乡村振兴培训低压管道输水灌溉系统规划布置知识笔记

乡村振兴，重在振兴农业产业。农业产于良田，良田依赖于灌溉，不然就得靠天吃饭。所以，灌溉田间渠道及管网布置很重要。对于现代农业而言，管道输水是非常重要的高标准农田建设内容，下面将主要的管道输水，即低压管道输水灌溉系统的规划布置内容整理如下：

什么是低压管道输水灌溉系统？

低压管道输水灌溉系统：以管道低压输水至田间，通过出水口或给水栓，经田间毛渠或移动软管进行地面灌溉的工程，简称管灌系统。

目前在我国井灌区已得到广泛地推广应用。与喷灌、微灌相比：其技术相对简单，工作压力较低，投资也相对降低，对水质的要求也不高，管理运用简单方便。

一个完整的灌溉管道系统通常由水源、首部枢纽、输配水管网、田间灌水装置、附属建筑物和附属装置等部分组成。

灌溉管道系统规划布置

1. 水源工程规划布置

水源工程包括地表水源工程和地下水源工程两类。

水源工程规划应根据水源类型及地形、地质等具体条件选择技术可行、工程简单、投资较少的取水方式和取水位置。

当水源工程位置或灌区地块位置可选择时，应尽量使水源工程布置于灌区地块的中心位置，以利于提高灌溉均匀度，缩短管道长度，减小工程投资，降低运行费用。

利用河川径流灌溉的取水方式，依河川来水和灌溉用水的平衡关系以及灌区的具体

情况，一般最常用的有：无坝取水、有坝取水、抽水取水和水库取水等 4 大类。

2．首部枢纽的组成与布置

主要取决于水源的种类、位置以及采用的灌水方法。

不同的水源和灌水方法其首部枢纽需要的设备和装置也不相同，实际工程中应根据需要选用。

例如，对于水质符合农田灌溉标准的水源，喷灌系统和管灌系统一般首部枢纽比较简单，控制面积较小时可不设置首部枢纽；但是，对于微灌系统，无论何种水质的水源，都必须设置首部枢纽。

3．输配水管网的规划布置

管网布置的合理与否，对工程投资、运行状况和管理维护都有直接的影响。因此，应根据水源位置、地形条件和作物种植情况等，选择不同的管网规划布置方案，并从技术和经济两方面对不同方案进行分析比较，最终确定合理方案，以减小工程投资，保证系统运行可靠。

输水管道：通常指从水源输送灌溉水到配水管道的管道，其主要任务是输水，一般为主管或干管上无配水管道分出的管道或管段。

配水管道：将输水管道输送的灌溉水分配到下一级配水管道或灌溉农田的管道，其主要任务是分配流量和水量。

配水管道又可分为配水干管、配水支管和配水毛管等级别，并由它们组合形成网状，故称管网。

(1) 输配水管网规划布置的原则与要求

总长度最短、水头损失小、总造价低而管理运用方便。

尽量避开填方区以及可能发生滑坡或受山洪威胁的地带。

地形复杂处可采用变管坡布置。

固定管道宜埋在地下，易损管材必须埋在地下。

铺设在地面上直径大于100mm的固定管道，应在拐弯处设置镇墩。

各级管道进口必须设置节制阀，分水口较多的输配水管道，每隔3～5个分水口应设置一个节制阀。管道最低处应设置退水泄水阀。

管道尽量沿道路和地块边界布置。当管道穿越道路与河流时，尽可能与之垂直。

根据水力特性，在相应位置设进、排气阀或水锤防护装置。根据需要设置压力、流量计量装置。

（2）输配水管网的布置类型

根据水源位置、地形条件、作物种植情况等，输配水管网可布设成树枝状、环状和混合状3种类型。

1)树枝状管网： 一般由干、支、毛管组成，并逐级向下级管道配水，其管线如同树枝状的布置形式。

优点：管线总长度较短，构造简单，投资较低。

缺点：管网内的压力不均匀，各条管道间的水量不能互相调济，任一级管线损坏时，其以下管线就会断水而得不到可靠的供水。

2) 环状管网：干、支管或干、支、毛管各管线互相连接成环形的管网形式。

优点：供水安全可靠，管网内水压力较均匀，管道内的水流条件好，供水保证率高，各条管道间水量调配灵活，有利于随机用水。

缺点：管线总长度较长，管材和管件等用量大，投资一般高于树枝状管网。

3)混合状管网：由树枝状管网和环状管网混合组成的管网形式。

特点：介于树枝状管网和环状管网。

通常对于供水要求压力均匀、可靠性大的干、支管采用环状布置，对于供水要求可靠程度稍低的支、毛管可采用树枝状布置。

这种管网结构较复杂，管理运用不方便。

灌溉管道系统规划布置

1 井灌区管网典型布置形式

根据机井位置、田块形状及大小、地面坡度、作物种植方向等，管网可布置成树枝状和环状。

1.1 树枝状管网：

1.1.1 机井位于田块一侧，田块呈长条形

“一”形

“T”形：主要适合于井的出水量为20～40m3 /h，控制面积3.3～6.7 hm2，田块长宽比不大于3的情况

“L”形：主要适合于井的出水量为20～40m3 /h，控制面积3.3～6.7 hm2，田块长宽比不大于3的情况

1.1.2 机井位于田块中心

“工”字形：适合于井出水量40～60m3/h、控制面积6.7～10hm2，田块长宽比不大于2的情况

长“一”形：田块长宽比大于2时

1.1.3 机井位于田块一侧，控制面积较大且田块近似成方形

“圭”字形：适合于井出水量60～100m3/h、控制面积10～20hm2，田块长宽比约等于1的情况

“п”形：适合于井出水量60～100m3/h、控制面积10～20hm2，田块长宽比约等于1的情况

1.2 环状管网

1.2.1 机井位于田块中心，控制面积约6.7—10 hm2，田块长 宽比≤2

单环状管网布置

1.2.2 机井位于田块一侧、控制面积较大(10～20hm2)

双环状管网布置

2 渠灌区管网典型布置形式

主要采用树枝状管网；

一般引水流量、控制面积和管径都比井灌区管灌系统大，管网布置也比较复杂

影响其具体布置的因素，主要包括水源位置及其与灌区的相对位置，灌区控制范围、形状及面积大小，作物种植方式、耕作方向及作物布局，地形坡度、起伏和地貌等条件。

梯田管灌系统管网布置形式

山丘区管灌系统管网布置形式

平坦且均一坡度地形管灌系统管网布置形式

3.输配水管道及管网设计

输配水管道及管网设计应在灌溉管道系统规划、各级管道的平面布置及输配水管网的工作制度确定后进行。

主要内容：

输配水管网各级管道设计流量的计算；

各级管道管径的选择；

管道系统水力计算；

各级管道和输配水管网各控制点压力的推算等。

3.1输配水管网的工作制度

管道系统最常用的工作制度有续灌、轮灌和随机灌水。

3.2管道系统的流量计算

管网设计流量：为满足灌溉需水要求应从水源引取的系统总流量，通常可由管道设计流量及管网工作制度推算得出。

管道设计流量：在灌水期间，管网中某一级管道，为满足作物需水要求所需要通过的最大流量。

3.3管径的确定

一般先根据各种管材的适宜（经济）流速及经验初选管径，然后进行水力计算校核水头损失是否合理，经反复试算，最后选定出符合市场生产规格标准的管径。

3.4 管道系统的水力计算

按水力学中有压管流的理论与方法进行计算。