低压管灌典型设计

3、泵站低压管道灌溉设计以小井乡项目区内大王庄与小王庄以东的标准地块为大田作物泵站低压管道灌溉工程进行典型设计。(1)基本资料典型地块为项目区内一标准方田，南北长边约为1400m、东西长边约为700m，面积约为1270亩。区内土壤为砂壤土，土壤平均容重1.45g/cm3，田间持水率占土重的27%，南北向种植。种植作物主要为小麦、西瓜。(2)作物需水量的确定根据小麦、西瓜的需水规律，其需水高峰在灌浆期间，包含降雨在内的平均日需水强度Ea=6.0mm/d。(3)设计灌水定额及灌水周期①设计灌水定额minmax1.0m式中：m---为设计灌水定额，mm；γ---为土壤容重，g/cm3；Z---为计划湿润层深度，m；θmax、θmin---适宜土壤含水率上下限(占干土重的百分比)；β---为田间持水率。土壤湿润层深度z=60cm，适宜土壤含水量上限取田间持水率的90%、下限取66%。按上式计算设计净灌水定额。经计算m=0.1×1.45×0.6×27×(90-66)=56.38mm，即37.6m3/亩。②灌水周期:T=(m/Ea)=56.38÷6=9.4天，取10天。式中：T---为设计灌水周期，单位d；其余符号意义同前。(4)工程总体布置依据地形、地块、道路等情况布置管道系统，使管线最短，控制面积最大，便于机耕，管理方便。并尽可能双向分水，方便浇地、节水，长畦改短。在典型地块内，泵站位于大王庄与小王庄东南的裴子岩河边，管道采用PVC材料，总管、干管、分干管、支管和移动软管相结合。从泵站沿南北方向布置总管一条，长40m；在总管上利用1条长为1332m的干管南北布置；再垂直于这条干管布置10条分干管，分别为590m的1条、500m的9条；在这10条分干管上各布置支管，每条支管长约37m。给水栓沿支管布置，间距不大于100m，共布置122个给水栓。给水栓双向分水控制灌溉，给水栓上连接移动式输水软管，软管连接采用快速接头，每个给水栓的控制面积为10.41亩。低压管道灌溉典型工程设计布置图见图4-2。图4-2泵站低压管道灌溉典型工程设计布置图1300110085811001300(5)灌溉设计流量的确定根据设计灌水定额、灌溉面积、灌水周期和每天工作的时间，按下式计算确定系统灌溉设计流量。Q设=0.667mA/(ηTt)式中：Q设---为管道系统的灌溉设计流量,m3/h；η---为灌溉水利用系数,低压管灌区取0.85；t---为灌水时间，h，取15h；T---为设计灌水周期，dm---为设计灌水定额，mm；A---为典型区面积，亩；则，Q设=0.667×56.38×1270÷(0.85×10×15)=374.58m3/h。(6)低压管道灌溉系统工作制度确定①毛灌水定额毛灌水定额按下式计算：W毛=W/η水式中：W毛---毛灌水定额(m3/亩)；W---净灌水定额(m3/亩)；η水---灌溉水利用系数,低压管灌区取η水=0.85。则：W毛=37.6/0.85=44m3/亩。②一次灌水的延续时间t次=W毛×A0/q0式中：t次---一次灌水的延续时间(h)；A0---单口控制面积（亩），由管网布置知A0=1270/122=10.41(亩)q0---单口流量（m3/h），每次开2个口。q0=374.58/10/2=18.73(m3/h)则：t次=44×10.41/18.73=24h③轮灌组的划分N=int(t日×T/t次)式中：N--轮灌组数(个)；t日---日运行小时数(h)；int[]---取整符号；其余符号同前。则：N=15×10/24=6，取6个轮灌组。为减少干、支管管径，减少投资，干管采取3条分干管为一个轮管组，每次每条分干管有3条支管工作。分干管采取3条支管为1个轮灌组，每次每条支管开启1个给水栓的运行方式。(7)管网水力计算①系统流量的确定由于在一个轮灌组中，每条支管只有一个给水栓工作，故干管流量Q干=Q设/3=374.58/3=124.86m3/h，分干管流量Q分=Q干/3=124.86/3=41.62；支管流量Q支=Q分/3=41.62/3=13.87m3/h，。②总管、干管、分干管、支管管径的确定VQd8.18式中：Q--管道设计流量(m3/h)；d--管道内径(mm)；V--管道经济流速,总管取1.5m/s、干管取1.4m/s、分干管取1.3、支管取1.2m/s。则：支管管径mmd6420.187.138.18支取d支=75mm；分干管管径mmd37.10630.162.418.18分干取d分干=110mm；干管管径mmd54.1774.186.1248.18干取d干=200mm。总管管径mmd09.2975.158.3748.18总取d干=355mm。③管网水力计算1)沿程水头损失计算77.477.1/94800dLQhf式中：hf--管道沿程水头损失,m；L--计算管道长度,m；Q--管道设计流量,m3/h；d--管道内径,mm。地面塑料软管的沿程水头损失按上式计算后，根据软管铺设顺直程度及地面平整情况乘以1.1～1.5倍系数。现以最不利轮灌组运行时的工作状态来进行水力计算和水泵选型。最不利固定管道包括总管、干管、分干管和支管，总长1912m，其中，总管长40m，干管长1332m，分干管长500，支管长37m，配地面移动软管长45m。固定管道沿程水头损失：hf固=（94800×40×374.581.77÷344.14.77）+（94800×1332×124.861.77÷193.84.77）+（94800×500×41.621.77÷1104.77）+（94800×37×13.871.77÷754.77）=0.11+7.96+6.37+0.42=14.86m。地面移动软管沿程水头损失：hf软=1.1×94800×45×17.491.77÷754.77=0.85m。2)局部水头损失计算局部水头损失按总沿程水头损失的10%计。(8)水泵选型系统总扬程为，H总=1.1Σhf+Δz式中：H总--为系统要求的总扬程，m；hf--为输水管道沿程水头损失，m；Δz--为进水池水位至管道水位的高差，m；取2.5m。则：H总=1.1×(14.86+0.85)+2.5=19.78m。根据上述设计流量和设计扬程，扬水站选用12sh-19-4P型离心泵，流量Q=612m3/h，扬程H=23m，配套功率为55KW电机。水泵台数1台。本项目区共设7个扬水站。典型区工程量统计典型区内主要工程量Φ355的共计40m，Φ200的共计1332米，Φ110的共计5090m，Φ75的共计4514m，开挖土方量12073方。同理按以上的计算步骤可的整个低压管灌区的工程总量工程量统计Φ355的共计354m，Φ200的共计11747米，Φ110的共计45149m，Φ75的共计40040m，开挖土方量共计107095方。。低压管灌区各泵站主要工程量表泵站序号管径数量小井1号泵站片区面积1270亩Φ35540mΦ2001332mΦ1105090mΦ754514m土方开挖方量12073m3逆止阀数量1个逆止阀井数量1个泄水阀数量10个泄水阀井数量10个给排水阀数量193个给排水阀井数量193个泵型12sh-19-4P型离心泵1台小井2号泵站片区面积1035亩Φ35533mΦ2001341mΦ1104150mΦ753680m土方开挖方量9844m3逆止阀数量1个逆止阀井数量1个泄水阀数量10个低压管灌区各泵站主要工程量表泵站序号管径数量泄水阀井数量10个给排水阀数量169个给排水阀井数量169个泵型12sh-19-4P型离心泵1台白佛寺1号泵站片区面积1822亩Φ35558mΦ2001681mΦ1107386mΦ756550m土方开挖方量17522m3逆止阀数量1个逆止阀井数量1个泄水阀数量11个泄水阀井数量11个给排水阀数量294个给排水阀井数量294个泵型12sh-19-4P型离心泵1台白佛寺2号泵站片区面积1678亩Φ35553mΦ2001686mΦ1106801mΦ756032m土方开挖方量16136m3逆止阀数量1个逆止阀井数量1个低压管灌区各泵站主要工程量表泵站序号管径数量泄水阀数量11个泄水阀井数量11个给排水阀数量274个给排水阀井数量274个泵型12sh-19-4P型离心泵1台白佛寺3号泵站片区面积1914亩Φ35560mΦ2001820mΦ1107683mΦ756813m土方开挖方量18220m3土方回填方量18220m3逆止阀数量1个逆止阀井数量1个泄水阀数量12个泄水阀井数量12个给排水阀数量274个给排水阀井数量274个泵型12sh-19-4P型离心泵1台张表屯泵站片区面积1926亩Φ35561mΦ2001932mΦ1107803mΦ756920m低压管灌区各泵站主要工程量表泵站序号管径数量土方开挖方量18512m3逆止阀数量1个逆止阀井数量1个泄水阀数量13个泄水阀井数量13个给排水阀数量337个给排水阀井数量337个泵型12sh-19-4P型离心泵1台黄庄泵站片区面积1555亩Φ35549mΦ2001955mΦ1106236mΦ755531m土方开挖方量14788m3逆止阀数量1个逆止阀井数量1个泄水阀数量13个泄水阀井数量13个给排水阀数量267个给排水阀井数量267个泵型12sh-19-4P型离心泵1台1水泵选型1）提水设计标准和工程规模根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB/50288-99），典型区设计提水灌溉面积1270亩。2）装机容量和机泵选型①设计流量根据设计灌水定额、灌溉面积、灌水周期和每天工作的时间，按下式计算确定系统灌溉设计流量。Q设=0.667mA/(ηTt)式中：Q设---为管道系统的灌溉设计流量,m3/h；η---为灌溉水利用系数,低压管灌区取0.85；t---为灌水时间，h，取15h；T---为设计灌水周期，dm---为设计灌水定额，mm；A---为典型区面积，亩；经计算，Q设=374.58m3/h。②设计水位设计水位是计算确定泵站设计扬程的依据。根据巨野县农业灌溉的现状及发展要求，取保证率85%时的水位作为设计水位。③设计扬程：见高效节水灌溉(泵站)工程典型设计④泵站站址选择水源丰富的河道（沟渠）上。⑤供电条件较好⑥泵站的总体布置要考虑整个供水系统布局，灌溉泵站的总体布置，采用引水式和岸边式两种。⑦泵房设计机房型式的选定：由于所选泵为离心泵，故选用干湿型泵房，且分位两间，一间为值班室另一间为泵室。泵房长9.32米，宽5.44米，泵房前设进水池。机房布置与尺寸确定：机组在机房内沿垂直水流方向布置，为便于检修与管道能直线布置故在泵室中央位置安放水泵，电机等设备安置在水泵旁边，管路布置：12sh-19-4P型离心泵的安装外形尺寸，水泵底部基座为C20混凝土浇筑。管路沿地面铺设方向与河道垂直，沿线由管道固定卡固定。压力管的连接要求不漏水，支承点要牢固。管道出水口与低压管灌总管直接相连，管径不小于出水口管径。机房尺寸的确定：根据泵体大小及其阀件管路配件尺寸，安装检修及操作管理所需的空间，确定机房中心距2.5米，总宽度5米，机房高度为3.88米且泵室底板应低于值班室底面1米。机房墙体为0.24米的砖混结构，房顶为钢筋砼现浇层。⑧进水建筑物设计利用泵站从河道中直接取水。前池有正向进水和侧向进水两种形式，本次设计中选择正向进水流态较好的前池。前池扩散角选择：α=200-400前池长度计算公式：L=(B-b)/2tan(α/2)池底纵向坡度计算：i=(H-h)/L进水喇叭口直径:D进=（1.3～1.5）D1进水池宽度:B=3D进进水管口至池底的距离即悬空高度:P=（0.5～0.8）D进进水池长度:Lg=KQ/hB＞4D0后墙距=（0.8～1.0）D0淹没水深=（0.8～1.8）D0进水池构造设计：进水池采用立式箱型浆砌条料结构，池底采用0.4米的M10浆砌块石，以防冲刷和便于清淤。⑨进水管道选择橡胶管或钢管。⑩水泵及辅助设备选型的基本原则：满足泵站设计流量和设计扬程的要求，同时要求在整个