方塘提水节水灌溉工程管网设计

冯玖龙+陈晨+张赓

【摘 要】 方塘提水节水灌溉工程面积24 hm2，方塘上部尺寸为40m×50m，边坡1：1.5。深度6.0m，底部尺寸为22m×32m。涌水量按半径为15m的大口井近似计算。管网布设干管1条，支管5条。灌溉定额 399m3/hm2，灌水周期为8d。 P340 管材性能， 未超过0.6MPa×1.5，满足设计要求。

【关键词】 方塘提水；节水灌溉 管网设计

Pond water water-saving irrigation pipe network design

Feng Jiu-long1, Chen Chen2, Zhang Geng3

(1.Liaoning province Fuxin Mongolia Autonomous County Nur town water station Fuxin Liaoning 123100；

2.Liaoning province Fuxin Mongolia Autonomous County of Shifushi reservoir managementFuxin Liaoning 123100；

3.Dalian University of Foreign Languages, Liaoning Province Dalian Liaoning 116044) 

【Abstract】 Pond water water-saving irrigation area of 24hm2, and the size of 40m× 50m, slope 1:1.5. The bottom depth of 6.0m, the size of 22m × 32m.Approximate yield by 15m radius by calculation. Pipe network laying pipe 1,branch 5. Irrigation quota and irrigation cycle for 399m3/hm2, 8d. The properties of P340 pipes, not more than 0.6MPa × 1.5, meet the design requirements.

【Key words】 And proposed water;Saving irrigation;Pipe network

项目区位于阜新东南部平原区，方塘提水节水灌溉工程面积为24 hm2，根据灌溉面积和地形条件，布设干管1条，支管5条，灌溉方式为管道灌溉。设计灌水定额399m3/hm2 ，设计灌水周期为8d。

1. 方塘结构 

（1）方塘上部尺寸为40m×50m，深度6.0m，边坡1：1.5，底部尺寸为22m×32m。采用干砌石护坡，厚度0.4m，铺设两层反滤层，上层厚度10cm为砂砾石垫层，下层铺厚度10cm为中粗砂垫层。在坡脚处设高度0.6m，宽度0.8m的石笼护脚。方塘顶部为砖砌围墙，高度1.0m，宽度0.24m。墙底浆砌石基础，深度0.5m，宽度0.5m。方塘有效容积为2313.13m3。

（2）在方塘底部设预制混凝土管集水井1眼，井径为1m，井深2m，采用砼管。在护坡上设混凝土水泵管道镇墩，在距地面1.5m处预留1.2m宽矩形槽，以便安装水泵管道。

2. 方塘涌水量计算

方塘集水能力近似按大口井涌水量进行计算。根据方塘设计结构型式，底部尺寸为22m×32m。，通过分析，可近似半径为15m的大口井。根据抽水试验资料：含水层厚度2.8m5～6.95m。初见水位3.5m，稳定水位为5.2m，渗透系数115.1m/d。影响半径161.3m。

方塘涌水量近似按大口井（潜水、井壁、井底同时进水）非完整井公式计算：

Q=πKs2h0-S 2.31gR r+2r π 2+r m(1+1.185lgR 4m) 

式中： Q——来水量；

K——含水层渗透系数，115.1m/d； 

S——水位降落，1.7m；

h0 —— 静水位至井底的高度 ，2.5m；

R ——影响半径，161.3m；

r——井的半径，15m；

m——井底至含水层底板的高度，3.1m；计算得 Q= 1913.2m3/d = 79.72m3/h。 Q=1913.2m3/d=79.72m3/h。

经计算方塘涌水量79.72 m3/h，大于灌溉设计用水量78.53 m3/h。方塘结构尺寸、涌水量满足设计要求。

3. 管网流量计算

Q干管=Fm/Ttη= 359×26.6/8×16×0.95=78.53m3/h=0.022m3/s

Q支管=Fm/Ttη= 9.5×7×26.6/8×16×0.95=14.55m3/h = 0.004m3/s

Q给水栓=Fm/Ttη = 9.5×26.6/8×4×0.95=8.31m3/h=0.0023m3/s



4. 管网管径选择

按公式选管网管径：D=1.13 Q/V

式中： D——输水管道内径，m；

Q——管道设计流量，m3/s；

V——管道内适宜流速，m/s。

D干管=1.13 0.022/1.5=136.8mm，选择公称外径D=160mm，0.6MPa

D支管=1.13 0.004/1.3=62.73mm，选择公称外径D=75mm，0.6mpa

D给水栓=1.13 0.0023/1.3=47.5mm，选择公称外径D=63mm，0.4mpa



5. 水力计算 

5.1 水头损失。

沿程水头损失Hf=fLQm/db ，局部水头损失按Hf=15%Hf ，给水栓局部水头损失按0.5m。采用P340管，典型管路最末一条支管长320m，干管长340m。

5.1.1 沿程水头损失。

Hf=0.948×105×340×78.531.77/143/143.44.77+0.948×105×320×14.551.77/67.24.77=10.42m

5.1.2 局部水头损失。

Hj=0.42×15%=1.56m

5.1.3 水头损失。

∑Hf=10.42+0.51+1.56=12.48m

5.2 设计总扬程。

Hp=Zd+H+Z+ΔH

Hp——设计总扬程，m；

Zd——水源动水位与首部管路中心线之间的高差，m；

H——管路总水头损失，m；

Z——管路中心线水平面与地面最高处出水口之间的高差，m；

ΔH——0.3m(出水口富余水头取0.3m)。

Zd=5.5m

H=12.48m

Z=-1.2m

ΔH=0.3m

Hp=5.5+12.48+0.3-1.2=17.08

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5.3 水锤压力验算。

典型管路选取最末一条支管，验算水锤压力

水锤波传播速度

C=1435/ (1+ad)/δ

C——水击波速度；m/s；

a=R/E ——水的弹性系数与管壁材料的弹性系数。

a=0.53

d ——管道内径，cm；

δ——管壁厚度，cm；

C=1453/ (1+0.53×14.34)/0.83=450.26m/s

水锤压力计算：事故发生在停机的瞬间，需验算直接水锤压力。

计算如下：

V0=Q/W=0.022/πR2=0.022/3.14×0.0717×0.0717=1.36m/s

Ha=CV0/g=450.26×1.36/9.8=62.49m

H总压力=Hp=Zd+H+Z=62.49+5.5+12.48=80.47m

5.4 压力复核。

选择管材压力等级0.6MPa，根据P340 管材材料性能， H总压力未超过0.6MPa×1.5，满足设计要求。

6. 结语

6.1 方塘结构。

方塘上部尺寸为40m×50m，深度6.0m，边坡1：1.5，底部尺寸为22m×32m。方塘有效容积为2313.13m3。

6.2 方塘涌水量。

方塘涌水量近似按大口井非完整井公式计算，方塘涌水量79.72 m3/h大于灌溉设计用水量78.53 m3/h，方塘结构尺寸、涌水量满足设计要求。

6.3 管网设计。

设计总扬程17.08m，水锤压力80.47m。采用P340管，选择管材压力等级0.6MPa，

未超过0.6MPa×1.5，满足设计要求。

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参考文献

［1］ 张贵轩，张赓.电法勘探找水技术方法研究与实际应用.中华建设科技，2013（10）.

［2］ 岳景阳，张宇，张赓.花生节水灌溉项目水资源供需平衡分析.中华建设科技，2014（4）.

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［文章编号］1619-2737（2014）06-28-851

［作者简介］冯玖龙（1964.9-），男，职称：水利助理工程师，工作单位：阜新蒙古族自治县泡子镇水利站，从事水利管理工作。

陈晨（1982.8-），男，职称：水利助理工程师，工作单位：阜新蒙古族自治县佛寺水库管理处，从事水利工程管理工作。

张赓（1991.11-），男，汉族，籍贯：辽宁省北票市人，职称：软件开发实习工程师，工作单位：辽宁省阜新市水利科技推广中心，主要研究JAVA开发，Javascript设计应用，ajax的实践等方向，大连外国语大学软件学院计算机科学与技术（日英强化）专业四年级学生。

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