低压管道.doc

1金湖杨至奎依巴格乡花栏杆村道路两侧绿化金湖杨至奎依巴格乡花栏杆村道路两侧绿化低压管道输水灌溉工程设计计算说明书低压管道输水灌溉工程设计计算说明书项目简述项目简述根据泽普县2013年度三干会议精神，加大高效节水工程的步伐，县农田水利基本建设领导小组研究决定奎依巴格乡花栏杆村至电站金胡杨道路两边栽培树木绿化，树木栽培单长为2.8km，低宽6m道路两边树木绿化二期工程灌溉面积50亩，栽培树木为速生杨，水源为渠水（泽普电站引水渠）条件下进行规划设计。全县现有灌溉面积74.48万亩，耕地面积59.94万亩，水资源极为紧缺年内分配极不平衡，农业灌溉季节性缺水矛盾十分突出，灌区年各类供水总水量为4.43亿M3其中：利用地表水4.03亿M3开采地下水1.79亿M3引用泉水0.4亿M3全灌区缺水月份主要在25月，农业灌溉用水量占96%。地面坡降1200左右。栽培23年的树木，种植模式窄长，林带宽度6m、栽培树木行距2m、株距1.5m。表层为轻质土，底土为砾石的土壤和或粗砂，透水性适大。绿化树木灌溉方式为低压管道灌溉，水源为泽普电站引水渠的水，灌溉保证率初定75%。项目简况：项目简况：泽普县金湖杨至花栏杆村道路两侧绿化低压管道输水灌溉工程属泽普县2012年自治区农业高效节水工程补助资金项目。道路两侧种植速生杨树木绿化工程的灌溉面积120亩（已建成低压管道灌溉面积70亩、本次新建低压管道灌溉面积50亩），泽普电站引水渠作为水源。项目区海拔高程在1400-1380m，总的地势是西南高，东北低，地形坡降在1200左右。项目规模：项目规模：本次低压管道输灌溉工程项目区分布在泽普县奎依巴格乡花栏杆村灌溉面积50亩，根据灌溉与排水工程设计规范GB50288-99，本工程等别为等小（）型。水源方案：水源方案：根据泽普县的水资源2配置情况，本次低压管道输水灌溉工程水源为河水，管网从临近的电站引水渠取水。管网方案：管网方案：管网的布置方案决定于水源与地块位置的关系。建设内容：建设内容：工程建设内容包括水源工程和管网工程两部分：（1）水源工程：本设计中水源（二期工程）由采用电站引水渠。新建水源工程建设内容：新配置卧式离心泵1套；新配置开关柜1台；新配置变压器1套；新建钢板结构的泵房1间，建筑面积16m2架设10千伏输电线路200m，220伏低压线20m，S11-5010变压器安装1台。（2）管网工程：地埋管、给水栓及消力池等。11工程布局的原则、设计依据及工程等别工程布局的原则、设计依据及工程等别1.11.1工程布局的原则工程布局的原则工程布局应遵循如下原则：工程布局应与泽普县水土开发利用规划协调一致，应与节水规划协调一致，应与地下水开发利用规划协调一致。项目规划应选择适合当地条件的节水灌溉方式，实行节水灌溉，合理利用高效节水灌溉技术，提高水资源利用率，提高水资源经济效益。项目区规划布局应与林带规划现状相结合，不改变条田、道路、林带分布现状。低压管道输水灌溉的田间工程布置应与林带灌溉渠系分布相结合，合理利用现有田间灌溉体系。工程规划应充分利用现有的水利工程，充分发挥现有水利工程效益，建成新、老工程相配合的协调灌溉体系。新建工程的规划应有利于改善生态环境，符合生态环境规划的要求，有利于项目区发展。31.21.2设计依据设计依据本设计执行如下技术标准:（1）节水灌溉工程技术规范GB50363-2006（2）微灌工程技术规范SL103-95（3）农田灌溉水质标准GB5084-2005（4）灌溉与排水工程设计规范GB50288-991.31.3工程等别工程等别本低压管道输水灌溉工程项目区分布在奎依巴格乡花栏杆村，灌溉面积共120亩（其中一期工程灌溉面积70亩，二期工程灌溉面积50亩），根据灌溉与排水工程设计规范GB50288-99，本工程等别为等小（）型。22工程总体方案工程总体方案2.12.1项目区土地规划利用指标项目区土地规划利用指标本低压管道输水灌溉工程项目区分布在泽普县奎依巴格乡灌溉面积共120亩，设置1个管网系统。2.2方案选择为了有效提高水的利用率，保障节水灌溉工程系统正常运行，本工程方案从水源、节水灌溉形式和管网布置形式三个方面进行比选，以保证取得较好的生态效益、社会效益和经济效益。（1）水源选择项目区灌溉水源为河水，节水灌溉工程可以选择电站引水渠作为水源（2）节水方式选择随着科学技术、设备完善和经济实力的不断增加以及水资源短缺问题的日益突出，发展节水灌溉已经成为农业发展的必由之路。目前节水灌溉技术很多，在项目区采用何种节水灌溉措施，不仅关系到能否取得预期的节水增广效益，而且也关系到维持和巩固已建的节水灌溉工程。因此，必须因地制宜，综合考4虑各方面的因素，选择适宜本项目区的节水灌溉工程措施。结合项目区实际情况，考虑项目区的水源、土壤、地形、气象、经济、管理等因素，通过管道输水灌、滴灌、喷灌等几种节水灌溉形式比较，确定最适合本项目区的节水灌溉方案。低压管道输水灌：低压管道灌溉是用管道输水配合精细的田间平整，高标准的沟、畦灌，属于地面灌范畴，所以大多农业灌区比较适合管道输水灌溉，这种节水灌溉方式是一种地面灌溉的新方法，比渠道输水效率高，通过管道系统把水送入田间灌溉，以满足农作物的需水要求。施工技术简单，运行管理方便，管系水利用系数不低于0.95，并且代替了渠道输水，减少了渠道占地面积，灌溉技术较简单，而且省时、省工、灌水及时、便于机耕，改善了田间灌溉条件，提高单产10-20%，投资省，效益高。滴灌：滴灌是将具有一定压力的水，经过过滤后通过管道输水、由滴头均匀的滴入植物根部附近土壤，灌水均匀度可达80-90%并对土壤和地形要求小，适应性强，可节水40%左右，增产15-30%。滴灌的灌溉方式是局部灌溉，滴灌仅湿润作物根部附近的一部分土壤，不仅不会产生地面径流，几乎没有深层渗漏，蒸发损失也很小，是现代各种灌溉方法中最省水的先进灌水技术，并且适应性很强，无论何种地形和土壤都可使用，尤其在行播作物种植区使用有显著的节水增产、提高质量的作用。但滴灌也有一定的缺点，易堵塞滴头、水质要求高，易引起盐分累积，限制作物根系发展，而且造价高，管理要求比较高。喷灌：喷灌是一种高新节水技术，节水效益高，配套设备齐全，使用安全可靠，适用于多种作物和各种地形条件，是一项比较成熟的节水灌溉技术，但在风力大，蒸发量大的地区不宜使用。另外，固定式管道工程造价较高，半固定式喷灌搬动移动支管用工多，管理比较复杂，要求有较好的管理水平。综合上述：低压管道输水灌溉具有造价低，易于管理的特点，常规沟、畦灌技术农民易于掌握易于接受推广。因此，本项目采用低压管道输水，常规地面灌为这次规划的节水灌溉方案。（3）管网布置方案选择管网的布置方案决定于水源与地块位置的关系。水源在地块的高位处，管网为梳式布置。水源在地块高位侧边沿的中位附近，管网为叉式布置。梳式布5置，水源在干管的端点，干管的流量大，管径大，干管长度大，水头损失大，造价高，运行期用电量大，运行成本高。叉式布置，水源在干管的中位，流量向两侧干管分流，干管的流量小，干管管径小，干管长度短，水头损失小，运行期用电量低，运行成本低。在地形条件具备的情况下，选择梳式布置。项目区以电站引水渠作为水源，首部位于地块高位侧，管网从已建成（一期工程）管网末段开始布置，因而地位条件决定了管网的布置方案。3总体工程布置3.13.1水源工程布置水源工程布置水源工程包括首部工程和输变电线路工程两个部分组成。（1）水源工程项目区1个系统，本次低压管道灌工程的灌溉水源电站引水渠为水源，采用卧式离心泵取水。（2）架设10千伏输电线路200m，220伏低压线20m，安装S11-5010变压器一台，装置高计及负控计量设备1套。3.2管网工程布置管网工程布置管网工程包括系统首部工程和管道工程两个部份组成。（1）系统首部工程系统首部设备配置系统首部设置在水源之后，总干管之前，包括量测设备、安全设备、稳定设备四个部份组成。量测设备：在系统首部设置流量计，压力表。系统首部设备房系统首部各项设备布置在首部设备房内，系统首部设备房建筑面积：宽长=4.m3m=12m2，为铁钢板结构。（2）管道工程二期工程管网布置控制面积50亩（已建成一期工程管网灌溉面积70亩），布置总干管一根，长250m干管两根，单长2800m，出水口连接管(旁通管)100个，单长3m管材均采用0.4Mpa的PVC管，管顶埋设深度不小于1m，给水栓间6距一般大致为30-60m本次取50m给水栓控制面积在0.5亩左右，采用双向灌水，布署闸阀井2座、排水井2座。新建二期工程电站大门路面与引洪大渠桥面高差为12m，引水渠渠低与设置泵房地面高差6m，泵房地面与电站大门路面高差为平坡，（已建成一期工程金湖杨大门路面与电站大门路面高差为13m，引水渠水面与泵房地面高差4m，泵房地面与金胡杨大门路面高差10m）。管道布置低压管道输水灌溉工程，管网工程由总干管、干管、给水栓和消力池组成。总干管布置：管网的布置方案决定于水源与地块位置的关系。水源在地块的高位处，管网为梳式布置。水源在地块高位侧边沿的中位附近，管网为叉式布置。故机井的位置决定了管网的布置型式。分干管布置：林带毛渠沿地块长边分布，每条毛渠侧布置1条干管，干管平行于毛渠和作物种植方向，与等高线平行或小角度相交。给水栓布置：给水栓给毛渠供水，给水栓距毛渠1.0m左右。给水栓出口设闸阀控制，出口管段接2个90的弯管，出口向下，正对消能减压井的底板，给水栓管径为125。详见给水栓设计图。消力池布置：消力池为C25钢筋砼结构，横断面为正方形，内口为5555cm，井深为60cm，侧壁厚5cm，底厚5cm，消力池在连接毛渠方向上设梯形出水口，消能之后的水流漫过缺口进入毛渠，毛渠水面高过田面15-20cm，详见消力池设计图。配套设备设置闸阀设置：闸阀设置：总干管末端、干管首端设控制闸阀。镇墩设置：镇墩设置：管道分叉处和转弯处，分干管末端分别设计置C15砼镇墩。排水设置：排水设置：干管末端设排水井。安全设备设置：安全设备设置：系统首部设置安全阀，自动进排气阀。量测设备设置：量测设备设置：系统首部设置压力计，流量计。管沟设计：管沟设计：总干管、干管埋于冻土层之下的原则，管沟挖深1.2m，管沟上下口平均宽度0.8m（机械开挖）。管材选择：管材选择：管网总干管、干管两级管道，均为PVC管材，管材额定工作压力均为70.4MPa。4田间工程设计4.14.1设计基本参数设计基本参数（1）种植模式项目区种植模式速生杨树木均采用低压管道输水，常规地面灌。（2）日耗水量日耗水量按下式计算：Ea=KcKrKsETo式中：Ea设计日耗水量，mmd；Kc作物系数，Kc=1.05；Kr覆盖率影响系数，Kr=0.95；Ks与土壤质地有关的损失系数，砂壤土，取Ks=1.03；ETO作物生育期最大参照腾发量，查泽普县为6.05mmd；代入上式：Ea=6.2mmd；4.24.2灌溉制度灌溉制度1）灌水定额max1000h(mmin)式中：m毛灌水定额，mm；r土壤容重，r=0.00145gcm3；z湿润深度，z=1.0m；max，min土壤适宜含水量上、下限，（90-65）24灌溉水利用系数，=0.85代入上式：m=982.57mm=65.5m3亩2）灌水周期=65.50.856.2=9damTE式中：T灌水周期，d；8m灌水定额，mm；Ea设计日耗水强度，mmd；灌溉水利用系数。取T=9d4.34.3工作制度工作制度给水栓流量：为了满足自流灌溉要求，每个给水栓的流量通常在5070m3h。项目区电站引水渠为水源，已安装卧式离心泵设计流量为200m3h，则该水泵同时可控制34个给水栓，本次设计取同时工作的给水栓个数n=4个。给水栓流量计算：Q栓=Q泵n=2004=50m3h设计灌水时间：mAtQ栓栓式中：t一次灌水时间，9h；m毛灌水定额，65.5m3亩；A栓每个给水栓的灌溉面积，0.5亩左右；Q栓给水栓流量，50m3h；t=65.50.550=0.67h，取1h；轮灌组、轮灌周期划分：管网中，1个给水栓灌区为1个轮灌组，每轮同时开启4个给水栓，每个给水栓一次灌水时间1小时，系统日工作时间为12小时。4.44.4系统流量分析系统流量分析给水栓流量：管网中同时工作4个给水栓，则每个给水栓流量为50m3h。干管流量：干管流量等于2个给水栓的流量。总干管流量：两个干管流量等于总干管的流量。94.54.5管径选择管径选择在低压管道灌工程管网中，有总干管、干管和出水连接管，均为PVC管道，管材额定工作压力0.4Mpa。总干管、干管，采用经济流速选择管径，经济流速为12ms，管径d=18.81。根据泽普县低压管道灌工程成功经验，总12()QV干管管径为=200mm，干管管径为=160mm，给水栓连接管径为=125mm。4.64.6水头损失水头损失PVC管材水头损失：PVC管材沿程损失按下式计算hf=0.948105LF1.774.77Qd局部损失为沿程损失的10%计。各管网水头损失计算，详见下表管网水头损失计算表管网水头损失计算表流量长度管径内径沿程损失总损失管网名称（m3h）（m）（mm）（mm）（m）（m）总干管200170200190.82.522.72已安装左边1002170160152.627.3829.57一期干管已安装右边1002505160152.631.6134.14总干管200250200190.63.714.00新安装左边1002270160152.628.6430.93二期干管新安装右边1002800160152.635.3338.154.74.7水泵选择水泵选择水泵扬程按下式计算：Hp=（hf+hj）+hg+Z+hz+hp式中：Hp水泵设计扬程，m；（hf+hj）各级管道水头总损失之和，m；Hg给水栓所需工作压力，1m；10hz-水泵及渠道水面落差m，hp-管道压力保证增加直1m，Z管道入口与末端的地面高差，m；给水栓所需工作压力按简单空口流量计算：22g222503600=0.8970.1192)29.83.142QHmA栓栓（）2g(（0.3（）Hg给水栓所需工作压力，取Hg=1m；Q栓给水栓流量，m3s；0.30.6，取=0.3；A栓给水栓出口净面积，m2。水泵设计扬程计算如下：第一种方案：一期管网延伸设计扬程计算第一种方案：一期管网延伸设计扬程计算Hg=(hf+hw)+Hg+Z+hz+hpHg给水栓所需工作压力，取Hg=1m；Z管网进至最远，出水口的落差约24m、水泵与管网进口处落差10mZ=24-10=-14m（顺坡-、逆坡+）；代入上式：HP=(2.72+34.14+38.15)+1-14+4+1=67m；水泵设计主要参数：流量Q=200m3h、扬程Hp=67m、电机功率W=55kw；已安装水泵设计参数：流量Q=200m3h、扬程Hp=40m、电机功率W=37kw；已安装水泵及电机设备满足不了此方案；第二种方案：二期管网设计扬程计算第二种方案：二期管网设计扬程计算Hg=(hf+hw)+Hg+Z+hz+hpHg给水栓所需工作压力，取Hg=1m；Z管网进至最远，出水口的落差约12m、水泵与管网进口处落差0mZ=12-0=-12m（顺坡-、逆坡+）；代入上式：HP=(4+38.2)+1-12+6+1=38.2m；11水泵、开关柜、变压器型号选择水泵、开关柜、变压器型号选择水泵开关柜型号变压器型号管网名称设计流量（m3h)设计扬程(m)型号额定流量（m3h)额定扬程（m)功率kw台数开关柜型号台数变压台数电站至花栏杆村道路绿化工程20038.2KQW200345-45418241451XJOIR-TBC-55150KVA14.84.8节点压力节点压力根据选择的水泵扬程推算管网入口压力，按水泵扬程推算的管网入口压力以各级管道的水头损失，地面高差，由上而下逐级计算，控制管道的工作压力。管网入压力按下式计算：Hinp=Hp-hp-hs管道工作压力按下式计算：ZhhHHjfini)(式中：Hp水泵额定扬程，41m；hp水泵泵管水头损失，hp=1mhZhz-水泵及渠道水面落差6m，Hinp按水泵额定扬程计算的管网入口压力，m；)(jfhh各管段的水头损失，42.2m；Z各级管道入口与末端的地面高差，12m；根据微灌工程技术规范压力均衡的要求，以管线最长，或地面为反坡的管道节点为控制节点，计算其节点压力。管网控制节点工作压力如下计算：12Hinp=Hp-hp-hz=41-1-6=34mHi=34-42.2+12=3.8m通过对各个管网的节点压力计算，各节点工作压力均大于给水栓所需的工作水头，满足灌溉要求。但各给水栓出口处的工作压力均远远大于给水栓所需的工作水头，需在各个给水栓出口处修建消力池1座。55水锤分析水锤分析直接水锤的压力水头增加值按下式计算：1、水锤波传播速度C=eEeD210011435sH=gHC式中：C水锤波在管中的传播速度，ms；H直接水锤的压力水头增加值，m；V管中流速变化值，为初流速减去末流速，(根据过断面积与流量计算求得)。V=200（3.140.190824）=6998mh=1.94ms；g重力加速度9.8ms2；D管道外径，200mm；e管壁厚度4.6mm；ES管材弹性模量MP，聚氯乙烯取ES=250300MPa。代入上式可得C、H值；C=240ms6.425006.4200210011435H=2401.949.81=47mgVC计入水锤后的工作压力为33+47=80m，小于管道允许压力的1.5倍（1.540m=60m）故不必须采取水锤防护措施，总干干管径加大。132、判别水锤种类：水锤波相长度T=2LC式中：L-计算管段长度2300m则T波=2LC=2（2800+250）240=25.4秒闸阀、给水栓开启或关闭时间大于20秒，因此T波Ts故启闭闸阀时，给水栓不发生间接水锤。3、间接水锤压强水头H闸=2LV0g(T波+T关)4、式中：H-间接水锤压强水头m，关闭为正，开阀为负；V0-为闸门前水的流速，V0=V=1.94msT关-关闭闸阀时间g-重力加速度9.8msH闸=230501.949.81（25.4+20）=26.6m低压管道采用0.4Mpa的PVC管，最大乘受压力40m，管道系统可正常运行。6管网配套工程设计6.16.1管沟工程设计管沟工程设计（1）管沟深度H按PVC管埋在冻土层之下的原则，管沟深度按下式计算：dHZd14式中：H管沟深，mZd历年最大冻深Zd=0.69md设计管径dmax=200mm代入上式，H=0.89m，应项目区地块高低不平，故取H=1.2m。底宽b：管沟底宽应满足安装要求，并不小于机械开挖的斗宽。本项目管沟上下口平均宽度b=0.7m。（2）管沟回填管沟回填为原土回填。为防止PVC管被砸坏，应先人工回填，后机械回填两道工序。人工回填时应两侧同时回填，严禁单侧回填。人工回填高度为管顶以上40cm。然后用机械回填。松土回填高度应高于原地面，避免沉陷之后形成通沟。6.26.2工作井设计工作井设计管网工程的工作井主要为闸阀井，由井座、井身和井盖三部份组成。井座：井底为C15细粒混凝土砌石形状为圆形，直径为2.1m厚0.4m。井座基底下设0.3m厚砂砾垫层。井身：