《灌溉排水工程學(xué)》教學(xué)用-第四章

1、農(nóng)田灌溉系統(tǒng)水流驅(qū)動(dòng)是否有壓力灌溉渠道系統(tǒng)灌溉管道系統(tǒng)灌溉管道系統(tǒng)的特點(diǎn)：水流為有壓狀態(tài)，過水?dāng)嗝婢鶠閳A形。國(guó)內(nèi)外已將對(duì)老灌區(qū)的技術(shù)改造、技術(shù)更新作為當(dāng)前農(nóng)業(yè)水利工程的重點(diǎn)，其主要方向?yàn)樵撉蹬渌疄楣芫W(wǎng)配水。一、灌溉管道系統(tǒng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）節(jié)水效益顯著。（2）土地利用率高。（3）適應(yīng)性強(qiáng)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。（4）輸水速度快，灌溉效率高。（5）維修養(yǎng)護(hù)省工、省時(shí)、管理方便。（6）灌水及時(shí)，作物增產(chǎn)增收效果明現(xiàn)。缺點(diǎn)：（1）需要的材料和設(shè)備較多；（2）投資較高；（3）規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容較復(fù)雜；（4）對(duì)水源的水質(zhì)要求較高。三、灌溉管道系統(tǒng)類型灌溉管道系統(tǒng)類型可按下述兩個(gè)特點(diǎn)進(jìn)行分類：按獲得壓力的來源分類（

2、1）機(jī)壓式灌溉管道系統(tǒng)（2）自壓式灌溉管道系統(tǒng)2、按在灌溉季節(jié)中各組成部分的可移動(dòng)程度分類（1）固定式灌溉管道系統(tǒng)（2）移動(dòng)式灌溉管道系統(tǒng)（3）半固定式灌溉管道系統(tǒng)面積較大灌區(qū)主要采用半固定式管灌系統(tǒng)，其各級(jí)管道多為固定式地埋暗管，田間灌水則采用地面移動(dòng)軟管。灌溉管道系統(tǒng)的規(guī)劃布置一般包括水源引取水樞紐工程的規(guī)劃布置、首部樞紐位置的選定與布局以及輸配水管網(wǎng)和田間灌水系統(tǒng)的規(guī)劃布置等部分。一、水源引取水樞紐工程布置布置基本上與灌溉渠道系統(tǒng)的相同， 低壓管灌系統(tǒng)大都從支、斗渠或農(nóng)渠上引水，其渠、管的聯(lián)接方式和各種設(shè)施的布置均取決于地形條件和水流特性以及水質(zhì)情況。式中：Q 凈為管道設(shè)計(jì)凈流量(m3/

3、h)；Q毛為管道設(shè)計(jì)流量(m3/h)；A為管道控制的灌溉面積(m2)；T為設(shè)計(jì)灌水周期，即灌水延續(xù)時(shí)間(d)；m為設(shè)計(jì)灌水定額(mm)；t 為每天灌水小時(shí)數(shù)(h)，為管道水的有效利用系數(shù)，般取 0.950.98。2、管網(wǎng)各級(jí)管道設(shè)計(jì)流量的推算（1）續(xù)灌方式。上一級(jí)管道的設(shè)計(jì)流量應(yīng)等于所有下一 級(jí)管道設(shè)計(jì)流量之和； （2）輪灌方式。上一級(jí)管道的沒計(jì)流量應(yīng)等于輪灌組中的最大設(shè)計(jì)流量值。粗選管徑時(shí)，流速可采用經(jīng)濟(jì)流速值。經(jīng)濟(jì)流速是指管道造價(jià)較低以及運(yùn)行費(fèi)用也較低的適宜流速值。四、管道及管網(wǎng)的水力計(jì)算按水動(dòng)力學(xué)中有壓管流的理論與方法計(jì)算管道及管網(wǎng)的沿程水頭損失和局部水頭損失。1、沿程水頭損失的計(jì)算（1

4、）各種管材管道沿程水頭損失由于塑料管埋設(shè)于地下，地形局部起伏，以及管節(jié)連接間難以平直，要增加部分水頭損失，故計(jì)算得出的hf值乘以系數(shù)1.2。式中：F為多口系數(shù)，m為流量系數(shù)。為簡(jiǎn)化計(jì)算，通常可取沿程水頭損失的1015予以估算。3、管網(wǎng)水力計(jì)算與水擊壓力校核(1)樹枝狀管網(wǎng)把水頭要求最高、通過流量最大的點(diǎn)稱做控制點(diǎn)或最不利點(diǎn)。按最不利點(diǎn)進(jìn)行干管的設(shè)計(jì)。各管段的直徑通常根據(jù)所需流量，按經(jīng)濟(jì)流速計(jì)算。 (2)環(huán)狀管網(wǎng)1)流入任一結(jié)點(diǎn)流量之和應(yīng)等于流出該結(jié)點(diǎn)流量之和，即2)任一閉合環(huán)狀管路中的水頭損失之和應(yīng)等于0。通常在一閉合環(huán)路中，均以順時(shí)針方向水流所產(chǎn)生的水頭損失為正值，以逆時(shí)針方向?yàn)樨?fù)值。要求正

5、負(fù)水頭損失相等。若不相等，則應(yīng)進(jìn)行管網(wǎng)平差計(jì)算。在有壓管道中，由于管內(nèi)流速突然變化而引起管道中水流壓力急劇上升或下降的現(xiàn)象，稱為水錘。 4、管網(wǎng)首部水頭壓力高程的推算管網(wǎng)首部應(yīng)具有足夠的水為高程，通常應(yīng)從最不利的輪灌組向上逐級(jí)推算水位高程，即：五、管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)管網(wǎng)的優(yōu)化布置應(yīng)是管道總長(zhǎng)度最短，分水口和出水口的數(shù)量少，工程量最小。管徑小可減少投資，但水頭損失大，但兩者總有最佳結(jié)合點(diǎn)，即最優(yōu)組合。管網(wǎng)優(yōu)化理論有：線性規(guī)劃法、非線性規(guī)劃法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法。1、目標(biāo)函數(shù)與約束條件管網(wǎng)優(yōu)化多以年費(fèi)用最小為分析目標(biāo)，即目標(biāo)函數(shù)：約束條件(1)工作壓力約束：H min H i H max(2)流速約束： V min Vi V max(3)管徑約束：d min d i d max(4)流量約束 Q i Q max(5)井灌區(qū)和抽水灌區(qū)尚有水泵工作點(diǎn)約束 H max-H min H(6)基建投資約束, 不得超過規(guī)定的畝投資指標(biāo)值。二、移動(dòng)軟管的運(yùn)用和維護(hù)移動(dòng)軟管主要應(yīng)用于低壓管灌系統(tǒng)。1、移動(dòng)軟管的運(yùn)用方式依其連接方法和輸配水方式不同，共運(yùn)用方式有如下4種：軟管與水泵出水管口直接連接，輸配水到田間；軟管與地埋管道上的給水栓連接，配水到田間；軟管與地埋管道上的給水栓連接，做為末級(jí)輸水管以代替田間輸水溝向畦、溝輸水灌溉；軟管