重力流输水在灌溉工程中的应用

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1、重力流输水在灌溉工程中的应用重力流输水在灌溉工程中的应用重力流输水是一种比较理想的供水方式，它具有省电、节能、投资省、成本低、运行管理简单、方便等优点。门头沟区清水镇黄安坨村灌溉工程的源水输送就是利用地势高差采用重力流输水。重力流输水有它的特殊性，采用重力流输水要具备一定的特殊条件，而选用重力流输水的基本条件就是要有一定的地形高差，这个地形高差要满足灌溉系统的水头损失及灌水器的水头要求。为此，结合黄安坨村灌溉工程的实际情况，介绍黄安坨村灌溉工程在取水、输水管道及调节构筑物的选择上是如何满足重力流输水的选用条件的。　　1、黄安坨村灌溉工程的供水方式　　黄安坨

2、村灌溉工程是为了解决村内地块灌溉而兴建的，黄安坨村灌溉工程地块面积250亩，灌溉面积221亩，地块内种植杏扁及核桃，采用小管出流的灌溉方式，地块内高差129m。根据管道系统的水头损失及灌水器的工作水头要求，在1094m高程处新建水池1座。黄安坨村灌溉工程是利用村南山上的两座塘坝的塘坝水作为水源，两座塘坝的总库容为2.5万m3，年供水能力5.5万m3，塘坝距地块约500m，水源塘坝处已接出dn63的PVC-U管，但未铺设到地块附近，尚需铺设部分dn63的PVC-U管将水源引到地块处。塘坝取水口高程为1144m，新建水池高程为1094m，地形高差为50m，连接

3、水源塘坝与地块的管道总长为558米，因此根据输水管所提供流量进行水量平衡计算。　　（1）水源来水流量计算，采用水力学中有压管道淹没出流长管计算公式计算　　　　　　式中：　　Q来水流量，m3/s；　　H水源处到地块的高差，50m；　　l管道长度，558m；　　A管道过水断面积，m2；　　C谢才系数，m1/2/s；；　　R管道水力半径，m。　　现有输水管采有dn63PVC-U管，计算得水源稳定流量为22m3/h。　　（2）灌溉用水量计算　　　　式中：　　Qg灌溉用水流量，m3/h；　　m设计灌水定额，99.9m3/hm2；　　A灌溉面积，14.7hm2；　　T

4、灌水延续时间，3d；　　t每日纯灌溉时数，19.2h；　　η输水系统水的利用系数，0.85。　　（3）水量平衡计算　　每日来水量为。　　每日用水量为。　　由于1天的3；　　－轮灌周期时间，3d；　　－水源稳定流量，22m3/h；　　m－设计灌水定额，99.9m3/hm2；　　A－灌溉面积，14.7hm2；　　η－灌溉水利用系数，0.85。　　c.计算蓄水池容积　　　　式中：β－考虑蓄水时因蒸本文由.L.收集整理发和渗漏的损失系数，根据地质和防渗处理情况可估为有效容积的10％～20%，取20％。　　蓄水池的计算容积为299.5m3，

5、设计容积为300m3。　　2、黄安坨村灌溉工程重力流输水条件　　2.1管径计算与选择　　选择管径除应满足灌溉范围灌水器对水量、水压的要求外，还要考虑管材造价和运行费用。理论与实践证明，当水量、水压一定时，管径越大，管内水流速度越小，水头损失则少，虽管材费用较多，但运行费较低。反之，管径选择小，虽可节省管材费用，但管内水流速度增高，水头损失增大，运行费用也随之增多。因此，选择管径实质上是确定管内经济流速。而经济流速又取决于管材价格、能源价格和管道的使用寿命。故黄安坨村灌溉工程主干管道流速选为1.2～1.6m/s，分干管道流速选为0.9～1.2m/s，并采用下

6、式计算管径：　　　　式中：D管径，m；　　Q管段流量，m3/s；　　圆周率，取=3.14；　　V经济流速，主管取V=1.4m/s，支管取V=0.9m/s。　　2.2水头损失计算　　水头损失分沿程水头损失和局部水头损失，沿程水头损失按下式计算：　　　　式中：Q管内流量，m3/h；　　f管材摩阻系数；　　m流量指数；　　b管径指数；　　D管道内径，m；　　L管长，m。　　局部水头损失按沿程水头损失的5％计算。　　经计算，各轮灌组的自由水头均满足灌水器8m最小工作水头的要求，且由于地块高差较大，在主管道上设置减压阀以削减富余水头。　　3、重力流输水的分类及其特点

7、　　3.1重力流输水的分类　　重力流输水从水力学的角度上分为两大类。一类是无压流输水，可为明渠或暗涵；另一类是承压流输水，一般为暗管(涵)。　　无压流输水，在流态上与天然河流无异，水顺地势，或缓或急地向下游流去，没有压力，地形坡度有多大，水流的坡度也就有多大。这种无压给水渠道的末端往往与水池、水库或吸水井等构筑物相连。　　承压重力流输水不同于天然河水的流动，也不同于用水泵加压的压力输送，水在涵管里流动时，由无压水变成有压力，其压力随着输送水的距离增加而增大，承压输水管的末端既有动水压力，也有静水压。在水力坡降等于地形坡降时，动水压力为零，在停止输水，输水管

8、内又充满水的时候，管末端的静水压最大，其值等于地形高差。　　3.2