山区灌溉水力计算

在山区灌溉中，地形高差大，可充分利用重力势能进行自流灌溉，但当水源位于较低高程处时。可采用建提水泵站、高位蓄水池的方式来实现自流灌溉。这样泵站灌选泵、上水管管径、下水管管径均需根据水力计算确定，已达到经济合理。我就结合龙口市大草屋灌溉工程，对山区灌溉水力计算进行简要说明。

一、工程简介及主要工程内容

1、工程简介本次工程位于龙口市七甲镇大草屋村，设计灌溉面积1000亩，作物以姜为主。水源与高位水池高程相差51m，相距764m。

2、工程内容：新建泵站一处、上水管线铺设、新建高位水池、下水管线铺设及新建出水口。

二、工程水力计算：

1、灌溉定额与设计流量的计算：

a、净灌水定额计算采用公式：In=1000γsh（β1-β2）

式中：In ， 净灌水定额（mm）；γs，计划湿润层土壤干容重，1.4g/cm3；h，土层计划湿润深度，0.6m；β1， 适宜含水量（重量百分比）上限，取田间持水量（24%）的90%；β2，适宜含水量（重量百分比）下限，取田间持水量（24%）的65%。

b、设计灌水周期采用公式：T=In/Ea

式中：T，设计灌水周期（d）；Ea ；设计日耗水强度，3.5mm/d

c、毛灌水定额采用公式：I=In/η

式中：η，灌溉水利用系数，取0.85

d、设计流量计算公式采用：

式中： Q，设计流量（m3/h）；I，毛灌水定额（m3/亩）；A，灌区面积（亩）；T，灌水周期（d）；t，每天运行时间，取12h；

经计算，本项目区灌溉设计流量为235.3m3 /h。

2、选泵及上水管线水力计算

a、泵站至高位水池段管径确定：

式中：d，管径内径，mm；Q，设计流量，m?/h；V，管道材料选取U-pvc管，经济流速，取1.5m/s；

经计算d=235.46mm，确定商品管径（公称外径）为D=250mm。

b、上水管道水头损失计算

沿程水头损失计算：hf=

式中：f，沿程水头损失摩擦系数，取9.48×104；Q，流量，m?/h； m，流量指数，1.77；L，计算管道长度，m；d，管道内径，mm；b，管径指数，4.77

局部水头损失计算hj：局部水头损失按总沿程水头损失的10%计。

上水管道总水头损失h=hf+hj=5.46+5.46*0.1=6.20m

c、水泵扬程计算

由于水源地形限制，泵选用离心泵。

水网入口设计压力Hin=hf+hj+Δz +hg=6.2+51.05+0.2=57.45m

水泵扬程为Hp=Hin+Hs+hp

式中：Hs，水泵吸程；hp，水泵吸水管及底阀水头损失；

则水泵扬程为64m，流量为235.3m?/h，选取离心泵ISW100-250（I）B，2台串联。新建泵房一座，内配置变压器、配电盘、压力表、降压启动柜等。

3、下水管线水力计算

高位水池往下自压灌溉管材选用pvc-u管，由下列公式可返求出管道管径：

式中： ，地形两点间高差（m）；Q ，流量 m3/h；D ，管道内径（mm）；L ，管道长度（m）；K ，局部水头损失系数，取10%。

按地势将管道分为6段，为a-b，b-c，c-d，b-e，a-f，f-g。

计算结果如下表：

节点名称 流量（m3/h） 流速（m/s） 计算管径（mm） 选用管径（mm） 长度（m） 水头损失（m）

a-b段 235.3 1.41 218.11 250 305 2.67

b-c段 235.3 1.12 268 280 268 1.37

c-d段 235.3 2.14 158.8 200 850 20.05

b-e段 235.3 2.08 154.4 200 620 13.69

a-f段 235.3 1.41 213.12 250 800 7.02

f-g段 235.3 2.08 157.5 200 800 17.67

4、高位蓄水池工程：

新建钢筋混凝土高位蓄水池一座，容积为270m3。

5、结语

本工程的实施恢复了大草屋村因无法灌溉而荒废的1000亩耕地，增加了农民收入，对农村建设提供了帮助。