1、管道的布置形式
在一個低壓管道輸水灌溉系統中,管道布置形式以地下固定管道與地面移動管道所占的比例和平均密度不同,可區分為:固定式、半固定式、一級固定管道和移動式4種;以固定管道在平面上的幾何圖形特征來分,又可以區分為分支狀管網(樹狀管網)和環狀管網兩種。
(1)固定式
畝均固定管道長度大于5m,移動管道或土垅溝長度小于50m。它建設投資高,但運行費較省。
(2)半固定式
畝均固定管道長度一般2—4m,移動管道長度大于100m。它建設投資較省,但運行費較高。
(3)一級固定管道
畝均固定管道長度一般2——4m,土垅溝長度大于100m。它投資較省,但效益較低。
(4)移動式
當輸水管道均為移動管道時,稱為移動式。它管道短,管件少,一般建設投資少,但運行費高。
(5)分支狀管網(樹狀管網)
如果只有一條管道,或由一條管道連接數條管道組成呈分支狀態的管網,統稱為分支狀管網。分支狀管網工作時,水量只通過給水栓上游一側管道輸送。
(6)環狀管網
若分支狀管網的兩端連接起來,形成環形閉合狀態,則稱為環狀管網。環狀管網在同時開啟一個給水栓時,往往是所有的管道均發揮輸水作用,這就是說,環狀管網的水量至少由兩條管道從兩側向給水栓輸送。
兩個條件完全相同的地塊,按同一標準而置成兩種不同的管網時,分支狀管網管道總長度較短,但管徑需要較大;環狀管網總長度較長,但管徑可以較小。
2、管道布置形式的選擇
(1)單井出水量小,控制面積小,宜選用移動式。
(2)在經濟條件較差的地區,宜選用半固定式。
(3)當經濟條件較好,單井出水量較大,灌水時同時開啟兩個或兩個以上的給水栓,并分別由兩條或兩條以上管道同時供水時,宜選用固定式,布置成分支狀管網。
二、管道設計
1、管道的設計工作壓力
管道的設計工作壓力,即管道正常工作時首端最大的工作壓力,它等于管道的沿程水頭損失與局部水頭損失之和,再加減管道首尾兩端的高差。
管道的設計工作壓力,是選擇管材、管徑、調壓排氣裝置和井泵的依據之一,在平川地區,一般小于5m水柱高,通常為2—3m水柱高。
2、管材的選擇
目前,用于低壓輸水灌溉的管材主要有薄壁,PVC塑料管、再生塑料管及地埋塑料軟管。薄壁PVC管和再生塑料管強度高,抗滲性能好,搬運方便,施工簡易。
地埋塑料軟管,價格低廉,施工省工。但塑料軟管必須在5—6m水柱的壓力下滴水不漏。
3、管件選擇
管件主要是給水栓、安全保護裝置和連接裝置。給水栓又分為固定給水栓和移動給水栓兩種。移動給水栓由上栓體和下栓體兩部分組成,上栓體一般一眼井只需要兩個,澆地時臨時套在下栓體上,連接移動管道,經濟條件好,管道密度大,澆地啟閉頻繁,社會秩序好的地方,一般只用固定給水栓,否則,選用移動給水栓。
在管道運行中,為消減或避免突然開機停機與開關給水栓產生的水擊,排除管道中的氣體,需在管道首端設置安全保護裝置。安全保護裝置主要有:GD空氣閥、調壓排氣閥和調壓排氣井。
GD空氣閥主要由閥體、浮子閥、操作桿組成。其優點是造價低廉,缺點是不能有效地防止開泵時的水擊和徹底排氣。適用于強度較大的塑料輸水管道。
調壓排氣閥由長方體的水箱與排氣豎管兩部分組成。與GD空氣閥比,它可以較徹底的排氣和消減開機的水擊,缺點是造價較高,有一根長4——6m的豎管,適用于工作壓力大于3m水柱的輸水管道。
調壓排氣井由直徑0.4—0.8m的混凝土管砌筑而成。它的優點是能夠徹底的排氣和消除水擊;缺點是不宜修筑得過高。適用于工作壓力小于3m水柱的混凝土輸水管道、地埋塑實軟管或其它強度較低的管材。
4、管道水力計算
管道水力計算是管道水頭損失的計算,其目的是計算管道的設計工作壓力。管道的水頭損失分為沿程水頭損失和局部水頭損失的兩類。管道沿程水頭損失的大小,與管道長度、內徑、流量及管道的沿程阻力系數有關。由于低壓輸水灌溉管道均系長管,局部水頭損失可按沿程水頭損失的5%—10%進行估算。
5、管徑設計
當設計流量和管道長度一定時,選擇較小的管徑,建設投資較省,但運行費用較高;相反,若選擇較大管徑,建設投資較高,但運行費用較省。把不同時間發生的投資和年運行費換算成折算年費用進行比較,不同管徑的折算年費用曲線連接起來,必定有一個中間最小值。當管道設計流量、控制面積、管道規劃布置等一定時,其效益是一定的,那么,折算年費用最小的方案即為最優方案。管徑設計即設計與選擇折算年費用最小的經濟管徑。
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