《灌溉管道系统》PPT课件

第五章灌溉管道系统IrrigationPipeSystem,二、灌溉管道系统的组成与分类,三、灌溉管道系统的规划布置,四、管道的种类及其规格,五、管道附件,六、管道系统的工作制度,七、管道系统的流量与压力推算,八、管道系统的结构设计,一、概述,灌溉排水工程学,本章的教学目的讲述管道灌溉系统的组成和分类，输水管网的规划布置；输配水管道及管网优化设计；输水管网建筑物、管材及管料；管道灌溉系统的运行管理。要求具备灌溉管道系统运行管理及维护的一般知识，掌握灌溉管道系统规划设计方法。,1灌溉管道系统的特点,一、概述,灌溉排水工程学,优点：1)减少输水损失，提高灌溉水利用系数,节水效益显著；2）减少占地7%-13%,土地利用率高；3）适应性强；4）输水速度快、效率高；5）维修养护省工、省时、管理方便；6）灌水及时。,1灌溉管道系统的特点,一、概述,灌溉排水工程学,缺点：1)需要的材料和设备较多；2)投资较高；3)规划设计内容较复杂；4)对水源的水质要求较高，尤其是微灌系统，对水质的要求更高。,一、概述,国内外现状,美国：1亿亩，地面灌溉的50%,前苏联：1.66亿亩,63%,以色列：300万亩,90%以上,中国：5000万亩,主要在北方地区,二、管道系统的组成,首部枢纽,输配水管网,灌水器,引水建筑物,泵站,沉沙,过滤设备,肥料化学药剂注入设备,控制器,压力、流量调节器,量测设备,加压,水质处理,取水,总干管、干管、分干管、支管、毛管,三、管道系统的分类,1.水源引取水枢纽工程布置水源引取水枢纽工程布置灌溉管道系统的水源选择及其引取水枢纽的工程布置基本上与灌溉渠道系统的相同。2首部枢纽(headwork)首部枢纽的组成及其布置主要取决于灌水方法。不同的灌水方法对首部枢纽内部需要设置的各种设备和装置不完全相同。例如，水质符合农田灌溉标准的水源，喷灌系统可不设置首部枢纽；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，而其位置的选定则主要取决于水源的种类和位置以及管网的布局。详见第二章第四节。,二、灌溉管道系统规划布置,灌溉排水工程学,3输配水管网的规划布置输水管道：输水管道通常是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：配水管道是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。,灌溉排水工程学,二、灌溉管道系统规划布置,(1)输配水管网规划布置的原则与要求1)总长度最短、水头损失小、总造价低而管理运用方便。2)尽量避开填方区以及可能发生滑坡或受山洪威胁的地带。3)根据水源和灌溉田块情况，确定输配水管网的形式。平原地区多采用环状管网或树枝状管网，其各级管道应尽量采取两侧分水的布置形式；山区丘陵地区宜采用树枝状管网，其主要管道应尽量沿山脊布置，以尽量减少管道起伏。,灌溉排水工程学,二、灌溉管道系统规划布置,(1)输配水管网规划布置的原则与要求4)正确确定输配水管网的进口设计流量和设计压力。5)输配水管网各级管道进口必须设置节制阀；管道最低处应设置退水泄水阀，各用水单位都应安设独立的配水口和闸阀，并应装设压力和流量的计量装置。6)应尽可能发挥输配水管网综合利用的功能，把农田灌溉与农村供水以及水产、环境美化等相结合。,灌溉排水工程学,二、灌溉管道系统规划布置,（2）输配水管网的布置类型根据水源位置、控制范围、地形条件、田块形状和作物种植情况等，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：一般由于、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。特点是，管线总长度较短，构造简单，投资较低，所以目前大多数农田灌溉输配水管网均采用这种形式。但管网内的压力不均匀，各条管道问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。,灌溉排水工程学,二、灌溉管道系统规划布置,1)树枝状管网,灌溉排水工程学,二、灌溉管道系统规划布置,灌溉排水工程学,二、灌溉管道系统规划布置,2)环状管网：一般指干、支管或干、支、毛管各管线互相连接成环形的管网形式。其突出特点是，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。但管线总长度较长，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：混合状管网是由树枝状管网和环状管网混合组成的管网形式。其特点介于树枝状管网和环状管网。通常对于配水干管和供水要求可靠程度稍低的支、毛管可采用树枝状管网；而对于供水要求压力均匀、可靠性大的支、毛管则应采用环状管网，并共同组成为混合状管网。这种管网结构较复杂，管理运用不方便。,灌溉排水工程学,二、灌溉管道系统规划布置,灌溉排水工程学,二、灌溉管道系统规划布置,当控制面积较大，地块近似成方形，作物种植方向与灌水方向相同或不相同时树枝状管网可布置成梳齿形或丰字形。,灌溉排水工程学,二、灌溉管道系统规划布置,（3）低压管灌系统输配水管网的布置形式低压管灌系统输配水管网依其结构可分为地埋固定式和地面移动式两种类型:1)地埋固定式管网的布置形式:a.树枝状管网:依水源的种类和位置以及管网类型不同，其布置形式有如下几种:水源位于田块一侧，树枝状管网呈“一”形、“T”形和“L”形。,“T”形,“L”形,灌溉排水工程学,二、灌溉管道系统规划布置,“工”字形,“一”字形,灌溉排水工程学,二、灌溉管道系统规划布置,水源位于田块中心，常采用“工”字形和长“一”字形树枝状管网布置形式:,b.环状管网:水源位于田块中心，控制面积约6.710hm2，田块长宽比2的环状管网布置形式见下图a。水源位于田块一侧、控制面积较大的环状管网布置形式(图b)。,灌溉排水工程学,第一篇灌溉工程,二、灌溉管道系统规划布置,井灌管网布置录像,（3）低压管灌系统输配水管网的布置形式2)地面移动管网的布设和使用地面移动管网一般只有一级或两级，其管材通常有移动软管、移动硬管和软管硬管联合运用3种。对于渠灌区，常采用多级半固定式或固定式低压管灌系统，并多主要采用树枝状管网。,灌溉排水工程学,第一篇灌溉工程,二、灌溉管道系统规划布置,灌溉排水工程学,第一篇灌溉工程,二、灌溉管道系统规划布置,下图为梯田管灌系统树枝状管网的布置形式。由于管灌区地形坡度陡，因此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。支管均沿梯田地块方向，平行等高线布置。,灌溉排水工程学,第一篇灌溉工程,二、灌溉管道系统规划布置,2)地面移动管网的布设和使用右图为一山丘区管灌系统呈辐射树枝状管网的布置形式。该灌区地形起伏，坡度陡，水源位置低，故需建泵站提水加压经干管、支管输水。由于干管实际上是泵站的扬水压力管道，因此必须垂直等高线布置，以使管线最短。支管平行于等高线布置。同时，因地形起伏，故布置辐射状分支管，由支管给水栓供水，并沿山丘脊线垂直等高线走向。,四、管道系统的规划布置,受地形影响较小,更主要的考虑使支管压力分布均匀，使管道用量最少,特点：,布置原则：,水源远离灌区时，先用输水管道（渠道）将水引至灌区内或边缘，再设首部枢纽,当采用井灌时，井和首部枢纽尽量布置在灌区中心位置，以减少水头损失,管道系统的规划布置,首部枢纽的布置,管道系统的布置,平原地区：,管线一般为直线,上下级管道一般垂直,末级管道一般与耕作方向一致,管道系统的规划布置,山丘地区：,管道系统的规划布置,末级管道一般沿等高线布置，避免走逆坡,管道总用量最少，管长短，管径小,管网内压力尽量均匀，同一根支管首尾压力差不超过工作压力的20%,纵断面及平面布置力求平顺，减少折点，避免负压,尽量减少输水水头损失，以减少能耗,管道起伏的高处应有排气装置，低处应有泄水装置,尽量沿道路和耕地边界布置,支管尽量与耕作方向一致,五、管道的种类及其规格,对管道的技术要求,能承受设计要求的工作压力，管壁要有一定的厚度,能通过设计流量，水头损失小，管径适中，管壁光滑,价格低廉，使用寿命长,便于运输，易于安装、施工,管道的种类及其规格,固定管道的种类及其适用范围,管道的种类及其规格,移动管道的种类及其适用范围,铝合金管,镀锌薄壁钢管,塑料管,胶管,薄膜塑料管,半固定式系统中固定管道与移动管道之间的连接部分，包括闸阀和快速接头,控制管道的启闭，调节流量,排除管道内超过规定的压力，防止事故发生,又叫单向阀，它使流体只能沿一个方向流动，当要反方向流动时自动关闭。水泵出口处一般要安装逆止阀，以防突然停机时水倒流。,管道开始工作时，隆起部分常积累空气，影响过水面积，发生水力冲击。安装空气阀在管道充水时排除空气，充满水后自动关闭,自动调节流量,用于无压管网，连接上下级管道,用于无压管网，向田间放水,六、管道附件,七、管道系统的工作制度,续灌,轮灌,随机取水,八、管道系统的流量与压力推算,选管材,初定管径,水头损失校核,树枝状管网的水力计算,沿程水头损失计算,局部水头损失计算,设计流量计算,首部设计工作压力计算,沿程水头损失计算,摩擦系数,管道长度,流量,管道内径,流量指数,管径指数,沿程水头损失计算,等距等流量多出口管道：,多口系数,按首端流量计算的管道沿程损失,出流孔口数,多孔管首孔位置系数,流量指数,局部水头损失计算,局部阻力系数,管道内水流流速,总水头损失计算,管道设计流量计算,续灌时：下级管道流量之和,轮灌时：同时工作的下级管道流量之和的最大值,随机取水时：,随机取水流量系数,连续供水时的干管流量,随机取水流量系数,系统日运行小时数,与管理工作保证率有关的系数,系统支管数,系统运行系数,可能同时供水的支管数,首部设计工作压力,灌水器的工作水头,典型点高程与水源水面的高差,九、管道系统