随着经济社会的发展,人们越来越是意识到保护水资源的重要性,作为水资源严重不足的大国,必须要研究节水措施。而农业是用水量最大的产业,节水灌溉能够有效缓解水资源的供需矛盾,低压管道灌溉工程具有低压、节水、节地、节能等多方面优势,值得大力推广,并且在此基础上不断优化提升。
低压管道灌溉工程属于地面灌溉类,是用管道取代明渠输水的灌溉系统,输水时的压力相对较低,管道系统内的压力一般不超过0.2Mpa,而管道最远处出口压力在0.002MPa到0.003MPa之间,相对于喷灌或微喷灌等灌溉系统的压力明显较低。低压管道灌溉技术具有节水、省时、省力、省地、节能等优点,有效降低了水资源在输送过程中的浪费,对于干旱地区的节灌工程推广具有重要意义。
低压管道灌溉系统主要包括水源、首部枢纽、输配水管网、给水装置、保护设施、田间灌水设施等部分。其中水源主要有水库、水渠、水井等,首部枢纽包括提水设备、动力设备等,输配水管网主要包括管道和管件,保护措施主要有排气阀、安全阀等,田间灌水设备指的是移动软管、输水沟等。管道灌溉系统按照压力来源可以分为自压和机压,根据管网分布可以分为环状和树状,根据固定形式可以分为固定式、半固定式、移动式,根据结构可以分为封闭式、半封闭式、开敞式。
低压管道灌溉工程优化设计应该秉承节水、节地、节能、省工、增产、便于管理等原则进行,工作压力满足需求,管线布置最优、控制面积最大,从而有效节约水资源,最大化提升经济效益和环境效益。
水源系统一般包括取水口、引水渠、进水前池及其他设备,在进行低压管道灌溉工程优化设计时,首先要了解实际情况,评估水源条件的影响,考虑低压管道灌溉技术的适用性。对于井水灌溉区,工程设计相对简单,除了满足各个灌溉区的压力需求外,应该尽可能降低工作压力的范围,从而有效降低运行能源消耗。而河水灌溉区的水源设计,应该充分利用自然地形落差的作用,降低灌溉成本。在水源位置的选择上,应该充分考虑取水距离、控制管理、占用耕地等方面,满足最不利区域的最小工作压力需求。另外,充分考虑水源质量,加强防瘀堵设计,在进水口设计拦物网或拦物栅防止漂浮的的秸秆、植物进入,通过拦沙坎阻止泥沙颗粒进入,并且根据泥沙含量和级配设计水流进入速度,从而有效防止管道淤阻。
通常情况下,低压管道灌溉工程流量设计的计算公式为:Q=amA/(ηTt)。其中m为灌水定额,a为灌溉高峰期作物的种植比例,A为灌溉设计面积,η为灌溉水利用系数,t为系统日工作小时数,T为一次灌水延续时间。经过实践发现,传统的灌水定额计算方法有一定的局限性,在进行低压管道灌溉工程流量设计优化时,还应该充分考虑不同作物、不同生育期的适宜含水量和湿润层深度不同,确保灌水定额的合理性。
由于管网建设占据了低压管道灌溉工程造价的70%以上,所以管网设计是低压管道灌溉工程优化设计的重点。管网设计需要进行科学论证,保证方案的经济性、合理性、可行性,一旦出现问题则直接影响着整个设计方案的有效性。在管网设计时,应该充分考虑水源位置、地形特点、地块分布、用户需求、管理控制等方面,首先对工程资料进行收集整理,并且与建设单位和需求用户积极沟通,了解设计需求和实施条件,据此拟定数个可行性设计方案,然后根据初步方案计算工程量、建设成本、建设周期等方面数据,通过综合对比后确定最优方案,最后针对确定方案进行细化设计,完善施工方案。
低压管道灌溉工程中用到的管材类型主要有化学管、金属管、混凝土管等,管材的选择不但要满足技术指标,还应该符合经济性需求。运用经济流速法进行管材选择,主要影响因素包括使用寿命、管材价格、施工成本、动力价格等,如果管材价格偏高、而动力价格偏低,则应该采用较大的经济流速值,相反,则应该选择较小的经济流速值,然后运用计算公式得出管道直径,据此选择合适的管材。
在进行水泵选择时,应该准确计算水泵扬程,一般通过如下公式进行计算:H泵=H首+H井+H泵损。H泵指的是水泵扬程,H首指的是首部枢纽所需要的工作水头,H井指的是抽水站水源的水位或机井动水位,H泵损指的是水泵的局部水头损失和沿程之和。
低压管道灌溉工程优化设计应该充分考虑防寒措施,保证管网不受低温破坏。另外,注重超压保护,通过压力调节避免管道水回流倒吸污染水源或破坏水泵,从而保证低压管道灌溉系统正常运行。
综上所述,本文首先了解了低压管道灌溉工程的概念及基本构成,然后重点从水源设计、流量设计、管网设计、防护设计等方面进行了研究,希望能够提升低压管道灌溉工程设计的有效性,提高灌溉水资源的利用率,推动节水工程的发展,更好的为农业服务,提升农业生产的综合效益。
摘要：灌溉工程是现代农业发展的基础保证,关系着农业生产的经济效益和社会效益,而我国的水资源非常匮乏,因此推动节水灌溉工程建设是非常必要的。本文将针对低压管道灌溉工程优化设计要点进行分析,希望能够起到积极的实践意义,为低压管道灌溉工程的优化设计提供参考,让灌溉工程更好的造福人类。
关键词：低压管道,灌溉工程,优化设计,要点分析
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