7.3 暗管排水
7.3.1 暗管的分级与管道类型及规格应根据所承担的排水任务、规模，地形及土质等因素综合分析确定。
7.3.2 暗管布置应符合下列规定：
1 吸水管应有足够的吸聚地下水能力，其管线平面布置宜相互平行，与地下水流动方向的夹角不宜小于40°。
2 集水管宜顺地面坡向布置，与吸水暗管夹角不应小于30°且应集排通畅。
3 各级排水暗管的首端与相应上一级灌溉渠道的距离不宜小于3m。
4 吸水管长度超过200m或集水管长度超过300m时宜设检查井。集水管穿越道路或渠、沟的两侧应设置检查井。集水管纵坡变化处或集水管与吸水管连接处也应设置检查井。检查井间距不宜小于50m，井径不宜小于800mm，井的上一级管底应高于下一级管顶100mm，井内应预留300mm～500mm的沉沙深度。明式检查井顶部应加盖保护，暗式检查井顶部覆土厚度不宜小于500mm。
5 水稻区和水旱轮作区的吸水管或集水管出口处宜设置排水控制口门。吸水管出口可逐条设置，也可按田块多条集中设置。
6 暗管排水进入明沟处应采取防冲措施。
7 暗管排水出口的布置方式应符合本标准第7.2.2条第5款的规定。
8 暗管可与浅密明沟或其他形式的排水设施组合布置。
7.3.3 排水暗管埋深与间距的确定应符合下列规定：
1 吸水管埋深应依据允许最小埋深和设计排水标准，结合灌排渠沟布置形式，与吸水管间距一并确定。季节性冻土地区尚应满足防止管道冻裂的要求。
2 吸水管的允许最小埋深应采用地下水位设计控制深度与剩余水头之和确定。剩余水头值可取0.2m。
3 吸水管间距宜通过田间试验确定，也可按本标准附录G所列公式进行计算，经综合分析确定。无试验资料时，可按表7.3.3确定。
4 集水管埋深应低于集水管与吸水管连接处的吸水管埋深100mm～200mm，间距应根据灌溉与排水系统平面布置的要求确定。
7.3.4 排水暗管的设计流量可按下式计算确定：
式中：Qp——暗管设计排水流量（m³/d）；
kq一一排水流量折减系数，可从表7.3.4查得；
q1——地下水排水强度（m/d），可按本标准附录H取值；
A——暗管控制排水面积（m²）。
7.3.5 排水暗管或其他断面形式的地下排水暗沟宜采用无压流，宜取充盈度为0.6～0.8的非满流输水，水力计算可按下列公式：
式中：Qp——设计排水流量（m³/s）；
K—一特性流量（m³/s）；
R——水力半径（m）；
ωx——暗管有效过水断面积（m²）；
C——谢才系数（m
/s）；
i——管道水力比降（‰），可采用管线的设计比降；
n——管内壁糙率，可从本标准表7.3.5查得。
7.3.6 圆形吸水管和集水管的内径可分别按下列公式计算：
式中：d1——吸水管内径（m）；
d2——集水管内径（m）；
n——管内壁糙率，可从本标准表7.3.5查得；
a——与管内水的充盈度a有关的系数，可从表7.3.6查得。
7.3.7 圆形吸水管或集水管平均流速可按下式计算：
式中：V——圆形吸水管或集水管平均流速（m/s）；
β——与管内水的充盈度a有关的系数，可从本标准表7.3.6查得。
7.3.8 排水管道的设计比降应满足管内最小流速不小于0.3m/s的要求。管内径d≤100mm时，i可取1/300～1/600；d＞100mm时，i可取1/1000～1/1500。地形平坦地区吸水管首末端高差不宜大于0.4m，比降不符合本条规定时，可缩短吸水管长度。
7.3.9 吸水管实际选用的内径不得小于50mm，集水管实际选用的内径不得小于80mm。吸水管宜采用同一内径，集水管可根据汇流情况分段采用不同内径。
7.3.10 非圆形吸水管或集水管可按其断面积折算成圆形，实际采用的非圆形断面积应分别为折算断面积的1.5倍和1.3倍，并应据此进行水力计算。
7.3.11 吸水管周围应设置外包滤料，其设计应符合下列规定：
1 外包滤料的渗透系数应大于周围土壤10倍。
2 外包滤料宜就地取材，宜选用耐酸、耐碱、不易腐烂、对农作物无害、不污染环境、方便施工的透水材料。
3 外包滤料的厚度可根据当地实践经验选取。散铺外包滤料的压实厚度，在土壤淤积倾向较重的地区，不宜小于80mm；在土壤淤积倾向较轻的地区，宜为40mm～60mm；在土壤无淤积倾向的地区，可小于40mm。
4 散铺外包滤料的粒径级配可根据土壤有效粒径d60按表7.3.11规定确定。
5 各种化纤外包滤料的厚度和滤水防沙性能应通过试验确定。作为排水暗管外包滤料的土工织物，可先按下式进行初步选择，再通过试验确定：
式中：Q90——土工织物的有效孔径（mm），即在土工织物孔径分布曲线上小于该孔径累计百分数为90％的土工织物孔径；
d85——在土壤粒径级配曲线上相应于过筛累计百分数为85％的土壤粒径（mm）。
7.3.1 暗管排水系统一般由吸水管、集水管（或明沟）及附属建筑物组成。吸水管一般指埋设在田间的最末一级暗管，其作用是直接排除土壤中因降雨或灌溉入渗而产生的多余水量或由侧向地下径流和下部含水层补给的多余水量，以调控农作物根系活动层内的地下水位，防止农田受渍。集水管作用是及时汇集并排泄吸水管来水，相当于田间末级固定排水沟（农沟）。吸水管与排水明沟（末级固定排水沟）直通时称单级暗管排水工程，吸水管与集水管连接时称双级或多级暗管排水工程。用于排水控制和管路检修的附属建筑物主要有检查井和控制口门，石的暗管排水系统还设有节制井、通风井等。
暗管埋深可比明沟深度大，且密度不受限制，因此在降低地下水位方面可比明沟降得低，特别是不占地，不妨碍机耕机收，不存在明沟的边坡坍塌问题，是暗管排水系统的突出优点；但暗管只能排除地下水，不能直接排除地表涝水，同时工程投资大，维修管理比较麻烦，目而我国主要只在人多地少、生产发展水平较高的地区采用。
7.3.2 为有利于吸水管能充分吸聚地下来水和集水管集、排通畅，根据排水工程实践经验，吸水管管线与地下水的流动方向的夹角不宜小于40°，集水管与吸水管管线之间夹角不应小于30°。为减少暗管开沟铺设的工程量，要求在吸水管作用下的渗流方向与修整后的地面坡向一致，集水管亦宜顺地面坡布置。
为了不影响灌溉渠道的控制运用，要求各级排水暗管的首端与灌溉渠道的距离不宜小于3.0m。
检查井是为管路清淤、检修而设置的附属建筑物。修建在道路或渠、沟两侧的检查井，是为了便于检查和维修穿越道路或渠、沟段的管路而设置的。修建在集水管的纵坡变化处或集水管与吸水管连接处的检查井.在有的排水区被称为集水井或排水井，是为了便于检查和维修纵坡变化段或连接段管路而设置的。为了保持通畅排水，检查井的上一级管底应高于下一级管顶100mm，同时井内应预留300mm～500mm的沉沙深度，以利沉沙。
为便于田间水管理，当稻田区一块田内只有一条吸水管时，宜逐条设置排水控制口门；当有两条或两条以上吸水管时，可按田块多条集中设置。
在透水性较差的黏性土地区，为及时排除Hl间雨涝积水或犁底层的上层水，在埋设暗管的基础上，可在田间增设浅密明沟、鼠道，构成复合式排水网络，以加速排除涝渍水量，提高除涝治渍效果。但应注意，鼠道不能与吸水管直接连通，以防止鼠道排水时挟带泥沙流入吸水管，造成吸水管淤堵。
7.3.3 吸水管的埋深与间距共同影响控制地下水位的深度。当埋深大时，间距可相应增大，当埋深小时，间距也可减小，应通过经济技术比较选择吸水管的埋深与间距。但吸水管的允许最小埋深，应满足地下水位设计控制深度的要求。
确定吸水管间距的三种方法虽均可采用，但各有其实用意义。田间试验法最符合当地实际情况，因而试验成果最为合理；但需一定的试验经费和试验时间，不可能对各类渍害田和盐碱化土地都同时开展试验。公式计算法（见本标准附录G）是在对自然条件进行概化后，利用渗流理论计算确定吸水管间距的方法，使用方便；但因有关参数不易测准，因而影响计算成果的准确性，特别是每一个计算公式都有其特定的初始条件和边界条件，如果盲目选用，计算成果可能出现很大的差异。经验数值法是一种经验性的方法，本标准表7.3.3是我国排水工程实践经验的概括，可供无田间试验资料时选用。
7.3.4 本标准表7.3.4所列的排水流量折减系数系根据美国垦务局《排水手册》中有关数据作适当合并、调整而成，并结合我国暗管排水工程现状，本标准表7.3.4仅列出排水控制面积200hm²下的排水流量折减系数。
7.3.5 排水暗管的断面结构形式除常采用圆形断面结构外，还包括了各种材料砌筑、浇筑而成的多种断面结构形式。本标准式（7.3.5-1）及式（7.3.5-2）水力计算公式，适用于各种断面结构的排水暗管（沟）的水力计算，是工程设计中各种断面排水暗管（沟）水力计算的基本公式。由表11可以看出，排水暗管（沟）满流时，虽然过水断而最大，但流速并非最大，其输水流量小于非满流的输水流量。当充盈度取0.8时，非满流与满流的输水流量基本相同，但非满流的输水流速增加，排水效果更好。因此工程设计中排水暗管（沟）宜取充盈度为0.6～0.8的非满流输水进行水力计算。
7.3.8 为使排水暗管内不出现淤积的情况，要求管内最小流速不应小于0.3m/s。为防止由于吸水管两端埋深差异过大，造成田块内土壤水分不均匀而影响农作物的正常生长，本标准规定地形平坦地区，吸水管首末端高差不宜大于0.4m。
7.3.9 如果吸水管和集水管内径过小，由于泥沙沉淀、根系伸入等原因，管内极易淤堵，所需疏通费用较大，且将缩短管的使用年限，因此本标准规定吸水管实际选用的内径不得小于50mm，集水管实际选用的内径不得小于80mm。在集水管的汇流面积较大，长度较长的情况下，可分段采用不同的内径，以节省工程投资。
7.3.10 为防止由于管道淤积造成过水能力的降低，排水暗管实际采用的断面积应大于计算断面积。因吸水管直径比集水管直径小，在相同淤积量的情况下，吸水管过水能力所受的影响比集水管大，因此吸水管的加大倍数应比集水管大。按设计排水流量的60％～70％求得吸水管的加大倍数为1.43～1.67，取其平均值约为1.5倍；按设计排水流量为75％～80％求得集水管的加大倍数为1.25～1.33，取其平均值约为1.3倍。
7.3.11 在吸水管周围设置外包滤料，主要是为了防止土粒随水流进入吸水管引起淤堵，并改善吸水管周围的水流条件，增大进水量，以保证良好的排水效果。吸水管周围设置的外包滤料有天然有机材料、无机材料和人工合成材料三类。天然有机材料如秫秸、芦苇、棕皮等，多用于土壤淤积倾向较轻的地区，其中有的滤料虽取材容易，施工方便，但较易腐烂；无机材料如沙砾、石屑、炉渣等，是较好的滤料，目前使用广泛；人工合成材料如透水泡沫塑料、土工织物、玻璃纤维等，也是较好的滤料，但玻璃纤维在铁锰含量较高的土壤中不宜使用。
本标准表7.3.11所列土壤有效粒径与外包滤料粒径级配关系数据系美国垦务局按滤层选用准则通过试验确定的。
外包滤料的厚度目前多数是根据当地实践经验选取的，一般为100mm～200mm。本标准规定的散铺外包滤料压实厚度，系根据国内外有关资料综合确定的。必须指出，由于暗管排水作用水头比闸坝作用水头小得多，因此其外包滤料厚度不要求按反滤层进行设计，只需采用一种混合滤料即可。土壤的淤积倾向可用黏粒含量与粉粒加细沙粒含量的比值Rg作为判别指标。Rg≥0.6时，无淤积倾向；Rg＝0.5左右时，淤积倾向较轻；Rg＜0.4时淤积倾向较重。
根据国外有关资料介绍，对于土壤淤积倾向的判断方法除本标准采用的黏粒含量与粉粒加细沙粒含量比值法外，尚有粒径均匀系数法和塑料指数法等。本标准采用的黏粒含量与粉粒加细沙粒含量的比值Rg判断指标，系由湖北省嘉鱼县暗管排水试验区开挖检查和取样分析总结得出的。
随着化纤材料的发展，使用薄层化纤织物作为排水暗管外包滤料日益增多，但因目前积累的经验还不多，因此选用化纤织物作为排水暗管外包滤料应通过试臆确定。近年来，土工织物在暗管排水工程中日益得到广泛的应用。本标准式（7.3.11）是初步选择土工织物的依据。作为排水暗管外包滤料的土工织物，按其使用功能应能满足稳定性和透水性两方面的要求。在稳定性方面，要求O90/d85＜4；在透水性方面，要求O90/d85＞4。由于暗管排水的作用水头一般都不大，因此选择土工织物作为排水暗管外包滤料时，可以不发生涌沙为条件，只需满足透水性要求标准的下限，而略超过满足稳定性要求标准的上限即可，故定为O90/d85≈4。
