低压管灌典型设计5.doc

5、工程设计5.1设计依据（1）防洪标准GB50201-94（2）灌溉与排水工程设计规范GB50288-99（3）水工建筑物抗震设计规范DL5073-2000（4）节水灌溉技术规范GBT50363-2006（5）节水灌溉工程技术规范GB/T 50363-2006（6）低压管道输水灌溉工程技术规范（井灌部分）SL/T153-95（7）灌溉排水新技术（8）其它有关设计规范5.2建设标准及技术要求5.2.1建设标准根据我县所处地理位置，工程点处于半干旱地区，作物以玉米、油菜为主，本次规划实施的各灌区高标准管灌工程灌溉设计保证率为75%，高标准管灌工程的水有效利用系数不小于0.8，本次设计采用0.85； 5.2.2技术要求高标准管灌工程：给水栓单口灌溉面积为35亩，田间固定管道的亩均长度宜为812m/亩，管道量控及安全设施配套100%。5.3水源工程5.3.1灌溉制度本次规划以中池镇中心村低压管灌作为典型进行设计，中池镇中心村低压管灌灌溉面积200亩，地块长1km、宽134m，有3块条田，条田间生产道路相隔，每块条田长330m，宽135m，约66.8亩。该地块原灌溉渠道为土渠，本次设计进行高标准低压管灌节水改造。中心村规划地块土壤为中壤土，容重1.47t/m3，种植作物主要以种植以玉米、油菜为主，一年两熟。根据玉米根系深度为0.35m，故取玉米计划湿润深度0.35m，需水高峰期灌溉补充强度为6mm/d。1.管道灌溉系统的设计参数 灌溉设计保证率:75%。 管道系统水的利用率:85%。 设计耗水强度Ia：6mm/d。 设计湿润层深：0.35m。2.设计灌溉定额和灌溉周期设计灌水定额田间持水率取质量百分比为22.5%，含水率适宜上下限取田间持水率的95%和60%，由max=0.950.225=0.21, min=0.60.225=0.135,=0.85,代入式:m= 0.1sz (maxmin)=10001.470.35（0.21-0.135）=38.58mm=385.8m3/hm2设计灌水周期 T=(m/Ia) =(38.586) 0.85=5.46d取整为6天。3.系统设计流量灌溉水利用系数取0.85，玉米种植比例为1，取系统每天工作12小时，输配水管线较短，管道接头及控制阀门少。系统设计流采用公式Q0=0.0001amA/Tt式中：Q0灌溉系统设计流量，m3/h； a控制性作物种植比例； m灌水定额，m3/hm2； A灌溉系统设计灌溉面积，m2； 灌溉水利用系数，低压管灌取0.85； T灌水周期，d，T= m/Ea, Ea为作物临界期日需水量，mm/d。t每天灌溉时间，h。则：Q0=0.0001amA/Tt=0.00011385.8135990(0.85712)=65.65m3/h=0.018 m3/s各地块设计流量Q1、2、3=0.0001amA/Tt =0.00011385.8135330(0.85712) =21.88 m3/h4.轮灌顺序三个地块同时浇灌，每个地块每次同时打开2个出水口，每个出水口设计流量约为11m3/h。轮灌顺序见表5-2。表5-2 轮灌顺序表轮灌顺序同时开启出水口轮灌顺序同时开启出水口第1天1、7第4天4、10第2天2、8第5天5、11第3天3、9第6天6、125.3.2水源选择灌区主要位于池河沿线，地势东高西低，南北布局，地块地势相对平坦，地块外侧紧临池河，内侧为原有灌溉输水主干渠池河筷子铺东干渠。东干渠与规划地块输水高差20m,根据地形条件，该地块可以自流引用筷子铺东干渠水作为灌溉水源；同时该地块又紧临池河，可以提取池河地表径流水作为灌溉水源，根据水质检验结果分析，两处水质均符合农田灌溉水质标准，可以作为该工程的灌溉水源。5.3.3水源选取方式比较方案一：自池河东干渠自流引水池河筷子铺东干渠引水水源为池河筷子铺水库，该水库建于上个世纪70年代，位于中池镇上游3km处。拦河坝是浆砌石单曲拱坝，长120m，高16m，总库容288万m3，供水水源有保证。在筷子铺水库东干渠渠首有放水闸控制引水枢纽，闸门为钢闸门，东干渠为设计流量0.4m3/s，渠道比降为1/1000，渠道供水量远大于设计引水流量，引水来水流量有保证。东干渠主要灌溉库区下游池河左岸农田，渠道自中心村项目区东侧穿过，东干渠放水口与规划地块输水高差20m，引水距离50m，根据地形条件，满足自流引水条件，且引水距离近，运行管理费用低，经济实惠。方案二：提取池河地表径流采用在地块外侧提取池河地表径流水，需修建抽水站一座，配套抽水动力设备、输配电线路及配电房。该地块至该村农电网距离为600m远，需架0.4kv输电线路600m，地块至河道高差约为15m，引水管道长约40m。可采用ISW100-125型泵一台，电机功率15KW。方案比较：方案一较方案二估算工程投资小，而且运行成本低，取水点受洪水影响小。方案二较方案一，增设电力供电设施成本及机电设备成本，且运行费用高，取水井受池河洪水影响较大，易遭洪水冲毁。结合本县多年从事小型农田水利工程的经验，农田灌溉工程不宜采用动力供水。在以往兴建的多处动力提水工程中，目前还仍运行正常的很少，大部分农民群众的经济水平还不能承受动力提水的高额水价。故本次选取方案一池河东干渠引水水源为低压管道灌溉典型设计灌溉水源。池河筷子铺东干渠现有渠道为梯形渠道，上口宽2.1m，下口宽0.5m，深0.8m，渠道比降为1/1000，渠道设计流量0.4m3/s。经现场踏勘，中心村东干渠至筷子铺电站水库，渠长1.5km，现渠道内有约0.4m厚的淤积物，共计约为420 m3,渠道两侧需进行除草清理，清理坡积物，约为1800m3，约有700m渠道外侧有损毁，需加外挡墙，外挡墙高2m，采用浆砌石重力式挡墙，顶宽0.5m，面坡坡比1：0.3；渠道有500m需进行砼衬砌，衬砌断面按原渠道设计标准断面、比降维持不变。本次设计对东干渠淤积物进行清除处理，对渠道两侧进行清理，对部分地段进行渠道衬砌和增加外挡墙，以保障渠道放水畅通。5.4输配水及田间灌溉管网设计5.4.1输配水管道设计输水流量本次规划地块位于东干渠外侧，东干渠与规划地块输水高差20m,根据地形条件，本次设计采用管道输水至地块高位水池，高位水池位于公路内侧，引水距离50m，渠道引水口到高位水池进口高差6m，高位水池至地块高差14m，引水流量按作物灌溉制度计算得的灌溉系统设计流量0.018 m3/s。设计管径管道采用工作压力为0.6MPa的PVC管，管道流速按经济流速v=1m/s，引水管长50m，根据需水量初选管径：d=4Qv =0.151m=151mm初步选用De160PVC管。此时管道流速v=0.9 m/s，处于经济流速。水头损失计算 沿程水头损失：hf=,计算得hf=0.46m。由于管道中流速小于1.2m/s，故水头损失应乘以修正系数，查水力学表5-2，得k=1.03，于是修正后水头损失为hf=khf=1.030.46=0.47m 局部水头损失：考虑渠道放水口出口和沉淀池进口各1个闸阀，查水力学表4-5得，闸阀的局部水头损失系数为0.08， hj=0.007m。故总水头损失为0.48m。有效水头为5.52m ,因此选用DE160PVC管，完全满足自流引水压力要求。高位水池设计根据项目区水质条件，多年平均含沙量0746kgm3，平均粒径0.041mm及土地利用情况，高位水池按1.5小时调节量进行设计，采用80m3圆型定型标准浆砌石蓄水池。主要起到积蓄、沉砂的作用。高位水池设计图选取陕西省人畜饮水防氟改水工程图集中80m3砌石蓄水池定型图集。设计高位水池直径D=5.6m、高3.5m，详见高位水池设计图。根据实际地形及管道安装的技术要求，管道埋深50cm，在高位水池进水口及出水口处各设置阀门井一个，阀井采用80cm80cm的砖砌方形阀闸井，设置De160闸阀两个。5.4.2田间灌溉管网设计1、管网布置布置原则管理设施，水源、路管道统一规划，合理布局，全面配套，统一管理，尽快发挥工程效益。依据地形、地块、道路等情况布置管道系统，要求线路最短，控制面积最大，便于机耕，管理方便。管道尽可能双向分水，节省管材，沿路边及地块等高线布置。为方便浇地、节水、长畦要改短。按照村队地片、分区管理，并能独立使用的原则。管网布置支管走向宜平行作物种植行，支管适宜间距为50150m。干管尽量布置在生产路、排水沟渠旁成平行布置。保证畦灌长度不大于120m，满足灌溉水利用系要求。给水栓或出水口应按灌溉面积均衡布设，间距满足低压管道输水灌溉工程技术规范要求。布置形式根据水源位置、控制范围、地面坡度、作物种植方向等条件，水源位于田块一侧，控制面积较大，故布置成梳齿形。管网布置详见低压管灌平面布置图，共分三个田块，每个田块布置4条支管，支管间距80m，给水栓间距40m，每个田块共布设12个给水栓。每个给水栓布置一条软管，软管长为25m。管材及附属设备选择本次规划结合当地实际，考虑农民耕作便利和工程造价等综合考虑，选用塑料PVC管，给水装置采用给水栓。2.管道水力计算各管段设计流量根据轮灌顺序，推算各管段设计流量，主管流量为66 m3/h，支管流量为22 m3/h，见表5-3。初选管径低压管灌管道采用0.4MPa的PVC管，管道流速初定为1.2m/s，根据管段设计流量初选管径。当Q0=66 m3/h时， d=139.42mm，初选160PVC管。当Q1=22 m3/h时， d=80.49mm，初选90PVC管。当Q2=11 m3/h时， d=56.9mm，初选63PVC管。水头损失计算局部水头损失按沿程水头损失的5%计算，查灌溉排水新技术表3-10得硬塑料管系数为0.948105，即可得：OO段总水头损失为：hf=1.0594800661.771544.7760=0.36m其余各段水力损失计算见表5-3。表5-3 管段流量、管径及水头损失管段名称设计流量（m3/h）外径（mm）内径（mm）管长（m）水头损失（m）OO66160154600.36OA2290873454.57OB229087300.4OC2290873454.57AE116360400.92ED116360801.83DH116360801.83AF116360400.92FG116360801.83管道系统最大和最小工作水头选择第7点出水口作为参考点1，选择出水口3作为参考点2。系统范围内地势平坦。Hmax=Z2-Z0+Z2+H2=0.15+1.83+1.83+0.92+4.57+0.36=9.66mHmax=Z1-Z0+Z1+H1=0.15+0.92+0.4+0.36=1.83m管道系统工作压力校核根据高位蓄水池到低压管灌地块高差14m，最大水头12.17m，最小工作水头4.34m，满足工作压力要求。根据实际地形及管道安装的技术要求，管道埋深50cm。管件及附属设备低压输水管道系统的管件把管道连接成完整的管路系统。管件主要包括三通、四通、弯头、堵头等，管件根据管道直径及材料配置。附属设备主要为给水装置和保护装置，给水装置采用给水栓，给水栓布设的间距为40m，每个田块共布设12个给水栓。每个给水栓应选择结构简单、坚固耐用；密封性能好，关闭时不渗不漏；水力性能好，局部水头损失小；整体性能好，开关方便，易于装卸；功能多，除供水外，尽可能具有进排气、消除水锤、真空等功能，以保证管路安全运行，造价低。保护装置为每个地块分干管上设置一个排气阀。5.5主要工程量本低压管灌系统所需主要材料及设备用量详见低压管灌典型设计工程材料用量表。对易耗材料管件增加2%5%损耗量，管道增加10%的损耗量。表5-8 低压管灌典型设计工程量表序号措施单位数量一建筑工程1水源工程1.1渠道清淤m34201.2清理坡积物m318001.3浆砌石挡墙m31163.731.4C20砼渠道衬砌m31381.5土方开挖m34201.6土方回填m3212蓄水池（80m3）个12.1人工挖基础m3452.2M7.5浆砌石m338.22.3M20砂浆抹面m289.32.4M10砂浆抹面m261.52.5C20砼盖板m33.862.6200PE溢流、排污管m102.7M7.5浆砌砖检修孔m30.42.8钢筋制安t0.453闸阀井口16单口工程量口13.1人工挖柱坑m323.2C18砼基础m30.313.3M7.5浆砌砖m30.593.4M10砂浆抹面m25.363.5C20钢筋砼盖板m30.163.6钢筋制安kg8.824管道埋设4.1管沟土方开挖m