可以减少渗漏和蒸发损失，提高水的有效利用率。各地井灌区低压管道输水灌溉的实践表明，一般可比土渠输水节约水量30%左右。是一项有效的节水灌溉工程措施
12、。2 2、输水快和省时、省力、输水快和省时、省力 管道输水灌溉是在一定压力下进行的，一般比土渠输水流速大、输水快，供水及时，有利于提高灌水效率，适时供水，节约灌水劳力。第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展3 3、减少土渠占地、减少土渠占地 以管代渠在井灌区一般可比土渠减少占地2%左右。对于我国土地资源紧缺，人均占有耕地不足1.5亩的现实来说，这是一个很大的社会和经济效益，其意义极为深远。4 4、节能、节能 用管道输水灌溉，比土渠输水多消耗一定能耗，但通过节水，提高水的有效利用率所减少的能耗，一般可节省能耗20%一25%。5 5、灌水及时促进增产增收、灌水及时促进增
13、产增收 管道输水灌溉，减少水量损失，同时改善了田间灌水条件，缩短了轮灌周期，从而有效地满足了作物生长的需水、可收到增产增收的效果。另外，采用管道输水，还便于管理便于机耕。第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展 低压管道输水灌溉系统，根据各部分承担的功能由：水源、输水管道、给配水装置(出水口、给水栓)、安全保护设施(安全阀、排气阀)、田间灌水设施等部分组成。第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展 第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展 系系统统组组成成 第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术
14、的发展管道输水灌溉系统的水源有井、管道输水灌溉系统的水源有井、泉、沟、渠道、塘坝、河湖和水泉、沟、渠道、塘坝、河湖和水库等。库等。第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展输配水管网包括各级管道、分水设施、输配水管网包括各级管道、分水设施、保护装置和其他附属设施。在面积较保护装置和其他附属设施。在面积较大的灌区，管网可由干管、分干管、大的灌区，管网可由干管、分干管、支管、分支管等多级管道组成。支管、分支管等多级管道组成。第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展田间灌水设施指分水口以下的田间部分，包田间灌水设施指分水口以下的田间部分，包括田间农、
15、毛渠，田间闸管系统等。灌溉田括田间农、毛渠，田间闸管系统等。灌溉田块应进行平整，畦田长宽适宜，灌水沟长度块应进行平整，畦田长宽适宜，灌水沟长度宜短。为达到灌水均匀、减小灌水定额的目宜短。为达到灌水均匀、减小灌水定额的目的，通常将长畦改为短畦，长沟改短沟。的，通常将长畦改为短畦，长沟改短沟。对于自流灌区，由于水源工程的类型（水库、蓄水池、渠道、山泉溪水等）不同，取水设施的形式也不同。从渠道取水，取水设施包括进水闸、拦污栅、量水堰、沉沙池、压力管道、进口部分组成。在进水闸和沉沙池前设置拦污栅，以防渠中杂物进入，管道进口还设置了拦物笼罩，再次防止细的杂物进入管道；沉沙池主要沉淀颗粒较大的推移质泥沙进
16、入管道，池子定期人工清洗，冬季排水以防冻胀破坏，起沉沙和稳定水位作用。这是一种开敞式取水，适用于水源中杂草和泥沙含量较大的特点。当然，可根据水源情况采用较简单的进水口设施。例如，在某自压管道输水灌溉工程中，由于渠道水源来自水库，杂草、泥沙含量少，将管段直接地埋穿过渠岸，有压取水。这种方式只需设置进水控制闸门，从而降低了工程投资。第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展 第一讲第一讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展6、国外管道输水灌溉技术发展现状及趋势、国外管道输水灌溉技术发展现状及趋势 灌溉形式灌溉形式发展中国家发展中国家发达国家发达国家世界世界
17、面积面积比例比例面积面积比例比例面积面积比例比例地面灌地面灌18025518025597%97%466284662868.6%68.6%22688322688389.5%89.5%喷灌喷灌150015000.85%0.85%125921259218.5%18.5%14092140925.5%5.5%微灌微灌2002000.15%0.15%100010001.5%1.5%120012000.5%0.5%管道管道输水灌溉输水灌溉368536852%2%7740774011.4%11.4%11425114254.5%4.5%世界灌溉发展世界灌溉发展 第一讲第一讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌
18、溉工程技术的发展 第一讲第一讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展发展中国家（地区）发展中国家（地区）发达国家发达国家国家（地区）国家（地区）面积面积国家国家面积面积中国中国25002500美国美国73107310印度印度10001000法国法国200200孟加拉孟加拉1010日本日本6060（估计）（估计）非洲非洲100100澳大利亚澳大利亚4040尼泊尔尼泊尔5 5西班牙、葡萄牙西班牙、葡萄牙130130东南亚东南亚2020南美洲南美洲5050合计合计36853685合计合计77407740主要国家低压管道输水灌溉发展情况主要国家低压管道输水灌溉发展情况 1000hm2
19、第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展 第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展 第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展 经过十几年的进一步发展，目前世界发达国经过十几年的进一步发展，目前世界发达国家最新的研究已将计算机技术、自动控制技术、信家最新的研究已将计算机技术、自动控制技术、信息技术、息技术、3S（GIS、RS、GPS）等技术应用于管道）等技术应用于管道输水灌溉工程规划设计及管理，实现集信息采集输水灌溉工程规划设计及管理，实现集信息采集处理处理决策决策信息反馈信息反馈监控为一体的调度系统，监控为一体的调度
20、系统，低压管道输水灌溉技术正在朝着自动化、信息化、低压管道输水灌溉技术正在朝着自动化、信息化、智能化方向发展；在管材开发中积极探索新的途径智能化方向发展；在管材开发中积极探索新的途径以降低管材生产成本，增强管材强度，增大管材口以降低管材生产成本，增强管材强度，增大管材口径，并向复合型材料方向发展。径，并向复合型材料方向发展。第第一一讲讲 管道输水灌溉工程技术的发展管道输水灌溉工程技术的发展 第第一一讲讲 低压管道输水灌溉工程技术的发展低压管道输水灌溉工程技术的发展7、国内低压管道输水灌溉技术发展现状、国内低压管道输水灌溉技术发展现状 我国自五十年代开始尝试低压管道输水灌我国自五十年代开始尝试低
21、压管道输水灌溉技术的开发应用，进入溉技术的开发应用，进入80年代后，随着我国年代后，随着我国北方水资源供需矛盾的日益加剧和农村经济的北方水资源供需矛盾的日益加剧和农村经济的发展，经过发展，经过“七五七五”对关键技术的联合攻关，对关键技术的联合攻关，以井灌区为重点的低压管道输水灌溉技术得到以井灌区为重点的低压管道输水灌溉技术得到迅速推广和应用。截至迅速推广和应用。截至2008年底，全国管道输年底，全国管道输水面积水面积8800万亩，占节水灌溉面积的万亩，占节水灌溉面积的29%。喷灌面积4200万亩占14%微灌面积1900万亩，占6%渠道防渗面积1.57亿亩，占51%管道输水面积8800万亩占29
22、%截止截止20082008年底，节水灌溉面积达到年底，节水灌溉面积达到3 3亿亩，占灌溉面积的亿亩，占灌溉面积的3333第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划u管道输水工程规划须与当地农业区划、农业发展计划、水管道输水工程规划须与当地农业区划、农业发展计划、水利规划及农田基本建设规划相适应。利规划及农田基本建设规划相适应。u近期需要与远景发展规划相结合。近期需要与远景发展规划相结合。u系统运行可靠。系统运行可靠。u运行管理方便。运行管理方便。u综合考虑管道系统各部分之间的联系，取得最优化方案。综合考虑管道系统各部分之间的联系，取得最优化方案。8、管道输水工程的规划布局的原则、管道输
23、水工程的规划布局的原则 9、管道输水工程的规划内容、管道输水工程的规划内容u确定适宜的引水水源和取水工程的位置、规确定适宜的引水水源和取水工程的位置、规模及形式模及形式u论证管网类型、研究管网中管道线路的走向论证管网类型、研究管网中管道线路的走向和布置和布置u拟定可供选择的管材、管件、给水栓、保护拟定可供选择的管材、管件、给水栓、保护装置、控制闸门等设施的系列范围装置、控制闸门等设施的系列范围 第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划10 10、规划步骤、规划步骤u调查收集规划前所需要的资料，并应进行核实和分析。调查收集规划前所需要的资料，并应进行核实和分析。u进行水量平衡分析，确定
24、管道输水灌溉区规模。进行水量平衡分析，确定管道输水灌溉区规模。u实地勘测并绘制规划区平面图，在图中标明沟、渠、路、实地勘测并绘制规划区平面图，在图中标明沟、渠、路、林及水源的位置和高程等。林及水源的位置和高程等。u确定取水工程位置、范围和形式。确定取水工程位置、范围和形式。u进行田间工程布置，确定管网形式和畦田规格。进行田间工程布置，确定管网形式和畦田规格。u根据管网类型，给水栓位置，选择适宜的管网线路，确定根据管网类型，给水栓位置，选择适宜的管网线路，确定保护设施及其他附属建筑物位置，保护设施及其他附属建筑物位置，u汇总管网各级管道长度、给水栓、保护设施、连接管件及汇总管网各级管道长度、给水
25、栓、保护设施、连接管件及其他附属建筑物的数量。其他附属建筑物的数量。u选择适宜的管材、给水分水装置及保护设施。选择适宜的管材、给水分水装置及保护设施。u提供的规划成果。提供的规划成果。第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划11 11、规划所需基本资料、规划所需基本资料 基本资料的收集及有关技术参数的选用，基本资料的收集及有关技术参数的选用，是搞好工程系统规划的前提，要求做到准确是搞好工程系统规划的前提，要求做到准确可靠，必要时应对有关数据进行观测、试验可靠，必要时应对有关数据进行观测、试验和分析论证。和分析论证。资料包括：地形地貌、农业气象、灌溉水资料包括：地形地貌、农业气象、灌溉
26、水源、土壤及土壤特性、土地利用现状、水利源、土壤及土壤特性、土地利用现状、水利工程设施状况、管材管件资料、社会经济等。工程设施状况、管材管件资料、社会经济等。第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划12、为何要重视管道布置、为何要重视管道布置151m179m106m303m158m132m164m132m187m151m106m164m184.1m131.1mL1=1973mL2=1682mL1-L2=291m可节省管道长可节省管道长度度14.75%第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划13、管网布置的方法、管网布置的方法 管网布置的目标函数是年费用最低，各项技术经管网布
27、置的目标函数是年费用最低，各项技术经济指标处于较理想的数值。济指标处于较理想的数值。方案分析方法的具体步骤是：方案分析方法的具体步骤是：u综合分析原始资料，经过充分协商，初步选定若干个综合分析原始资料，经过充分协商，初步选定若干个布置方案；布置方案；u进行不同布置方案的工程量、投资、年运行费计算和进行不同布置方案的工程量、投资、年运行费计算和相关节水、省工、省电、省地等效益分析计算；相关节水、省工、省电、省地等效益分析计算；u分析确定优化布置方案；分析确定优化布置方案；u进行典型地块布置；进行典型地块布置；u进行全区工程总体布局。进行全区工程总体布局。第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工
28、程的规划（1）方案分析法）方案分析法13、管网布置的方法、管网布置的方法 管道经济布置的具体方法是：首先根据图论理论，管道经济布置的具体方法是：首先根据图论理论，将水源至各给水栓之间用最短的管线连接起来，构成最将水源至各给水栓之间用最短的管线连接起来，构成最小生成树，再采用费尔马点法进行修正，最后视条件情小生成树，再采用费尔马点法进行修正，最后视条件情况决定是否采用环状管网。况决定是否采用环状管网。第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划 （2）经济布置法）经济布置法（3）管道布置优化的）管道布置优化的120规划规划 相比最小生成树法，相比最小生成树法，120规划更具优点，它可以规划
29、更具优点，它可以求得各节点连接的最短路线，而不仅是相邻节点的最求得各节点连接的最短路线，而不仅是相邻节点的最短连接，通过增加节点，使得该节点到相邻几点短连接，通过增加节点，使得该节点到相邻几点(一般一般为三点或四点为三点或四点)的矢量和为的矢量和为0，从而实各节点之间的最，从而实各节点之间的最优化连接，确定管线布置。优化连接，确定管线布置。14 14、管道系统布置的基本原、管道系统布置的基本原则则u井灌区的管网一般以单个井为单元进行布置。在井群统一管理调度情况下，也可以采用多井汇流方式，但应进行充分的技术经济论证。u渠灌区应根据地形条件、地块形状及水源位置和作物布局、灌溉要求等分区布置管网，尽
30、量将供水压力接近的地块划分在同一分区。u应根据水源位置（机井位置或管网入口位置）、地块形状、种植方向及原有工程配套等因素，通过比较，确定采用树状管网或环状管网。第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划u管网布置应满足田间灌水技术要求，在平原区，各级管道尽可能采用双向供水。u管网布置应力求控制面积大，且管线平顺，减少折点和起伏。若管线布置有起伏时，应避免管道内产生负压。u管网布置应紧密结合水源位置、道路、林带、灌溉明渠和排水沟以及供电线路等，统筹安排，以适应机耕和农业技术措施的要求，避免干扰输油、输气管道及电讯线路等。u布置管网时应充分利用已有的水利工程，如穿路倒虹吸和涵管等。第第二二
31、讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划u管网级数，应根据系统灌溉面积（或流量）和经济条件等因素确定。在井灌区，当系统流量小于30m3/h时，可采用一级固定管道；系统流量在3060 m3/h时，可采用干管（输水）、支管（配水）两级固定管道；系统流量大于60 m3/h时，可采用两级或多级固定管道。在渠灌区，目前主要在支渠以下采用管道输水灌溉技术，其管网级数一般分斗管、分管、引管三级。第第二二讲讲 管道输水灌溉工程规划管道输水灌溉工程规划 管线布置应与地形坡度相适应。如地形平坦，为充分利用地面坡降，干（支）管应尽量垂直等高线布置；若在山丘区，地面坡度较陡时，干（支）管布置应平行等高线，以防水头压
32、力过大。田间末级管道，其走向应与作物种植方向一致，移动软管或田间垄沟垂直于作物种植行。给水栓和出水口的间距应根据生产管理体制、灌溉计划确定。在已确定给水栓位置的前提下，力求管道总长度最短。充分考虑管路中量水、控制和保护等装置的适宜位置。第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划 15、管网布置步骤、管网布置步骤 根据管网布置原则，按以下步骤进行管网规划布置根据管网布置原则，按以下步骤进行管网规划布置 (1)分析确定管网类型。分析确定管网类型。(2)确定给水栓的适宜位置。确定给水栓的适宜位置。(3)确定管网中各级管道的走向与长度。确定管网中各级管道的走向与长度。(4)在纵断面图上标注各级
33、管道桩号、高程、给水装在纵断面图上标注各级管道桩号、高程、给水装置、保护设施、连接管件及附属建筑物的位置。置、保护设施、连接管件及附属建筑物的位置。(5)对各级管道、管件、给水装置等，列表分类统计对各级管道、管件、给水装置等，列表分类统计第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划16、管道系统布置的基本形式、管道系统布置的基本形式 根据水源位置、控制范围、地面坡度、田块形状、作物种植方向等条件，管网布设成树枝状或环状两类。第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划 适应条件：适应条件：机井位于机井位于地块一侧，控制面积较地块一侧，控制面积较大且地块近似成方形大且地块近似成方形。
34、圭字形布置（1）井灌区管网典型布置形式）井灌区管网典型布置形式第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划 适应条件：适应条件：机井位于机井位于地块一侧，控制面积较地块一侧，控制面积较大且地块近似成方形大且地块近似成方形。形布置 第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划 适应条件：适应条件：机井位于地块一侧，控制面积较机井位于地块一侧，控制面积较大且地块近似成方形大且地块近似成方形。单环形布置单环形布置 双环形布置双环形布置 第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划 适应条件：适应条件：机井位于地块一侧，地块呈长条形机井位于地块一侧，地块呈长条形L形形布布置置 第第二
35、二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划 适应条件：适应条件：机井位于地块一侧，地块呈长条形机井位于地块一侧，地块呈长条形T形布置形布置 第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划 适应条件：适应条件：机井位于地块中心，地块长宽比不大于机井位于地块中心，地块长宽比不大于2 H形布置形布置 第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划 适应条件：适应条件：机井位于地块中心，地块长宽比大于机井位于地块中心，地块长宽比大于2 长一字形布置长一字形布置 第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划平坦地形，管道输水灌溉区控制面积大，并有均一坡度平坦地形，管道输水灌溉区控制面积大
36、，并有均一坡度情况下的典型树枝状管网的布置形式，其管网由斗管、情况下的典型树枝状管网的布置形式，其管网由斗管、分管和引管组成。分管和引管组成。（2）渠灌区管网典型布置形式渠灌区管网典型布置形式第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划梯田树枝状管网的布置形式：布置干管沿地形坡度走向，梯田树枝状管网的布置形式：布置干管沿地形坡度走向，即干管垂直等高线布置。这样干管可双向布置支管，支即干管垂直等高线布置。这样干管可双向布置支管，支管均沿梯田地块方向，平行等高线布置。每块梯田布置管均沿梯田地块方向，平行等高线布置。每块梯田布置一条支管，各自独立由干管引水。一条支管，各自独立由干管引水。（3）
37、山丘区）山丘区管网典型布置形式管网典型布置形式第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划梯田树枝状管网的布置形式梯田树枝状管网的布置形式 第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划山丘区提水渠灌区管道输水灌溉系统呈辐射树枝状管网山丘区提水渠灌区管道输水灌溉系统呈辐射树枝状管网的布置形式。干管垂直等高线布置，以使管线最短；支的布置形式。干管垂直等高线布置，以使管线最短；支管平行于等高线布置斗管以辐射状由支管分出，并沿山管平行于等高线布置斗管以辐射状由支管分出，并沿山脊线垂直等高线走向。脊线垂直等高线走向。第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划南方南方旱作区旱作区每个灌
38、溉泵站控制面积为每个灌溉泵站控制面积为1000亩，沟与管道相间，支沟间亩，沟与管道相间，支沟间距距250m左右，长度左右，长度600m左右；斗沟长度左右；斗沟长度250m，沟间距，沟间距100m。田块布置为。田块布置为10040m。给水栓单口灌溉面积为。给水栓单口灌溉面积为47亩，农田固定管道的亩均长度宜为亩，农田固定管道的亩均长度宜为810m/亩。亩。第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划南方南方稻作区稻作区 每个灌溉泵站控制面积为每个灌溉泵站控制面积为1000亩，沟与管道相间，支沟间亩，沟与管道相间，支沟间距距250m左右，长度左右，长度600m左右；斗沟长度左右；斗沟长度25
39、0m，沟间距，沟间距60m。田块布置为田块布置为6030m。给水栓单口灌溉面积为。给水栓单口灌溉面积为24亩，农田亩，农田固定管道的亩均长度宜为固定管道的亩均长度宜为1214m/亩。亩。第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划南方南方经济作物区经济作物区 每个灌溉泵站控制面积为每个灌溉泵站控制面积为1000亩，沟与管道相间，支亩，沟与管道相间，支沟间距沟间距250m左右，长度左右，长度600m左右；斗沟长度左右；斗沟长度250m，沟，沟间距间距50m。田块布置为。田块布置为5030m。给水栓单口灌溉面积为。给水栓单口灌溉面积为24亩，农田固定管道的亩均长度宜为亩，农田固定管道的亩均长
40、度宜为1315m/亩。亩。第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划河网提水灌区管道输水灌溉系统的泵站大多位于河、沟、渠河网提水灌区管道输水灌溉系统的泵站大多位于河、沟、渠的一边，这就决定了河网提水灌区管灌系统主要有两种布置的一边，这就决定了河网提水灌区管灌系统主要有两种布置形式。形式。“梳齿梳齿”式式:干管沿河（沟）干管沿河（沟）岸布置，支管垂直于干管排岸布置，支管垂直于干管排列，形成二级管网。列，形成二级管网。“鱼骨鱼骨”式式:干管垂直河（沟）干管垂直河（沟）岸，支管垂直于干管，沿河岸，支管垂直于干管，沿河沟方向布置。沟方向布置。第第二二讲讲 管道输水工程的规划管道输水工程的规划
41、灌溉工作制度是指管网输配水及田间灌水的运行方灌溉工作制度是指管网输配水及田间灌水的运行方式和时间。有续灌、轮灌和随机灌溉三种方式。式和时间。有续灌、轮灌和随机灌溉三种方式。续灌方式：续灌方式：灌水期间，整个管网系统的出水口同时出流灌水期间，整个管网系统的出水口同时出流的灌水方式称为续灌。在地形平坦且引水流量和系统容量的灌水方式称为续灌。在地形平坦且引水流量和系统容量足够大时，可采用续灌方式。足够大时，可采用续灌方式。轮灌方式：轮灌方式：在灌水期间，将输配水管分组，以轮灌组为在灌水期间，将输配水管分组，以轮灌组为单元轮流灌溉。系统同时只有一个出水口出流时称为集中单元轮流灌溉。系统同时只有一个出水
42、口出流时称为集中轮灌；有两个或两个以上的出水口同时出流时称为分组轮轮灌；有两个或两个以上的出水口同时出流时称为分组轮灌灌。随机方式：随机方式：随机方式用水是指管网系统各个出水口的启随机方式用水是指管网系统各个出水口的启闭在时间和顺序上不受其他出水口工作状态的约束，管网闭在时间和顺序上不受其他出水口工作状态的约束，管网系统随时都可供水，用水单位可随时取水灌溉。系统随时都可供水，用水单位可随时取水灌溉。1717、灌溉工作制度、灌溉工作制度第三讲第三讲 管道输水工程设计管道输水工程设计 Q0灌溉系统设计流量（m3/h）；A设计灌溉面积(hm2)；t系统日工作小时数(h/d)；灌溉水利用系数；e灌水高
43、峰期同时灌水的作物种类；灌溉系统设计流量是选配水泵和初选最大管径的依据，其值为灌水高峰期所需流量；但是，水源流量应为系统设计流量的上限。当水源或水泵流量小于灌溉所需流量时，必须减少灌溉面积或（和）调整种植比例，使设计流量与灌溉面积相匹配。eiiitATmQ10第三讲第三讲 管道输水工程设计管道输水工程设计 树状管网各级管道流量计算树状管网各级管道流量计算 ：续灌方式：因为整个系统出水口同时出流，所以管网中上一级管道流量等于其下一级各管道流量之和。支管各管段设计流量按其控制的出水口个数及各出水口设计流量推算；同样，干管各管段设计流量按其控制的支管条数及各支管入口流量推算。njjiqQ1支mjji
44、Q1Q支干轮灌方式：包括开启一个出水口的集中轮灌方式运行，此时轮灌方式：包括开启一个出水口的集中轮灌方式运行，此时各条管道的流量均等于系统流量；同时开启的出水口个数超各条管道的流量均等于系统流量；同时开启的出水口个数超过两个时，按轮灌组计算各级管道流量。过两个时，按轮灌组计算各级管道流量。第三讲第三讲 管道输水工程设计管道输水工程设计 环状管网管道流量计算环状管网管道流量计算 ：环状管网管道各管段的流量与各节点的流量均有联系，环状管网管道各管段的流量与各节点的流量均有联系，流向任何一节点的流量不止一条路径。因此，应根据流向任何一节点的流量不止一条路径。因此，应根据质量守恒定理进行流量分配，即流
45、向任一节点的流量质量守恒定理进行流量分配，即流向任一节点的流量必须等于流出该节点的流量必须等于流出该节点的流量。一个给水栓出水的单水源单环网管道的设计流量为一个给水一个给水栓出水的单水源单环网管道的设计流量为一个给水栓的出流量的一半。栓的出流量的一半。0qQiji第三讲第三讲 管道输水工程设计管道输水工程设计 19 19、管道设计压力、管道设计压力 水泵加压式水泵加压式 采用水泵加压输水采用水泵加压输水的管道系统大多为的管道系统大多为封闭式管道系统封闭式管道系统,管管道设计压力为输配道设计压力为输配水所需的水头差水所需的水头差+用用户（田块）所需要户（田块）所需要的水头差的水头差+水锤压力水锤
46、压力第三讲第三讲 管道输水工程设计管道输水工程设计 19 19、管道设计压力、管道设计压力自压式自压式 管道设计压力为静管道设计压力为静水头水头-输配水所需的输配水所需的水头差水头差+水锤压力。水锤压力。并用静水头校核并用静水头校核第三讲第三讲 管道输水工程设计管道输水工程设计 2020、管道允许流速、管道允许流速 最大流速：最大流速：在管道流量设计时，所采用的最大平均流速不应对管道内壁产生磨损。一般来说，最大平均流速随着管道内壁状况及接头抗渗性的不同而有所不同，混凝土管一般不超过3m/s，其它类型管材一般不超过5m/s。最小流速：最小流速：为了防止水中悬浮物质在管道内沉淀，在设计流量条件下，
47、管内最小流速不应低于0.3m/s；当配水管 兼 有 病 虫 防 治 和 施 肥 任 务 时，最 小 流 速 不 应 低 于0.6m/s。第三讲第三讲 管道输水工程设计管道输水工程设计 2121、设计流速 自压式管道：自压式管道：对于自压式管道系统，其管道直径主要取决对于自压式管道系统，其管道直径主要取决于各种水力条件，在设计时只需满足适宜流速即可。流速于各种水力条件，在设计时只需满足适宜流速即可。流速大管道直径就会小，也最为经济，但流速大水击的危险大大管道直径就会小，也最为经济，但流速大水击的危险大，因此一般以不超过，因此一般以不超过2m/s2m/s为宜。为宜。水泵加压式管道：水泵加压式管道：
48、与自压式相同，管道流速越小，管道直与自压式相同，管道流速越小，管道直径越小，管道费用就越低，而管道输水阻力则增大，水头径越小，管道费用就越低，而管道输水阻力则增大，水头损失也随之增大，所需水泵扬程也就越大，工程设备费和损失也随之增大，所需水泵扬程也就越大，工程设备费和运行管理费越高；相反，管道流速越小，管道直径越大，运行管理费越高；相反，管道流速越小，管道直径越大，但管道工程费用就越大。因此，在设计时应认真考虑它们但管道工程费用就越大。因此，在设计时应认真考虑它们之间的关系，在设计流量条件下，使管道管径在经济合理之间的关系，在设计流量条件下，使管道管径在经济合理的范围内。根据国外的经验，直径的
49、范围内。根据国外的经验，直径150mm150mm以下管道，流速以下管道，流速不超过不超过1m/s1m/s；直径；直径200-400mm200-400mm，流速不超过，流速不超过1.6m/s1.6m/s。第三讲第三讲 管道输水工程设计管道输水工程设计 2222、如何合理选择管径如何合理选择管径 第三讲第三讲 管道输水工程设计管道输水工程设计 u从管道输水功能方面考虑，应首先根据设计灌溉制度从管道输水功能方面考虑，应首先根据设计灌溉制度所确定的灌水率，拟定管道设计流量，再根据设计流所确定的灌水率，拟定管道设计流量，再根据设计流量初拟管道内径；量初拟管道内径；u采用经验法初选干管管径，对于管道流量小
50、于采用经验法初选干管管径，对于管道流量小于120m3/h，管径管径D=13Q1/2，管道流量大于，管道流量大于120m3/h，管径，管径D=11.5Q1/2；u对于小型管网，干管的经济管径可以在设计流量已知对于小型管网，干管的经济管径可以在设计流量已知的条件下，根据经济流速拟定管径。的条件下，根据经济流速拟定管径。2323、经济管径确定方法、经济管径确定方法第三讲第三讲 管道输水工程设计管道输水工程设计 管径大小决定着工程投资和运行成本，一般按一定年限内管径大小决定着工程投资和运行成本，一般按一定年限内管网造价和运行费用之和为最小的流速，即经济流速确定管网造价和运行费用之和为最小的流速，即经济
