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4.4低压管道灌溉工程规划设计示例4.4.1基本情况某井灌区主要以粮食生产为主，地下水丰富，多年来建成了以离心泵为主要提水设备、土渠输水的灌溉工程体系，为灌区粮食生产提供了可靠保证。
由于近几年来的连续干旱，灌区地下水普遍下降，为发展节水灌溉，提高灌溉水利用系数，改离心泵为潜水泵提水，改土渠输水为低压管道输水。
平均容重（GB5084—2005h ，井径为220mm 4.4.2(1)(2)(3)(4)(5)4.4.31式中：=0.55m ，s =14.8kN ／m3，1=0.24×0.95=0.228，2=0.24×0.65=0.1560，代入得=554.4m 3／hm 2。
2．设计灌水周期采用公式dE m T 10=理式中：m =554.4m3／hm ，dE =5mm/d 代入得T =11.09d(取T =10d)3．毛灌水定额2.65285.04.554===ηmm m 3/hm 24．灌水次数与灌溉定额根据灌区内多年灌水经验，小麦灌水4次，玉米灌水1次，则全年需灌水5次，灌溉定额为1911m 3／hm 2。
4.4.4设计流量及管径确定1．系统设计流量0Q 2=D 3（1（2式中：m =554.4m 3／hm 2，A =0.5hm 2,85.0=η,50=Q m 3/h 则5.65085.05.04.554=⨯⨯==Q mA t ηh4．支管流量因各出水口采用轮灌工作方式，单个出水口轮流灌水，故各支管流量及管径与干管相同。
4.4.5管网系统布置1．布置原则(1)管理设施、井、路、管道统一规划，合理布局，全面配套，统一管理，尽快发挥工程效益。
(2)依据地形、地块、道路等情况布置管道系统，要求线路最短，控制面积最大，便于机耕，管理方便。
(3)管道尽可能双向分水，节省管材，沿路边及地块等高线布置。
(4)为方便浇地、节水，长畦要改短。
(5)按照村队地片，分区管理，并能独立使用的原则。
低压管道灌溉课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握低压管道灌溉的基本原理、设备及其使用维护方法。
通过本课程的学习，学生应能识别和选择合适的灌溉设备，设计简单的灌溉系统，并具备对灌溉系统进行维护和故障排除的能力。
此外，学生还应理解灌溉对农业生产的重要性，培养节约用水和环境保护的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.灌溉的基本概念：介绍灌溉的定义、分类及重要性。
2.低压管道灌溉系统：讲解低压管道灌溉系统的组成、工作原理和优缺点。
3.灌溉设备：介绍各种灌溉设备的功能、结构和选用方法。
4.灌溉系统设计：教授灌溉系统的设计原则、步骤和方法。
5.灌溉系统的运行与维护：讲解灌溉系统的运行管理、常见故障及其排除方法。
6.节水灌溉与环境保护：强调节水灌溉的重要性，引导学生关注环境保护。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：用于讲解基本概念、原理和灌溉设备的使用方法。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解灌溉系统的设计和运行。
3.实验法：学生进行灌溉设备的操作和灌溉系统的安装与调试，提高学生的实践能力。
4.小组讨论法：鼓励学生针对实际问题进行讨论，培养学生的团队协作能力。
四、教学资源为实现教学目标，我们将充分利用以下教学资源：1.教材：选用内容丰富、结构清晰的教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识储备。
3.多媒体资料：制作精美的课件和视频，增强课堂教学的趣味性。
4.实验设备：配备齐全的实验设备，保障学生的实践操作机会。
5.网络资源：利用互联网为学生提供更多的学习资源和信息。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等方面，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。
具体评估方式如下：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问回答、小组讨论等方面的表现，评估学生的学习态度和积极性。
4.4低压管道灌溉工程规划设计示例4.4.1基本情况某井灌区主要以粮食生产为主，地下水丰富，多年来建成了以离心泵为主要提水设备、土渠输水的灌溉工程体系，为灌区粮食生产提供了可靠保证。
由于近几年来的连续干旱，灌区地下水普遍下降，为发展节水灌溉，提高灌溉水利用系数，改离心泵为潜水泵提水，改土渠输水为低压管道输水。
（55m 3／h4.4.2(1)(2)(3)(4)(5)4.4.31式中：=0.55m ，s=14.8kN ／m3，1=0.24×0.95=0.228，2=0.24×0.65=0.1560，代入得=554.4m 3／hm 2。
2．设计灌水周期采用公式d E mT 10=理式中：m =554.4m3／hm ，dE =5mm/d 代入得T =11.09d(取T =10d)3．毛灌水定额2.65285.04.554===ηmm m 3/hm 24．灌水次数与灌溉定额根据灌区内多年灌水经验，小麦灌水4次，玉米灌水1次，则全年需灌水5次，灌溉定额为1911m 3／hm 2。
4.4.4设计流量及管径确定1．系统设计流量Q 2D 3（（式中：m =554.4m 3／hm 2，A =0.5hm 2,,m 3/h 则5.65085.05.04.554=⨯⨯==Q mA t ηh4．支管流量因各出水口采用轮灌工作方式，单个出水口轮流灌水，故各支管流量及管径与干管相同。
4.4.5管网系统布置1．布置原则(1)管理设施、井、路、管道统一规划，合理布局，全面配套，统一管理，尽快发挥工程效益。
(2)依据地形、地块、道路等情况布置管道系统，要求线路最短，控制面积最大，便于机耕，管理方便。
(3)管道尽可能双向分水，节省管材，沿路边及地块等高线布置。
(4)为方便浇地、节水，长畦要改短。
(5)按照村队地片，分区管理，并能独立使用的原则。
2．管网布置(1)(2)(3)(4)4.4.6(1)(2)f管材, d水头损失分三种情况，如表4-4(3)设计水头计算，如表4-4表4-4水头损失及设计水头计算结果出水点1 D点～1点 4.44 9+（14-13.5）+4.44=13.942 D点～2点9.89 9+（15.5-13.5）+9.89=20.893 D点～3点12.68 9+（15-13.5）+12.68=23.18由此看出，出水点3为最不利工作处，因此，选取23.18m作为设计杨程。
低压灌溉工程设计方案一、项目背景近年来，随着全球气候变化，降水量减少和干旱频发已经成为我国许多地区面临的严重问题。
特别是在农业生产中，水资源的短缺不仅影响了农作物的生长，还给农民带来了严重的经济损失。
因此，实施低压灌溉工程已成为解决农业灌溉问题的重要途径之一。
二、项目概况1. 项目名称：低压灌溉工程设计方案2. 项目地点：某某县3. 项目范围：约2000亩农田4. 项目目标：通过低压灌溉系统，提高农田灌溉效率，节约水资源，增加农业产量。
三、项目设计方案1. 灌溉系统选择（1）水源选择：在项目实施地点周边选择适宜的水源，保证灌溉需要。
（2）灌溉设备选择：选择低压灌溉设备，包括低压水泵、滴灌管道、滴灌头等。
2. 灌溉系统布局（1）确定灌溉面积：根据项目范围确定灌溉面积，做好地形勘测和土壤分析。
（2）灌溉管道布局：根据农田地形和土壤条件，设计合理的灌溉管道布局，保证每块农田都能得到均匀的灌溉。
3. 灌溉系统设计（1）确定灌溉参数：根据作物需水量、土壤水分条件和气候情况，确定合理的灌溉参数，包括灌溉频次、灌溉时间等。
（2）设计水泵选址：根据水源位置和灌溉需要，设计合理的水泵选址和供水系统。
4. 灌溉系统建设（1）土地准备：对农田进行土地整理和平整，为灌溉系统的安装做好准备。
（2）安装灌溉设备：根据设计方案，安装水泵、滴灌管道等灌溉设备，并做好防护工作。
（3）系统调试：对灌溉系统进行调试，确保系统正常运行。
5. 灌溉系统运行和维护（1）系统运行：灌溉系统投入运行后，对系统进行监控，及时发现和排除故障。
（2）灌溉管理：根据作物生长需要，合理安排灌溉时间和频次。
（3）定期维护：对灌溉设备定期检查和维护，延长设备使用寿命。
四、项目效益分析1. 提高灌溉效率：低压灌溉系统能够减少水分流失和渗漏，提高土壤水分利用效率，提高农田灌溉效率。
2. 节约水资源：采用滴灌技术，对水资源的利用率高，减少了浪费。
3. 增加农业产量：合理的灌溉系统能够满足农作物的生长需求，提高产量。
5、工程设计设计依据（1）《防洪标准》GB50201-94（2）《灌溉与排水工程设计规范》GB50288-99（3）《水工建筑物抗震设计规范》DL5073-2000（4）《节水灌溉技术规范》GB\T50363-2006（5）《节水灌溉工程技术规范》GB/T 50363-2006（6）《低压管道输水灌溉工程技术规范（井灌部分）》SL/T153-95（7）《灌溉排水新技术》（8）其它有关设计规范建设标准及技术要求5.2.1建设标准根据我县所处地理位置，工程点处于半干旱地区，作物以玉米、油菜为主，本次规划实施的各灌区高标准管灌工程灌溉设计保证率为75%，高标准管灌工程的水有效利用系数不小于，本次设计采用；5.2.2技术要求高标准管灌工程：给水栓单口灌溉面积为3—5亩，田间固定管道的亩均长度宜为8—12m/亩，管道量控及安全设施配套100%。
水源工程5.3.1灌溉制度本次规划以中池镇中心村低压管灌作为典型进行设计，中池镇中心村低压管灌灌溉面积200亩，地块长1km、宽134m，有3块条田，条田间生产道路相隔，每块条田长330m，宽135m，约亩。
该地块原灌溉渠道为土渠，本次设计进行高标准低压管灌节水改造。
中心村规划地块土壤为中壤土，容重m3，种植作物主要以种植以玉米、油菜为主，一年两熟。
根据玉米根系深度为，故取玉米计划湿润深度，需水高峰期灌溉补充强度为6mm/d。
1.管道灌溉系统的设计参数①灌溉设计保证率:75%。
②管道系统水的利用率:85%。
③设计耗水强度Ia：6mm/d。
④设计湿润层深：。
2.设计灌溉定额和灌溉周期⑴设计灌水定额田间持水率取质量百分比为%，含水率适宜上下限取田间持水率的95%和60%，由θmax =×=, θmin=×=,η=,代入式:m= γs z (θmax—θmin)=1000×××（）==hm2⑵设计灌水周期T=(m/Ia) η=÷6) ×=取整为6天。
3.系统设计流量灌溉水利用系数取，玉米种植比例为1，取系统每天工作12小时，输配水管线较短，管道接头及控制阀门少。
系统设计流采用公式Q=ηTt式中：Q——灌溉系统设计流量，m3/h；a——控制性作物种植比例；m——灌水定额，m3/hm2；A——灌溉系统设计灌溉面积，m2；η——灌溉水利用系数，低压管灌取；T——灌水周期，d，T= m/Ea , Ea为作物临界期日需水量，mm/d。
t——每天灌溉时间，h。
则：Q=ηTt=×1××135×990÷×7×12)=h= m3/s各地块设计流量Q=ηTt1、2、3=×1××135×330÷×7×12)= m3/h4.轮灌顺序三个地块同时浇灌，每个地块每次同时打开2个出水口，每个出水口设计流量约为11m3/h。
轮灌顺序见表5-2。
表5-2轮灌顺序表5.3.2水源选择灌区主要位于池河沿线，地势东高西低，南北布局，地块地势相对平坦，地块外侧紧临池河，内侧为原有灌溉输水主干渠——池河筷子铺东干渠。
东干渠与规划地块输水高差20m,根据地形条件，该地块可以自流引用筷子铺东干渠水作为灌溉水源；同时该地块又紧临池河，可以提取池河地表径流水作为灌溉水源，根据水质检验结果分析，两处水质均符合《农田灌溉水质标准》，可以作为该工程的灌溉水源。
5.3.3水源选取方式比较方案一：自池河东干渠自流引水池河筷子铺东干渠引水水源为池河筷子铺水库，该水库建于上个世纪70年代，位于中池镇上游3km处。
拦河坝是浆砌石单曲拱坝，长120m，高16m，总库容288万m3，供水水源有保证。
在筷子铺水库东干渠渠首有放水闸控制引水枢纽，闸门为钢闸门，东干渠为设计流量s，渠道比降为1/1000，渠道供水量远大于设计引水流量，引水来水流量有保证。
东干渠主要灌溉库区下游池河左岸农田，渠道自中心村项目区东侧穿过，东干渠放水口与规划地块输水高差20m，引水距离50m，根据地形条件，满足自流引水条件，且引水距离近，运行管理费用低，经济实惠。
方案二：提取池河地表径流采用在地块外侧提取池河地表径流水，需修建抽水站一座，配套抽水动力设备、输配电线路及配电房。
该地块至该村农电网距离为600m远，需架输电线路600m，地块至河道高差约为15m，引水管道长约40m。
可采用ISW100-125Ⅰ型泵一台，电机功率15KW。
方案比较：方案一较方案二估算工程投资小，而且运行成本低，取水点受洪水影响小。
方案二较方案一，增设电力供电设施成本及机电设备成本，且运行费用高，取水井受池河洪水影响较大，易遭洪水冲毁。
结合本县多年从事小型农田水利工程的经验，农田灌溉工程不宜采用动力供水。
在以往兴建的多处动力提水工程中，目前还仍运行正常的很少，大部分农民群众的经济水平还不能承受动力提水的高额水价。
故本次选取方案一池河东干渠引水水源为低压管道灌溉典型设计灌溉水源。
池河筷子铺东干渠现有渠道为梯形渠道，上口宽，下口宽，深，渠道比降为1/1000，渠道设计流量s。
经现场踏勘，中心村东干渠至筷子铺电站水库，渠长，现渠道内有约厚的淤积物，共计约为420 m3,渠道两侧需进行除草清理，清理坡积物，约为1800m3，约有700m渠道外侧有损毁，需加外挡墙，外挡墙高2m，采用浆砌石重力式挡墙，顶宽，面坡坡比1：；渠道有500m需进行砼衬砌，衬砌断面按原渠道设计标准断面、比降维持不变。
本次设计对东干渠淤积物进行清除处理，对渠道两侧进行清理，对部分地段进行渠道衬砌和增加外挡墙，以保障渠道放水畅通。
输配水及田间灌溉管网设计5.4.1输配水管道设计⑴输水流量本次规划地块位于东干渠外侧，东干渠与规划地块输水高差20m,根据地形条件，本次设计采用管道输水至地块高位水池，高位水池位于公路内侧，引水距离50m，渠道引水口到高位水池进口高差6m，高位水池至地块高差14m，引水流量按作物灌溉制度计算得的灌溉系统设计流量 m3/s。
⑵设计管径管道采用工作压力为的PVC 管，管道流速按经济流速v=1m/s ，引水管长50m ，根据需水量初选管径：==151mm初步选用De160PVC 管。
此时管道流速v=2785.0dQ= m/s ，处于经济流速。
⑶水头损失计算① 沿程水头损失：h f =22KlQ ,计算得h f =。
由于管道中流速小于s ，故水头损失应乘以修正系数，查《水力学》表5-2，得k=，于是修正后水头损失为h f ˊ=kh f =×=② 局部水头损失：考虑渠道放水口出口和沉淀池进口各1个闸阀，查《水力学》表4-5得，闸阀的局部水头损失系数为， hj=ζgv 22=。
故总水头损失为。
有效水头为 ,因此选用DE160PVC 管，完全满足自流引水压力要求。
⑷高位水池设计根据项目区水质条件，多年平均含沙量0．746kg ／m 3，平均粒径及土地利用情况，高位水池按小时调节量进行设计，采用80m 3圆型定型标准浆砌石蓄水池。
主要起到积蓄、沉砂的作用。
高位水池设计图选取《陕西省人畜饮水防氟改水工程图集》中80m 3砌石蓄水池定型图集。
设计高位水池直径D=、高，详见高位水池设计图。
根据实际地形及管道安装的技术要求，管道埋深50cm ，在高位水池进水口及出水口处各设置阀门井一个，阀井采用80cm ×80cm 的砖砌方形阀闸井，设置De160闸阀两个。
5.4.2田间灌溉管网设计1、管网布置 ⑴布置原则①管理设施，水源、路管道统一规划，合理布局，全面配套，统一管理，尽快发挥工程效益。
②依据地形、地块、道路等情况布置管道系统，要求线路最短，控制面积最大，便于机耕，管理方便。
③管道尽可能双向分水，节省管材，沿路边及地块等高线布置。
④为方便浇地、节水、长畦要改短。
⑤按照村队地片、分区管理，并能独立使用的原则。
⑵管网布置①支管走向宜平行作物种植行，支管适宜间距为50～150m。
②干管尽量布置在生产路、排水沟渠旁成平行布置。
③保证畦灌长度不大于120m，满足灌溉水利用系要求。
④给水栓或出水口应按灌溉面积均衡布设，间距满足《低压管道输水灌溉工程技术规范》要求。
⑶布置形式根据水源位置、控制范围、地面坡度、作物种植方向等条件，水源位于田块一侧，控制面积较大，故布置成梳齿形。
管网布置详见低压管灌平面布置图，共分三个田块，每个田块布置4条支管，支管间距80m，给水栓间距40m，每个田块共布设12个给水栓。
每个给水栓布置一条软管，软管长为25m。
⑷管材及附属设备选择本次规划结合当地实际，考虑农民耕作便利和工程造价等综合考虑，选用塑料PVC管，给水装置采用给水栓。
2.管道水力计算⑴各管段设计流量根据轮灌顺序，推算各管段设计流量，主管流量为66 m3/h，支管流量为22 m3/h，见表5-3。
⑵初选管径低压管灌管道采用的PVC管，管道流速初定为s，根据管段设计流量初选管径。
当Q0=66 m3/h时， d=vQ8.18=，初选Φ160PVC管。
当Q1=22 m3/h时， d=vQ8.18=，初选Φ90PVC管。
当Q2=11 m3/h时， d=vQ8.18=，初选Φ63PVC管。
⑶水头损失计算局部水头损失按沿程水头损失的5%计算，查《灌溉排水新技术》表3-10得硬塑料管系数ƒ为×105，即可得：OO段总水头损失为：hf =ƒldQbm=×94800×÷×60=其余各段水力损失计算见表5-3。
表5-3 管段流量、管径及水头损失⑷管道系统最大和最小工作水头选择第7点出水口作为参考点1，选择出水口3作为参考点2。
系统范围内地势平坦。
Hmax=Z2-Z0+ΔZ2+ΣH2=+++++=Hmax=Z1-Z0+ΔZ1+ΣH1=+++=⑸管道系统工作压力校核根据高位蓄水池到低压管灌地块高差14m，最大水头，最小工作水头，满足工作压力要求。
根据实际地形及管道安装的技术要求，管道埋深50cm。
⑹管件及附属设备低压输水管道系统的管件把管道连接成完整的管路系统。
管件主要包括三通、四通、弯头、堵头等，管件根据管道直径及材料配置。
附属设备主要为给水装置和保护装置，给水装置采用给水栓，给水栓布设的间距为40m，每个田块共布设12个给水栓。
每个给水栓应选择结构简单、坚固耐用；密封性能好，关闭时不渗不漏；水力性能好，局部水头损失小；整体性能好，开关方便，易于装卸；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，造价低。
保护装置为每个地块分干管上设置一个排气阀。
主要工程量本低压管灌系统所需主要材料及设备用量详见低压管灌典型设计工程材料用量表。
