晋北地区pe塑料管道浅埋试验研究

晋北地区PE塑料管道浅埋试验研究6中国农村水利啦电农田水利与小水电1998年第2期35/,晋北地区PE塑料管道浅埋试验研究郭新禧一山西省水利厅农水处2刀摘要通过试验得出了一套适夸晋北高寒地区的PE塑料灌溉昔遣浅理的设计,施工及管理方法方法简单,经济实用,某些方面有创新,有较太的推广使用价值和较好的社喜经济效益关键词主奎且皇盐兰丝蔼硷管道取代明渠输水灌溉,具有节水,节地,灌溉速度快,维修任务小,工程寿命长等优点但是,晋北高寒地区地下冻深大可达1418M为了防止管道冻裂或影响管道的力学性能,常把灌溉管道埋在冻层以下,埋深达1619M,造成管沟开挖特别困难,管道后期维修也十分不便尽管管道输水灌溉有较大的优越性,但由于管道深埋问题,致使群众仍习惯采用防渗渠道输水灌溉为了解决这一问题在调查研究的基础上,根据山西省管灌管材一般为PE塑料管和冬季不浇地等特征1996年开展了“高寒地区PE塑料灌溉管道浅埋试验“的研究以生产试验为主,对PE塑料管材的抗冻性能进行研究通过试验研究,探索出适合山西省高寒地区的浅埋PE塑料灌溉管道的一整套新方法,试验时间为1996年6月1997年6月试验地点在阳高县罗文皂井片现简要介绍有关试验情况和结果L试验区的自然条件试验区属于大陆性气候,少雨多风,冬季长而寒冷多年平均降水量423MM蒸发量1924MM,气温71无霜期120天左右,封冻期200天,最大冻深143M1977年试验区土质为砂壤土,属微碱性土,渗透系数2510CM/S地下水埋深145ILL2PE塑料灌溉管道浅埋工程设计21设计原则管道浅埋冬季空管越冬埋深要确保不受机械作业影响满足试验要求,设有观测各种试验数据的建筑物22I程情况试验工程面积233HM,其中半固定喷灌133HM,管灌10HM地面纵坡15,工作管埋深07M,对比试验管理深17M半固定式系统设一条输水管,埋深07M3施工方法施工试水与冬浇合二为一用水准仪进行管线测量,控制管阿埋深及管道纵坡管道安装完毕后进行加压试水,检修,达设计要求后,再排水填土埋管在07ILL深的土层内埋入温度计,并留观测孔在伸缩节及管道承插口处,留两处管道温差线收缩观测点在管灌区两支管之间,埋对比试验管道,在07M深的充水管道承插口处留观测口施工完成后,必须保证排水畅通,管内无积水4冰冻期观测从1996年11月15日至1997年5月15日,对冻深,地温,07M充水管的受冻情况,管道承插口及伸缩节处管道的温差线收缩情况进行了观测41气温观测期间,最低气温出现在1997年1月5日,为一235,比历史最低气温一365C高13C,气温偏高42地温071TI深处的地温,最低出现在1997年1月5日,为一15,从12月5日到3月5日为负温期,3月15日地温恢复为1071TI深处的结冰过程基本和地温一致充水管没有发现冻裂地温变化及结冰过程见附表附衰07M地温变化及结诛过程36晋北地区PE塑料管道浅埋试验研究郭新禧43冻深采用挖坑观测,2月6日冻土深101M,3月6日冻土深086M44温差线收缩观测观测期内,没有发现线收缩现象45冻裂观测埋深07M的PE塑料充水管道,没有冻裂发生于1997年5月L5日将所有的对比试验管刨出,并作标记刨出时,充水管仍然充满水,无冻裂现象受冻管07M与非受冻管17M在外表上没有区别5物理力学性能对比检测6月20日将充水管的深埋17M2根与浅埋O7M2根,空管的深埋2根与浅埋2根,共8根,每根054M长,在北京大兴县塑料厂管材车间进行液压抗内压测试,结果显示,受冻与非受冻的充水管及空管的各种测试压力没有差别6月10日将充水管的深埋17M2根与浅埋O7M2根,空管的深埋2根与浅埋2根,共8根,每根LM长,在大同市塑料一厂进行落锤检测,主要是测试管子的瞬间抗打击力及刚度情况检测结果充水管的强度略强于空管,浅埋与深埋没有区别,被测试管没有出现破裂等现象,均属正常范围6PE塑料灌溉管道浅埋试验成果从工程设计技术方面来看,在管道的最低点应设排水阀,最高点应设进气孔适当的情况下可以用出水口代替,管道向排水阀方向倾斜,坡降不小于L排水阀安装在渗水井中,排水阀的排水量不宜过小,管道接口无需安装伸缩节冬浇及春浇结束后,要及时排空管道内的存水PE塑料管在地下冻层内越冬,在力学性质上与非受冻管没有区别若因某种原因管内局部存水,冻胀后,也不影响管道的力学性质,只是暂时形成栓塞,解冻后即恢复正常7PE塑料灌溉管道浅埋试验技术分析71环境温度试验期间,气温比往年偏高,但冻土深仍达到11M,埋深07M的PE塑管处在冻土范围之内试验管受冻达100多天,温度在试验条件要求之内72线收缩变形按照理论计算,长10IT/的PE管材线收缩量温差25时为472CM但实际观测没有发生管材的收缩变形我们认为,理论计算值是在没有外力作用下得出的实际上,管道在围土的包裹下,冻结后的摩擦力很大,摩擦力与管子的线变形力方向相反,管道没有产生线收缩,是因为摩擦力大于等于线收缩力所致但其温差变形应力是存在的,据已有资料,温差为25时PE塑料管材的温差应力与管材的实际抗拉强度比值为L562,抗拉强度远远大于温差应力,说明PE塑料管道在冻层内空管越冬是安全的73充水珠融变丹PE塑料管道充水结冰越冬,经冻融实测,其力学性质与空管越冬没有明显区别74空管越冬抗截面变形强度PE管材工作温度为5O一40据室内试验资料,一L0条件下,4O次冻融试验表明,PE管材在冻层内越冬,3O年之内抗内水压力值不会降低75冻融刚度我们所做的检测,浅埋与深埋,冻融刚度没有明显医别冻融次数对扁平刚度影响甚微8社会经济效益对比分析81浅埋与深埋的对比效益按浅埋07M,深埋17M,初步估算浅埋比深埋共节省投资4725元/HM82晋北高寒地区浅埋管灌与其他地区管灌的投资舛比高寒地区的浅埋管增加了水准测量,渗水井及排水阀按当地价格,水准测量45元/HM,一个排水井及排水阀成本68元,可控制6,67HM土地,每公顷增加投资15元所以,投资增加是很小的83社会经济效益山西省晋北的大同及朔州两市,以及吕梁忻州的部分县,冻深都较大,PE塑料灌溉管道浅埋技术必然给这些地区大力发展管道节水灌溉注入活力1996年大同朔州两市井灌面积113O万HM,而喷滴管灌面积只达到210万HM,至少还有867万HM井灌区有待提高节水标准,首先是发展管灌浅埋灌溉管道比深埋灌溉管道,按每公顷节省4725元计,867万HM地可节约投资4095万元管灌比渠灌可节水5850万M