低压管道灌溉

（m3/a）
W － 调蓄水量（m3）; η 蓄 －考虑蒸发和渗漏后的蓄水有 效利用系数, η蓄 = 0.6-0.7; f －径流系数; P － 设计年降雨量; Ar － 水库、塘坝、坝址以上集 雨面积(km2)。
二、灌溉用水量分析与计算
(一)作物需水量的计算 农作物生长发育过程中，从播种至 收获消耗于植株叶面蒸腾和株间蒸发的 水分的总和，称为作物需水量，也叫作 物耗水量或腾发量，它是农田灌溉工程 的一项基本参数。 作物需水量常用的计算方法如下：
一、地形地貌
地形地貌可应用已有的航测图、乡村 农田基本建设图作为规划参考。在理区规 划阶段应有l／5000－l／10000地形图；灌 区管网布臵应有1／2000一1／5000地形图。 在地形图上应标出行政区别、灌区位 臵及控制范围边界线耕地、衬庄、沟渠、 道路、林带、池塘、井、河流、泵站、高 （低）压输电线路等。
二、农业气象
低压管道输水灌溉工程规划中需要 的农业气象资料有： （1）温度 （2）风速 （3）湿度 （4）日照 （5）气压 （6）地温 （7）降水 （8）蒸发 （9）无霜期始终日期
三、灌溉水源
灌溉水源为地下水时、应收集补给区内含 水层厚度及埋藏深度、地下水位变幅、流速、 给水度、渗透系数、影响半径和水力梯度、单 位降深、涌水量等行关资科。 灌溉水源为地表水时，应收集当地或相关 水文测站中平水年、中等干旱年、丰水年的水 量及年内分配，即上述各典型年的流量过程线、 水位过程线、水位流量关系曲线，及年内含砂 量的分配等资料。 灌溉水源为小型水库时，应收集典型年的 逐月逐旬流量、水位库容曲线、设计年的洪水 流量过程线等。
第三节 低压管道输水灌溉技术 的发展与展望
一、国外发展概况
美国：早在20年代就在加利福尼亚州的图尔 洛克灌区应用低比管道输水灌溉技术，其形 式是地面闸管系统和地下管道阀门系统。
前苏联：典型的(相当于农渠一级的)低压管网系统 采用地下固定式石棉管或塑料硬管，从架空的“U” 型槽的斗渠通道虹吸管或管式放水口引水。 日本：灌溉输水系统已由部分管道输水向多级组合 的完整的管道输水系统发展。 以色列：以色列为干旱半干旱地区，有300万亩灌 溉土地，90％以上实现了管道化．水的有效利用系 数很高。全国主要水系已连结成统一水网。 其他如罗马尼亚、保加利业等国家，管道输水 灌溉发展也都比较快。
1.修正彭曼公式法
E ＝ Kc ET0 式中: E － 作物需水量（mm）或（m3/亩）; Kc －作物系数; ET0 －潜在腾发量（mm）或（m3/亩）。 计算ET0时按彭曼公式计算。关于彭曼公式农 田水利学书上有详细的介绍，这里就不在赘述了。 我国华北地区于“六五”期间对作物需水量 进行大量试验。主要作物潜在腾发量见图2－l、 图2－2、图2－3，供参考选用。
(2)作物系数Kc值的选择 影响Kc值的主要 因素是作物种类、作物生理特性、发育阶 段、播种日期、生长期长短及常遇到的气 候条件等。 计算作物需水量时，选用Kc值通常参 考联合国粮农组织灌溉及排水从书第24卷 提出的作物生育四阶段标淮划分。
初期、发展期、中期、后期。
根据当地或条件相似地区的生产实践 及试验资科确定作物生长阶段的大致天数， 见表2－4。 Kc值选择．初期见图2－4，中期见表 2－5。发展期的Kc值由初期与中期内插、 完熟时见表2－。当最小湿度介于20％－ 70％时内插。 按华北地区“六五”期间灌溉试验资 料，主要作物Kc值见表2－6，表2－7，表 2－8。
(三)给配水装臵 由地下输水管道向田间沟、畦配水的 给水装臵，一般称出水口，如能连接下一 级田间移动管道的，则称给水栓。 (四)保护设备 为防止水泵突然关闭或其它事故等产 生的水锤, 在管道系统首部或适当位臵安 臵调压或进排气阀等保护设臵。 (五)田间灌水设施 田间灌水设施一股是指与出水口相连 接的闸管系统 。
第二节 低压管道输水灌溉的优点
一、节水 管道输水系统可以减少渗漏和蒸发 损失，提高水的有效利用率。各地井灌 区低压管道输水灌溉的实践表明，一般 可比土渠输水节约水量30%左右。是一 项有效的节水灌溉工程措施。
二、输水快和省时、省力 管道输水灌溉是在一定压力下进行 的，一般比土渠输水流速大、输水快，供 水及时，有利于提高灌水效率，适时供水， 节约灌水劳力。 三、减少土渠占地 以管代渠在井灌区一般可比土渠减 少占地2%左右。对于我国土地资源紧缺， 人均占有耕地不足1.5亩的现实来说，这 是一个很大的社会和经济效益，其意义极 为深远。
二、我国发展概况
我国低压管道输水灌溉技术的运用为 时已很早，但集中连片的使用，是在50年 代以后。进入80年代以来，我国北方一些 地区连年干旱，地面与地下水资源日益紧 张，使得低压管道输水灌溉这项节水技术 得到飞速发展。
管道工程规划
第一节 基本资料与技术参数
基本资料的收集及有关技术参数的选 用，是搞好工程系统规划的前提，要求做 到准确可靠，必要时应对有关数据进行观 测、试验和分析论证。
低压管道输水是在低压条件下运用 的。目前主要用于输配水系统层次少(一 级或二级)的小型灌区(特别是井灌区)， 也可用于输配水系统层次多的大型灌区的 田间配水系统。其工作压力相对于喷灌、 微喷灌等较低。
二、压力范围
根据低压管道输水灌溉的运用条件、 通过研究和实践，其管道系统的压力一 放不超过0.2MPa，在克服管道的输水压 力损失之后。管道最远处出口压力应控 制在0.002-0.003MPa。有时受管材承压 能力的限制，管道的输水压力还得相应 地降低。
2．河(渠)水供给量 首先根据河流水文测站提供的水文 资料，进行频率分析与计算后，求出设 计年的河流来水量，结合流域规划确定 “管灌”引水流量和引水时段。 3．水库、塘坝引水量 根据设计年降水量P及库(塘坝)坝址 以上的集雨面积Ar 可供“管灌”引用的 库容调蓄的水量W，按下式计算：
W ＝ 1000η蓄fPAr 式中:
据渠灌区研究资料认为，用含有平均粒 径为0.028mm(其中粒径0.025m m占47％， 小于0.01mm的占9％)，含量大于6％(重量 比)的水灌溉农田，对玉米、棉花等作物生 长不利。从低压管道输水防淤角度要求， 粒径大于0.15mm的泥沙不允许进入管道。 泥沙含量不得大于10kg／m3。 (二) 供水量的计算 供水量的计算，通常是根据规划区的 供水资科进行频率计算，选择与灌溉设汁 标准相应的年份为设计代表年。灌溉设计 保证率见表2－4。
表2－12 P-σ棉花需水系数与产量关系
三、供需水量平衡分析与计算
供需水量平衡分析与计算的目的在 于：规划管道输水控制面积；确定作物 种植结构及其种植比例；为合理开发利 用水资源提供依据；确保在同一灌溉设 计年内的供水量与需水量平衡，若出现 需水量大于供水量时，应提出补源措施 或调整灌溉面积和种植计划。
第三章 低压管道输水灌溉技术
第一节 概 述
一、低压管道输水灌溉技术 低压管道输水灌溉简称管道输水灌 溉，在田间灌水技术上，仍属于地面灌 溉类，它是以管道代替明渠输水灌溉系 统的一种工程形式。灌水时使用较低的 压力，通过压力管道系统，把水输送到 田间沟、畦，灌溉农田。
低压管道输水
低压管道输水主要特点：
四、节能 用管道输水灌溉，比土渠输水多消耗一 定能耗，但通过节水，提高水的有效利用 率所减少的能耗，一般可节省能耗20%一 25%。 五、灌水及时促进增产增收 管道输水灌溉，减少水量损失，同时 改善了田间灌水条件，缩短了轮灌周期， 从而有效地满足了作物生长的需水、可收 到增产增收的效果。 另外，采用管道输水，还便于管理便于 机耕 。
表2-4 部分作物生长阶段天数（d）
表 2 5 部 分 作 物 在 生 长 中 期 和 完 熟 时 的 值
— Kc
表2－6 冬小麦作物系数Kc
表2－7 夏玉米作物系数Kc
表2－8 棉花作物系数Kc
2．需水系数法 在确定规划地区作物需水量时，可以采 用近似地区灌溉试验所提供的需水量值(通常 称为需水系数)．根据规划区计划产量计算作 物需水量，见下式： E ＝ KY 式中 E — 作物需水量(m3/亩)； K — 需水系数(m3/亩)； Y — 作物单位面积上的产量(kg／亩)。 “六五”期间华北地区试验成果。见表2－ 9、表2-10。主要作物需水量与模系数见表2－ 11。
第二节 水源分析与供需水量计算
一、水源分析 管道输水灌溉工程规划中进行水源 分析的目的、是为准确的掌握不同设计 保近率年份水源可供开采的水量、水位 变化、水质等情况，为工程设计提供依 据。 （一）管道输水灌溉对水源水质的要求 农田灌溉水质标准见表2－3。
表 2 － 3 农 田 灌 溉 水 质 标 准 值
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(2) 侧向补给 W2 ＝ 365K h含 L J （m3/a） 式中: K － 含水层渗透系数（m /d）; h含 － 补给区中地下水含水层厚度 (m); L － 补给区周边长度（m）; J － 补给区内地下水坡度
(3) 灌溉回归水量 W3 ＝βMA 式中: β －灌溉回归系数，从当地水文 地质资料中查选; M － 灌溉定额(m3／亩)，由灌溉 试验资料提供; A －灌溉面积(m2)
Mg ＝ 0.667 (E-Pe) A /η水 式中
Mg—毛灌溉水量(m3/亩) E — 作物需水量(m m1； A — 灌溉面积(亩)； η 水 — 水 利 用 系 数 ， “ 管 灌 ” ＝ 0.80.95； Pe — 有效降水量(m m)。Pe＝σP，σ 为有效 降雨系数，一般根据实测资料而定。 规划时可根据一次降雨量大小取值，见表 2-12。
表2－9 冬小麦需水系数与产量关系
表2－10 夏玉米需水系数与产量关系
表2－11 棉花需水系数与产量关系
(二)灌溉用水量 在灌溉设计年内，为保证作物各生育 期需水要求，除该时段的降水供给水量外、 尚有部分亏缺水量，需灌溉补给，这部分 亏缺水量为净灌溉用水量。考虑各级输水 损失及田间损失、要求水源提供的水量为 毛灌溉水量．按式(2－5)计算。
三、管道系统组成 低压管道输水灌溉系统，根据各部 分承担的功能由：水源(机井)、输水管 道、给配水装臵(出水口、给水栓)、安 全保护设施(安全阀、排气阀)、田间灌 水设施等部分组成,见图1-1所示。
(一)水源 低压管道输水灌溉的水源有井、河、 渠、水库、塘等，配套的提水动力多为机 泵(有自压条件的除外)。 (二)输水系统 输水系统是由输水管道、管件(三通、 四通、弯头、变径接头等)连接成的输水通 道。按管道材料可分为混凝上管、水泥砂 土管、缸瓦管、石棉水泥管、塑料管等。
表2-4
灌溉设计保证率
1．地下水可开采量
地下水可开采量根据水文地质资料分 析计算，单井出水量应根据抽水试验资料 确定。在平原井灌区内发展“管灌”，以 开采潜层地下水为主、 其地下水的来源主 要有三部分。可根据当地水文地质资科分 分析计算地下水量。
(1) 降雨入渗量 W1 ＝ 0.001αPA 式中: 0.001 － 换算系数 α － 入渗系数、从当地水文地 质资料中查选； P － 设计年降水量（m m） A － 补给地下水面积（m2）
表2－2
耕作层土壤主要参数
五、土地利用现状 1）规划区耕地面积、林果面积、滩涂和盐 碱地面积、荒地面积、池塘水面面积及其 他用地等项数量分布。 2）作物种类、播种面积、种植比例。 六、水利工程设施状况 规划区内的灌、排工程及设备。 七、社会经济 重点收集规划区内人口、劳力、人均 占行耕地，粮棉等作物产量，农、林、牧、 副产值。
四、土壤及土壤特性
为编制作物灌溉制度、在规划区土 壤普查资料的基础上，主要核实如下几 项内容。 1．土壤质地 在野外可用指测法鉴定土壤质地， 也可取样进行颗粒分析鉴定土壤质地， 见表2-1。
表2－1
土壤质地分类表
2．土壤主要物理性能
（1） 土壤干容重 自然状态下单位体积干土重。 （2） 土壤田间持水量 是土壤中作物有效水分含量的上限，也 就是灌溉后土壤含水量的上限。一般作 物的适宜含水量应保持田间持水量的60 ％－100％。不同土壤作物耕作层田间持 水量见表2－2。