《节水灌溉工程》课件-第六章 低压管道输水灌溉系统

低压管道输水第六章低压管道输水灌溉工程技术第一节概述1、定义

所谓管道输水，是指以管道代替明渠的一种输水工程措施，通过一定的压力，将灌溉水由分水设施输送到田间，可直接由管道分水口分水进入田间沟、畦、或在分水口处连接软管输水进入沟、畦。其特点是出水口流量较大，出水口所需压力较低。管道输水具有节水、省时、省工、省地、灌水及时、增产增效、省电、便于管理和机耕等优点。我国目前采用的管道输水一般是指低压管道输水灌溉系统，实际上，喷灌、微灌都离不开管道输水。一、低压管道输水灌溉系统组成2、低压管道输水灌溉与喷灌、微灌的区别低压管道输水灌溉工程

：由自然落差或水泵加压形成的有压水流，通过压力管网送至田间出水口，进行地面灌溉的工程。给水栓流量大，出口压力2-3m.喷灌：由自然落差或水泵加压形成的有压水流，通过压力管网送至田间喷头，以均匀喷洒形式进行灌溉的工程。喷头流量大于等于250L/h，工作压力大于10m。微灌工程

：由自然落差或水泵加压形成的有压水流，通过压力管网送至田间专门的微灌水器以水滴、细小水流形成湿润作物根部附近土壤的灌溉工程。灌水器流量小于250L/h，灌水器工作水头5-10m。一、低压管道输水灌溉系统组成3、管道系统组成

一、低压管道输水灌溉系统组成水源与取水工程

田间灌水设施

输水配水管网

系统组成3、管道系统组成

一、低压管道输水灌溉系统组成水源与取水工程管道输水灌溉系统的水源有井、泉、沟、渠道、塘坝、河湖和水库等。3、管道系统组成

一、低压管道输水灌溉系统组成输水配水管网输配水管网包括各级管道、分水设施、保护装置和其他附属设施。在面积较大的灌区，管网可由干管、分干管、支管、分支管等多级管道组成。3、管道系统组成

一、低压管道输水灌溉系统组成田间灌水设施田间灌水设施指分水口以下的田间部分，包括田间农、毛渠，田间闸管系统等。灌溉田块应进行平整，畦田长宽适宜，灌水沟长度宜短。为达到灌水均匀、减小灌水定额的目的，通常将长畦改为短畦，长沟改短沟。

4、管道系统分类

一、低压管道输水灌溉系统组成输配水方式

水泵提水输水系统自压输水系统4、管道系统分类

一、低压管道输水灌溉系统组成水泵提水输水系统水源水位不能满足自压输水，需要利用水泵加压将水输送到所需要的高度，方可进行灌溉。包括水泵直接将水送入管道系统和水泵通过管道将水输送到高位水池在进管道。平原井灌区管道系统大部分为水泵直送式。

4、管道系统分类

一、低压管道输水灌溉系统组成自压输水系统利用地形自然落差所提供的水头满足管道系统在运行时所需的工作压力。在渠道位置较高的自流灌区多采用这种形式。4、管道系统分类

一、低压管道输水灌溉系统组成管网形式

树状管网输水系统环状管网输水系统4、管道系统分类

一、低压管道输水灌溉系统组成移动式固定方式固定式

半固定式

除水源外，管道及分水设备都可移动，管道多采用薄膜塑料或维纶涂塑软管，简便易行，成本低，使用灵活，适应性强，能够跨沟过路任意转弯。管道系统的一部分固定，另一部分移动。一般是干管或干、支管为固定地埋管，由分水口联接移动软管输水入田间。管道系统中的各级管道及分水设施均埋入地下，固定不动。给水栓或分水口直接分水进入田间沟、畦

。4、管道系统分类

一、低压管道输水灌溉系统组成水压力低压管道系统非低压管道系统4、管道系统分类

一、低压管道输水灌溉系统组成低压管道系统其最大工作压力一般不超过0.4MPa，最远出口的水头一般在0.2～0.3m，该形式对管材承内压要求不高。我国大部分平原井灌区管道输水灌溉系统采用这种形式。

4、管道系统分类

一、低压管道输水灌溉系统组成非低压管道系统工作压力超过0.4MPa时为非低压管道输水灌溉系统，该形式对管材质量要求较高，一般应采取塑料管、钢筋混凝土管、钢管等，管道系统中的分水、调压等附属设备要求配套齐全，多在输水量较大或地形高差较大的灌区应用。4、管道系统分类

一、低压管道输水灌溉系统组成开敞式结构方式封闭式

半封闭式

4、管道系统分类

一、低压管道输水灌溉系统组成开敞式是指在上下游高差不太大的一些部位设有自由水面调节井槽的管道系统形式。调节井槽除具有调压作用外，一般还兼有分水、泄水功能。

4、管道系统分类

一、低压管道输水灌溉系统组成半封闭式在输水过程中，管道系统不完全封闭，在适宜的位置保持自由水面或使用浮球阀控制阀门启闭的一种输水形式。4、管道系统分类

一、低压管道输水灌溉系统组成封闭式水流在全封闭的管道中从上游管端流向下游管道末端。输水过程中管道系统不出现自由水面。管道输水工程的规划内容：1、确定适宜的引水水源和取水工程的位置、规模及形式2、论证管网类型、研究管网中管道线路的走向和布置3、拟定可供选择的管材、管件、给水栓、保护装置、控制闸门等设施的系列范围二、低压管道输水灌溉工程规划规划布设原则：

1、低压管灌系统的布设应与水源、道路、林带、供电线路和排水等紧密结合，统筹安排并尽量充分利用当地已有的水利设施及其他工程设施。2、低压管灌系统布设时应综合考虑低压管灌系统各组成部分的设置及其衔接。3、在山丘地区，大中型自流灌区和抽水灌区内部以及一切有可能利用地形坡度提供自然水头的地方，只要在最末级管道最不利出水口处有0.3-0.5m的压力水头，应首先考虑布设自压式低压管灌系统。对于地埋暗管，沿管线具有5／1000左右的地形坡度，就可满足自压式低压管灌系统输水压力能坡线的要求二、低压管道输水灌溉工程规划规划布设原则：

4、小水源如单并、群井、小型抽水灌区等应选用布设全移动式低压管灌系统。群井联用的井灌区和大的抽水灌区及自流灌区宜布设固定式低压管灌系统。5、输水管网的布设应力求管线总长度最短，控制面积最大；管线平顺，无过多的弯转和起伏；尽量避免逆坡布置。6、田间末级暗管和地面移动软管的布设方向应与作物种植方向或耕作方向及地形坡度相适应，一般应取平行方向布置。7、田间给水栓或出水口的间距应依据现行农村生产管理体制和田园化规划确定，以方便用户管理和实行轮灌8、低压管灌系统布局应有利于管理运用，方便检查和维修，保证输配水和灌水安全可靠。二、低压管道输水灌溉工程规划步骤：调查收集规划前所需要的资料，并应进行核实和分析。进行水量平衡分析，确定管道输水灌溉区规模。实地勘测并绘制规划区平面图，在图中标明沟、渠、路、林及水源的位置和高程等。确定取水工程位置、范围和形式。进行田间工程布置，确定管网形式和畦田规格。根据管网类型，给水栓位置，选择适宜的管网线路，确定保护设施及其他附属建筑物位置，汇总管网各级管道长度、给水栓、保护设施、连接管件及其他附属建筑物的数量。选择适宜的管材、给水分水装置及保护设施。提供的规划成果。二、低压管道输水灌溉工程规划1、基本资料收集

基本资料的收集及有关技术参数的选用，是搞好工程系统规划的前提，要求做到准确可靠，必要时应对有关数据进行观测、试验和分析论证。资料包括：地形地貌、农业气象、灌溉水源、土壤及土壤特性、土地利用现状、水利工程设施状况、管材管件资料、社会经济等。二、低压管道输水灌溉工程规划2、水量供需平衡分析（1）设计参数设计参数的合理选择是正确确定工程标准，为设计提供可靠依据的关键环节，管灌工程的设计参数主要有以下几个：灌溉设计保证率。根据当地自然条件和经济条件确定，但应不低于75%管道灌溉系统水利用系数。井灌区应不低于0.95，渠灌区应不低于0.9田间水利用系数。应不低于0.85灌溉水利用系数。井灌区不低于渠灌区不低于0.8，渠灌区应不低于0.7规划区灌水定额。根据当地试验资料确定，无资料地区可参考邻近地区试验资料确定。设计保证率条件下二、低压管道输水灌溉工程规划2、水量供需平衡分析（2）供水量分析1）地下水可开采量平原地区井灌区以开采浅层地下水为主，由于浅层地下水的补给随气象(降雨、蒸发等)和水文条件而变化。所以，在确定开采量之前，必须进行规划区地下水资源的分析计算。即根据当地水文地质资料分析计算出地下水补给量，以此作为井灌区规划的依据。<1>降雨入渗补给量。降雨是浅层地下水的主要补给源之一，降雨入渗补给量与降雨强度、雨型、土壤的初始含水率及地下水等因素有关。为简化计算，可根据灌溉设计保证率选取设计降雨年，然后从当地水文地质资料中查得降雨入修补给系数，下式计算降雨入渗补给量：二、低压管道输水灌溉工程规划2、水量供需平衡分析（2）供水量分析1）地下水可开采量<2>侧向补给量。侧向补给是影响浅层地下水量的因素之一。根据区域均衡法原理将规划区作为一个储水整体，计算1年内区域边界补给或排泄的水量。二、低压管道输水灌溉工程规划2、水量供需平衡分析（2）供水量分析1）地下水可开采量<3>灌溉回归水量。规划区内渠灌和井灌水均会部分入渗补给地下水。灌溉回归水量受多种因素影响。因此，一般由当地水文地质资料查得的灌溉回归系数计算灌溉回归水量。<4>地下水总补给量(可开发利用量)。地下水埋深较浅时，潜水蒸发是地下水主要消耗项之一，但平原井灌区地下水一般埋深较大，通常可不考虑该项。因此，地下水总补给量计算如下：二、低压管道输水灌溉工程规划2、水量供需平衡分析（2）供水量分析2）河渠供水量根据河流水文站提供的水文资料进行频率分析与计算后，求出设计年的河流来水量，结合流域规划确定低压管道输水系统的引水流量和引水时段。3）水库、塘坝引水量根据设计年降水量及水库、塘坝坝址以上的集雨面积，可以计算出低压管道输水灌溉引用的库容调蓄水量二、低压管道输水灌溉工程规划2、水量供需平衡分析（2）需水量分析1）灌溉用水量Wn。灌溉用水量是指作物灌溉需要的水量，它是根据灌溉面积、作物种植情况、土壤、水文地质和气象条件等因素抉定。灌溉用水量随年降水量及降雨的年内分配情况而变化。因此，必须在对历年降水资料进行统计分析的基础上，按己确定的灌溉设计保证率确定典型水文年份进行规划设计。一般以典型水文年份的气象资料作为依据计算灌溉用水量，通常选75%和50％的水文年份作为典型水文年份。二、低压管道输水灌溉工程规划2、水量供需平衡分析（2）需水量分析2)工业、乡镇企业用水量Wg。规划区内工业或乡镇企业用水量根据其生产规模、产品内容，按万元产值取水量计算。3)生活用水量Ws。规划区内人畜用水量根据人口数量、日用水量及大小牲畜数量计算，日用水量参考人畜供水标准计算。4)其他用水量Wq。除农业、工业、生活用水量以外的部门用水量。5）总需水量二、低压管道输水灌溉工程规划2、水量供需平衡分析（3）水量供需平衡分析与计算水量供需平衡可按下式计算：水量供需平衡分析应考虑到工业和乡镇企业的发展及人口的增长。若可供水量大于或等于总用水量之和，说明管灌系统规划的面积有灌溉保证，不会引起地下水超采。若可供水量小于总用水量，应开辟新水源。无新水源可开辟时，应调整作物种植结构布局，或凋少灌溉面积。为了达到整个规划区节水增产的目的，应采用先进的节水灌溉技术，减小灌水定额，但绝不应以超量开采地下水来提高供水保证程度。二、低压管道输水灌溉工程规划例：某井灌区控制面积1500hm2，乡镇驻地在区内，灌区内人口1.5万人,大小牲畜2.5万头，工副业、乡镇企业用水量为32.8万m3。全部采用低压管道输水灌溉后，冬小麦种植面积1200hm2，夏玉米复种面积1150hm2，棉花250hm2，另外种植部分蔬菜。水源以浅层地下水为主，灌区周边主要承受北部边界地下水补给，南部边界有少量排出，东西边界无地下水补给和排出，南北部边界长Lns＝5.2km，北界水力坡度Jn=0.005，南界水力坡度Jn＝0.0015，东西边各长Lew＝3.0km地下水埋深大于8m；该区多年平均降雨量P＝650mm；灌区范围内为砂壤土，含水层厚度h含＝25m渗透系数K＝25m／d。试对该井灌区进行水量供需平衡分析与计算。二、低压管道输水灌溉工程规划解：根据已知条件计算如下：（1）供水量分析1）降雨入渗补给W1是根据灌区范围内土质及地下水埋深，由表查得降雨人渗补给系数α=0.12，补给面积A=5.2×3.0＝15.6km2，然后按公式计算：W1=0.001αPA=0.001×0.12×650×15.6×106=121.68万m32)侧向补给W2W2=365Kh含Lns（Jn-J）=365×25×25×5200×(0.005-0.0015)＝415.19万m33)地下水埋深大于8m，可忽略不计灌溉回归入渗量。因此，可供水量为

W供＝Wl+W2＝536.87万m3二、低压管道输水灌溉工程规划(2)需水量计算。由《中国主要农作物需水量等值线图》查得该井灌区所在区域主要作物生长期需水量见表。蔬菜灌溉定额按每年平均800mm计。二、低压管道输水灌溉工程规划1)灌溉用水量，灌溉水利用系数取0.9,计算结果见表2）该区工副业、乡镇企业用水量为32．8万m3。二、低压管道输水灌溉工程规划3）生活用水量按人均日用水量40L，大小牲畜日用水量平均35L，则Ws=(1.5×40×10-3+2.5×35×10-3)×365＝53.8万m3规划区的总需水量如表。二、低压管道输水灌溉工程规划

(3)供需平衡分析。由可供水量和需水量比较可知，多年平均和50％水文年份时供需基本平衡，即供略大于需。75％水文年份时尚缺水量119万m3。可通过减少小麦种植面积、降低灌溉定额、采用非充分灌溉技术、引地表水补源等措施解决水源短缺问题。3、取水工程规划布置取水工程是管灌系统的重要组成部分，对于新建井灌区，当W供>W需时，应进行整体规划，合理确定井位。（1）单井控制灌溉面积

F0=QTtη(1-η1)/mF0为单井控制面积，亩；Q为单井出水量，m3/h，由水文地质条件确定；

η灌溉水利用系数；T为规划区轮灌一次所需的时间，d；t每天开机时间，h；η1干扰抽水的水量消减系数；m为综合净灌水定额，m3/亩。（2）井距大型灌区，井的布置通才采用方形或梅花形两种排列方形：梅花形：二、低压管道输水灌溉工程规划3、取水工程规划布置（3）井数N=F/F0式中：N规划区内机井的眼数；F规划区面积。（4）井群布置原则（1）便于输水和控制最大灌溉面积。地形平坦，井应布置在灌区中央；地形起伏较大，井应布置在高处。（2）沿河地带，井应平行于河流布置。（3）应与输变电、交通及排灌渠道统筹结合。对于旧井灌区，在长期运行中，井的质量及出水量都发生了变化，形成了不合理的机井布局。因此，在管网规划时应对规划内现有机井状况进行普查，调整不合理井位，以便进行合理的管网规划布置。二、低压管道输水灌溉工程规划4、管网系统布设形式管网布置形式应根据水源位置、地形、田间工程配套和用户用水情况，通过方案比较确定。根据水源位置、控制范围、地面坡度、田块形状、作物种植方向等条件，管网布设成树枝状或环状两类。二、低压管道输水灌溉工程规划4、管网系统布设形式（1）井灌区管网典型布置形式二、低压管道输水灌溉工程规划

适应条件：机井位于地块一侧，控制面积较大且地块近似成方形。圭字形布置

4、管网系统布设形式（1）井灌区管网典型布置形式二、低压管道输水灌溉工程规划

适应条件：机井位于地块一侧，控制面积较大且地块近似成方形。π形布置

4、管网系统布设形式（1）井灌区管网典型布置形式二、低压管道输水灌溉工程规划

适应条件：机井位于地块一侧，控制面积较大且地块近似成方形。单环形布置

双环形布置

4、管网系统布设形式（1）井灌区管网典型布置形式二、低压管道输水灌溉工程规划

适应条件：机井位于地块一侧，地块呈长条形L形布置

4、管网系统布设形式（1）井灌区管网典型布置形式二、低压管道输水灌溉工程规划

适应条件：机井位于地块一侧，地块呈长条形T形布置

4、管网系统布设形式（1）井灌区管网典型布置形式二、低压管道输水灌溉工程规划

适应条件：机井位于地块中心，地块长宽比不大于2

H形布置

4、管网系统布设形式（1）井灌区管网典型布置形式二、低压管道输水灌溉工程规划

适应条件：机井位于地块中心，地块长宽比大于2

长一字形布置

4、管网系统布设形式（2）渠灌区管网典型布置形式二、低压管道输水灌溉工程规划平坦地形，管道输水灌溉区控制面积大，并有均一坡度情况下的典型树枝状管网的布置形式，其管网由斗管、分管和引管组成。4、管网系统布设形式（3）山丘区管网典型布置形式二、低压管道输水灌溉工程规划梯田树枝状管网的布置形式：布置干管沿地形坡度走向，即干管垂直等高线布置。这样干管可双向布置支管，支管均沿梯田地块方向，平行等高线布置。每块梯田布置一条支管，各自独立由干管引水。

二、低压管道输水灌溉工程规划山丘区提水渠灌区管道输水灌溉系统呈辐射树枝状管网的布置形式。干管垂直等高线布置，以使管线最短；支管平行于等高线布置斗管以辐射状由支管分出，并沿山脊线垂直等高线走向。二、低压管道输水灌溉工程规划二、低压管道输水灌溉工程规划水泵高位水池2高位水池1二、低压管道输水灌溉工程规划河网提水灌区管道输水灌溉系统的泵站大多位于河、沟、渠的一边，这就决定了河网提水灌区管灌系统主要有两种布置形式。“梳齿”式:干管沿河（沟）岸布置，支管垂直于干管排列，形成二级管网。“鱼骨”式:干管垂直河（沟）岸，支管垂直于干管，沿河沟方向布置。1、灌溉系统设计流量设计流量是指灌溉期间管道通过的最大流量。当灌溉规模确定后，根据水源条件、作物灌溉制度、灌溉面积、作物种植结构等因素确定。设计流量是管道灌溉系统水力计算的主要依据。（1）设计灌水定额定义：单位面积一次灌水的灌水量或水层深度。设计中，采用作物生育期内各次灌水量中最大一次作为设计灌水定额，对于种植不同作物的灌区，通常采用设计时段内主要作物的最大灌水定额作为设计灌水定额。三、低压管道输水灌溉工程设计1、灌溉系统设计流量确定方法：根据灌溉试验资料确定或公式计算。m=1000γsh（β1-β2）h土壤计划湿润层深度，一般大田作物0.4-0.6，蔬菜0.2-0.4，果树0.8-1.0土壤计划湿润层深度：实施灌水时计划调节、控制土壤水分状况的土层深度。一般可取为作物的主要根系活动层。Β1、β2土壤适宜含水率的上下限，上限田间持水率的85-95%，下限田间持水率的60-65%三、低压管道输水灌溉工程设计1、灌溉系统设计流量土壤适宜含水量：最适宜作物生长的含水量。土壤适宜含水量介于θmax与θmin之间，随作物品种及其生育阶段、土壤性质等因素而变化。由于田间作物需水的持续性及农田灌水或降雨的间歇性，计划湿润层内的土壤含水量不可能经常维持在最适宜含水量水平，为了保证作物生长，应将土壤含水量控制在适宜的上限[θmax]与下限[θmin]之间。既不产生深层渗漏，又要满足作物对土壤空气含量的要求，故一般可取为田间持水量。土壤含水量的下限土壤允许最小含水率[θmin]应大于凋萎系数，以作物生长不受抑制为准，一般以占田间持水量的百分数计。根据经验取60%左右的田间持水量（毛管断裂点）比较适宜。三、低压管道输水灌溉工程设计1、灌溉系统设计流量（2）设计灌水周期灌水周期就是作物一次灌水延续的天数。应根据灌水临界期内作物最大日需水量计算出理论灌水周期，因实际灌水中可能出现停水，故取设计灌水周期小于理论灌水周期。单一作物：多种作物：三、低压管道输水灌溉工程设计1、灌溉系统设计流量（3）设计流量灌溉面积、设计灌水定额确定后，灌溉系统设计流量为：α为控制性作物种植比例；η为灌溉水利用系数，取0.8-0.9当Q0大于水泵流量时，应取Q0等于水泵流量，并相应减小灌溉面积或调整种植比例。三、低压管道输水灌溉工程设计（4）、灌溉工作制度灌溉工作制度是指管网输配水及田间灌水的运行方式和时间。有续灌、轮灌和随机灌溉三种方式。续灌方式：灌水期间，整个管网系统的出水口同时出流的灌水方式称为续灌。在地形平坦且引水流量和系统容量足够大时，可采用续灌方式。轮灌方式：在灌水期间，将输配水管分组，以轮灌组为单元轮流灌溉。系统同时只有一个出水口出流时称为集中轮灌；有两个或两个以上的出水口同时出流时称为分组轮灌随机方式：随机方式用水是指管网系统各个出水口的启闭在时间和顺序上不受其他出水口工作状态的约束，管网系统随时都可供水，用水单位可随时取水灌溉。三、低压管道输水灌溉工程设计（5）管道设计流量（1）树状网管网中上一级管道流量等于下一级管道流量之和，支管各管段设计流量按其控制的出水口个数及各出水口设计流量推算，干管各管段设计流量按其控制的支管条数及各支管入口流量推算。当各出水口流量相同时，树状网各级管道设计流量为：Q为管道设计流量，Q0为灌溉系统设计流量；N为全系统同时开启的给水栓个数；n为管道控制范围内同时开启的给水栓个数。三、低压管道输水灌溉工程设计（4）管道设计流量（2）环状网环状网各段流量在管径未确定时不是唯一的，一般首先按满足节点水流连续条件初步分配管段流量，然后选定管径，再按各环满足能量平衡方程进行平差计算，得到最终的管段设计流量。对于单井控制的单环管网，每条管段可分配大致相同的流量，管道设计流量可按下式计算:三、低压管道输水灌溉工程设计2、水头损失计算（1）沿程水头损失（2）局部水头损失局部水头损失也可按沿程水头损失的10%-15%估算。三、低压管道输水灌溉工程设计管材种类f（Q:m3/s,d:m）f（Q:m3/h,d:mm）mb混凝土糙率为0.0130.001741.312×1062.005.33糙率为0.0140.002011.516×1062.005.33糙率为0.0150.002321.749×1062.005.33旧钢管、旧铸铁管0.001796.250×1051.905.10石棉水泥管0.001181.455×1051.854.89硬塑料管0.0009150.948×1051.774.77铝质管及铝合金管0.0008000.861×1051.744.742、水头损失计算等距等流量多出口管道沿程水头损失：1)分段计算2)间接计算三、低压管道输水灌溉工程设计第一步：先按进口处最大流量且沿程不变计算沿程水头损失第二步：乘以多口系数F校正三、低压管道输水灌溉工程设计出流孔口数流量指数多孔管首孔位置系数，即多孔管入口至第一个出流孔管的距离与各出流孔口间距之比

3、管径确定管道系统设计主要包括各级管道的管材选择与管径的确定。竖管一般采用镀锌钢。根据流量大小及竖管高度等因素，选用DN25或DN32管径。（1）管材的选择管材种类很多，应该根据灌区的具体情况，如地质、地气候、运输、供应以及使用环境和工作压力等条件，结合各种管材的特性及适用进行选择。对于地埋固定管道，可选用硬塑管、钢筋混凝土管或钢丝网水泥管等。对于地面移动管道，则应优先采用带有快速接头的薄壁铝合金管，塑料管经常暴露在阳光下使用，易老化，缩短使用寿命，因此，地面移动管最好不宜采用塑料管。三、低压管道输水灌溉工程设计（2）直径的确定管径通常是在满足下一级管道流量和压力的前提下按综合年费用最小的原则选择。随着管径的增大，管道的投资将随之增高，其折算年值也相应增加，而管道的年运行费随之降低管道的综合年费用为投资的折算年值和年运行费之和，且必定存在一个最小值，该最小值所对应的管径即经济管径。管径一般应采用经济管径，即根据最小费用法确定管径。三、低压管道输水灌溉工程设计在实际应用当中，经济管径一般根据经济流速或经验公式确定。1）根据经济流速确定管径2）根据经验公式确定经济管径一般情况下，应根据经济流速来确定干管管径，对于规模不算太大的工程，常用经验公式估算管道的管径。但为了保证管道的安全，钢管流速应控制在2.5以下，塑料管流速应控制在1.8以下。三、低压管道输水灌溉工程设计4、设计水头（1）管道系统最大工作水头（2）管道系统最小工作水头三、低压管道输水灌溉工程设计参考点2地面高程，在平原井区，参考点2一般为距水源最远的出水口管道系统进口高程参考点2出水口中心线与地面的高差，出水口中心线高程应为控制的田间最高地面高程加0.15m管路沿程水头损失管路局部水头损失参考点1地面高程，在平原井区，参考点1一般为距水源最近的出水口参考点1出水口中心线与地面的高差管路沿程水头损失管路局部水头损失（3）管道系统设计工作水头，按最大和最小工作水头的平均值近似取用（4）灌溉系统设计扬程式中：

Zd为机井的动水位；Σhf0、Σhj0为水泵吸水管进水口至管道系统进水口之间的沿程水头损失和局部水头损失。三、低压管道输水灌溉工程设计5、水击水击：有压管道中，由于阀门的启闭或水泵突然启动或停止，会使管内流速急剧变化而引起管道中动水压强急剧上升或下降，这种现象称之为水击或水锤对于低压管道，由于管内流速不大，一般情况下水击压力不会很大，只要配齐安全保护装置，严格按操作规程运行，可不进行水击压力计算，但必须进行水击压力验算。在管道系统设置单向阀时，应验算突然停泵时水击压力，遇到下列情况时，应采取水击防护措施：a水击情况下，管道内压力超过管材公称压力；b水击情况下，管道内可能出现负压。三、低压管道输水灌溉工程设计A、水击压力计算（1）水击波速（2）水击分类水击在管路中往返一次所需的时间称为相长，用T表示直接水击：Ts≤2L/a时，阀门处的压强不受阀门关闭时间长短的影响，称为直接水击间接水击：Ts≥2L/a时，阀门处的压强与阀门关闭时间长短有关，称为直接水击直接水击压强大于间接水击压强三、低压管道输水灌溉工程设计B、减小水击压强的措施（1）延长阀门启闭时间，从而避免产生直接水击（2）设计中控制管内流速不超过允许最大值（3）对于长管可以采取每隔一定距离设调压井或安全阀和进气阀（4）应尽量选用大管径的薄壁管三、低压管道输水灌溉工程设计6、设计成果（1）应提交工程设计说明书。（2）说明书附图，应包括下列主要图件:a)1：1000或1：2000的管道系统平面布置图;b)管线纵剖面图;c)必要的连接安装图;d)附属建筑物设计图;e)管槽断面图;f)典型田间工程布置图。三、低压管道输水灌溉工程设计低压管道输水灌溉简称管道输水灌溉、管灌，在田间灌水技术上，仍属于地面灌溉类。它是利用低耗能机泵或由地形落差所提供的自然压力水头将灌溉水加压（一般不超过0.2MPa），然后再通过低压管道网输配水到农田进行灌溉，以充分满足作物的需水要求。在输配水上，它是以管道代替明渠输水灌溉系统的一种工程形式。在田间灌水上，通常采用畦灌、沟灌等地面灌水方法。其典型的特点是最末一级管道压力是最不利出水口的工作压力，一般比喷灌、微灌等喷洒口的工作压力低，通常只需控制在2-3KPa。第一节概述1、低压管道输水灌溉系统的类型不同的分类标准有不同的叫法，一般可按以下两类进行分类。1）按低压管道输水灌溉系统在灌溉季节中各组成部分的可移动程度分类（1）固定式低压管道输水灌溉系统管道灌溉系统中的水源和各级管道及分水设施均埋入地下，固定不动。给水栓或分水口直接分水进入田间沟、畦，没有软管连接。田间毛渠较短，固定管道密度大，标准高。这类系统一次性投资大，但运行管理方便，灌水均匀。有条件的地方应逐渐推行这种形式。一、低压管道输水灌溉系统的组成与类型（2）移动式低压管道输水灌溉系统除水源外，管道及分水设备都可移动，机泵有的固定，有的也可移动，管道多采用软管，简便易行，一次性投资低，多在井灌区临时抗旱时应用。但是劳动强度大，管道易破损。（3）半固定式低压管道输水灌溉系统其管道灌溉系统的一部分固定，另一部分移动。一般是水源固定，干管或支管为固定地埋管，由分水口连接移动软管输水进入田间。这种形式工程投资介于移动式和固定式之间，比移动式劳动强度低，但比固定式管理难度大，是目前渠灌区低压管道输水灌溉系统使用最广泛的类型。一、低压管道输水灌溉系统的组成与类型2）按获得压力的来源分类（1）机压式低压管道输水灌溉系统它又分为水泵直送式和蓄水池式。当水源水位不能满足自压输水要求时，要利用水泵加压将水输送到所需要的高度或蓄水池中，通过分水口或管道输水至田间。在其他条件相同的情况下，这类系统因需要消耗能量，故运行管理费用高。目前，我国井灌区和提水灌区的低压管道输水灌溉系统均为此类型。目前，井灌区大部分采用直送式。一、低压管道输水灌溉系统的组成与类型（2）自压式低压管道输水灌溉系统当水源较高时，可利用地形自然落差所提供的水头作为管道输水所需要的工作压力。一般地形坡度只要有1/250-6/1000的地面坡度，即可满足自压式低压管道输水灌溉系统正常运行所需的工作压力。这类型不用水泵加压，故可大大降低工程投资，特别适宜在引水自流灌区、水库自流灌区和大型提水灌区内田间工程应用。有地形条件可利用的地方均应首先考虑自压式低压管道输水灌溉系统。一、低压管道输水灌溉系统的组成与类型目前，我国单井、群井汇流灌区和规模小的提水灌区及小型塘坝自流灌区多采用移动式低压管道输水灌溉系统，其管网采用一级或两级地面移动的塑料软管或硬管。面积较大的群井联用灌区、抽水灌区以及水库灌区和自流灌区主要采用半固定式低压管道输水灌溉系统，其固定管道多为地埋暗管，田间灌水则采用地面软管2、低压管道输水灌溉系统组成管道输水灌溉系统由水源与取水枢纽、输水配水管网系统、田间灌水系统、附属建筑物和装置等部分组成一、低压管道输水灌溉系统的组成与类型低压管道输水一、低压管道输水灌溉系统的组成与类型1）水源管道输水灌溉系统的水源有井、泉、沟、渠道、塘坝、河湖和水库等。水质应符合《农田灌溉用水标准》，且不含有大量杂草、泥沙等杂物。2）取水枢纽取水枢纽形式主要取决于水源种类，其作用是从水源取水，并进行处理以符合管网与灌溉在水量、水质和水压三方面的要求。需要机压的低压管道输水灌溉系统必须要有水泵和动力。可根据用水量和扬程的大小，选择适宜的水泵类型和型号。一、低压管道输水灌溉系统的组成与类型在有自然地形落差可利用的地方，可采用自压式，以节省投资。灌区有条件时，应尽量发展自压式，以节省投资。在自流灌区或大中型抽水灌区及灌溉水中含有大量杂质的地区建设低压管道输水灌溉系统，取水枢纽必须设置进水闸和量水建筑物外，还必须设置拦污栅、沉淀池或水质净化处理等设施。3）输配水管网输配水管网是由低压管道、管件及附属管道装置连接成的输配水管网。在灌溉面积较小的灌区，一般只有单机泵、单级管道输水和灌水的形式。在面积较大的灌区，输配水管网主要由干管、支管等多级管道组成。一、低压管道输水灌溉系统的组成与类型井灌区输配水管网一般采用1-2级地面移动管道，或1级地理管和1级地面移动管。渠灌区输配水管网多由多级管道组成，一般均为固定式地理管。地埋管管材目前主要有混凝土管、硬塑料管、钢管、石棉水泥管和一些当地材料管。输配水管网的最末一级管道可采用固定式地理管，也可采用地面移动管道。地面移动管道目前主要有薄塑料软管、涂塑布管、硬塑管、锦纶管、尼龙管、铝合金管等。一、低压管道输水灌溉系统的组成与类型4）田间灌溉系统田间灌水系统指出水口以下的田间部分，它仍属地面灌水，因而应采取地面节水灌溉技术，达到灌水均匀并减小灌水定额的目的。目前常用有以下3种形式。（1）采用田间灌水管网输水和配水，应用地面移动管道来代替田间毛渠和输水垄沟，并运用退管灌法在农田内进行灌水。这种方式输水损失最小，可避免田间灌水时灌溉水的浪费，而且管理运用方便，也不占地，不影响耕作和田间管理。井灌区多采用这种形式。一、低压管道输水灌溉系统的组成与类型（2）采用明渠田间输水垄沟输水和配水，在田间用常规畦、沟灌等地面灌水方法进行灌水。这种方式不可避免地还要产生田间灌水的无益损耗和浪费．劳动强度大，田间灌水工作也困难，而且输水沟还要占用农田耕地。（3）田间输水垄沟采用地面移动管道输、配水，而农田内部灌水时仍采用常规畦、沟灌等地面灌水方法。这种方式的优缺点介于前两种方式之间，但因无需大量的田间灌地用软管，因此投资可大为减少。田间移动管可用闸孔管道、虹吸管或一般引水管向畦、沟放水或配水。一、低压管道输水灌溉系统的组成与类型5）附属建筑物和装置管灌系统一般都有2-3级地理固定管道，因此必须设置各种类型的管灌系统建筑物或装置。依建筑物或装置在管灌系统中所发挥的作用不同，可把它们划分为以下9种类型：（1）引水取水枢纽建筑物：包括进水闸门或闸阀、拦污栅、沉淀他或其他净化处理设施等；（2）分水配水建筑物：包括干管向支管、支管向各农管分水配水用的闸门或闸阀；（3）控制建筑物：各级管道上为控制水位或流量所设置的闸门或阀门；（4）量测建筑物：包括量测管道流量和水量的装置或水表，量测水压的压力表等；一、低压管道输水灌溉系统的组成与类型（5）保护装置：为防止管道发生水击或水压过高或产生负压等致使管道变形、弯曲、破裂、吸扁等现象，以及为管道开始进水时向外排气，泄水时向内补气等，通常均需在管道或管道适当位置处设置通气孔、进排气阀、减压装置或安全阀等；（6）泄退水建筑物：为防止管道在冬季冻裂，在冬季结冻前将管道内的余水退净泄空设置的泄水闸门或阀门；（7）交叉建筑物：管道若和道路、渠、沟等建筑物交叉，则需设置虹吸管、倒虹吸管、有压涵管等；（8）田间出水口和给水栓：由地埋输配水暗管向田间畦、沟配水时需要装置竖管和给水栓，灌溉水流流出地面处应设置出水口。（9）管道附件及连通建筑物：如三通、四通、变径接头、同径接头以及为联通管道所需设置的井式建筑物等。一、低压管道输水灌溉系统的组成与类型1、输配水管网的规划布置应使网总长度最短，管道顺直，水头损失小，总造价小，而且管理运用方便。2、输配水地埋固定管道应尽可能布设在坚实的地基上，尽量避开填方区以及可能发生滑坡的地带和受山洪威胁的地带，若管道因地形条件限制，必须铺设在松软地基或有可能发生不均匀沉隐的地段，则应对管道地基进行处理。3、根据水源和用户情况，输配水管网在平原地区可采用环状封闭式管网或树枝状管网，应尽量采取两侧分水的布置形式；在山区丘陵地区宜采用树枝状管网，其主要管道应尽量沿山脊布置，以尽量减少管道起伏。对于直径大于100mm且铺设在地面上的固定管道，应在其拐弯处和直管段超过30m处设置镇墩。埋设深度应在冻土层深度以下，且不小于70cm。二、输配水管网规划布置的基本要求4、输配水管网的进口设计流量和设计压力，应根据全灌溉管道系统所需要的设计流量和大多数配水管进口所需要的设计压力确定。若局部地区供水压力不足，而提高全系统工作压力又不经济时，应采取增压措施。若部分地区供水压力过高，则可结合地形条件和供水压力要求，设置压力分区，采取减压措施，或采用不同等级的管材和不同压力要求的灌水方法，布置成不同的灌溉系统在进行各级管道水力计算时，应同时验算各级管道产生水锤的可能性以及水锤压力，以便采取水锤防护措施。特别是在管道纵向拐弯处，应检验是否会产生水锤和真空现象，并依此条件，在管道工作压力中预留2-3m水头的余压二、输配水管网规划布置的基本要求5、输配水管网各级管道进口必须设置节制阀，并应装设压力和流量的调节装置。分水口较多的输配水管道，每隔3-5个分水口应设置一个节制阀。管道最低处应设置退水泄水阀在水泵出口闸阀的下游、压力池放水阀的下游以及可能产生水锤负压或水柱分离的管道处，应安装进气阀在管道的驼峰处或管道最高处应安装排气阀在水泵逆止阀的下游或闸阀的上游处安装水锤防护装置6、应尽可能发挥输配水管网综合利用功能，把农田灌溉与农村供水以及水产、环境美化等相结合，充分发挥输配水管网的效益。二、输配水管网规划布置的基本要求1、节水节能低压管道输水系统有效防止了水的渗漏和蒸发损失，其输水过程中的有效利用率可达90%以上，而土渠输水灌溉，其水的有效利用率只有45%左右。因此，井灌区管道输水比土渠输水节水30%，比土渠输水灌溉节能20%-30%。2、省地省工用土渠输水，田间渠道用地一般占灌溉面积的1％～2％，有的多达3％～5％，而管道输水只占灌溉面积的0.5％，提高了土地利用率。同时管道输水速度快，避免了跑水漏水现象，缩短了灌水周期，节省了巡渠和清淤维修用工。三、低压管道输水灌溉工程技术的优点3、扩大灌溉面积低压管道输水灌溉，减少水量损失，可有效扩大灌溉面积，用管道输水代替土渠输水，单井灌溉面积可由40-60亩扩大100-120亩。4、灌水及时，促进增产增收管道输水灌溉，灌水及时，缩短了轮灌周期，改善了田间灌水条件，从而有效地满足了作物生长的需水、可收到增产增收的效果。特别是在作物需水关键期，土渠灌溉往往因为轮灌周期长，灌水不及时，而影响作物生长，造成减产，管道输水灌溉较好克服了这一缺点，从而起到增长增收的效果。三、低压管道输水灌溉工程技术的优点5、适应性强，管理方便低压管道灌溉系统设备简单，技术容易掌握，使用灵活方便，可适用于各种地形和不同作物与土壤，不影响农业机耕和田间管理，小坡小坎能爬、小弯能拐，沟路林能穿；能适用当前农村生产责任制管理体制；能解决零散地块和局部旱地、高地灌不上水以及单户农民修渠占地和争水矛盾等问题。管灌系统非常适宜单户或联户农民自行管理模式。三、低压管道输水灌溉工程技术的优点一、规划内容与原则规划内容：1、确定适宜的引水水源和取水工程的位置、规模及形式。在井灌区应确定适宜的井位，在渠灌区则应选择适宜的引水渠段。2、确定田间灌溉工程标准，沟畦的适宜长、宽，给水栓入畦方式及给水栓连接软管时软管的适宜长度。3、选择管网类型、确定管网的布置方案及管网中各控制阀门、保护装置、给水栓及附属建筑物的位置。4、拟定可供选择的管材、管件、给水栓、保护装置、控制阀门等设施的系列范围。第二节低压管道输水灌溉系统规划与布置规划布设原则：

1、低压管灌系统的布设应与水源、道路、林带、供电线路和排水等紧密结合，统筹安排并尽量充分利用当地已有的水利设施及其他工程设施。2、低压管灌系统布设时应综合考虑低压管灌系统各组成部分的设置及其衔接。3、在山丘地区，大中型自流灌区和抽水灌区内部以及一切有可能利用地形坡度提供自然水头的地方，只要在最末级管道最不利出水口处有0.3-0.5m的压力水头，应首先考虑布设自压式低压管灌系统。对于地埋暗管，沿管线具有5／1000左右的地形坡度，就可满足自压式低压管灌系统输水压力能坡线的要求一、规划内容与原则4、小水源如单并、群井、小型抽水灌区等应选用布设全移动式低压管灌系统。群并联用的井灌区和大的抽水灌区及自流灌区宜布设固定式低压管灌系统。5、输水管网的布设应力求管线总长度最短，控制面积最大；管线平顺，无过多的弯转和起伏；尽量避免逆坡布置。6、田间末级暗管和地面移动软管的布设方向应与作物种植方向或耕作方向及地形坡度相适应，一般应取平行方向布置。7、田间给水栓或出水口的间距应依据现行农村生产管理体制和田园化规划确定，以方便用户管理和实行轮灌。8、低压管灌系统布局应有利于管理运用，方便检查和维修，保证输配水和灌水安全可靠。一、规划内容与原则设计参数的合理选择是正确确定工程标准，为设计提供可靠依据的关键环节，管灌工程的设计参数主要有以下几个：1、灌溉设计保证率。根据当地自然条件和经济条件确定，但应不低于75%2、管道灌溉系统水利用系数。井灌区应不低于0.95，渠灌区应不低于0.93、田间水利用系数。应不低于0.854、灌溉水利用系数。井灌区不低于渠灌区不低于0.8，渠灌区应不低于0.75、规划区灌水定额。根据当地试验资料确定，无资料地区可参考邻近地区试验资料确定。二、设计参数的确定基本资科的收集与整理是进行低压管道灌溉工程规划设计的基础和前提，基本资料的准确与否将直接影响着设计的质量。管灌工程规划设计需要收集的资料主要包括：当地中、长期农业发展规划、水利建设规划和农田基本建设规划资料；灌区位置及地形资料；水文气象资料；土壤及农作物资料；水源状况；水利工程现状；管材管件生产供应状况；社会经济状况。三、基本资料的收集与整理（1）近期与中长期发展规划。近期与中长期发展规划包括农田基本建设规划、农业发展规划、水利区划和水利中长期发展供求规划等，以及规划区今后人口增长、工业与农业发展目标、耕地面积与灌溉面积变化趋势和可供水资源量与需水量。（2）地形地貌。灌区规划阶段用1：5000—1：10000地形图。管网布置用1：500—1：2000局部地形图。局部地形图上要标明行政区划、灌区位置、控制范围边界线，以及耕地、村庄、沟渠、道路、林带、池塘、井泉、水库、河流、泵站和输电线路等。地形变化明显处要注明高程。三、基本资料的收集与整理（3）水文气象。年、月、旬平均气温，最低、最高气温；多年、月平均降水量，降水特征，旱、涝灾情特点；年、月平均蒸发量，最大、最小月蒸发量；月或旬日照小时数；无霜期及始、终日期；土壤冻结及解冻时间，冻土层深度；主风向及风速等。（4）土壤及其特性。土壤类型及分布，土壤质地和层次，耕作层厚度及养分状况，土壤：要物理化学性能等。如土壤的干密度、田间持水率、适宜含水率等。三、基本资料的收集与整理

(5)灌溉水源。①地下水：年内最高与最低埋深及出现时间，含水层厚度及埋藏深度、地下水水力坡度、流速、给水度、渗透系数及井的涌水量等有关资料。入渗补给量、入渗补给系数等参数；②河水：收集当地或相关水文站中不同水平年水位及流量的年内分配过程，水位流量关系曲线及年内含沙量的分配等资科；②水库搪坝：收集流域降雨径流情况、历年蓄水情况、水位库容曲线、水库调节性能及可供灌溉用水量。三、基本资料的收集与整理

(6)水利工程现状。掌握现有水利设施状况，在井灌区要搜集己建成井的数量、分布、出水量、机泵性能、运行状况、历年灌溉面积等。对于引河和水库灌区还要搜集水库和引水建筑物类别、有关尺寸、引水流星、灌溉面积、供水保证程度、各级渠道配套情况、设施完好状况、渠系水利用系数和灌溉水利用系数等。（7）灌溉试验资科。搜集当地或类似地区已有的灌溉试验资料。包括灌溉回归系数、降雨入渗补给系数、潜水蒸发系数、主要作物需水量以及各生育阶段适宜土壤含水率、需水规律、灌溉制度、灌水技术要素及渠灌区各级渠道水利用系数等。三、基本资料的收集与整理（8）管材管件资料。调查厂家生产管材管件的规格、性能、造价和质量。若厂家出厂产品有关技术参数不足时，还要通过试验取得设计所需要的数据。（9）社会经济。社会经济包括规划区内人口、劳力，耕地面积、林果面积、作物种类、种植比例，粮棉等作物产量，农、林、牧、副各业产值，分配与积累，交通能源，建设状况等。三、基本资料的收集与整理水量供需平衡分析是灌溉工程规划设计中的重要内容，通过水量的供需平衡分析，可以合理确定工程的规模，即一定水源条件下可以发展的灌溉面积或一定灌溉面积需要的水源供水能力。对充分挖掘水资源潜力，提高灌溉效益起着非常重要的作用。在此以平原井灌区为例介绍水量平衡分析的方法(引水灌溉工程的水量平衡分析见《农田水利学》)。水量供需平衡分析应以区划为单元进行。井灌区如己超采，规划时应根据水量供需平衡分析结果，确定适宜的管灌面积和作物种植结构，以控制地下水超采。平原井灌区水量平衡分析的基本内容如下：四、水量供需平衡分析1、可供水量分忻平原地区井灌区以开采浅层地下水为主，由于浅层地下水的补给随气象(降雨、蒸发等)和水文条件而变化。所以，在确定开采量之前，必须进行规划区地下水资源的分析计算。即根据当地水文地质资料分析计算出地下水补给量，以此作为井灌区规划的依据。（1）降雨入渗补给量。降雨是浅层地下水的主要补给源之一，降雨入渗补给量与降雨强度、雨型、土壤的初始含水率及地下水等因素有关。为简化计算，可根据灌溉设计保证率选取设计降雨年，然后从当地水文地质资料中查得降雨入修补给系数，下式计算降雨入渗补给量：四、水量供需平衡分析四、水量供需平衡分析（2）侧向补给量。侧向补给是影响浅层地下水量的因素之一。根据区域均衡法原理将规划区作为一个储水整体，计算1年内区域边界补给或排泄的水量。四、水量供需平衡分析（3）灌溉回归水量。规划区内渠灌和井灌水均会部分人渗补给地下水。灌溉回归水量受多种因素影响。因此，一般由当地水文地质资料查得的灌溉回归系数计算灌溉回归水量。四、水量供需平衡分析(4)地下水总补给量(可开发利用量)。地下水埋深较浅时，潜水蒸发是地下水主要消耗项之一，但平原井灌区地下水一般埋深较大，通常可不考虑该项。因此，地下水总补给量计算如下：四、水量供需平衡分析2、需水量分析1）灌溉用水量Wn。灌溉用水量是指作物灌溉需要的水量，它是根据灌溉面积、作物种植情况、土壤、水文地质和气象条件等因素抉定。灌溉用水量随年降水量及降雨的年内分配情况而变化。因此，必须在对历年降水资料进行统计分析的基础上，按己确定的灌溉设计保证率确定典型水文年份进行规划设计。一般以典型水文年份的气象资料作为依据计算灌溉用水量，通常选75%和50％的水文年份作为典型水文年份。四、水量供需平衡分析（1）灌溉设计标淮。我国灌溉规划中通常采用灌溉设计保证率表示灌溉工程设计标准。灌溉设计保证率因各地自然条件、作物种类、经济条件的不同而各异，可参考表进行选择。四、水量供需平衡分析（2）净灌溉定额。作物净灌溉定额指作物生育期内实际需水量减去作物生育期内有效降水、土壤水和地下水利用量，可按下式计算或由《中国主要农作物需水量等值线图》查得。四、水量供需平衡分析（3）毛灌溉定额。灌区内种植同一种作物时，毛灌溉定额按下式计算；种植不同作物时，按下式计算综合毛灌溉定额：规划区灌溉面积确定后，灌溉用水量由下式计算：四、水量供需平衡分析(2)工业、乡镇企业用水量Wg。规划区内工业或乡镇企业用水量根据其生产规模、产品内容，按万元产值取水量计算。(3)生活用水量Ws。规划区内人畜用水量根据人口数量、日用水量及大小牲畜数量计算，日用水量参考人畜供水标准计算。(4)其他用水量Wq。除农业、工业、生活用水量以外的部门用水量。四、水量供需平衡分析3、水量供需平衡分析与计算水量供需平衡可按下式计算：水量供需平衡分析应考虑到工业和乡镇企业的发展及人口的增长。若可供水量大于或等于总用水量之和，说明管灌系统规划的面积有灌溉保证，不会引起地下水超采。若可供水量小于总用水量，应开辟新水源。无新水源可开辟时，应调整作物种植结构布局，或凋少灌溉面积。为了达到整个规划区节水增产的目的，应采用先进的节水灌溉技术，减小灌水定额，但绝不应以超量开采地下水来提高供水保证程度。四、水量供需平衡分析例：某井灌区控制面积1500hm2，乡镇驻地在区内，灌区内人口1.5万人,大小牲畜2.5万头，工副业、乡镇企业用水量为32.8万m3。全部采用低压管道输水灌溉后，冬小麦种植面积1200hm2，夏玉米复种面积1150hm2，棉花250hm2，另外种植部分蔬菜。水源以浅层地下水为主，灌区周边主要承受北部边界地下水补给，南部边界有少量排出，东西边界无地下水补给和排出，南北部边界长Lns＝5.2km，北界水力坡度Jn=0.005，南界水力坡度Jn＝0.0015，东西边各长Lew＝3.0km地下水埋深大于8m；该区多年平均降雨量P＝650mm；灌区范围内为砂壤土，含水层厚度h含＝25m渗透系数K＝25m／d。试对该井灌区进行水量供需平衡分析与计算。四、水量供需平衡分析解：根据已知条件计算如下：（1）供水量分析1）降雨入渗补给W1是根据灌区范围内土质及地下水埋深，由表查得降雨人渗补给系数α=0.12，补给面积A=5.2×3.0＝15.6km2，然后按公式计算：W1=0.001αPA=0.001×0.12×650×15.6×106=121.68万m32)侧向补给W2W2=365Kh含Lns（Jn-J）=365×25×25×5200×(0.005-0.0015)＝415.19万m33)地下水埋深大于8m，可忽略不计灌溉回归入渗量。因此，可供水量为

W供＝Wl十W2＝536.87万m3四、水量供需平衡分析(2)需水量计算。由《中国主要农作物需水量等值线图》查得该井灌区所在区域主要作物生长期需水量见表。蔬菜灌溉定额按每年平均800mm计。四、水量供需平衡分析1)灌溉用水量，灌溉水利用系数取0.9,计算结果见表2）该区工副业、乡镇企业用水量为32．8万m3。四、水量供需平衡分析3）生活用水量按人均日用水量40L，大小牲畜日用水量平均35L，则Ws=(1.5×40×10-3+2.5×35×10-3)×365＝53.8万m3规划区的总需水量如表。四、水量供需平衡分析

(3)供需平衡分析。由可供水量和需水量比较可知，多年平均和50％水文年份时供需基本平衡，即供略大于需。75％水文年份时尚缺水量119万m3。可通过减少小麦种植面积、降低灌溉定额、采用非充分灌溉技术、引地表水补源等措施解决水源短缺问题。取水工程是管灌系统的重要组成部分，对于新建井灌区，当W供>W需时，应进行整体规划，合理确定井位。1、单井控制灌溉面积

F0=QTtη(1-η1)/mF0为单井控制面积，亩；Q为单井出水量，m3/h，由水文地质条件确定；η灌溉水利用系数；T为规划区轮灌一次所需的时间，d；t每天开机时间，h；η1干扰抽水的水量消减系数；m为综合净灌水定额，m3/亩。2、井距大型灌区，井的布置通才采用方形或梅花形两种排列方形：梅花形：五、取水工程规划布置3、井数N=F/F0式中：N规划区内机井的眼数；F规划区面积。4、井群布置原则（1）便于输水和控制最大灌溉面积。地形平坦，井应布置在灌区中央；地形起伏较大，井应布置在高处。（2）沿河地带，井应平行于河流布置。（3）应与输变电、交通及排灌渠道统筹结合。对于旧井灌区，在长期运行中，井的质量及出水量都发生了变化，形成了不合理的机井布局。因此，在管网规划时应对规划内现有机井状况进行普查，调整不合理井位，以便进行合理的管网规划布置。五、取水工程规划布置六、管网系统布设形式地埋暗管固定管网的布设形式可根据水源位置、控制范围、地面坡度、田块形状和作物种植方向等条件，地埋固定管网可布设成树枝状、环状或混合状三种类型。1、环状管网干、支管均呈环状布置。特点：供水安全可靠，管网内水压力较均匀，各条管道间水量调配灵活，有利于随机用水。缺点：管线总长度较长，投资一般均高于树枝状管网目前环状管网在低压管道输水灌溉系统中很少应用，仅在个别单井灌区试点示范使用。六、管网系统布设形式六、管网系统布设形式(1)水源位于田块一侧、控制面积较大(10-20hm2)的环状管网布置形式。(2)水源位于田块中心，控制面积为7-10hm2、田块长宽比＜2的环状管网布置形式。2、树枝状管网树枝状管网由干、支或干、支、农管组成，并均呈树枝状布置。特点：管线总长度较短，构造简单，投资较低；缺点：管网内的压力不均匀，各条管道间的水量不能互相调济。（1）水源位于田块一侧，当控制面积较大，地块近似正方形，作物种植方向与灌水方向相同或不相同时，可布置成梳齿型或鱼骨形六、管网系统布设形式六、管网系统布设形式六、管网系统布设形式对于井灌区，这两种布置形式主要适用于井出水量60-100m3/h，控制面积10-20hm2，田块长宽比（L/b）约为1的情况。（2）当水源(机井)位于田块一侧，地块呈长方形，常采用“一”字形、“T”形、“L”形三种形式。六、管网系统布设形式这三种形式适用于井的出水量20-40m3／h，控制灌溉面积50-100亩，田块的长宽比(1／b)不大于3。（3）水源(机井)位于田块中心常采用“H”形或环形六、管网系统布设形式这两种形式适用于井出水量40-60m3／h、控制面积7-10hm2，田块的长宽比(1／b)＜2。当长宽比＞2时，采用长“一”字形布置3、混合状当地形复杂时，可将环状与树枝状管网混合使用，形成混合状管网。七、地面移动管网的布设和使用地面移动管网一般只有1级或2级，移动管网管材可分为移动软管、移动硬管、软管硬管组合式三种类型。常用的使用方法主要有三种方式。常见的布设方式及使用方法有以下几种：六、管网系统布设形式1、长畦短灌长畦短灌或长畦分段灌是将一条长畦分为若干段从而形成没有横向畦埂的短畦，用软管或纵向输水沟自上而下或自下而上分段进行畦灌的灌水方法。其畦长可达200m以上，畦宽可达5-10m。七、地面移动管网的布设和使用2、长畦短灌双向灌溉是在长畦短灌的基础上由一个出水口放水双向浇地的灌溉方法。其单口控制面积为0.09一0.18hm2，移动管长20m左右。七、地面移动管网的布设和使用3、长畦短灌单向灌溉地面坡度较陡，灌水不宜采用双向控制，可在长畦短灌基础上采用单向控制浇地七、地面移动管网的布设和使用

4、方畦双向灌溉畦的长宽比约等于1(或0.6-1.0)时可采用方畦双灌。移动管长不宜大于10m，畦长亦不宜大于10m。七、地面移动管网的布设和使用5、移动闸管移动闸管是在移动管上开孔，设有控制闸门，以调节放水孔的出流量。移动闸管可直接与井泵出水管相连接，也可与地理暗管上的给水栓相连接。闸管顺畦长方向放置，长度不宜大于20m。畦的规格及灌水方法均与移动管网相同。闸管上孔口的间距视畦、沟的布置而定。七、地面移动管网的布设和使用在井灌区，若采用移动软管式低压管灌系统，一般只有1-2级地面移动软管，无需布设建筑物，只要配备相应的管件即可；若采用半固定式低压管灌系统，也只需布设一级地埋暗管，再布设必要数量的给水栓和出水口即可满足输水和灌水要求。在渠灌区、通常控制面积较大，需布设2-3级地埋暗管，故必须设置各种类型的附属建筑物。1、渠灌区低压管道输水灌溉系统的取水枢纽布设渠灌区的低压管灌系统大都从支、斗渠或农渠上引水。其渠、管的连接方式和各种设施的布置均取决于地形条件和水流特性(如水头、流最、含沙量等)以及水质情况。通常管道与明渠的连接均需设置进水闸门，其后应布设沉淀池，闸门进口尚需安装拦污栅，并应在适当位置设置量水设备。八、低压管道输水灌溉系统建筑物的布设2、渠灌区低压管道输水灌溉系统的分、配水控制和泄水建筑物的布设控制和泄水建筑物的布设在各级地埋暗管首、尾和控制管道内水压、流量处均应布设闸板门或闸阀，以利分水、配水、泄水及控制调节管道内的水压或流量。图为比较适宜的一种专用于低压管灌系统的闸板式建筑物。其起闭灵活方便，造价低，装配容易。八、低压管道输水灌溉系统建筑物的布设3、量测建筑物的布设低压管灌系统中，通常都采用压力表量测管道内的水压。压力表的量程不宜大于0.4MPa，精度一般可选用1.0级。压力表应安装在各级管道首部进水口后为宜。在井灌区，低压管灌系统流量不大，可选用旋翼式自来水表，但口径不宜大于Φ50，否则造价过高，影响投资。八、低压管道输水灌溉系统建筑物的布设在渠灌区，各级管道流量较大，如仍采用自来水表，则既造价高，又会因渠水含沙量大，还含有其他杂质，而使水表失效。采用闸板式圆缺孔板量水装置或配合分流式量水计量测水精度更精确，其测流误差小于3％，价格低，加工安装简易、使用维护均很方便。图为闸板式圆缺孔用于量水，应装在各级管道首部进水闸门下游，以节流板位置为准，要求上游直管段需要有10-15倍管道内径的长度，下游应有5-10倍管道内径的长度。八、低压管道输水灌溉系统建筑物的布设4、给水装置布设给水装置是低压管灌系统由地理暗管向田间灌溉供水的主要装置，可分为两类：直接向土渠供水的装置，称出水口；接下一级软管或闸管的装置，称给水栓。一般每个出水口或给水栓控制的面积为0.7hm2左右，压力不小于3kPa，间距大致为30-60m。出水口和给水栓的结构类型很多，选用时应因地制宜，依据其技术性能、造价和在田间工作的适应性，并结合当地的经济条件和加工能力等，综合考虑确定。八、低压管道输水灌溉系统建筑物的布设一般要求：1结构简单，坚固耐用；2密封性能好，关闭时不渗水，不漏水；3水力性能好，局部水头损失小；4整体性能好，开关方便，容易装卸；5功能多，除供水外，尽可能具有进排气，消除水锤、真空等功能，以保证管路安全运行；6造价低。

八、低压管道输水灌溉系统建筑物的布设我国常见的给水栓八、低压管道输水灌溉系统建筑物的布设八、低压管道输水灌溉系统建筑物的布设八、低压管道输水灌溉系统建筑物的布设5、管道安全装置布设为防止管道进气、排气不及时或操作运用不当，以及井灌区泵不按规程操作或突然停电等原因而发生事故，甚至使管道破裂，必须在管道上设置安全保护装置。目前在低压管灌系统中使用的安全保护装置主要有：球阀型进排气装置、平板型进排气装置、单流门直排气阀和安全阀等4种，它们一般应装设在管道首部或管线较高处。八、低压管道输水灌溉系统建筑物的布设八、低压管道输水灌溉系统建筑物的布设八、低压管道输水灌溉系统建筑物的布设八、低压管道输水灌溉系统建筑物的布设一、灌溉系统设计流量设计流量是指灌溉期间管道通过的最大流量。当灌溉规模确定后，根据水源条件、作物灌溉制度、灌溉面积、作物种植结构等因素确定。设计流量是管道灌溉系统水力计算的主要依据。1、灌水定额定义：单位面积一次灌水的灌水量或水层深度。设计中，采用作物生育期内各次灌水量中最大一次作为设计灌水定额，对于种植不同作物的灌区，通常采用设计时段内主要作物的最大灌水定额作为设计灌水定额。第三节管网系统设计与水力计算确定方法：根据灌溉试验资料确定或公式计算。m=1000γsh（β1-β2）h土壤计划湿润层深度，一般大田作物0.4-0.6，蔬菜0.2-0.4，果树0.8-1.0Β1、β2土壤适宜含水率的上下限，上限田间持水率的85-95%，下限田间持水率的60-65%2、设计灌水周期灌水周期就是作物一次灌水延续的天数。应根据灌水临界期内作物最大日需水量计算出理论灌水周期，因实际灌水中可能出现停水，故取设计灌水周期小于理论灌水周期。一、灌溉系统设计流量单一作物：多种作物：一、灌溉系统设计流量3、设计流量灌溉面积、设计灌水定额确定后，灌溉系统设计流量为：α为控制性作物种植比例；η为灌溉水利用系数，取0.8-0.9当Q0大于水泵流量时，应取Q0等于水泵流量，并相应减小灌溉面积或调整种植比例。一、灌溉系统设计流量4、管道设计流量（1）树状网管网中上一级管道流量等于下一级管道流量之和，支管各管段设计流量按其控制的出水口个数及各出水口设计流量推算，干管各管段设计流量按其控制的支管条数及各支管入口流量推算。当各出水口流量相同时，树状网各级管道设计流量为：Q为管道设计流量，Q0为灌溉系统设计流量；N为全系统同时开启的给水栓个数；n为管道控制范围内同时开启的给水栓个数。一、灌溉系统设计流量（2）环状网环状网各段流量在管径未确定时不是唯一的，一般首先按满足节点水流连续条件初步分配管段流量，然后选定管径，再按各环满足能量平衡方程进行平差计算，得到最终的管段设计流量。对于单井控制的单环管网，每条管段可分配大致相同的流量，管道设计流量可按下式计算:一、灌溉系统设计流量1、管道系统最大工作水头2、管道系统最小工作水头二、设计水头参考点2地面高程，在平原井区，参考点2一般为距水源最远的出水口管道系统进口高程参考点2出水口中心线与地面的高差，出水口中心线高程应为控制的田间最高地面高程加0.15m管路沿程水头损失管路局部水头损失参考点1地面高程，在平原井区，参考点1一般为距水源最近的出水口参考点1出水口中心线与地面的高差管路沿程水头损失管路局部水头损失3