《灌溉管道系统》PPT课件.ppt

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1、第 五 章 灌 溉 管 道 系 统 本 章 的 教 学 目 的q讲 述 管 道 灌 溉 系 统 的 组 成 和 分 类 ， 输 水 管 网的 规 划 布 置 ； 输 配 水 管 道 及 管 网 优 化 设 计 ； 输水 管 网 建 筑 物 、 管 材 及 管 料 ； 管 道 灌 溉 系 统 的运 行 管 理 。q要 求 具 备 灌 溉 管 道 系 统 运 行 管 理 及 维 护 的 一般 知 识 ， 掌 握 灌 溉 管 道 系 统 规 划 设 计 方 法 。第 五 章 灌 溉 管 道 系 统 本 次 学 习 提 纲 第 五 章 灌 溉 管 道 系 统概 述灌 溉 管 道 系 统 规 划 布 置

2、输 配 水 管 道 及 管 网 设 计管 道 灌 溉 系 统 的 运 行 管 理 u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 ； 4） 输 水 速 度 快 、效 率 高 ； 5） 维 修 养 护 省 工 、 省 时 、 管理 方 便 ； 6） 灌 水 及 时 。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 ， 尤 其 是 微 灌 系 统 ，对 水 质 的 要 求 更 高 。 第 五 章

3、 灌 溉 管 道 系 统 第 一 节 灌 溉 管 道 系 统 的 组 成 及 分 类 第 五 章 灌 溉 管 道 系 统 灌 溉 管 道 系 统 是 指 从 水 源 取 水 ， 并 通 过 压 力 管 网 输 水 、配 水 及 向 农 田 供 水 、 灌 水 的 工 程 系 统 。 一 个 完 整 的 灌 溉 管 道系 统 通 常 都 由 水 源 与 首 部 枢 纽 、 输 配 水 管 网 、 田 间 灌 水 装 置以 及 附 属 建 筑 物 和 附 属 装 置 等 部 分 组 成 。1 灌 溉 管 道 系 统 的 组 成 第 五 章 灌 溉 管 道 系 统2 灌 溉 管 道 系 统 的 分

4、类1） 按 结 构 形 式 分 类 开 敞 式 封 闭 式 半 封 闭 式2） 按 工 作 压 力 分 类 无 压 灌 溉 管 道 系 统 低 压 灌 溉 管 道 系 统 中 压 灌 溉 管 道 系 统 高 压 灌 溉 管 道 系 统 3） 按 照 各 部 分 在 灌 溉 季 节 中 可 移 动 程 度 分 类 固 定 式 灌 溉 管 道 系 统 移 动 式 灌 溉 管 道 系 统 半 固 定 式 灌 溉 管 道 系 统 4） 按 灌 水 方 法 分 类 喷 灌 系 统 ， 滴 灌 系 统 ， 微 喷 灌 系 统 ， 低 压 管 道 输 水 地 面 灌 溉 系 统 5） 按 压 力 的 来 源

5、 分 类 自 压 灌 溉 管 道 系 统 ， 机 压 灌 溉 管 道 系 统2 灌 溉 管 道 系 统 的 分 类 第 五 章 灌 溉 管 道 系 统 第 五 章 灌 溉 管 道 系 统第 二 节 灌 溉 管 道 系 统 的 规 划 布 置 影 响 灌 溉 管 道 系 统 布 置的 因 素 有 ： 水 源 与 灌 区 的相 对 位 置 、 灌 区 的 面 积 大小 、 形 状 和 地 形 、 作 物 的分 布 、 耕 作 方 向 、 灌 溉 季节 的 风 速 风 向 等 。 1.水 源 工 程 的 布 置 水 源 工 程 包 括 取 水 、 蓄 水 和 供 水 建 筑 物 和 设施 等 。 水

6、 源 工 程 的 布 置 首 先 要 研 究 有 多 少 个 可能 被 采 用 的 水 源 ， 根 据 其 水 量 、 水 位 和 水 质 情况 ， 取 水 的 难 易 程 度 与 灌 区 的 相 对 位 置 等 因 素选 定 其 中 技 术 可 行 、 工 程 简 单 而 且 投 资 较 少 的作 为 灌 区 的 水 源 。 第 二 节 灌 溉 管 道 系 统 的 规 划 布 置 第 五 章 灌 溉 管 道 系 统 第 五 章 灌 溉 管 道 系 统第 二 节 灌 溉 管 道 系 统 的 规 划 布 置2.首 部 枢 纽 的 组 成 及 布 置包 括 引 水 建 筑 物 、 泵 站 （ 或

7、水 泵 机组 ） 、 沉 沙 、 过 滤 设 备 、 肥 料 和 化 学 药 剂 注 入 设 备 、控 制 器 、 压 力 或 流 量 调 节 器 、 阀 门 和 测 量 设 备 等 。 首 部 枢 纽 的 位 置 的 确 定 ， 要 考 虑 水 源 的 位 置 和 管网 布 局 方 便 。 第 五 章 灌 溉 管 道 系 统第 二 节 灌 溉 管 道 系 统 的 规 划 布 置 第 五 章 灌 溉 管 道 系 统 在 区 内 作 物 要 一 样 。 各 区 所 需 的 流 量 相 近 ， 便 于 轮 灌 。 尽 量 考 虑 与 农 业 管 理 体 制 的 范 围 相 一 致 ， 以 便 于

8、管 理 。 一 个 系 统 中 应 有 一 定 数 目 的 轮 灌 区 ， 便 于 充 分 利 用 每 天可 灌 溉 的 时 间 安 排 轮 灌 。第 二 节 灌 溉 管 道 系 统 的 规 划 布 置3. 灌 溉 面 积 分 区 对 于 较 大 的 灌 溉 系 统 ， 一 般 不 是 整 个 系 统 同 时 灌 溉 ， 而 是分 成 若 干 个 区 进 行 轮 灌 ， 在 划 分 轮 灌 区 时 应 考 虑 以 下 几 个 因 素 ： 第 五 章 灌 溉 管 道 系 统4.灌 溉 管 道 系 统 形 式 的 选 择l 确 定 采 用 的 灌 水 方 法 ；l 确 定 各 级 管 道 是 移

9、动 的 还 是 固 定 的 （ 根 据 当 地地 形 、 作 物 、 经 济 及 设 备 条 件 ， 考 虑 各 种 形 式 的优 缺 点 来 选 定 ） 。第 二 节 灌 溉 管 道 系 统 的 规 划 布 置5.管 道 系 统 的 布 置 灌 溉 管 道 系 统 中 的 一 般 是 指 支 管（ 或 毛 管 ） 以 上 的 管 网 。 布 置 时 要 考 虑 路 径 及 管 网 内 压 力 的 分 布 ， 以使 支 管 （ 或 毛 管 ） 的 出 口 压 力 一 致 ， 从 而 使 整 个灌 区 灌 水 均 匀 。 （ 1） 小 型 管 网 的 布 置 千 亩 以 下 ， 或 千 亩 以

10、上 灌 溉 管 道 系 统 中 的 第 二 、 三 级 管道 以 下 的 管 网 。第 二 节 灌 溉 管 道 系 统 的 规 划 布 置 平 原 地 区 ： 管 道 为 直 线 ， 上 下级 管 道 互 相 垂 直 ， 上 级 管 道 布 置在 地 块 中 间 ， 向 两 边 分 水 ， 末 级管 道 一 般 与 耕 作 方 向 相 一 致 。 山 丘 地 区 ： 末 级 管 道 （ 支 管 或毛 管 ） 一 般 沿 等 高 线 布 置 ， 避 免走 逆 坡 。 第 五 章 灌 溉 管 道 系 统 “一 ” 字 形“T”形“L”形 梳 齿 形 “丰 ” 字 形当 控 制 面 积 较 大 ，

11、地 块 近 似 成 方 形 ， 作 物 种 植 方 向 与 灌 水 方向 相 同 或 不 相 同 时 树 枝 状 管 网 可 布 置 成 梳 齿 形 或 丰 字 形 。 “工 ” 字形 环状管网环 状 管 网 : 水 源 位 于 田 块 中 心 ， 控 制 面积 约 6.710 hm2， 田 块 长 宽 比 2的 环 状管 网 布 置 形 式 见 下 图 a。 水 源 位 于 田 块一 侧 、 控 制 面 积 较 大 的 环 状 管 网 布 置 形 式 梯 田 管 灌 区管 网 布 置 图山 丘 区 辐 射 树 枝状 管 网 布 置 图 第 四 节 管 道 附 件 u在 灌 溉 管 道 系 统

12、 中 ， 除 直 管 和 接 头 外 ， 还 要 有 一 些特 殊 的 配 件 ， 这 些 配 件 可 以 分 为 两 大 类 ， 一 是 控 制件 、 二 是 连 接 件 。u控 制 件 的 作 用 是 根 据 灌 溉 的 需 要 来 控 制 管 道 系 统 中水 流 的 流 量 和 压 力 ， 如 阀 门 ， 压 力 调 节 器 ， 空 气 阀 、安 全 阀 等 。u连 接 件 的 作 用 是 根 据 需 要 将 管 道 连 接 成 一 定 形 状 的管 网 ， 也 称 为 管 件 ， 如 弯 头 、 三 通 、 四 通 、 异 径 管 、堵 头 等 。 管 道 附 件 1.控 制 件 给

13、 水 栓 阀 门 安 全 阀 逆 止 阀 空 气 阀 流 量 调 节 器 第 四 节 管 道 附 件 半固定式给水栓 移动式给水栓第 四 节 管 道 附 件 铸 铁 闸 阀 黄 铜 闸 阀 青 铜 截 止 阀 第 四 节 管 道 附 件 第 四 节 管 道 附 件 青铜止回阀软管旋塞阀 青铜球 阀 黄铜球阀 第 四 节 管 道 附 件 球 墨 铸 铁 蝶 阀 铸 铁 蝶 阀 逆 止 阀 第 四 节 管 道 附 件 (7)配 水 井 第 四 节 管 道 附 件 (8)放 水 井 第 四 节 管 道 附 件 2.连 接 件 三 通 和 四 通 弯 头 异 径 管 堵 头 乙 字 管 短 管 第 四

14、 节 管 道 附 件 3.快 速 接 头 快 速 接 头 的 结 构 形 式 很 多 ， 常 用 的 硬 管的 快 速 接 头 有 以 下 几 种 ：杠 杆 紧 扣 式 搭 扣 式 弹 簧 锁 紧 式 暗 销 式 偏 心 扣 式 第 四 节 管 道 附 件 快速接头 第 五 节 管 道 系 统 的 工 作 制 度 第 五 章 灌 溉 管 道 系 统 管 道 系 统 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 续 灌 、 轮 灌 和 随 机 灌 3种 方 式 ：

15、（ 1） 续 灌 方 式续 灌 ： 指 上 一 级 管 道 向 所 有 下 一 级 管 道 同 时 配 水 的 方 式 。续 灌 的 特 点 ： 上 一 级 管 道 和 所 有 下 一 级 管 道 内 同 时 有 水流 通 过 ， 其 过 流 时 间 与 设 计 所 规 定 的 灌 水 时 间 完 全 相 同 。在 续 灌 方 式 下 ， 下 一 级 配 水 管 道 管 径 小 ， 可 降 低 管 道 系 统总 投 资 ， 但 工 作 时 间 长 。 （ 2） 轮 灌 方 式l轮 灌 ： 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

16、道 配 水 或 灌 水 的 方 式 ， 管 灌 系 统 轮 灌 方 式 也有 集 中 轮 灌 和 分 组 轮 灌 两 种 。l轮 灌 方 式 的 特 点 ： 下 一 级 管 道 即 实 施 轮 灌 的 管 道 在 灌 水时 期 内 是 轮 流 工 作 的 ， 因 此 ， 其 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 ， 并 可 提 高 人 工控 制 灌 水 的 工 作 效 率 。 但 其 管 径 稍 大 ， 尤 其 是 集 中 轮 灌 ，其 上 下 级 管 道 流 量 相 同 ， 管 径 也 将 一 样 ， 从 而 会 增

17、 大 管 道系 统 投 资 。 第 五 章 灌 溉 管 道 系 统第 五 节 管 道 系 统 的 工 作 制 度 轮 灌 方 式 （ 3） 随 机 方 式 当 灌 溉 系 统 面 积 较 大 ， 灌 区 内 的 用 水 单 位 多 ， 而 且 各 种作 物 种 植 比 例 分 散 ， 各 用 水 单 位 在 各 个 时 期 的 需 水 、 用 水要 求 又 各 不 相 同 ， 带 有 随 意 性 时 ， 应 采 用 随 机 取 用 水 方 式或 称 按 需 分 配 方 式 。随 机 取 用 水 方 式 的 特 点 是 把 管 道 系 统 各 给 水 栓 、 配 水 井 或出 水 口 的 取 用

18、 水 都 看 作 是 一 个 个 独 立 的 随 机 事 件 ， 每 个 给水 栓 、 配 水 井 或 出 水 口 在 任 何 时 候 都 可 以 由 管 网 中 取 水 ，也 可 以 不 取 水 ； 并 把 它 们 作 为 一 个 取 用 水 计 算 单 位 ， 在 此基 础 上 应 用 概 率 论 和 数 理 统 计 法 推 算 各 级 管 道 的 设 计 流 量 。 第 五 章 灌 溉 管 道 系 统第 五 节 管 道 系 统 的 工 作 制 度 第 五 章 灌 溉 管 道 系 统第 六 节 管 道 灌 溉 系 统 的 流 量 与 压 力 推 算 1.树 枝 状 管 网 的 水 力 计

19、算 1） 沿 程 水 头 损 失 计 算 沿 程 水 头 损 失 即 管 路 摩 擦 损 失 水 头 ， 它 是 发 生 在 管 道均 匀 流 的 直 线 段 ， 由 于 水 流 内 部 摩 擦 而 消 耗 的 机 械 能 ，对 于 圆 管 有 压 水 流 可 用 下 式 计 算 ： b mf dfLQh 沿 程 水头 损 失 管 道 内 径 管 径 指 数流 量 指 数摩 擦 系 数 各 种 管 径 的 f， m， b值 可 参 照 下 表 ：第 五 章 灌 溉 管 道 系 统 第 五 章 灌 溉 管 道 系 统 在 灌 溉 管 道 系 统 中 遇 到 等 距 等 流 量 多 出 口 管 道

20、 ， 就 是 隔 一定 相 等 的 间 隔 就 有 相 同 的 流 量 分 出 ， 这 样 各 分 流 点 后 的 流量 就 发 生 变 化 。 在 计 算 时 沿 程 水 头 损 失 应 分 段 计 算 ， 但 是 当 用 手 算 时 就 过于 繁 复 ， 有 时 为 了 简 化 计 算 ， 常 先 假 定 管 内 流 量 沿 程 不 变一 直 流 到 末 端 ， 按 进 口 处 最 大 流 量 计 算 水 头 损 失 (即 不 考 虑 分 流 )然 后 乘 上 一 个 小 于 1的 多 口 系 数 F进 行 校 正 。 jzjzhhF 假 定 管 内 流 量 沿 程 不 变 ， 而 且 都

21、 等 于 多 口 出 流 管 的 首 端 流 量 时 之 沿 程 水 头 损 失 ,m 多 口 出 流 量 管 道 实 际 的 沿 程 水 头 损 失 ， mjzh jzh 多 口系 数 第 五 章 灌 溉 管 道 系 统多 口 系 数 可 用 下 式 计 算 ， 也 可 将 其 列 成 表 格 ， 供 设 计时 查 用 。 N出 流 孔 口 数 ； m流 量 指 数 。 X多 孔 管 首 孔 位 置 系 数 ， 即 多 孔 管 入 口 至 第 一 个 出 流 孔 管 口 的 距 离 与 各 出 流 孔 口 间 距 之 比 . (2)局 部 水 头 损 失 计 算 管 道 总 的 水 头 损

22、失 等 于 沿 程 水 头 损 失 加 上 局 部 水头 损 失 的 迭 加 ， 即 jf hhh损 g vh j 2 2局 部 水头 损 失 局 部 阻 力 系数 管 道 内 水 流的 流 速重 力 加 速 度第 五 章 灌 溉 管 道 系 统总 水 头损 失 总 沿 程 水 头 损失 总 局 部 水头 损 失 第 五 章 灌 溉 管 道 系 统gvh 2 2损水 头 损 失 通 常 用 流 速 水 头 的 倍 数 表 示 :(2)局 部 水 头 损 失 计 算水 头 损 失 系 数 0 1 01 1 1 11 24 Q xQx Kr n nQn Q rC r 支 (3)不 同 工 作 制

23、度 下 各 级 管 道 设 计 流 量 的 推 算 第 五 章 灌 溉 管 道 系 统x系 数 ；Q0连 续 供 水 时 的 干 管 流 量 ， m3/h；K 与 管 理 工 作 保 证 率 有 关 的 系 数 ， 当管 理 工 作 保 证 率 为 95%时 ， K =1.645；C系 统 日 运 行 小 时 数 ， h ；n系 统 支 管 数 目 ；r系 统 运 行 系 数 ；n 1在 灌 溉 季 节 内 可 能 同 时 供 水 的 支 管数 ；Q支 支 管 流 量 ， m3/h。 首 先 在 灌 区 内 选 择 一 个 或 几 个 典 型 点 ， 然 后 按 下 式 计算 出 各 自 的

24、工 作 压 力 ， 取 其 最 大 或 次 大 者 为 设 计 工 作 压 力 。为 典 型 点 高 程 与 水 源 水 面 的 高 差 ， m。第 五 章 灌 溉 管 道 系 统 jf hhHH 0工 作水 头 首 部 到 典 型 点之 间 管 路 沿 程水 头 损 失 之 和 首 部 到 典 型 点之 间 管 路 局 部水 头 损 失 之 和 2 .环 状 管 网 的 水 力 计 算 举 例单 环 网 说 明 ： （ 示 意 图 见 下 图 ）水 泵 位 于 A点若 开 启 出 水 口 C，则 水 流 分 两 条 线路 流 向 C；一 条 为 ABCE一 条 为 ADEC 第 五 章 灌

25、溉 管 道 系 统 第 五 章 灌 溉 管 道 系 统 , )( )2( )1( , 121211 121 121111 2111 12 2211 2121 2 2221 111 21 21 QQQLL LQQ LQQLQm LQQLQ QQQ LQLQ ffdd d LQfd LQ f QQQ QQ mm m mmmm mm bmbm 次 方 ，两 边 开 ）（ 代 入 上 式 ：将所 以 有 。， 选 相 同 管 径 ， 又 有取 能 量 方 程连 续 方 程 需 用 两 个 方 程 来 求 解 。因 此 有 两 个 未 知 量 第 七 节 灌 溉 管 道 系 统 的 结 构 设 计 灌 溉 管 道 系 统 由 直 管 、 接 头 、 管 件 、 控 制 件 等 构 成后 ， 如 何 安 置 在 田 间 。 这 就 是 结 构 设 计 所 应 当 考 虑的 问 题 。u灌 溉 管 道 系 统 结 构 设 计 主 要 包 括 以 下 几 个 面 ：第 五 章 灌 溉 管 道 系 统1.确 定 埋 深 与 坡 度 2.镇 墩 与 支 墩 的 设 置3.柔 性 接 头 与 伸 缩 接 头4.排 气 与 泄 水 设 施5.阀 门 井6.竖 管 与 支 柱