《灌溉排水工程學》教學用-第四章

1、農(nóng)田灌溉系統(tǒng)水流驅(qū)動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：水流為有壓狀態(tài)，過水斷面均為圓形。國內(nèi)外已將對老灌區(qū)的技術改造、技術更新作為當前農(nóng)業(yè)水利工程的重點，其主要方向為該渠系配水為管網(wǎng)配水。一、灌溉管道系統(tǒng)的特點優(yōu)點：（1）節(jié)水效益顯著。（2）土地利用率高。（3）適應性強，便于實現(xiàn)自動化。（4）輸水速度快，灌溉效率高。（5）維修養(yǎng)護省工、省時、管理方便。（6）灌水及時，作物增產(chǎn)增收效果明現(xiàn)。缺點：（1）需要的材料和設備較多；（2）投資較高；（3）規(guī)劃設計內(nèi)容較復雜；（4）對水源的水質(zhì)要求較高。三、灌溉管道系統(tǒng)類型灌溉管道系統(tǒng)類型可按下述兩個特點進行分類：按獲得壓力的來源分類（

2、1）機壓式灌溉管道系統(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程度分類（1）固定式灌溉管道系統(tǒng)（2）移動式灌溉管道系統(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)，其各級管道多為固定式地埋暗管，田間灌水則采用地面移動軟管。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 凈為管道設計凈流量(m3/

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

4、）各種管材管道沿程水頭損失由于塑料管埋設于地下，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)。為簡化計算，通?？扇⊙爻趟^損失的1015予以估算。3、管網(wǎng)水力計算與水擊壓力校核(1)樹枝狀管網(wǎng)把水頭要求最高、通過流量最大的點稱做控制點或最不利點。按最不利點進行干管的設計。各管段的直徑通常根據(jù)所需流量，按經(jīng)濟流速計算。 (2)環(huán)狀管網(wǎng)1)流入任一結點流量之和應等于流出該結點流量之和，即2)任一閉合環(huán)狀管路中的水頭損失之和應等于0。通常在一閉合環(huán)路中，均以順時針方向水流所產(chǎn)生的水頭損失為正值，以逆時針方向為負值。要求正

5、負水頭損失相等。若不相等，則應進行管網(wǎng)平差計算。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)首部應具有足夠的水為高程，通常應從最不利的輪灌組向上逐級推算水位高程，即：五、管網(wǎng)優(yōu)化設計管網(wǎng)的優(yōu)化布置應是管道總長度最短，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，但兩者總有最佳結合點，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、動態(tài)規(guī)劃法。1、目標函數(shù)與約束條件管網(wǎng)優(yōu)化多以年費用最小為分析目標，即目標函數(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)定的畝投資指標值。二、移動軟管的運用和維護移動軟管主要應用于低壓管灌系統(tǒng)。1、移動軟管的運用方式依其連接方法和輸配水方式不同，共運用方式有如下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，做為末級輸水管以代替田間輸水溝向畦、溝輸水灌溉；軟管