(精品)农田水利学—管道排水系统规划设计 9页

第八章管道排水系统规划设计§1暗管排水一、概述1、什么是暗管排水在地下埋设管壁有多孔或缝隙的管道，排除土壤中多余的水分，降低地下水位、以利于农作物生长的防渍排水措施。2、暗管排水的优点与缺点（1）优点排水效果好；节省耕地；有利于农业机械化作业；（2）缺点易淤塞；投资高。二、暗管排水系统的组成与分类1、组成一般由吸水管、集水管、检杏井和岀口控制建筑物等组成。吸水管是管壁上有孔眼或缝隙、外包滤料的管道。十•壤屮过多的水通过管壁上的孔眼或缝隙进入管内。外包滤料的作用是防止泥沙进入吸水管内，并加大导水性，加大出水量。集水管一般是不透水管，汇集吸水管中的水流，并输送至排水明沟排走。检查井：观测暗管的水流情况，进行检修和清淤。出口控制建筑物：调节和控制暗管水流。2、类型（1）一级暗管排水系统只布置吸水管，吸水管的出水口伸向明沟。我国南方平原湖区因河网较密，人多采用这种形式。优点：布局简单，较易施匸，投资少，便于检修。缺点：出水口较多。（2）二级暗管排水系统暗管由吸水管和集水管两级组成。见图7-18（a）o土壤中过多的土先渗入吸水管，再汇入集水管，最后排入明沟。优点：大大减少了明沟。因此节约了耕地。有利于机械化耕作。缺点：布置复杂，增加了检查井数量，投资也较大，某段管道堵塞影响范围较大。三、暗管管材的选用1、选用要求皿选用经济、适用和耐久的管材。2、常用管材n（1）波纹塑料管：内经有55.70mm等,有弹性、可挠曲，每盘长约100m,每米管的进水面积3000mm左右，适作吸水管。上海市塑料制品研究所制成功，已批量生产。（2）瓦管：内经60〜80mm,圆形或外方内関形，每节长0.3〜0.5m,适宜作吸水管。（3）素合管：内经冇100〜800mm,|MI形每节长0.6〜1.0m。大口经管适宜作集水管。（4）其它刚性材料管：如水泥土管、水泥砂浆管、水泥石屑悖、粉煤灰管等。内经60〜150mm,I眞I形或外方I员］形，水口经每节长0.3〜0.5m,适宜作吸水管，大口经管每节长0.8〜1.0m,适宜作集水管。四、暗管的埋深与间距的确定1、暗管的埋深一般先按作物要求的地下水埋深确定埋深、再推求间距。暗管埋深D=AH+Ah+s式中ah—作物要求的地下水埋深；Ah——II余水头，般取0.2〜0.3m；s——暗管中水深。S值很小，可忽略不计。因此D=AH+Ahn根据各地经验，稻作区，以哂田期地下水埋深控制要求为准，暗管埋深在0.6〜0.8m。小麦地暗管埋深为1.0〜1.2m,棉花地暗管埋深为1.1〜1.4m。水旱轮作区，主要按旱作的要求來确定，暗管埋深宜川0.8〜1.0m。2、暗管的间距确定暗管间距冇田间试验法、理论计算法和经验数据法三种。理论计算法需要较多的水文地质参数，因此使川时往往受到限制。川间试验法，最能反映实际情况，但【II间试验需要人量的投资，试验周期也较长。经验数据法采用规范推荐的暗管间距。经验数据法，方法比较简便，估算精度显粗略。上述三种方法各有优缺点，最好的办法是将三者结合起來，互相补充、验证。但由于采丿IJ理论计算或III间试验难度较人，因此町直接采用《规范》建议的暗管间距。吸水管埋深和间距（m）*SL/T4-1999吸水管埋深吸水管间距粘土s重壤土中壤土轻壤土、沙壤土0.6-1.010左右10-2020-401.0-1.510-2020-4040-701.5-2.020-400-7070-1102.0-2.5*70-110110-160注:*GB50288-99上的吸水管间距参考值与本表基本接近，SL/T4-1999比GB50288-99qg（1）水田淹器戈水稻区田面有血讯丄In|竺tan虫-1:渗流情况的吸水管间距公式为开斗叔2T式中，k——土壤渗透系数（m/d）H——吸水管的作用水头，即田面水位与暗管（管内为无压水流）中心点高程Z差（m）:q——稻川设计渗漏强度（m/d）；（灌溉与排水工程设计规范称为渗漏强度，农山排水工程技术规范称为渗漏率）（p0—渗漏阻抗系数；T——田面至不透水层的距离（m）；Hd——吸水管的埋深（m）；d——吸水悖外围直径（m）。（2）旱田非恒定流公式（起始地下水面线比较平缓，接近4次抛物线）nhoHo不透水层Z7Za=1（若为完整沟，则a=l）式中，0——修正系数；k——土壤渗透系数，m/d；万=凤+如；°2t——非水时间，d；川——土壤给水度。实际计算时采用迭代法：先令，计算出，并计算出，再计算，若，则即为所求,否则再计算新的，并算出，直两面次计算出的间距近似相等为止。五、排水暗管的设计流量Q=CQA式中Q——设计排水流量，m3/d；C——与面积有关的流量系数，通常只设一级或两级暗管时，可取C=l；q——设计排模数（SL/T4-1999）,m/d；（注：实际为设计排渍模数）；A——暗管的排水控制面积,m2。六、暗管比降与内径1、暗管比降排水暗管的比降应满足管内最小流速不低于0.3m/s的要求。管内径d<=100mm时，i可取1/300〜1/600；当d>100mm时,i可取1/1000〜1/1500。n地形平坦地区吸水管首末端高差不宜大于0.4m（防首末排水不均匀）。2、暗管管径n吸水管内径:集水管内径:式中n——管的内壁糙率，波纹塑料管取0.016,光壁塑料管0.011,混凝土管0.013,瓦管0.014；Q——流量（m3/d）:a与管内水的充盈度有关的系数；i——管的水力比降，可用管线的比降。按《农田排水工程技术规范》，充盈度按如下方法确定：当d=50mm时，取a=0.6；当d=50〜lOOnim时，取a=0.7；当d=100mm或d>100mm时,a=0.8。确定与充盈度冇关的系数a：2/37=2化］尹2复杂），或查表。讥2丿式中0—与充盈度有关的系数。^=0.069+0.9367-0.57to2流速应大于不於流速。（注：以上、与充盈度的关系由SL/T4-1999±数据表拟合得到）六、外包滤料的选择1、外包滤料的作用和种类（1）作用：1）排水时阻止土壤颗粒进入暗管。2）改善暗管周围的导水能力，捉高暗管排水效果。（2）种类:1）犬然有机材料如稻草、麦草、稻売等。2）无机材料砂砾、石屑、炉渣等。3）人工合成材料如土工织物。2、外包滤料的设计（1）选用不污染环境、价格较低、丿施工方便的外包滤料；（2）外包滤料的渗透系数应比周围土壤大10倍以上；（3）外包滤料的厚度可根据当地经验选取。淤积倾向较重的地区，散铺砂砾外包滤料的压实厚度不得小于8cm,在土壤淤积倾向较轻的地区，宜取5mm,在土壤无淤积倾向的地区，可适当减小外包滤料厚度。化纤外包滤料厚度应通过实验测定。注：土壤淤积倾向叩IJ粘粒含量与粉粒加砂粒含量的比值Rg表示。Rg>=0.6时，无淤积倾向；Rg=0.5时，淤积倾向较轻；Rg<0.4时*,淤积倾向较重。n七、检查井设计吸水管长超过200m,或集水管长超过300m应设一个检查井，以便检查、淸淤和维修;吸水管与集水管的连接处也布直检查井。井距不宜小于50m,井径不宜小于80cm,井的上一级管底应高于下一级管顶10cm,井内应预留30〜50cm的沉沙深度。八、暗管排水出口暗管出口处3m左右改用强度较大的不透水管材，并伸出沟坡10cm以上。§2鼠道排水一、概述1.什么是鼠道为排除土壤中过多的水分，防止渍害，川动力牵引钻孔器在田面以下一定深度穿透出一道道彖鼠穴一样，并与排水沟（农沟）相通的排水暗洞（6〜10cm）。如图8・12。鼠道断面一般为圆形或椭圆形。一般的鼠道只适用于粘土或粘壤土农田。1991年我省昆山农田排研究所和昆山农机研究所开发成功鼠道护壁技术。经护壁的鼠道可适川沙土、沙壤土和壤土地区，但粉土地区慎川。2.鼠道排水的优缺点（1）优点1）治渍效果好。根据我省各地资料，鼠道III小麦比对照川小麦一般每宙多收20〜50kg,增产10〜20%,鼠道排水对其它旱作物能促进增产，增产幅度：棉花、油菜、大豆10〜15%,冬瓜70〜120%,西瓜30〜40%。2）节省耕地。捉高土地利用率3〜5%。3）投资低。与暗铮相比不碍要管材和滤料。4）施工快。利用机械作业，一天可施工20〜40亩。（2）缺点1）使用寿命较短，一般为1〜3年。2）一般鼠道仅适川于粘土和粘壤土（砂壤土中需作护壁处理）。3.发展概况国外：鼠道排水在上个世纪的上半世纪就已在英国和新西兰等国家得到成功应川。1940年新西兰大学的Hudson,A.WandHopewell,H.G发表了一份名为MoledrainageinNewZealand的报告，总结了鼠道排水技术。1942年英国剑桥大学Nicholson,H.H写了PrinciplesofFieldDrainage一书，该书也对鼠道排水作了系统的介绍。n国内：我国从六十年代开始鼠道排水的试验与应用。1965年我省常熟研制成功牵引式鼠道犁，当年试丿IJ就取得了排水治渍的明显效果。1974年我省无锡研制成功东风12型手扶拖拉机绳索牵引式鼠道犁。到1975年推广应川鼠道排水面积达10.6万亩。从七十年代末以來，广东、浙江、安徽、湖北、黑龙江等地也开始推广鼠道排水技术。二、鼠道排水类型1.按平面布置分类（1）一级鼠道排水系统鼠道直接排入明沟。（画出示意图）（2）二级鼠道排水系统鼠道先排入集水管，再排入明沟。（画出示意图）2.空间布置（1）单层鼠道（2）双层鼠道同剖面不同深度（图A）,深浅相间（图B）oOO（图B）（图A）三、鼠道深与间距的确定鼠道的深度主要由要求控制的地卜水位埋深决定，也应考虑施工条件。但不能低于明沟的水位。一般先确定鼠道深度，再按《规范》确定鼠道间距。鼠道深度和间距（m）GB50288-99鼠道深度鼠道间距牯土重壤土、，中壌土轻壤土、沙壤土0.45-0.502~33-44~50.50-0.703-44~55~60.70-1.004〜55~6注：SL/T4-1999无鼠道间距经验数据表°n（2）悬挂振动式川于小型手扶拖拉机（3）悬挂直拖式川于大中型拖拉机2.施工要点（1）线路平整在机具运行的线路上，如有低洼、土堆、田顷，应加以填挖修整。填平之处还应压实，使其与III面相平，从而保证鼠道平直。（2）土壤含水量适宜土壤过湿或过干，适宜的土壤含水量为川间最人持水量的70%〜90%o