1、第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統本章的教學目的本章的教學目的q講述管道灌溉系統的組成和分類，輸水管網講述管道灌溉系統的組成和分類，輸水管網的規劃布置；輸配水管道及管網優化設計；輸的規劃布置；輸配水管道及管網優化設計；輸水管網建筑物、管材及管料；管道灌溉系統的水管網建筑物、管材及管料；管道灌溉系統的運行管理。運行管理。q要求具備灌溉管道系統運行管理及維護的一要求具備灌溉管道系統運行管理及維護的一般知識，掌握灌溉管道系統規劃設計方法。般知識，掌握灌溉管道系統規劃設計方法。第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統本次學習提綱本次學習提綱第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統概述概述灌溉管道系統規

2、劃布置灌溉管道系統規劃布置輸配水管道及管網設計輸配水管道及管網設計管道灌溉系統的運行管理管道灌溉系統的運行管理u灌溉管道系統的特點灌溉管道系統的特點優點：優點：1)節水效益顯著；節水效益顯著；2）土地利用）土地利用率高；率高；3）適應性強；）適應性強；4）輸水速度快、）輸水速度快、效率高；效率高；5）維修養護省工、省時、管）維修養護省工、省時、管理方便；理方便；6）灌水及時。）灌水及時。缺點：缺點：1)1)需要的材料和設備較多；需要的材料和設備較多；2)2)投投資較高；資較高；3)3)規劃設計內容較復雜；規劃設計內容較復雜；4)4)對對水源的水質要求較高，尤其是微灌系統，水源的水質要求較高，尤

3、其是微灌系統，對水質的要求更高。對水質的要求更高。第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統第一節第一節 灌溉管道系統的組成及分類灌溉管道系統的組成及分類 第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統 灌溉管道系統灌溉管道系統是指從水源取水，并通過壓力管網輸水、是指從水源取水，并通過壓力管網輸水、配水及向農田供水、灌水的工程系統。一個完整的灌溉管道配水及向農田供水、灌水的工程系統。一個完整的灌溉管道系統通常都由系統通常都由水源與首部樞紐水源與首部樞紐、輸配水管網輸配水管網、田間灌水裝置田間灌水裝置以及以及附屬建筑物附屬建筑物和和附屬裝置附屬裝置等部分組成。等部分組成。1灌溉管道系統的組成灌溉管道系統的組

4、成第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統2灌溉管道系統的分類灌溉管道系統的分類1 1）按結構形式分類）按結構形式分類 開敞式開敞式 封閉式封閉式 半封閉式半封閉式2 2）按工作壓力分類）按工作壓力分類 無壓灌溉管道系統無壓灌溉管道系統 低壓灌溉管道系統低壓灌溉管道系統 中壓灌溉管道系統中壓灌溉管道系統 高壓灌溉管道系統高壓灌溉管道系統 3 3）按照各部分在灌溉季節中可移動程度分類）按照各部分在灌溉季節中可移動程度分類 固定式灌溉管道系統固定式灌溉管道系統 移動式灌溉管道系統移動式灌溉管道系統 半固定式灌溉管道系統半固定式灌溉管道系統 4 4）按灌水方法分類）按灌水方法分類 噴灌系統噴灌系統 ，

5、滴灌系統，滴灌系統 ，微噴灌系統，微噴灌系統 ， 低壓管道輸水地面灌溉系統低壓管道輸水地面灌溉系統 5 5）按壓力的來源分類）按壓力的來源分類 自壓灌溉管道系統自壓灌溉管道系統 ，機壓灌溉管道系統，機壓灌溉管道系統2灌溉管道系統的分類灌溉管道系統的分類第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統第二節第二節 灌溉管道系統的規劃布置灌溉管道系統的規劃布置 影響灌溉管道系統布置影響灌溉管道系統布置的因素有：水源與灌區的的因素有：水源與灌區的相對位置、灌區的面積大相對位置、灌區的面積大小、形狀和地形、作物的小、形狀和地形、作物的分布、耕作方向、灌溉季分布、耕作方向、灌

6、溉季節的風速風向等。節的風速風向等。1.1.水源工程的布置水源工程的布置 水源工程包括水源工程包括取水取水、蓄水蓄水和和供水建筑物供水建筑物和設和設施等。水源工程的布置首先要研究有多少個可施等。水源工程的布置首先要研究有多少個可能被采用的水源，根據其水量、水位和水質情能被采用的水源，根據其水量、水位和水質情況，取水的難易程度與灌區的相對位置等因素況，取水的難易程度與灌區的相對位置等因素選定其中技術可行、工程簡單而且投資較少的選定其中技術可行、工程簡單而且投資較少的作為灌區的水源。作為灌區的水源。 第二節第二節 灌溉管道系統的規劃布置灌溉管道系統的規劃布置第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統第

7、五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統第二節第二節 灌溉管道系統的規劃布置灌溉管道系統的規劃布置2.2.首部樞紐的組成及布置首部樞紐的組成及布置包括包括引水建筑物引水建筑物、泵站（或水泵機泵站（或水泵機組）組）、沉沙、過濾設備沉沙、過濾設備、肥料和化學藥劑注入設備肥料和化學藥劑注入設備、控制器控制器、壓力或流量調節器壓力或流量調節器、閥門和測量設備閥門和測量設備等。等。 首部樞紐的位置的確定，要考慮水源的位置和管首部樞紐的位置的確定，要考慮水源的位置和管網布局方便。網布局方便。第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統第二節第二節 灌溉管道系統的規劃布置灌溉管道系統的規劃布置第五章第五章 灌溉管道系

8、統灌溉管道系統 在區內作物要一樣。在區內作物要一樣。 各區所需的流量相近，便于輪灌。各區所需的流量相近，便于輪灌。 盡量考慮與農業管理體制的范圍相一致，以便于管理。盡量考慮與農業管理體制的范圍相一致，以便于管理。 一個系統中應有一個系統中應有一定數目一定數目的輪灌區，便于充分利用每天的輪灌區，便于充分利用每天可灌溉的時間安排輪灌。可灌溉的時間安排輪灌。第二節第二節 灌溉管道系統的規劃布置灌溉管道系統的規劃布置3. 3. 灌溉面積分區灌溉面積分區 對于較大的灌溉系統，一般不是整個系統同時灌溉，而是對于較大的灌溉系統，一般不是整個系統同時灌溉，而是分成若干個區進行輪灌，在劃分輪灌區時應考慮以下幾個

9、因素：分成若干個區進行輪灌，在劃分輪灌區時應考慮以下幾個因素： 第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統4.4.灌溉管道系統形式的選擇灌溉管道系統形式的選擇l 確定采用的灌水方法；確定采用的灌水方法；l 確定各級管道是移動的還是固定的（確定各級管道是移動的還是固定的（根據當地根據當地地形、作物、經濟及設備條件，考慮各種形式的地形、作物、經濟及設備條件，考慮各種形式的優缺點來選定優缺點來選定）。）。第二節第二節 灌溉管道系統的規劃布置灌溉管道系統的規劃布置5.5.管道系統的布置管道系統的布置 灌溉管道系統中的灌溉管道系統中的一般是指支管一般是指支管（或毛管）以上的管網。（或毛管）以上的管網。 布置

10、時要考慮路徑及管網內壓力的分布，以布置時要考慮路徑及管網內壓力的分布，以使支管（或毛管）的出口壓力一致，從而使整個使支管（或毛管）的出口壓力一致，從而使整個灌區灌水均勻。灌區灌水均勻。（1 1）小型管網的布置）小型管網的布置 千畝以下，或千畝以上灌溉管道系統中的第二、三級管千畝以下，或千畝以上灌溉管道系統中的第二、三級管道以下的管網。道以下的管網。第二節第二節 灌溉管道系統的規劃布置灌溉管道系統的規劃布置 平原地區：平原地區：管道為直線，上下管道為直線，上下級管道互相垂直，上級管道布置級管道互相垂直，上級管道布置在地塊中間，向兩邊分水，末級在地塊中間，向兩邊分水，末級管道一般與耕作方向相一致。

11、管道一般與耕作方向相一致。 山丘地區：山丘地區：末級管道（支管或末級管道（支管或毛管）一般沿等高線布置，避免毛管）一般沿等高線布置，避免走逆坡。走逆坡。第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統“一一”字形字形“T”形形“L”形形梳齒形梳齒形“豐豐”字形字形當控制面積較大，地塊近似成方形，作物種植方向與灌水方當控制面積較大，地塊近似成方形，作物種植方向與灌水方向相同或不相同時樹枝狀管網可布置成梳齒形或豐字形。向相同或不相同時樹枝狀管網可布置成梳齒形或豐字形。“工工”字字形形環環狀狀管管網網環狀管網環狀管網: : 水源位于田塊中心，控制面水源位于田塊中心，控制面積約積約6.76.710 hm10 h

12、m2 2，田塊長寬比，田塊長寬比22的環狀的環狀管網布置形式見下圖管網布置形式見下圖a。 水源位于田塊水源位于田塊一側、控制面積較大的環狀管網布置形式一側、控制面積較大的環狀管網布置形式梯田管灌區梯田管灌區管網布置圖管網布置圖山丘區輻射樹枝山丘區輻射樹枝狀管網布置圖狀管網布置圖第四節第四節 管道附件管道附件 u在灌溉管道系統中，除直管和接頭外，還要有一些在灌溉管道系統中，除直管和接頭外，還要有一些特殊的配件，這些配件可以分為兩大類，一是控制特殊的配件，這些配件可以分為兩大類，一是控制件、二是連接件。件、二是連接件。u控制件的作用控制件的作用是根據灌溉的需要來控制管道系統中是根據灌溉的需要來控制

13、管道系統中水流的流量和壓力，如閥門，壓力調節器，空氣閥、水流的流量和壓力，如閥門，壓力調節器，空氣閥、安全閥等。安全閥等。u連接件的作用連接件的作用是根據需要將管道連接成一定形狀的是根據需要將管道連接成一定形狀的管網，也稱為管件，如彎頭、三通、四通、異徑管、管網，也稱為管件，如彎頭、三通、四通、異徑管、堵頭等。堵頭等。 管道附件管道附件1.1.控制件控制件 給水栓 閥門 安全閥 逆止閥 空氣閥 流量調節器第四節第四節 管道附件管道附件 半半固固定定式式給給水水栓栓移移動動式式給給水水栓栓第四節第四節 管道附件管道附件 鑄鐵閘閥黃銅閘閥 青銅截止閥 第四節第四節 管道附件管道附件 第四節第四節

14、管道附件管道附件 青銅止回閥軟管旋塞閥 青銅球閥 黃銅球閥 第四節第四節 管道附件管道附件 球墨鑄鐵蝶閥球墨鑄鐵蝶閥 鑄鐵蝶閥鑄鐵蝶閥 逆止閥逆止閥第四節第四節 管道附件管道附件 (7)配水井配水井第四節第四節 管道附件管道附件 (8)(8)放水井放水井第四節第四節 管道附件管道附件 2.2.連接件連接件 三通和四通三通和四通 彎頭彎頭 異徑管異徑管 堵頭堵頭 乙字管乙字管 短管短管第四節第四節 管道附件管道附件 3. 3.快速接頭快速接頭 快速接頭的結構形式很多，常用的硬管快速接頭的結構形式很多，常用的硬管的快速接頭有以下幾種：的快速接頭有以下幾種：杠桿緊扣式杠桿緊扣式 搭扣式搭扣式 彈簧鎖

15、緊式彈簧鎖緊式 暗銷式暗銷式 偏心扣式偏心扣式 第四節第四節 管道附件管道附件 快快速速接接頭頭第五節第五節 管道系統的工作制度管道系統的工作制度 第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統 管道系統的工作制度管道系統的工作制度是指管道系統的運行工作順序及進是指管道系統的運行工作順序及進行輸水、配水和灌水的方式。管道系統最常用的工作制度行輸水、配水和灌水的方式。管道系統最常用的工作制度有續灌、輪灌和隨機灌有續灌、輪灌和隨機灌3 3種方式：種方式：（1 1）續灌方式）續灌方式續灌：續灌：指上一級管道向所有下一級管道同時配水的方式。指上一級管道向所有下一級管道同時配水的方式。續灌的特點：續灌的特點：上

16、一級管道和所有下一級管道內同時有水上一級管道和所有下一級管道內同時有水流通過，其過流時間與設計所規定的灌水時間完全相同。流通過，其過流時間與設計所規定的灌水時間完全相同。在續灌方式下，下一級配水管道管徑小，可降低管道系統在續灌方式下，下一級配水管道管徑小，可降低管道系統總投資，但工作時間長。總投資，但工作時間長。 （2 2）輪灌方式）輪灌方式l輪灌：輪灌：指上一級管道按預先劃分好的輪灌組分組或逐一指上一級管道按預先劃分好的輪灌組分組或逐一地向下一級管道配水或灌水的方式，管灌系統輪灌方式也地向下一級管道配水或灌水的方式，管灌系統輪灌方式也有集中輪灌和分組輪灌兩種。有集中輪灌和分組輪灌兩種。l輪灌

17、方式的特點：輪灌方式的特點：下一級管道即實施輪灌的管道在灌水下一級管道即實施輪灌的管道在灌水時期內是輪流工作的，因此，其灌水時間和灌水量均較集時期內是輪流工作的，因此，其灌水時間和灌水量均較集中，有利于與農業操作、田間管理相配合，并可提高人工中，有利于與農業操作、田間管理相配合，并可提高人工控制灌水的工作效率。但其管徑稍大，尤其是集中輪灌，控制灌水的工作效率。但其管徑稍大，尤其是集中輪灌，其上下級管道流量相同，管徑也將一樣，從而會增大管道其上下級管道流量相同，管徑也將一樣，從而會增大管道系統投資。系統投資。第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統第五節第五節 管道系統的工作制度管道系統的工作制度

18、 輪灌方式輪灌方式（3 3）隨機方式）隨機方式 當灌溉系統面積較大，灌區內的用水單位多，而且各種當灌溉系統面積較大，灌區內的用水單位多，而且各種作物種植比例分散，各用水單位在各個時期的需水、用水作物種植比例分散，各用水單位在各個時期的需水、用水要求又各不相同，帶有隨意性時，應采用隨機取用水方式要求又各不相同，帶有隨意性時，應采用隨機取用水方式或稱按需分配方式。或稱按需分配方式。隨機取用水方式的特點隨機取用水方式的特點是把管道系統各給水栓、配水井或是把管道系統各給水栓、配水井或出水口的取用水都看作是一個個獨立的隨機事件，每個給出水口的取用水都看作是一個個獨立的隨機事件，每個給水栓、配水井或出水口

19、在任何時候都可以由管網中取水，水栓、配水井或出水口在任何時候都可以由管網中取水，也可以不取水；并把它們作為一個取用水計算單位，在此也可以不取水；并把它們作為一個取用水計算單位，在此基礎上應用概率論和數理統計法推算各級管道的設計流量。基礎上應用概率論和數理統計法推算各級管道的設計流量。 第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統第五節第五節 管道系統的工作制度管道系統的工作制度 第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統第六節第六節 管道灌溉系統的流量與壓力推算管道灌溉系統的流量與壓力推算 1.1.樹枝狀管網的水力計算樹枝狀管網的水力計算 1 1）沿程水頭損失計算）沿程水頭損失計算 沿程水頭損失即管路摩

20、擦損失水頭，它是發生在管道沿程水頭損失即管路摩擦損失水頭，它是發生在管道均勻流的直線段，由于水流內部摩擦而消耗的機械能，均勻流的直線段，由于水流內部摩擦而消耗的機械能，對于圓管有壓水流可用下式計算對于圓管有壓水流可用下式計算：bmfdfLQh沿程水頭損失管道內徑管徑指數流量指數摩擦系數各種管徑的各種管徑的f，m，b值可參照下表：值可參照下表：第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統在灌溉管道系統中遇到等距等流量多出口管道，就是隔一在灌溉管道系統中遇到等距等流量多出口管道，就是隔一定相等的間隔就有相同的流量分出，這樣各分流點后的流定相等的間隔就有相同的流量分出

21、，這樣各分流點后的流量就發生變化。量就發生變化。在計算時沿程水頭損失應分段計算，但是當用手算時就過在計算時沿程水頭損失應分段計算，但是當用手算時就過于繁復，有時為了簡化計算，常先假定管內流量沿程不變于繁復，有時為了簡化計算，常先假定管內流量沿程不變一直流到末端，按進口處最大流量計算水頭損失一直流到末端，按進口處最大流量計算水頭損失(即不考即不考慮分流慮分流)然后乘上一個小于然后乘上一個小于1的的多口系數多口系數F F進行校正。進行校正。 jzjzhhF 假定管內流量沿程不變，而且都假定管內流量沿程不變，而且都 等于多口等于多口 出流管的首端流量時之沿程水頭損失出流管的首端流量時之沿程水頭損失,

22、 ,m 多口出流量管道實際的沿程水頭損失，多口出流量管道實際的沿程水頭損失，mjzhjzh多口多口系數系數第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統多口系數可用下式計算，也可將其列成表格，供設計多口系數可用下式計算，也可將其列成表格，供設計時查用。時查用。 N出流孔口數；出流孔口數； m流量指數。流量指數。 X多孔管首孔位置系數，即多孔管入口至第一個出多孔管首孔位置系數，即多孔管入口至第一個出 流孔管口的距離與各出流孔口間距之比流孔管口的距離與各出流孔口間距之比.(2)(2)局部水頭損失計算局部水頭損失計算 管道總的水頭損失等于沿程水頭損失加上局部水管道總的水頭損失等于沿程水頭損失加上局部水頭損失

23、的迭加，即頭損失的迭加，即 jfhhh損gvhj22局部水頭損失局部阻力系數管道內水流的流速重力加速度第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統總水頭損失總沿程水頭損失總局部水頭損失第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統gvh22損水頭損失通常用流速水頭的倍數表示水頭損失通常用流速水頭的倍數表示:(2)局部水頭損失計算局部水頭損失計算水頭損失系數0101111124QxQxKrnnQnQ rCr支(3)不同工作制度下各級管道設計流量的推算不同工作制度下各級管道設計流量的推算 第五章第五章 灌溉管道系統灌溉管道系統x系數；系數；Q0連續供水時的干管流量，連續供水時的干管流量，m3/h；K 與管理工作保證率有關的系數，當與管理工作保證率有關的系數，當管理工作保證率為管理工作保證率為95%時，時， K =1.645；C系統日運行小時數，系統日運行小時數， h ；n系統支管數目；系統支管數目；r系統運行系數；系統運行系數；n1在灌溉季節內在灌溉季節內可能可能同時供水的支管同時供水的支管數；數；Q支支支管流量，