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        低壓管道輸水灌溉技術(shù)在灌區(qū)節(jié)水改造中的設(shè)計與應(yīng)用

        2018-05-14 11:10:37王棟
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用設(shè)計

        王棟

        【摘要】低壓管道輸水灌溉技術(shù)具有管道不易堵塞、出水口出水量大、所需壓力低等特點,大大提高了灌區(qū)灌溉效率,節(jié)約了水源,保護(hù)了生態(tài)環(huán)境,促進(jìn)了我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本文以山東菏澤灌區(qū)為例,圍繞低壓管道輸水灌溉技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

        【關(guān)鍵詞】低壓管道輸水灌溉技術(shù);灌區(qū)節(jié)水改造中;設(shè)計;應(yīng)用

        灌區(qū)作為我國規(guī)?;a(chǎn)糧食的重要基地,其為我國工農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。灌區(qū)節(jié)水改造以減少水量損失,提高農(nóng)業(yè)資源利用率,一直是灌區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展值得關(guān)注的重點問題。這一背景下,低壓管道輸水灌溉技術(shù)被逐漸引入到灌區(qū)節(jié)水改造中,且取得了良好的應(yīng)用效果。低壓管道輸水灌溉技術(shù)主要是指利用灌區(qū)地形高差形成的自然壓力或低耗能機(jī)泵提供的壓力,以低耐壓管道替代明渠輸水,從而將水源引入到田間,從管道分水口直接將水輸送到田間溝、畦,然后進(jìn)行地面灌溉的一種技術(shù)。

        1、低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

        1.1系統(tǒng)的總體布置

        以山東菏澤灌區(qū)為例,此工程低壓管道的輸水灌溉面積達(dá)到四千畝左右,其系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)以開敞式結(jié)合半封閉的輸水灌溉形式為主,輸水時管道系統(tǒng)的設(shè)計以不完全封閉為主,這樣便可在管網(wǎng)適宜的地方安裝浮球閥和分水調(diào)壓井,從而對于閥門進(jìn)行控制。該系統(tǒng)采用的是地埋干管與支管兩級固定管道,管網(wǎng)系統(tǒng)運用樹枝狀進(jìn)行布置。值得注意的是進(jìn)行樹枝狀布置時應(yīng)盡量與實際地形條件及實際地塊形狀緊密結(jié)合,管線盡量平緩、平順,起伏點與轉(zhuǎn)折點盡可能減少,因為在保證質(zhì)量的前提下管線越短,工程的造價成本相對就越低。另外,支管間距控制在300米左右為宜,出水口間距控制在120米左右為宜。在每支管道的最低處,以實際地形為依據(jù)合理設(shè)計排水閥井及排沙口,從而保障管道輸水順利進(jìn)行。

        1.2取水工程

        節(jié)制閘和分水閘是取水工程的重要組成部分,通常位于二級或三級干渠40千里左右。具體的布局方式及整體效果應(yīng)以農(nóng)戶需求為目的,從而進(jìn)行科學(xué)合理的方案設(shè)計。

        1.3引渠工程

        引渠工程的質(zhì)量可一定程度上影響輸水質(zhì)量,其主要包括引渠與沉砂池兩大部分。其一引渠。引渠通常采用矩形斷面進(jìn)行設(shè)計,其長度、深度及寬度應(yīng)根據(jù)實情而定,其主要作用是為了連接節(jié)制閘與沉沙池之間的輸水,結(jié)構(gòu)模式以c20 現(xiàn)澆混凝土模式居多。其二,沉砂池。沉砂池設(shè)計時開敞式矩形單箱結(jié)構(gòu)較為多見,以c20 現(xiàn)澆混凝土模式、擋土墻式結(jié)構(gòu)居多,總?cè)莘e在100-200立方米左右。沉砂池與引渠之間要設(shè)計一條漸變段將兩者連接,并在沉砂池入口右側(cè)設(shè)計集水坑,以用于集水。另外,為了提高沉砂效果,通常會把池底設(shè)計成倒坡結(jié)構(gòu),這樣能較為及時地將淤砂清除。

        1.4管道部分

        管道部分的主要內(nèi)容包括確定灌水定額、確定管網(wǎng)設(shè)計流量及干管三大部分。其一,確定灌水定額。管道管網(wǎng)設(shè)計,一般以農(nóng)作物生育期內(nèi)每次最大灌水量值作為設(shè)計灌水的定額。對種植多種農(nóng)作物的灌區(qū),一般采用該階段內(nèi)主要農(nóng)作物的最大灌水額作為設(shè)計的灌水定額。通常灌水定額采用以下公式來計算:M=66.7r H(β1-β2)β。該公式中,M表示灌水定額,單位為每畝立方米;H表示計劃濕潤層深度,單位為米,該工程中將 H 設(shè)為0.8米;β1表示合適土壤含水量上限,取田間持水量的百分之九十五;β2表示合適土壤含水量下限,取田間持水量的百分之六十五;β表示田間持水量,通常定為百分之二十五;r 表示土層內(nèi)土壤干容量,確定r等于15N/m3。該工程中,經(jīng)過公式計算得出灌水定額確定為每畝 60立方米。其二,確定管網(wǎng)設(shè)計流量。管網(wǎng)設(shè)計流量通常采用以下公式確定:

        Q 設(shè)=mA/(nTt)。該公式中,A表示灌溉的總面積;n表示灌溉水利用系數(shù),低壓管道通常取 0.8;t表示每日工作時間;m表示灌水定額;T表示灌水周期;該灌溉系統(tǒng)中,經(jīng)過公式得出管網(wǎng)設(shè)計流量為2,980m3/h(0.8m3/S)。其三,干管。干管通常選用承插式加筋混凝土型預(yù)制管,該類干管不僅價格低,而且安裝較為方便。

        1.5管道建筑物

        管道建筑物指的是分水調(diào)壓井與出水口。分水調(diào)壓井在開敞式輸水灌溉系統(tǒng)中的較為多見,且矩形結(jié)構(gòu)居多,其有調(diào)壓、分水、進(jìn)氣、排氣功能。出水口是干管、支管上的灌溉供水基礎(chǔ)裝置,其將水直接輸送到田間溝、畦處。其通常設(shè)置為全鑄鐵結(jié)構(gòu),采用螺桿調(diào)節(jié)閥瓣的原理來控制出水口流量。

        2、低壓管道輸水灌溉技術(shù)應(yīng)用效果分析

        低壓管道輸水灌溉技術(shù)與傳統(tǒng)明渠灌溉技術(shù)相比,其優(yōu)勢較為顯著,具體體現(xiàn)在以下幾方面:其一,提高了水資源的利用率,更加節(jié)水。運用低壓管道灌溉系統(tǒng)輸水時,不易出現(xiàn)水量蒸發(fā)及滲漏等情況與傳統(tǒng)明渠灌溉相比,顯然更加節(jié)水。相關(guān)文獻(xiàn)資料顯示,其節(jié)水量與明渠相比高達(dá)百分之三十左右。其二,占用耕地面積少,提高了工程進(jìn)度。低壓管道灌溉以地下埋藏管網(wǎng)方式為主,這與明渠灌溉相比,占用耕地面積大大減少,使土地資源利用率進(jìn)一步提高。另外,該灌溉方式不需在田間建設(shè)太多的建筑物,輸水時間也較短,縮短了工期,提高了工程進(jìn)度。其三,使農(nóng)作物產(chǎn)值提高。低壓管道輸水灌溉具有輸水周期短、水量不易蒸發(fā)及滲漏等特點,可很大程度上滿足農(nóng)作物生長需求,從而提高其產(chǎn)值。其四,管理起來較為方便。低壓管道輸水灌溉技術(shù)利用的是壓力供水,可適用于各式各樣的地形。除此之外,灌溉設(shè)備較為簡單,技術(shù)性不強容易被農(nóng)戶掌握,管理起來也非常方便。其五,使用壽命相對較長。低壓管道輸水灌溉將管網(wǎng)埋于地下,管道遭不到風(fēng)吹日曬,不易老化或破損,與明渠灌溉相比,其使用壽命相對較長,管道使用周期一般在50年左右。

        參考文獻(xiàn):

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        [2]孫立娟,王連廣,侯薇.低壓管道輸水灌溉技術(shù)在松原灌區(qū)中的應(yīng)用[J].陜西水利,2015(06).

        [3]王海軍.低壓管道灌溉在小型農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用[J].水資源開發(fā)與管理,2015(04).

        [4]滕安國.低壓管道輸水灌溉技術(shù)在我國渠灌區(qū)的應(yīng)用研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2016(04).

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