1、第四章第四章 灌溉管道系统灌溉管道系统农田灌溉系统水流驱动是否有压力灌溉渠道系统灌溉管道系统灌溉管道系统的特点：水流为有压状态，过水断面均为圆形。第一节第一节 概述概述国内外已将对老灌区的技术改造、技术更新作为当前农业水利工程的重点，其主要方向为该渠系配水为管网配水。一、灌溉管道系统的特点优点：（1）节水效益显著。（2）土地利用率高。（3）适应性强，便于实现自动化。（4）输水速度快，灌溉效率高。（5）维修养护省工、省时、管理方便。（6）灌水及时，作物增产增收效果明现。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。技本特点技本特点：低压输
2、水管道灌溉系统简称管灌系统。低压输水管道灌溉系统简称管灌系统。优点：无需添置加压设备，也不需承压能力很高的管材，投资优点：无需添置加压设备，也不需承压能力很高的管材，投资降低，见效快。对水质的要求不严格。降低，见效快。对水质的要求不严格。二、灌溉管道系统的组成二、灌溉管道系统的组成一个完整的灌溉管道系统由水源与首部枢纽、输配水管网、田一个完整的灌溉管道系统由水源与首部枢纽、输配水管网、田间清水装置以及附属建筑物、附属装置等部分组成。间清水装置以及附属建筑物、附属装置等部分组成。1 1、水源、水源 。灌溉管道系统一般对水源的水质要求比较高。灌溉管道系统一般对水源的水质要求比较高。2 2、首部枢纽
3、。首部枢纽的作用是从水源取水，并进行适当的处、首部枢纽。首部枢纽的作用是从水源取水，并进行适当的处理以符合输配水管网在水量、水压、水质的要求。理以符合输配水管网在水量、水压、水质的要求。3 3、输配水管网。是由管道、管件和附属管道装置相连接而成的、输配水管网。是由管道、管件和附属管道装置相连接而成的输配水管道网络。输配水管道网络。4 4、田间灌水装置。田间灌水装置。是灌溉管道系统最终将灌溉水均匀分布于是灌溉管道系统最终将灌溉水均匀分布于田间、湿润土壤并转化为田间土壤水分的装置。田间、湿润土壤并转化为田间土壤水分的装置。三、灌溉管道系统类型灌溉管道系统类型可按下述两个特点进行分类：1 1、按获得
4、压力的来源分类（1）机压式灌溉管道系统（2）自压式灌溉管道系统2、按在灌溉季节中各组成部分的可移动程度分类（1）固定式灌溉管道系统（2）移动式灌溉管道系统（3）半固定式灌溉管道系统面积较大灌区主要采用半固定式管灌系统，其各级管道多为固定式地埋暗管，田间灌水则采用地面移动软管。第二节第二节 灌溉管道系统规划布置灌溉管道系统规划布置灌溉管道系统的规划布置一般包括水源引取水枢纽工程的规划布置、首部枢纽位置的选定与布局以及输配水管网和田间灌水系统的规划布置等部分。一、水源引取水枢纽工程布置布置基本上与灌溉渠道系统的相同，低压管灌系统大都从支、斗渠或农渠上引水，其渠、管的联接方式和各种设施的布置均取决于
5、地形条件和水流特性以及水质情况。二、首部枢纽二、首部枢纽首部枢纽的组成及其布置主要取决于灌水方法。首部枢纽的组成及其布置主要取决于灌水方法。三、输配水管网的规划布置三、输配水管网的规划布置按其功能一般可分为输水管道和配水管道两类。输水管道通按其功能一般可分为输水管道和配水管道两类。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。配水管道是将输水管道输送的灌溉水分配到下一级配输水。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，共主要任务是分配流量和水量。水管道或灌溉农田的管道，共主要任务是分配流量和水
6、量。1 1、输配水管网规划布置的原则与要求、输配水管网规划布置的原则与要求（1 1）应使输配水管网总长度最短，管道顺直；）应使输配水管网总长度最短，管道顺直；（2 2）输配水地埋固定管道应尽可能布设在坚实的地基上；）输配水地埋固定管道应尽可能布设在坚实的地基上；（3 3）输配水管网要结合具体地形布置；）输配水管网要结合具体地形布置；（4 4）输配水管网的进口设计流量和压力由灌区需要决定；）输配水管网的进口设计流量和压力由灌区需要决定；（5 5）输配水管网各级管道进口必须设置节制阀；）输配水管网各级管道进口必须设置节制阀；（6 6）尽可能发挥输水管网综合利用的功能。）尽可能发挥输水管网综合利用的
7、功能。2 2、输配水管网的布置类型、输配水管网的布置类型输配水管网可布设成树枝状、环状和混合状输配水管网可布设成树枝状、环状和混合状3 3种类型。种类型。（1 1）树枝状管网树枝状管网：一般由干、支、毛管组成，逐级向下级管道：一般由干、支、毛管组成，逐级向下级管道配水，其管线如同树枝状的布置形式。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；优点：管线总长度较短，构造简单，投资较低；缺点：管网内的压力不均勾、各条管道间的水量不能互相调济，缺点：管网内的压力不均勾、各条管道间的水量不能互相调济，某级管线损坏时，其下级管线就会断水。某级管线损坏时，其下级管线就会断水。
8、（2 2）环状管网环状管网。一般指干、支管或干、支、毛管各管线互相连。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。接成环形的管网形式。优点：供水安全可靠，管网内水压力比较均匀，管道内的水流条优点：供水安全可靠，管网内水压力比较均匀，管道内的水流条件好，供水保证率高，各条管道间水量可灵活调配；件好，供水保证率高，各条管道间水量可灵活调配；缺点：管线总长度较长，管材和管件用量大，投资高。缺点：管线总长度较长，管材和管件用量大，投资高。（3 3）混合状管网混合状管网。混合状管网是树枝状管网和环状管网混合组。混合状管网是树枝状管网和环状管网混合组成的管网形式。成的管网形式。特点：介于树
9、枝状管网和环状管网。特点：介于树枝状管网和环状管网。3 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的布置形式依其结构可分为地埋固定式和地面移动式两种类型：依其结构可分为地埋固定式和地面移动式两种类型：（1 1）地埋固定式管网的布置形式。依水源的种类和位置以及管）地埋固定式管网的布置形式。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：网类型不同，其布置形式有如下几种：1 1）树枝状管网。）树枝状管网。水源位于田块一侧，管网有以下几种布置形式：水源位于田块一侧，管网有以下几种布置形式：水源位于田块中心，管网有以下几种布置形式：水源位于田块中心，管网有以下几种布置形式：
10、2 2）环状管网）环状管网水源位于田块一侧水源位于田块一侧水源位于田块中心水源位于田块中心（2 2）地面移动管网的布设和使用）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，使用的管材通常有移动地面移动管网一般只有一级或两级，使用的管材通常有移动软管、移动硬管和软管硬管联合运用软管、移动硬管和软管硬管联合运用3 3种。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，对于渠灌区，常采用多级半固定式或固定式低压管灌系统，并采用树枝状管网。并采用树枝状管网。第三节第三节 输配水管道及管网设计输配水管道及管网设计内容包括管道设计流量的确定、各级管道的管材和管径的选内容包括管道设计流量的
11、确定、各级管道的管材和管径的选择、管网水力计算、各级地埋管的纵断面设计、管道系统的择、管网水力计算、各级地埋管的纵断面设计、管道系统的结构设计和输配水管网各控制点、给水栓以及出水口处的压结构设计和输配水管网各控制点、给水栓以及出水口处的压力计算等。力计算等。一、输配水管网的工作制度一、输配水管网的工作制度输配水管网的工作制度是指管道系统的运行工作顺序及进行输配水管网的工作制度是指管道系统的运行工作顺序及进行输水、配水和灌水的方式。管道系统最常用的工作制度有输水、配水和灌水的方式。管道系统最常用的工作制度有续续灌灌、轮灌轮灌和和随机灌随机灌3 3种方式。种方式。1 1、续灌方式续灌方式：上级管道
12、向所有下一级管道同时配水的方式。：上级管道向所有下一级管道同时配水的方式。特点：上一级管道和所有下一级管道内同时有水流通过。特点：上一级管道和所有下一级管道内同时有水流通过。2 2、轮灌方式轮灌方式：指上一级管道按预先划分好的轮灌组分组或逐：指上一级管道按预先划分好的轮灌组分组或逐一地向下一级管道配水或灌水的方式。一地向下一级管道配水或灌水的方式。特点：下一级管道在灌水时期内是轮流工作的。特点：下一级管道在灌水时期内是轮流工作的。优点：灌水时间和灌水量均较集中，有利于与农业操作、田间优点：灌水时间和灌水量均较集中，有利于与农业操作、田间管理相配合，提高人工控制灌水的工作效率。管理相配合，提高人
13、工控制灌水的工作效率。缺点：管道系统投资较大。（特别是集中轮灌）缺点：管道系统投资较大。（特别是集中轮灌）灌溉组的划分必须遵循以下原则：灌溉组的划分必须遵循以下原则：（1 1）轮灌编组应便于运行管理和农事田间管理；）轮灌编组应便于运行管理和农事田间管理；（2 2）各轮灌组的流量应接近；）各轮灌组的流量应接近；（3 3）轮灌组内同时工作的管道应靠近，以便于控制和管理；）轮灌组内同时工作的管道应靠近，以便于控制和管理；（4 4）轮灌组划分应有利于提高管道设备利用率和降低水头损）轮灌组划分应有利于提高管道设备利用率和降低水头损失；失；（5 5）各轮灌组管道的流量之和要与上一级管道供给的流量相）各轮灌
14、组管道的流量之和要与上一级管道供给的流量相适应；适应；（6 6）尽量照顾农业生产条和群众的用水习惯，要便于调配劳）尽量照顾农业生产条和群众的用水习惯，要便于调配劳力和组织灌水。力和组织灌水。3 3、随机方式随机方式：由于灌溉系统面积较大、灌区内的用水单位：由于灌溉系统面积较大、灌区内的用水单位多、各种作物种植比例分散，用水带有一定的随意性而采用多、各种作物种植比例分散，用水带有一定的随意性而采用随机取用水的方式（或称按需分配方式）。随机取用水的方式（或称按需分配方式）。特点：把管道系统各给水栓、配水井或出水口的取用水都看特点：把管道系统各给水栓、配水井或出水口的取用水都看作是一个个独立的随机事
15、件，应用概率沦和数理统计理论推作是一个个独立的随机事件，应用概率沦和数理统计理论推算各级管道的设计流量。算各级管道的设计流量。二、管网与管道的设计流量二、管网与管道的设计流量管网设计流量是指为满足灌溉需水要求而应从水源管首引取管网设计流量是指为满足灌溉需水要求而应从水源管首引取的总流量。管道设计流量是指在灌水时期，某一地埋固定管的总流量。管道设计流量是指在灌水时期，某一地埋固定管道或地面移动管道，为满足作物需水要求所需要通过的最大道或地面移动管道，为满足作物需水要求所需要通过的最大流量。流量。1 1、管道设计流量的计算、管道设计流量的计算式中：Q 净为管道设计净流量(m3/h)；Q毛为管道设计
16、流量(m3/h)；A为管道控制的灌溉面积(m2)；T为设计灌水周期，即灌水延续时间(d)；m为设计灌水定额(mm)；t 为每天灌水小时数(h)，为管道水的有效利用系数，般取 0.950.98。2、管网各级管道设计流量的推算（1）续灌方式。上一级管道的设计流量应等于所有下一 级管道设计流量之和；（2）轮灌方式。上一级管道的没计流量应等于轮灌组中的最大设计流量值。三、管径的确定三、管径的确定粗选管径可按下式计算粗选管径可按下式计算粗选管径时，流速可采用经济流速值。经济流速是指管道造价较低以及运行费用也较低的适宜流速值。四、管道及管网的水力计算按水动力学中有压管流的理论与方法计算管道及管网的沿程水头损失和局部水头损失。1、沿程水头损失的计算（1）各种管材管道沿程水头损失由于塑料管埋设于地下，地形局部起伏，以及管节连接间难以平直，要增加部分水头损失，故计算得出的hf值乘以系数1.2。(2)(2)地面移动软管的沿程水头损失地面移动软管的沿程水头损失与硬管相比，软管的沿程水头损失还与工作压力有关。与硬管相比，软管的沿程水头损失还与工作压力有关。(3)(3)多口出流管道的沿程水头损失多口出流管道的沿
