低压管道节水灌溉技术在黄河三角州地区的应用分析

       中图分类号：S275 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）05-0136-02
　　东营市位于黄河三角洲的最下游，地下水含盐量大，农作物灌溉多采用黄河水，由于黄河水含沙量大，易淤积，农田多采用渠道灌溉，低压管道灌溉发展缓慢。近几年，东营市基本完成了麻湾、王庄等灌区的续建配套与节水改造工程，干渠及部分分干渠均已进行了衬砌，但末级渠系大多为土渠，渠道渗漏损失严重。
　　项目区位于东营市垦利县郝家镇东部，总控制面积3.22万亩，其中耕地面积2.60万亩。本次工程选取老广蒲河提升泵站控制的5350亩耕地为典型区片进行管网工程设计。
　　1 规划设计
　　1.1 总体布局
　　典型片区设提升泵站1座，从老广蒲河提水，共布设干管1条，分干管4条，控制耕地面积0.535万亩。
　　1.2 管材选择
　　田间地下输水管道多选用PVC管和玻璃钢管，PVC管具有重量轻、易搬运、内壁光滑、输水阻力小、耐腐蚀和施工安装方便等优点，在管道输水灌溉工程中得到广泛应用。玻璃钢管以其优异的耐腐蚀性能、轻质高强、输送流量大、安装方便、工期短和综合投资低等优点，大管径管道输水工程的最佳选择。
　　本着合理经济的原则，本次工程干管、分干管设计采用玻璃钢管材，支管设计采用PVC管材。
　　1.3 设计参数
　　（1）管网布置。规划管道呈“梳”形布置，泵站设置四台机组，引出1条主干管，垂直于主干管布设4条干管，分别向东（西）控制各个区片。支管沿田间排水沟布置，间距100m，给水栓沿支管布设，间距50m，双向分水控制灌溉，给水栓连接移动式输水软管，每个给水栓控制10亩左右。
　　（2）作物需水量的确定。作物需水量采用平均日需水强度为宜，结合本地区的自然条件和作物需水规律，项目区不包含降雨在内的平均日需水强度Ea=6mm/d。
　　（3）设计灌水定额及灌水周期：
　　设计灌水定额：土壤计划湿润层深度为65cm，适宜土壤含水量上限取田间持水率的95%、下限取65%，灌溉水有效利用系数取0.85。按下式计算设计灌水定额。
　　m=0.1（θmax—θmin）βZγ
　　经计算，m=0.1×1.43×0.65×23×（95-65）=65mm，即43.4m3/亩。
　　灌水周期：
　　T=（m/Ea）=65÷6=10.8天，为提高灌溉保证率，灌水周期取8天。
　　（4）灌溉设计流量的确定。根据设计灌水定额、灌溉面积、灌水周期和每天工作的时间（20h），按下式计算确定系统灌溉设计流量。
　　Q设=0.667mA/（ηTt）
　　经计算：
　　Q主干=0.667×65×5350÷（0.85×8×20）=1706m3/h。
　　Q干1=0.667×65×2470÷（0.85×8×20）=787m3/h。
　　Q干2=0.667×65×1050÷（0.85×8×20）=335m3/h。
　　Q干3=0.667×65×800÷（0.85×8×20）=255m3/h。
　　Q干4=0.667×65×970÷（0.85×8×20）=309m3/h。
　　（5）低压管道灌溉系统工作制度确定。
　　毛灌水定额：
　　W毛=W/η水
　　经计算，W毛=43.4/0.85=51.1m3/亩。
　　一次灌水的延续时间：
　　t次=W毛×A0/q0
　　式中：
　　A0——单口控制面积（亩），A0=5350/539=9.9亩
　　q0——单口设计流量（m3/h），q0=24m3/h。
　　经计算，t次=51.1×9.9/24=21h
　　轮灌组的划分：
　　N=int（t日×T/t次）
　　经计算，N=20×8/21=7.6，取8个轮灌组。为减少干、分干管、支管管径，减少投资，采取干管、分干管续灌，支管开启1-2个给水栓的轮灌方式，共分为八个轮灌组，
　　（6）系统管网水力计算。
　　各级管道的流量计算：在管网管道流量计算时，采用自下而上的的方式推求各管段的流量。公式如下：
　　Q=（n/N）Q设
　　管径的确定：管径的大小按经济流速法确定。
　　d=18.8
　　其中，管道经济流速V，根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）V=1.0～1.5m/s，主干管取1.5m/s，干管取1.3m/s，支管取1.1m/s。
　　经计算，主干管管径为500mm，干管管径为400毫米，支管为110mm。
　　管网水力计算：
　　一是沿程水头损失计算：
　　hf=fQ1.77L/d4.77
　　其中，沿程损失系数，PVC管取94800，玻璃钢管取84000；
　　经计算，沿程水头损失hf=3.6+1.4+0.9+3.2+4.2=13.3m。
　　二是局部水头损失计算：
　　局部水头损失按总沿程水头损失的10%计。
　　三是管网总水头损失计算：
　　管网总水头损失取沿程和局部水头损失之和，hf总=13.3×1.1=14.6米。
　　1.4 提升泵站
　　泵站控制耕地面积0.54万亩，根据项目区泵站提水管道输水灌溉工程管网设计得知泵站的设计流量为干管进水口的设计流量等于1706m3/h。泵站设计扬程取管路设计扬程与泵管路水头损失之和计算，经计算为20米。
　　1.5 管网配套工程
　　为满足管道用水要求，解决管道冻胀及黄河水淤积等问题，在干管、分干管高程最低处和每个支管道末端均设一放水口，并设同径闸阀控制，以放空管道内余水，防止管道淤积及冬季冻胀。同时在干管、分干管交叉处，分干管、支管交叉处均设置阀门井；在出水口设保护池；在干管和分干管上最高点和局部高点以及平坦区域每隔500m均设置进排气阀井1座。
　　2 实施效果分析
　　项目实施后，年增效益约500万元。经国民经济评价：内部收益率为14.8%，社会折现率为8%时，国民经济净现值为2450万元，经济效益费用比为1.29。内部收益率大于社会折现率，净现值大于零，效益费用比大于1，该项目对国民经济发展的拉动作用明显。
　　3 结语
　　东营市境内农田大多未采用管道节水灌溉技术，通过上述分析，管道灌溉工程平均亩投资约1200元，亩年增效益约360元，效益较为可观。本项目已建设投产使用，效果良好。本工程的实施将对东营市及整个黄河三角洲地区低压管道节水灌溉工程的运用起到示范带动作用，将大力推进管道节水灌溉技术的发展。 (责任编辑：论文发表网)转贴于八度论文发表网: http://www.8dulw.com(论文网__代写代发论文_论文发表_毕业论文_免费论文范文网_论文格式_广东论文网_广州论文网)