贵阳市乌当区柏枝田水库工程提灌区管道工程设计分析

【摘要】柏枝田水库灌溉及供水工程是以灌溉、乡镇供水为主，兼有农村人畜饮水，同时具有调节下游河道水环境功能的一项综合性水利工程。在该水库工程建设设计中，提水灌区管道工程设计是一项重要的组成部分，必须加强重视和分析。本文主要结合笔者多年工作经验，阐述了贵阳市乌当区柏枝田水库工程提灌区管道工程设计相关内容。

【关键词】水库；灌区；管道；管材；管网

1、工程概况

柏枝田水库位于贵阳市乌当区东部的百宜乡拐比村柏枝田村民组，是以灌溉为主，兼有城镇供水的综合性水利工程，工程建成后可为5713亩生态型蔬菜基地、稻田、经济果林年供水110万m3，解决百宜乡及周边村寨2020水平年9394人后饮水59万t的安全饮水问题，同时确保河流生态环境用水29.6万m3/年。

2、提水灌区情况

柏枝田水库灌溉范围主要为百宜乡拐比、柏枝田、周家寨、台子田、拐吉、大凹、汪家寨、团坡、界牌、拐里、冷冲、基昌坝、百宜等13个村寨。其中柏枝田、台子田、拐比、大凹、汪家寨、团坡、界牌、拐里、冷冲片区为自流灌溉，其余村寨为提水灌溉。

提水灌区：从水库下游管道取水，利用泵站提水到高位水池；拟采用输水干管从高位水池取水，输水至百宜林场，在输水总干管0+114桩号处接朱家湾输水主管，在输水总干管0+389桩号处接朱家湾输水主管处接基昌坝输水主管、东瓜穴输水主管输水至灌区。

朱家湾输水主管接输水干管，经从依坡、拐吉，最后到朱家湾，总长1564m，总控制灌溉面积841亩；基昌坝输水主管接输水干管，顺基昌坝通村公路布置，总长1202m，总控制灌溉面积1033亩；东瓜穴输水主管接输水干管，顺323县道布置，经百宜，最后到东瓜穴，总长2335m，总控制灌溉面积1041亩及解决人饮9394人，牲畜3209头（需水流量为0.019m3/s，日变化系数为1.3，则设计流量为0.025m3/s）。

根据地质勘查，灌区内无重大地质缺陷如活动断层、滑坡、泥石流等，对输水线路的选择不存在地质条件制约因素。

3、提灌区管道工程设计

3.1 线路选择

本次设计在对现场复核调查看，管线可以分为两个布置方案：

（1）管线布置方案一：

拟采用输水干管从高位水池取水，输水至百宜林场，在输水总干管0+114桩号处接朱家湾输水主管，在输水总干管0+389桩号处接基昌坝输水主管、东瓜穴输水主管输水至灌区。

朱家湾输水主管接输水干管，经从依坡、拐吉，最后到朱家湾，总长1564m，总控制灌溉面积841亩；基昌坝输水主管接输水干管，顺基昌坝通村公路布置，总长1202m，总控制灌溉面积1033亩；东瓜穴输水主管接输水干管，顺323县道布置，经百宜，最后到东瓜穴，总长2335m，总控制灌溉面积1041亩及解决人饮9394人，牲畜3209头（需水流量为0.019m3/s，日变化系数为1.3，则设计流量为0.025m3/s）。

（2）管线布置方案二：

拟采用输水干管从高位水池取水，输水至百宜林场，输水干管0+130桩号处朱家湾输水主管和基昌坝输水主管；东瓜穴输水主管直接从高位水池取水输水至灌区。

朱家湾输水主管接输水干管，经百宜林场北面1315m高程的垭口、朱家湾，最后到拐吉，总长2020m，总控制灌溉面积1108亩。

基昌坝输水主管接输水干管，从灌区中间布置，总长1470m，总控制灌溉面积1410亩；东瓜穴输水主管直接从高位水池取水，经323县道对面1330m高程垭口到百宜，最后到东瓜穴，总长2820m，总控制灌溉面积1170亩、解决人饮9394人，牲畜3209头（需水流量为0.019m3/s，日变化系数为1.3，则设计流量为0.025m3/s）。

但经过两方案的比较来看，方案一管线长度比方案二短516m，方案二费用比方案一高5.89万元，且地形起伏较大，不利于管线布置。综上，所以最终选择方案一。

3.2 管网布置

拟采用输水干管从高位水池取水，输水至百宜林场，在输水总干管0+114桩号处接朱家湾输水主管，在输水总干管0+389桩号处接朱家湾输水主管处接基昌坝输水主管、东瓜穴输水主管输水至灌区，总设计灌溉面积为3843亩。

家湾输水主管接输水干管，经从依坡、拐吉，最后到朱家湾，总长1564m，总控制灌溉面积841亩（其中果林132亩，蔬菜709亩）。

基昌坝输水主管接输水干管，顺基昌坝通村公路布置，总长1202m，总控制灌溉面积1033亩（其中果林147亩，蔬菜886亩）。

东瓜穴输水主管接输水干管，顺323县道布置，经百宜，最后到东瓜穴，总长2335m，总控制灌溉面积1041亩蔬菜及解决人饮9394人，牲畜3209头（需水流量为0.019m3/s，日变化系数为1.3，则设计流量为0.025m3/s）。

沿输水主管每400m左右布置一根支管，再在支管上沿等高线布置分管，每根分管上布置给水栓，第一个给水栓距支管入口25m，其余间距为50m左右，不足50m的按25m布置给水栓，然后用移动软管接给水栓，通过移动塑胶软管输送至灌区人工浇灌，移动塑胶软管长约25m。

3.3 管材比选

输水管在长距离输水工程中，管材的选择一般要根据工程的规模，管道的工作压力，输水距离的长短，工程的进度与重要性，以及工程所在地的地形、地貌、地质情况，当地管材的生产状况，应用管材的习惯，进行技术、经济、安全等方面论证综合比较后确定。本工程在钢管、铸铁管、预应力钢筋混凝土管、PE管、玻璃钢夹砂管和聚氯乙烯（UPVC）管等方面选择。现将上述6种管材进行比较，见表1。

由上表1比较可以知道各类管材的优缺点，根据灌区地形条件进行综合考虑，因此，本工程采用PE管。

3.4 输水管计算

3.4.1 灌区管网设计流量

Q =（灌溉面积×灌溉用水定额）÷（灌水时间×灌溉水综合利用系数），管道水利用系数为0.9。

3.4.2 管道选择

根据灌区的地形特征，采用PE管，PE管均为地埋管道。管径选择其计算公式如下：

式中：D—设计管道外径，m；Qmax—最大设计流量，m3/s；V—设计流速，取经济流速（1.0m/s～1.5m/s），取1.0m/s。

3.4.3 水头损失计算

由于管灌区干、支管布设较多且密，节点复杂，难于进行各节点水力计算。本次设计按代表性原则进行各管水力计算，即选择管网起始部位和末端部位进行计算，只要该管的水力控制要素满足设计水力要求，其他管段亦可满足。

根据规范PE管沿程水头损失计算公式如下：

式中：hf—沿程水头损失（m）；L—管道长度（m）；d—管段计算内径（m）；Q—管段流量（m3/h）。局部水头损失hj近似按沿程水头损的10%～15%计。取10%计。

3.4.4 小水池设计

根据项目区用水量，本次设计单个水池容积为40m3和25 m3。根据规范蓄水池的容积按日最大需用水量的40%～60%计算。

根据灌溉定额，各小灌区日最大需用水量为：

W=101×1÷0.9=112m3/d×0.6=67.33m3/d；

W=53×1÷0.9=58.89m3/d×0.6=35.33m3/d；

结语

通过实践发现，乌当区柏枝田水库工程提水灌区管道工程输水效率高、节水、省工，管理方便，取得了较好的运行管理效果。在灌区管道工程设计中，必须结合工程实际情况，加强分析和经验总结，确保设计的合理性，从而为同类工程提供重要的借鉴和参考。

参考文献：

[1]郭培成. 汾河三坝灌区桥头提水低压管道输水灌溉工程的建设及效益分析[J]. 山西水利科技， 2002（2）：46-48.

[2]闫建兵. “介休市兴地灌区管灌工程设计.” 山西水土保持科技 3（2015）：43-44.