管道输水灌溉的实践与

管道输水灌溉的实践与探讨摘要:苏北干旱地区各种节水灌溉技术是解决用水矛盾的重要途径，在实现节水、节地、节能等综合效益方面，管道输水灌溉是最为有效的途径之一，丰县在王沟镇李溜村井灌区进行管道输水试点，取得了显著的成效。关键词:管道输水灌溉的实践与探讨1前言苏北干旱地区各种节水灌溉技术是解决用水矛盾的重要途径，在实现节水、节地、节能等综合效益方面，管道输水灌溉是最为有效的途径之一，丰县在王沟镇李溜村井灌区进行管道输水试点，取得了显著的成效。2工程概况丰县王沟镇李溜村位于丰县西部，是丰县南北两线的调水末梢，常出现灌溉“死角”，当地农业用水、生活用水近80%取自地下水资源，由于长期超量开采地下水资源，造成地下水位骤降，用水矛盾愈加突出。根据当地条件和群众用水要求，我县决定将此区定为低压管道输水灌溉试验区。李溜村试验区现存灌溉“死角”近1000亩，农作物主要以小麦、玉米为主，辅以林果蔬菜等经济作物。该区土壤为砂性土壤，容重γ＝１．３５ｇ／ｃｍ３，田间持水率β＝２５％（占干土重），日最大蒸发量为７．２ｍｍ／ｄ，多年平均降雨量为７２４．２ｍｍ。根据徐州地区对丰县农作物生育期灌水量统计检测，Ｐ＝７５％情况下，小麦全生育期需水３７７ｍｍ，合２４９ｍ３／亩，生育期内多年平均降雨量为１９８．３ｍｍ，合１３２ｍ３／亩，尚缺１１７ｍ３／亩，需由灌水补充。管道输水灌溉是以管道代替明渠输水灌溉的一种形式，通过一定的压力，将灌溉水由分水设施输送到田间，直接由管道分水口分水进入田间沟、畦或分水口连接软管进入沟、畦。管道输水灌溉渠系水利用率达９５％以上，每眼井出水流量为４０ｍ３／ｈ，新打机井１２眼，灌区内主管道及支管道均采用０．４ＭＰａＰＶＣ管。３井灌区面积的确定３．１单井控制灌溉面积在地下水利用量与补给量基本平衡的前提下，从而确定单井出水量，计算单井控制灌溉面积。Ｆ０＝ＱＴｔη（１－ηｌ）／Ｍ式中Ｆ０-单井控制灌溉面积Ｑ-单井出水流量，取４０ｍ３／ｈ；Ｔ-整个规划区轮灌一次所需时间，取７ｄ；ｔ-灌溉期每天开机时间，取１５ｈ；η-灌溉水利用系数，取０．８５；η１-干扰抽水的水量削减系数，取０．１５；Ｍ-综合净灌水定额，３４ｍ３／亩（计算所得）；Ｆ０＝４０×７×１５×０．８５×（１－０．１５）／３４＝８９亩３．２井距计算机井按方形排列布置，则井距为：３．３机井眼数4管网规划布置单井布置田块长２２０ｍ，宽２００ｍ，地块长度比约等于１，基本上为方形田块。布置时应注意两点１．管道布置尽量最短，控制面积最大，同时兼顾考虑地形、地块、道路等情况，布置管道尽可能双向分水。２．干支管道布置应综合考虑作物布局、农田耕作、田块坡度等因素。5田间灌水系统布置田间灌水系统指从给水栓以下的田间沟渠、沟畦规格等，充分提高田间灌水工程标准是提高整个灌溉系统灌水利用率的一项重要措施。王沟镇土地多为砂性土壤，土壤渗透性较强，在地面纵坡ｉ≤２／１０００时，畦长控制在２５～５０ｍ左右，而单宽流量ｑ可以控制在５×１０－３ｍ３～６×１０－３ｍ３／ｓ。6灌溉制度的拟定６．１灌水定额拟定王沟镇井灌区为砂壤土，土壤干容重为１．３５ｇ／ｃｍ３，单井出水量为４０ｍ３／ｈ，单井灌溉面积８９亩，以种植小麦计算，生育期最大耗水强度Ｅ＝７．２ｍｍ／ｄ，田间持水率为２５％，土壤含水量上、下限取田间持水率的９５％和６５％，计划湿润层深度为５０ｃｍ，水容重为１．０ｇ／ｃｍ３日工作时间ｔ＝１５ｈ，灌溉水利用系数取０．８５。则灌水定额为ｍ＝１０ｈββ－βγ土／γ水＝１０×５０×２５％９５％－６５％×１．３５／１．０＝５０．６ｍｍ≈３４ｍ３／亩６．２灌水周期根据小麦的需水量，灌浆期为需水高峰期，日最大蒸发量为７．２ｍｍ。则灌水周期Ｔ为Ｔ＝ｍ／Ｅｄ＝５０．６／７．２≈７（ｄ）６．３灌水次数小麦整个生育期需补充灌水量为１１７ｍ３／亩，经计算，灌水定额为３４ｍ３／亩，按照多年的小麦灌溉试验，分返青、拔节、抽穗、灌浆灌水４次。秋旱作物按灌溉两次考虑。7管道设计７．１设计流量灌溉设计流量为Ｑ＝０．６６７ｍＦ０／（ηＴｔ）＝０．６６７×５０．６×８９／（０．８５×７×１５）＝３３．７（ｍ３／ｈ）小于单井出水流量４０ｍ３／ｈ，满足要求。７．２管径确定：在井灌区低压管道工程设计中，通常只有两级管道，采用经济流速法确定管径大小，硬塑管经济流速取１．２ｍ／ｓ，根据商品管径进行标准化修正。式中ｄ-管道直径ｍｍ；Ｖ-管道内水流速取１．２ｍ／ｓ；Ｑ-管内过水流量，ｍ３／ｈ。ｄ＝１８．８２８．１＝９９．６ｍｍ，故主管道选取管径φ１１０ｍｍ，根据同理计算支管管径为φ８０ｍｍ。７．３管道水力计算单管低压输水管道采用ＰＶＣ管，沿程损失：式中ｆ-沿程水头损失摩阻系数；取０．９４８×１０５；Ｑ-管内过水流量，３３．７ｍ３／ｈｍ-流量指数，取１．７７；ｄ-管道直径，取１１０ｍｍ；ｂ-管径指数，取４．７７；Ｌ-管道长度，取１５０ｍ。局部水头损失以沿程损失的１０％计，ｈｊ＝１．３１×１０％＝０．１３ｍ管道水力损失为１．４４ｍ。７．４水泵选择水泵扬程应综合考虑管路系统损失ｈ损，机井动水位埋深ｈ净、泵管损失ｈ泵、井台与典型供水点地面高差Δｈ，则Ｈ扬＝ｈ损＋ｈ净＋ｈ泵＋Δｈ＋０．１０．１为给水栓灌溉水头。8流量测量装置流量测量装置是用来测量管道水流总量，是计算供水的基本条件，管道灌溉系统的水表一般安装在野外，选用ＬＸＳ型旋翼湿式水表为宜，它可满足水平与非水平的安装情况。9效益分析按照一年投资，工程运行期为３０年，采用动态法分析，折现率Ｉ取７％，工程总投资为３４．５万元（含机井等），年运行费以总投资０．５％计，即Ｃ＝１７２５元，年均亩增收以５０元，年节水以３０％计，合８元，每亩节电３０ｋＷ·ｈ，合１５元，即年均亩效益为７３元，１０００亩年均增效为７．３万元。10主要技术措施1.在规划设计的基础上，用经纬仪定开挖中心线，在管道中心线上每２０ｍ打标记。为满足管道的良好受力条件，管槽底以开挖弧形为宜，且管子埋深要满足农田耕作要求，不能低于０．７ｍ，管线尽量避免软土地基及不均质地带，如不能避开或遇松软土，应用碎石垫层或夯实作地基处理。2.硬塑管的安装由扩口承插式、套管式、螺纹式等多种形式，其中扩口承插式连接是应用最为广泛的一种形式，该法承接不需预先制作，有费用低、易操作等特点。无论哪种连接形式都应根据连接管材种类、规格、管道系统压力、施工环境等因素综合考虑，确保满足灌溉要求。３．管道系统铺设完毕要进行试水，在符合设计要求后方可回填土。１１管道输水灌溉的优点１．管道输水灌溉减少了输水过程的渗漏和蒸发。渠系水利用系数在０．９５以上，比土渠节水３５％左右，节能２５％，在干旱地区，可大大缓解用水矛盾，井灌区土渠一般占耕地１％左右，管道埋入地下代替土渠可增加１％的耕地面积，这对于目前土地资源紧张的现状来说，具有显著的社会效益和经济效益。２．理顺了供水和水费收缴制度。在管道输水灌溉区可由当地水行政部门成立农业供水公司，作为农业水资源的批发商，并负责灌区的管理、维修和使用；以机井为单位成立用水协会，作为农业水源零售商，负责将水分配到各用水户，由传统的“供水到镇，平均分摊”转变为“计量到户，收费到户”的供买关系，逐步实现粗放型供水向集约型供水的转变。用水多少直接与经济负担挂钩，增强了用水户水是商品的意识，实现了以水养水的良性循环发展。３．理顺了工程管理的体制。管道输水工程埋在地面以下，大大减少了自然和人为破坏因素，相对延长了工程的使用寿命，在成立农业供水公司的基