高效节水灌溉工程首部枢纽设计探讨.pdf

广西水利水电 GUANGXI WATER RESOURCES& HYDROPOWER ENGINEERING2015(1)
灌溉设计?
高效节水灌溉工程首部柩纽设计探讨
苗强
(广西桂禹工程咨询有限公司,南宁530023)
[摘要」以宇明县安农水库灌片节水灌溉工程首部设计为例,介绍了高效节水灌溉系统的组成,分析了节水灌溉的
特点,指出了首部枢纽设计容易出现的问题,总结了该工程的设计经验。
关键词]节水灌溉;首部枢组;设计
中图分类号」5274「文献标识码]B文章编号」1003-1510(2015)01-0064-03
差万别,需要大量的水力学计算,施工时需要严格
把关施工质量;③能耗高;④对建后管护主体要
目前广西正在积极实施开展小型农田水利重求高。
点县建设,通过建设,重点县基本完成了县域内主
高效节水灌溉的缺点限制了其发展的速度与
要小型农田水利工程配套改造,基本形成了较为完规模,广西在发展高效节水灌溉发展方面做了很多
善的灌排体系,基本实现“旱能灌、涝能排”,达到农有益的探索,本文结合广西宁明县甘蔗高效节水灌
业生产条件明显改善、衣业综合生产能力明显提溉工程首部枢纽设计来探讨这方面的问题
高、抗御自然灾害能力明显增强的效果。重点县小
农水建设内容为现有小型农田水利设施和大中型1高效节水灌溉系统组成与首部枢
灌区末级渠系续建、配套、改造,因地制宜建设高效
纽的概念
节水灌溉工程和适度新建小型水源工程。主要包
高效节水灌溉按灌溉方式分为喷灌、微灌和管灌。
括10万m以下的塘坝、装机小于1000kW以下的
高效节水灌溉工程系统组成包括水源τ程、首部
小型灌溉泵站,引水堰、灌溉机井等小型水源工
柩枢纽、输配水管网灌水器与附属建筑物(见图1)。
程。大中型灌区小于1m/s的末级渠系、小型灌区
渠系、高效节水灌溉工程等。其中发展高效节水
喷灌、微灌及管灌)进行灌溉试点建设,选择具有
相应的水土资源条件,有稳定可靠的水源保障,项
目区七地流转基础好,农业种植结构相对统一,规
模化经营程度高,农业管理水平较高,交通便利、动
力供应可靠的地方进行高效节水灌溉。
水源与首部枢组
输配水管网与排永器
高效节水灌溉优点很多:①节水效率高,管灌
图1灌溉系统组成示意图
比传统渠道漄溉节水30%左右,喷灌可节水40%,
微灌可节水50%以上;②还可提高农作物的产量
1.水源(地下水),2.水泵(潜水泵),3.施肥罐,4.过滤器,5.主干
和品质;3③节省土地,节省劳力;④对土壤和地形
管,6.分干管,7支(辅)管,8.毛管,9.灌水器
首部枢纽通常由水泵机组、控制阀门、水质净
的适应性强。
高效节水灌溉的缺点有:①投资较高,管道与
化处理装置、施肥装置、测量和保护设备等组成。
微喷灌的产品的价格较高,国外同类产品质量如的自部枢纽担负着整个系统的驱动、检测和调控任
价格更贵;②设计施工要求较严,由于地形条伴于务,是全系统的控制调度中心。
收稿目期2014-12-15
基金项目!水利部公益性行业科研与专项经费项目(201301013);广西农业科技成果转化基金项目(1425004-4)
[作者简介]苗强(1974-),男,山西长治入、广西桂禹工程咨询有限公可高级工程师,硕士,主要从事水利工程设计工.作。
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高效节水灌溉工程首部枢纽根据不同的灌溉于系统中出现意外情况,可做一条旁通管绕过过滤
方式,其组成是可增减变化,如管灌工程,首部枢纽器,使水流从旁通管流过,关闭过滤器炳端的阀门,
就可根据水质情况不需要水质净化处理装置和施使过滤器暂不参与系统的运行,等水泵与控制阀运
肥装置。
行正常后,再打开过滤器两端的阀门,关闭旁通管
首部分集中式首部与分散式首部,集中式首部让过滤器参与系统的试运行。
与泵站合建,集中过滤,为大首部,另外一种是小首
(5)为了使系统安全稳定运行,在过滤器的前
部,分散到田间,集中式首部比分散式首部运行管端需要安装泄压阀,系统的压力大于过器的工作
理相对容易,笔者推荐采用集中式首部
压力时,泄压阀自动打开,保持过滤器的压力在允
许范围内,泄压阀的选择按流速来选择,泄压阀的
首部枢纽设计
设计流速按5m/s来考虑,用主管的流量除以泄压
首部枢纽设计目前所依据的规范只有国家标阀的流速就可选择泄压阀的管径。
准《微灌工程技术规范》(GB/T50485-2009),第六章
(6)在启动与关闭时,过滤器内产生直空需要
6.2节水源工程与首部枢纽规定了首部枢组水泵、补气,过滤器充水需要补水,因此过滤器一定要安
过滤器、施肥设备、控制阀、进排气阀、水表、压力表装自动进排气阀,不要安装手动排气阀。
的选择原则性。其中过滤器、控制阀、进排气网、水
(7)控制阀的位置安装一定要正确,有人认为
表、压力表的选择是核心内容。
为了过港器的安全,水泵多功能控制阀要安装在过
(1)过港器的选择。按规范GB50485第6.2.5滤器的后面,这样可以首先保护过滤器,这种看法
条规定,过滤器应根据水质状况和灌水器的流道尺是有问题的,水泵多功能控制阀放在过滤器前面或
寸进行选择。过滤器应能过滤掉大于灌水器流道后面都一样不能完全消除水锤,另外,水泵控制阀
尺寸1/10~1门粒径的杂质,过滤器的类型与组合方放在过滤器后面会造成水泵抽真空的困难。
式可按规范表6.2.5进行选型。
(8)压力表在首部極纽中是必不可少的,不管
(2)过滤器的过流量按规范GB/50485第6.2.7是水泵的进出水口还是过滤器的进出水口都要安
条规定根据微灌系统设计流暈、工作水头、水质及装压力表,要注意压力表的量程为系统工作压力的
冲洗周期的要求选择。在实际设计中,过滤器的过1.3~1.5倍。
流量按系统的设计流量进行选择,但当过滤器的设
(9)首部枢纽的水头损失,一般从厂家的产品
计流量与水泵的设计流量一样时,过滤器的流量范手册中可査到,从宁明安农水库灌片高效节水首部
围与水泵高效区的流量范同一致,容易出现水泵在枢纽来看,刚开始运行,过滤器前后的压力为5m
压力下降,流量增大时超出过滤器的最大流量,这左右,考虑长肘间运行首部枢纽过滤器的堵塞,要
时解决的办法是通过系统调压来减小水泵的过流适当多考虑一些水头损失,按8-10考虑。
量以满足过滤器的流量要求。
(3)过滤器的选择除了考虑过流量与过滤精度3宁明县安农水库灌片首部枢纽设计
外,还有一项关键的参数需要考虑,就是过滤器的
宁明县2012年甘蔗高效节水灌溉工程设计灌
工作压力,市场上可买到的过滤器大多承受压力为溉面积2.0万亩,包括大闸片区与安农水库灌片,大
0.6MPa,部分达到1MPa。在广西山地丘陵区从泵闸片区0.5万亩,安农水库灌片1.5万亩,安农水库
站抽水经过过滤器到高位水池或直接进入输配水灌片位于宁明县亭亮乡,水源取自安农水库,设计
管网,停泵或事故停机都会产生水锤,水锤的压力流量0.45m/s,A、B、C3个片区进行供水,水源从安
超过水泵的扬程时,过滤器的工作压力要考虑包括农水库下游渠道抽水,经泵站抽水后到3座1000m3
水锤在内的工作水头。泵站水泵