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农田水利建设中分叉支管设计研究

作者:2018-11-08 01:00阅读:文章来源:未知

  摘要:在水电工程建设过程中会对山区的土地进行破坏, 需要对破坏的土地进行复垦, 农田水利工程是此类土地复垦工作中的一项非常重要的部分, 灌溉工程是农田水利工程的一项重要的单位工程。山区地形地貌及地质情况较为复杂, 且大部分的场地较为分散, 灌溉工程所需管道大多为分叉管道。本文就以大渡河猴子岩水电站为例, 对分叉管道在山区农田水利工程中的问题进行了深入研究。

  关键词:分叉管道; 山区; 农田水利;

  近年来在四川省山区, 随着水电站工程的建设, 对征用的临时土地造成了不同程度和不同类型的破坏, 对于各种类型的破坏需要进行复垦, 农田水利工程是此类土地复垦工作中的一项非常重要的部分, 灌溉工程是农田水利工程的一项重要的单位工程。山区地形地貌及地质情况较为复杂, 且大部分的场地较为分散, 灌溉工程所需管道大多为分叉管道。从一根引水主管上分成数根支管, 每根支管负责一个片区的灌溉, 并且分叉之后的管道不再汇合。分叉支管引水计算较为繁复, 需要做到保证总管及分叉支管的各相关水力要素达到平衡, 在水力计算指导下选择作为经济合适的管径。

  1 工程简介

  猴子岩水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内, 是大渡河干流水电规划调整推荐22级开发方案的第9个梯级电站, 上游为丹巴水电站, 下游为长河坝水电站。从丹巴县城~瓦斯沟口沿河右岸有省道211公路通过, 并在坝址下游65km处的瓦斯沟口与国道318线相接。坝址距上游丹巴县城约47km, 距下游泸定县城约89km, 距成都市约402km, 对外交通条件较好。

  猴子岩水电站格宗安置点周边生产安置区较为分散, 分布在复建的S211省道两测, 其中涉及到需要考虑灌溉设施的区域有门角地垫高区域、索龙沟土地整理区域、格宗土地整理区域、小成都土地整理区域。

  2 分叉支管设计

  2.1 水源选择

  根据2016年2月对江口沟进行的流量监测, 其流量为0.02104m3/s, 即日流量为1817.86m3/d, 安置点生活用水量为240.0m3/d, 约占沟内流量的13.24%。由于江口沟下游无居民生活用水, 除安置点生活用水240.0m3/d外, 枯水期沟内剩余流量为1577.86m3/d, 生产用水需求为1235.52m3/d, 江口沟可满足其下游生产用水需求, 且有富裕量。格宗生产生活用水均考虑从江口沟取水。

  2.2 分叉支管设计

  2.2.1 计算方法

  确定每一个分叉点处的高程及每一段管道的长度, 每一区域的管道可以当作简单的串联管道进行水力学计算。

  根据水工计算手册第9卷, 树状管网水力计算其一是在管网布置和各级管道流量已确定的前提和满足约束条件下, 计算各级管道的经济管径, 当管道首端水压已知时, 在满足首端水压条件下, 确定管网各级管道的管径。

  图1为一分叉管道, 总管自水池引出后, 从B点分叉, 然后通过两根支管分别于C、D两点流入大气。C点和水池水面的高差为H1, D点和水池水面的高差为H2。AB、BC、BD各段的水头损失分别用hf, hf1, hf2表示, 流量用Q、Q1、Q2表示。

  图1

  

  显然, 在此情况下管道ABC及ABD均可作为串联管道计算。
 

  式中:v———水的流速 (m3/s) ;

  d———管道内径 (m) ;

  K———管道的流量模数;

  A———管道的过水断面面积;

  C———谢才系数;

  R———水力半径。

  2.2.2 支管布置

  确定每一个分叉点处的高程及每一段管道的长度, 每一区域的管道可以当作简单的串联管道进行水力学计算, 猴子岩生产安置区简略布置图见图2。生产生活用水均从江口沟取水, 江口沟高程为1940m, 于1882m处设置水厂处理生活用水, Q总为生活用水和生产用水总流量为0.0171m3/s, L总为取水口到水厂管长为412.47m;本文只讨论灌溉供水, Q产为生产用水流量为0.0143m3/s, L产为水厂到1853m分叉点的管长为273.99m;从1853m高程处分叉后往北灌溉索龙沟及门角地片区, 往南灌溉格宗及小成都片区, 格宗片区又分为格宗1号片区及格宗2号片区;Q索门为索龙沟及门角地片区流量为0.0075m3/s, L索门为1853m分叉点到门角地分水点的管长为237.63m;从1841m处分叉, 一部分灌溉门角地片区, 一部分灌溉索龙沟片区, Q门为门角地片区流量为0.0032m3/s, L门为从1841m分叉点到门角地片区管长为31.98, Q索为索龙沟片区流量为0.0043m3/s, L索为从1841m分叉点到索龙沟片区管长为835.97m;Q格小1为格宗片区及小成都片区流量为0.0068m3/s, L格小1为从1853m高程处分叉后到高程1849m格宗第一片区分叉点管长为203.47m, Q格1为格宗一片区流量为0.0007m3/s, L格1为高程1849m分叉点到格宗一片区管长为28.95m, Q格小2为格宗片区及小成都片区扣除格宗一片区后总流量为0.0061m3/s, L格小2为从1849m高程处分叉后到高程1844m格宗第二片区分叉点管长为636.13m, Q格2为格宗一片区流量为0.0020m3/s, L格2为高程1844m分叉点到格宗二片区管长为13.81m, Q小为小成都片区流量为0.0041m3/s, L小为高程1844m分叉点到小成都片区管长为659.66m。索龙沟门角地最高处高程均为1880m, 格宗垫高场地高程为1845m, 索龙沟垫高场地为1844m。

  图2

 

  2.2.3 水力计算
 

  表1 管道水力计算成果表

  3 结语

  本工程位于猴子岩水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内, 为格宗移民安置点配套造地工程中的农田水利项目, 由于造地点十分分散故需考虑采用分叉支管的形式进行灌溉。本文研究了格宗灌溉工程分叉支管的水力学计算, 对于山区分散片区的灌溉工程需要逐段计算管径流速及水头损失需要维持整体系统的稳定, 本文对山区土地复垦及土地整理工作中的农田水利工程中分叉支管灌溉的水力学计算有一定的指导作用。

  参考文献

  [1]李春龙.滴灌模式中支管管径的选择.辽宁沈阳:东北水利水电, 2016 (5) .
  [2]朱德兰, 吴普特, 牛文全.用两级优化法进行喷微灌配水支管设计.水利学报, 2005, 36 (5) .

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