湖南省东安县端桥铺镇农田水利设计

1 湖南省东安县端桥铺镇农田水利设计湖南省东安县端桥铺镇农田水利设计 摘 要：本次设计运用农田水利学的基本知识，并根据安东县端桥铺镇的地形地貌、地质、 水文、气候、农作物的生长状况等条件，结合土地利用现状，现有的水利基础设施状况以及改改 水源的情况，作出灌溉渠道工程的相应布置、田间工程的规划、灌溉以及排水渠道纵横断面的设 计。设计解决了安东县端桥铺镇水利设施老化失修，渠系水利用率低的问题，优化了安东县端桥 铺镇内的灌溉排水系统，为农作物的成长提供了有利的保障。 关键词：灌溉排水；规划；渠道设计 Design of Irricement and Water Conservation Engineering of Duanqiaopu Twon,Andong County,Hunan Province Student: Zhang Yang Tutor:Wang Jing (Oriental Science plan; design of canal 1 前言 目前，我国农村水利发展在总体上还处于较低的水平，水利资源不能充分利用， 耕地的面积越发减少，农田的灌溉排水未能得到良好的改善，导致农田的利用不充分。 2 因此，改善灌排设施、道路交通设施、电力设施及农田防护与生态环境保护设施等， 建立稳产、经济、生态环境优良的高产农是现在的主要任务。中国作为一个农业大国,农 业的稳定发展对我国具有十分重要的意义。农田水利是农业的重要命脉,它是农业发 展重要的物质基础,所以搞好农田水利对我国农业的发展和经济水平的提高具有重要 的意义。 东安县是属于国家确定的东中部粮食主产区基本农田整理区，项目区又是永州市 和东安县的基本农田保护区和粮食主产区。根据调查安东县水利设施存在老化、失修 的情况，本次设计充分结合当地水资源的分布特点和原有的水利设施状况，做出了相 应的规划设计。 2 工程概要 2.1 工程基本情况 安东县端桥铺镇水利设计项目位于东安县西南部的端桥铺镇，东临车游村，南接 坪山塘村，西靠杉木塘村，北连湖江村；端桥铺镇距县城 30km，涉及九江村、石坝村、 洲江村和竹木村。位于东经 11130501113231，北纬 263105 263202面积为 1691500m2。项目区内热量丰富，光照、水源充足，无霜期较长， 地形相对较平缓，土地肥沃，质地松软，是东安县主要的水稻生产基地。该项目区涉 及 4 个行政村，全镇辖一个居委会、37 个行政村，总人口 40805 人，其中农业人口 37905 人。 2.2 自然条件 2.2.1 气候 项目区属中亚热带季风湿润气候区，具有热量丰富、光照充足、降水适中、雨热 同步、无霜期长的气候特点。历年平均气温 17.218.4，年日照时数 1540 小时左 右，年降雨量 12301490mm，无霜期 292 天左右，日平均气温大于 10的间隔日数 239249 天，积温 52005600。 2.2.2 水文 项目区年平均降水量为 12301490mm，作物主要生长季节 49 月雨量为 900mm 左右，属于降水相对充沛的地区。项目区系湘江的芦江河流域，项目区端桥铺镇片有 芦洪市河经过，芦洪市河集雨面积 161.9km2，河长 37.6km，多年平均径流量 125000000m3，多年平均流量 3.95m3/s。芦洪市河无明显的洪灾发生，流量逐于稳定， 灌溉用水水资源有保障。 2.2.3 地质 3 项目区现状地貌过程主要是受河流侵蚀和化学溶蚀作用，在第四纪红土层及灰岩 夹砂岩、页岩互层处，形成较厚的风化土层。 2.2.4 土壤 项目区属东安县西南部丘、岗红壤土区，成土母质主要是石灰岩、板页岩、第四 纪红土和河流冲积物发育而成，形成自然土壤以红壤为主，其次为岩性土和紫色土， 稻田以潴育性水稻土为主，旱土为黄泥土、红黄泥土、紫泥土、河沙泥土等。土壤质 地疏松，为壤质或粘壤质，土层深厚，有机质含量较丰富，酸碱度适中，PH 值 6 7。从土壤地质条件来看，适宜进行土地整理。通过土地整理，建立完善的灌排体系， 改善项目区土壤条件。 2.2.5 地形 项目区属东安县西南部丘陵低岗区，现在地貌过程主要是受河流侵蚀和化学溶蚀 作用，在第四纪红土层及灰岩夹砂岩、页岩互层处，形成较厚的风化土层；地形波状 起伏，呈环状，大部分为低岗地，海拔一般在 130190m。 2.2.6 自然灾害 项目区内灾害性天气主要为春季低温阴雨湿害和秋季寒露风等，以及由于降雨时 节分布不均匀和缺少一些水利设施引起的夏季洪涝和夏秋季节干旱。 2.3 农作物种植情况 项目区属中亚热带季风湿润气候，雨量充沛，光能、热能充足，是东安县粮、油、 果等农副产品的重要生产基地，主要有水稻、柑橘、玉米等农作物。 2.4 土地利用现状 2.4.1 土地利用结构 项目区建设规模 1691500m2，土地利用总面积为 1972500m2；其中耕地面积 1488200m2（水田 1480500m2、旱地 7700m2） ，园地 3000 m2，林地疏林地 4300m2，其它 农用地 205100 m2（农村道路 1300m2、农田水利用地 15600m2、田坎 165100m2、坑塘 水面 11400m2） ，建设用地 270400m2（农村宅基地 268400m2、公路用地 2000m2） 。未利 用地 1500m2（荒草地 800m2、滩涂 700m2） 。区内主要用地为耕地，现有沟渠、农村道 路由于缺乏统一规划，多为当地农民自行开挖填筑的土质沟渠或道路较多，占地面积 较大，且年久失修，沟渠淤塞严重，农路路差，急需整治；该区未利用地面积 1500m2，主要为荒草地和滩涂，经实地调查结合实际情况，均可开发整理为耕地。具 体见表 1。 表 1 土地利用现状表（新分类标准） 单位：m2 Tab 1 Land use status 4 一级地类二级地类三级地类现状面 积 比例 灌溉水田1480500750600耕地 旱 地77003900 园地果 园30001500 林地疏林地43002100 农村道路130006600 坑塘水面114005800 农田水利用地156007900 其它农用地 田 坎16510083700 农 用 地 合 计1700600862100 住宅用地农村宅基地268400136100 建设用地 交通运输用地公路用地20001000 未利用土地荒草地800400 未利用地 其他土地滩涂700400 总 计19725001000000 备注：项目区土地利用总面积 1972500m2，其中建设规模 1691500m2，不动土面积 281000m2（坑塘水面 11400m2，农村宅基地 267600m2和公路用地 2000m2） 2.4.2 土地限制因数 1）土地利用粗放，农业生产技术力量不足 项目区内农民受教育程度和生产技能较低，对土地的利用仍停留在粗放生产、广 种薄收的低水平上。农业生产技术力量不足，大部分仍是人畜耕种，机械耕作较少， 5 影响了先进农业科技知识的普及和推广，不能适应农业综合开发生产形势的要求。 2）土地利用效益不高 项目区低效利用的土地面积较大，这集中表现在以下两个方面：一方面从土地利 用广度上看，利用率高，项目区内未利用地所占比例很小。但是，由于项目区的灌溉 排水等水利设施不完善，影响了农作物的生长；另一方面从土地利用深度上看，土地 利用不充分，即土地生产潜力没能充分发挥，经济效益较差。项目区内土地粗放经营， 农业投入不足，中低产田所占比重较大。 3）道路布局不尽合理，田块通达度较差 项目区除东冷公路两侧邻近的区域外，其他地段的道路、耕地相互之间还很不完 善，影响并制约了项目区的农业生产。区内农田田埂、道路两旁多杂草，影响耕作和 作物的生长。田间道路布局不到位，少数田块无田间道、生产路通达，不利于农业运 输，使得进入耕作田块比较困难，给农业生产带来了诸多不便。另外，项目区内，道 路弯曲程度大，分布不合理，路面和路基状况较差。这不仅使得农民实际耕作距离加 大，下田时间延长，而且直接导致田间道路占地面积增大且又存在安全隐患，使得农 业用地有效利用系数减小。 3 工程基础资料分析 3.1 基础设施条件分析 3.1.1 水利设施 项目区北部有芦洪市河东西向贯穿全区，芦洪市河为湘江支流，长 32km，宽约 50m，芦洪市河多年平均径流量 125000000m3，多年平均流量 3.95m3/s，是该区的主要 水源。芦洪市河上现已修建了二处拦水坝通过现有沟渠为项目区提供灌溉水源；此外， 在项目区西南部也有一拦水坝，为项目区引水灌溉。根据实地调查及收集资料分析， 项目区可作为主要灌排两用的沟渠有 1 条，占地宽度约 3m，长约 2000m，均已硬化， 但因自然因素，冲毁了一大半；区内其它现有沟渠均为土渠，灌排渠系分级分流较不 完善，加上缺乏日常管理及维护，大部分沟渠现已淤塞，导致排灌不畅。 综上所述，项目区现状沟渠纵横交错，宽窄不一，但多为当地农民自行开挖的土 质沟渠，年久失修，淤积严重，急需整治、疏通。对此应进行改造及重新规划布局， 以提高现有水田及新整理耕地的防旱、排涝能力。经统计，项目区现有渠道情况如表 2 所示： 表 2 渠道现状调查表 单位：米 Tab 2 Existing channel survey 6 名称断面形式护砌材质底宽顶宽渠深规划后状况现状备注 现有渠道-矩形无护砌1.41整修土渠 现有渠道-矩形无护砌1.61.2整修土渠 现有灌排两用渠-矩型护砌2.61.2整修水泥砖护砌 3.1.2 电力设施 据实地调研，项目区农网改造已经完成，电力设施配套完善，电力充足，每年除 电路检修期间，一般不会出现停电现象。项目区有 220v 和 380v 输电线连接各个村组， 完全可以保证整个项目区农民的生产和生活需要。 3.1.3 交通设施 项目区西南部有县道东冷公路横贯东西而过，区内其它现有道路大多是村与村主 要居民区之间的道路，相互贯连，占地宽度 23m 之间，可作为项目区主要交通网。 整个项目区对外交通便利，但田间的由当地农民自行开挖填筑的土路较多，布置凌乱， 且路况较差，对此应采取适当的综合规划和整治，以满足项目区人民生产生活的需要， 提高生产效率，为实现高效、节能、可持续发展的产业化经营模式提供基础性服务。 3.1.4 其他 a）林网建设状况。项目区属丘陵地区，周边林地面积较大，历年来无较大风害， 内未设置农田防护林体系。项目区内植被覆盖情况较好，农业生产小气候优越，无需 专门布置防护林体系。 b）生态环境保护设施状况。项目区内属于丘陵地区，农田小气候优越，水分充 足，植物生长繁茂。项目区不存在大型工业生产，环境污染因子主要是农民的生活污 水，农业生产中的农药化肥污染，基本上不会超过环境的自净能力。 随着小城镇的建设，项目区在今后要注意城镇生活污水的无害化处理及排放。 c）其它设施状况。端桥铺镇对教育、科技、卫生、通讯等方面的投入较高，现 有学校、医院多所，先后建立了有线和无线通讯网络，人民生产和生活水平有大幅度 的提高。 3.2 新增土地潜力分析 本项目的主要目的是增加耕地面积、改善生产条件、提高耕地质量。项目区现有 土地土层深厚，可整理耕地的面积比较大，根据土地利用现状和今后农业发展需要进 行土地整理。根据湖南省东安县土地开发整理规划并结合实地考查，通过分析计 7 算得出项目区规划后项目区建设规模 1691500m2，土地利用总面积 1972500m2，可新增 耕地 63300m2，新增耕地率 3.74%：其中主要是通过开发整理荒草地、荒废果园、滩 涂等未利用土地，其次进行田坎归并降低田坎系数，可以增加一部分耕地面积。在整 理过程中，采取翻耕和“种养”相结合的用地制度可以提高新增耕地的质量，同时通 过现代农业先进技术的采用，可大大提高土地的利用率和产出率。项目区新增耕地潜 力分析如下： 1）项目区未利用土地中有 800m2的荒草地、3000m2荒废果园和 700m2的滩涂，经 实地调查结合实际情况，均可开发整理为耕地，作为新增耕地的主要来源来源； 2）项目区地属丘陵地区，通过查阅土地利用现状台帐，分图斑统计现状地类并 进行分析计算后得出现状田坎系数相对较大。通过本次土地整理，根据实际情况，对 区内大多数田块采用土地平整的方式对现状田坎归并降低田坎系数，预计可降低田坎 面积 87600m2； 3）项目区现有农村道路和农田水利用地面积合计 28600m2，根据项目基础设施现 状分析，项目区内排灌系统骨干设施、交通设施和防护林布局还很不完善，通过综合 规划、合理布局后，项目区规划农村道路和农田水利用地 62500m2，需要占用耕地 33900 m2。 综上所述，项目区规划后项目区建设规模 1691500m2，土地总利用面积 1972500 m2，可新增耕地 63300m2，新增耕地率 3.74%。详细情况见表 3。 表 3 新增耕地潜力分析表 单位：公顷 Tab 3 New arable land potential 地类比现状增加 果园 0.3 疏林地 0.43 居民地 0.08 农村道路 -2.29 农田水利用地 -1.1 田坎 8.76 续表 1 地类比现状增加 荒草地 0.08 8 滩涂 0.07 合计 6.33 3.3 水土资源平衡计算 3.3.1 水资源的概况 降雨： 项目区系湘江的芦江河流域，属于中亚热带季风湿润气候。降水充足，气候温和， 多年平均降水量 1230-1490mm，是地表水与地下水的主要补给来源。降水在年内分布 不均，13 月降水量占全年的 16，46 月降水量占全年的 46，79 月降水量占 全年的 24，1012 月降水量占全年的 14，适合双季稻的生长。 地表水资源： 项目区降水量多，地表水资源较为丰富，根据东安县水资源调查和水利区划报 告 ，该区多年平均径流量为 3.95m3/s。 3.3.2 需水量的计算 需水量包括农业灌溉用水、工业用水、居民生后用水。本项目区内没有工业，主 要是农业生产，以种植双季水稻为主，当地群众引用地下水，所以需水量不考虑工业 用水及人畜饮用水，只分析农作物品种的需水分析。 灌溉面积的确定： 项目区现有耕地 1488200m2（水田 1480500m2、旱地 7700m2） ，项目实施后耕地面 积增加为 1489700m2（水田 1480500m2、旱地 9200m2） 。 灌溉设计标准的确定： 水量平衡是一个相对的概念，是指在一定的保证率下的水量供需平衡。因此，在 进行水资源平衡分析之前，首先确定灌溉设计保证率。由于项目区处于亚热带季风湿 润气候区，水资源丰富，以种植水稻为主。根据土地开发整理项目规划设计规范 （TD/T10122000）湿润地区或水资源丰富地区，水稻灌溉保证率应为 85%95%，结 合项目区的实际情况，确定灌溉保证率为 90%。 灌溉需水量的计算： 根据东安县农业区划报告集中水资源调查，项目区内的水稻作物净灌溉定额 如表 4。 表 4 农作物净灌溉定额 Tab 4 Net irrigation quota of crops 9 作物名称灌溉保证率 （50%） 灌溉保证率 （75%） 灌溉保证率 （90%） 双季稻0.6795（m）0.8925（m）1.0305（m） 灌溉需水量按下式计算： W需=MA/ （1） 式中：W需灌溉需水总量（m） ； M灌溉定额（水田 1.0305m，旱地 0.4815m） ； A规划后灌区面积； 灌溉水利用系数（取 0.9） 。 W 水田需水量（1.03051480500）0.91695200m 3.3.3 可供水量及现状水量 项目区系湘江的芦江河流域，项目区端桥铺镇片有芦洪市河经过，芦洪市河集雨 面积 161.9km2，河长 37.6km，枯水年径流量 125000000m3，多年平均流量 3.95 m/s。根据实地调查情况，项目区主要灌溉水源为芦洪市河沿项目区西北侧边界外现 有两座引水拦河坝，可为项目区提供灌溉用水 1500000m（W1） ，规划对其加以利用， 以满足规划后项目区农田灌溉需水；另外，项目区西北部新修抽水泵一台，功率为 75kw，从芦洪市河抽水灌溉项目区，可向项目区提供灌溉水源约 800000 m（W2） ；项 目区西南部有一小河流过，根据实地调查情况，有小河引水拦河坝一座，可为项目区 提供灌溉用水 300000 m（W3） ，规划对其加以利用，以满足规划后南部农田灌溉需水。 3.3.4 水资源平衡计算 由以上计算可知，设计年项目区可供水总量 W总供水量= W1+ W2+ W3=2600000m，需 水总量 W需=1695200m。 分析可得：W总供水量W总需水量 即 2600000m1695200m 由以下水资源供需平衡表，可清晰地看出项目区的水资源平衡情况。可见，项目 区设计灌溉保证率 90%时，水资源供给量大于需水量，项目区内水资源供给量完全能 满足需求，本设计在水源保证方面完全可行。 4 工程布局 4.1 土地利用布局 4.1.1 耕地布局 10 项目区地势相对较为缓和，土壤肥沃，给水条件好，全项目区整理后耕地总面积 为 1551500m2，结合项目区社会经济综合发展情况，和满足农业现代化的要求，土地 整理后以种植水稻和油菜为主。田块规划将有利于作物的生长发育，有利于田间机械 作业，有利于灌排调控，有利于水土保持，有利于经营管理。考虑地形、地貌的限制， 耕作田块的规格分梯田和格田两种规格，田块之间以道路、灌溉渠道和排水沟为界。 整理后田块规整，基本为长方形，长边与短边垂直，但部分地区受地形地势、房屋及 公路等的影响，田块进行了适当调整。耕作田块内部采用格田形式设计，保证排灌畅 通，灌排调控方便，并满足水稻作物对格田的要求，格田高差控制在3cm 以内。 4.1.2 其他用地布局 其他用地布局包括农田水利用地、农村道路用地及田坎。农田水利用地和农村道 路用地都是为了完善项目区的灌排体系和农村道路体系占用的，项目规划本着尽量节 约的原则规划。通过土地平整，可以对原来没有规则的田坎进行整理和重新规划以减 少田坎占地。具体见表 5。 表 5 土地利用规划面积统计表 单位：m2 Tab 5 Land use planning area statistics 一级地类二级地类三级地类规划面积 灌溉水田 1551500 耕地 旱 地 0.00 农用地 园地 果园 0.00 农村道路 35900 坑塘水面 11400 农田水利用地 26600 其它农用地 田 坎 77500 合 计 1702900 住宅用地农村宅基地 267600 建设用地 交通运输用地公路用地 2000 未利用土地荒草地 0.00 未利用地 其他土地滩涂 0.00 总 计 1972500 11 备注：项目区土地利用总面积 1972500m2，其中建设规模 1691500m2，不动土面积 281000m2（坑塘水面 11400m2，农村宅基地 267600m2和公路用地 2000m2） 。 4.2 田块布局 根据项目区的地形地势条件以及项目区的种植结构和耕作习惯，平整度要求较高。 项目区地处丘陵区，本次规划应根据实际情况来划分田块，确定项目区的田块大部分 为长方形，长度一般在 180m280m 之间，田块的宽度 60m140m 之间。根据实际地 形选择自然边界作为田块边界，田块长宽可作适当调整。通过土地平整，田块内进一 步规划成格田，格田一般采用长度一般在 60m100m 之间，格田的宽度 30m60m 规 格。格田内部高差在3cm 以内，格田之间以田埂为界，田埂由人工填筑土坎，田埂 不宜硬化，沿田埂挖毛渠，以利排灌。田埂宽一般在 1020cm，埂高以 20cm 为宜。 规格能满足生产要求即可，以利于农业产业结构调整，种植不同经济作物和机械化作 业的需要。 项目区规划水田进行土地平整作业时，根据规划划分需进行平整的每一个田块逐 次平整。 4.3 道路布局 按照本规划的目标和土地开发整理标准的要求，道路建设应满足项目区对内 和对外交通需要，即既要满足农业机械化作业的需要，又能保持与外界便捷的联系、 方便农业生产、便于农产品的运出和农业生产资料的运入。 按照本规划目标和土地开发整理标准要求，道路建设以满足项目区对内和对 外交通需要，满足农业机械化作业的需要，便于农产品及农业生产资料的进出运输为 建设标准。项目区规划现有农村道路为主线，以田间道路为网络，合理配套生产路， 并尽量与项目区内灌排渠道和已建道路相结合。项目区内原有道路基本上保留，完善 部分田间道、生产路，以解决布局少，路面窄，路况较差，难以满足生产生活需要的 问题。 规划田间道主要功能是农产品及货物运输，为作业机械向田间转移及为机械加油、 加水等生产操作过程服务。结合当地材料状况，按农村机耕路标准规划，田间道采用 20cm 厚泥结石路面，占地宽度为 4m，路面宽度分别为 3.5m；生产路为人畜下田作业 和收获农产品服务，本项目规划新修生产路和生产路，生产路沿河堤修建，因 要起到防洪作用，设计标准比生产路略高。生产路采用 10cm 厚泥结石路面，占 地宽度为 2.4m，路面宽度为 1.6m，高出地面 0.4m；生产路采用 10cm 厚泥结石路面， 占地宽度为 2m，路面宽度为 1.6m，高出地面 0.3m。整个道路系统与项目区周边的主 12 要村庄、主要公路相接，以满足现代化农业生产的要求。田间道路具体布局详见项目 规划图。 4.4 农田水利工程布局 4.4.1 灌排工程布局 1）斗渠 规划新修斗渠 2 条，总长 2683.95m，断面为预制 C20 砼 U 型槽，上口宽为 1.19m，高为 0.92m，采用红砖护肩，C15 混凝土压顶。规划整修斗渠 1 条，长 814.67m，断面为矩形，采用预制砼空心砖护坡，现浇砼护肩和护底。 2）灌排渠道 规划整修灌排渠道 1 条，长 1875.73m。断面均为矩形，宽为 1.6m，高为 1.2m， 均采用预制砼空心砖护坡，现浇砼护肩和护底。 3）农渠 规划新修农渠 36 条，长 9998.39m；规划整修农渠 2 条，长 486.66m。断面均为 矩形，宽均为 0.8m，高均为 0.58m，均采用预制砼空心砖护坡，现浇砼护底和护肩。 4）排水农沟 规划共 31 条，长 9366.78m。断面为梯形，上底宽为 1.25m，下底宽为 0.45m，高 为 0.4m，该项目设计考虑稻田的排渍问题，采用土质沟渠，并进行人工夯实。 4.4.2 水工建筑物布局 项目区排灌工程规划布局应根据实际情况，充分利用区外现有水源和水利设施， 配套建好排灌水渠，完善区内的引，输水网络。本次规划结合现有沟渠对区内的斗渠、 农渠和排水农沟进行合理规划布置，其中部分斗渠和农渠是根据原有渠道布置，需对 渠底进行清淤，并加以水泥硬化后，方可重新投入使用，其它规划沟渠均需新修；另 外，根据项目区整体规划布局需要，结合实际情况，规划布置沟渠走向，综合考虑了 引水、蓄水、输水、排水等工程综合配套，增强了项目区排灌能力和抗灾能力，并确 定系统灌排标准，计算设计流量，选择经济合理的沟渠质地和断面形式，设计沟渠与 道路交叉处各种水工建筑物。 1）斗渠过路涵管 新修斗渠规划布置过路涵管 14 处。其中过田间道（4m）5 处，过生产路（2m）9 处，共长 38m。新修斗渠预制砼涵管直径 0.8m，壁厚 0.10m。整修斗渠规划布置 2 处， 全部过生产路，长 4m。整修斗渠预制砼涵管直径 0.7m，壁厚 0.1m。 2）灌排渠道过路涵管 13 规划布置 8 处，其中过田间道（4m）2 处，过生产路（2m）6 处，共长 20m。灌排 渠道预制砼涵管直径为 0.7m，壁厚为 0.10m。 3）农渠过路涵管 规划布置 16 处。其中过田间道（4m）12 处，过生产路（2m）4 处，共长 56m。农 渠预制砼涵管直径 0.4m，壁厚 0.05m。 4）排水农沟过路涵管 规划布置 24 处，其中过田间道（4m）7 处，过生产路（2m）17 处（过生产路9 处，过生产路8 处） ，共长 62m。农沟预制砼涵管直径为 0.4m，壁厚为 0.05m。 5）农渠闸门 规划修建农渠闸门 39 处，闸墩采用砖混结构，闸板采用预制混凝土板，宽 0.6m，高 0.55m，厚 0.05m。 6）农渠向田间输水涵闸 规划修建农渠输水涵闸 350 处，闸墩采用砖混结构，闸门采用预制混凝土板，预 制砼涵管每节长 1.00m，直径 0.20m，壁厚 0.05m。 7）排灌厂房 规划修建排灌厂房一座，建筑面积 18m2，厂房为钢筋 C20 砼平顶屋，侧墙为砖混 结构。配套离心水泵 1 台，电屏、开关柜 1 套。 8）地下输水管 规划铺设地下输水管 1 根，长 525.86m，选用 200PVC-U 管。 具体规划设计布局详见附图集的土地利用规划图和断面设计图。 5 工程设计 5.1 灌排工程设计 项目区农田水利工程总体采用“灌排相邻”及灌排结合模式，田块设置考虑农业 机械化和农田规模经营的要求，结合当地种植经验和项目区地形进行布置。渠道布置 充分考虑项目区地形布设，同时遵循充分利用原有水利设施和投资最少原则，采用单 向灌排，灌渠和排水沟相邻布置。具体布置情况详见项目工程规划布置图。 按土地开发整理标准规定，灌溉方法采用地面灌溉，湿润地区或水资源丰富 地区以水稻种植为主的，灌溉设计保证率取 85%95%。根据项目区实际情况及当地水 利建设实践经验，确定灌溉设计保证率为 90%。 5.1.1 项目区灌溉渠道工作制度的确定 引用干旱年的统计资料，选择项目区渠道灌溉的最大一块水田面积来设计。灌溉 14 延续时间 7d，每天灌水 24h，渠系水利用系数取 0.9，根据农田水利学查得（武 汉大学郭元裕主编，中国水利水电出版社） 。项目区内渠道共划分为斗渠和农渠两级， 斗渠与水源直接相联，所以采用续灌方式灌溉。项目区分为灌溉斗渠和灌排渠道两种， 灌溉斗渠又分为新修和整修两种。灌排渠道为整修原有渠道，由于灌排渠道排水面积 要大于灌溉面积，所以按照排水要求设计断面尺寸。农渠有新修农渠和整修农渠两种， 农渠的灌溉面积基本一致，设计为同一种类型。 设计流量根据续灌流量计算公式： 3600t Ae 0.667 Q （2） 式中：主要作物的种植比例（%） ； e典型年主要作物用水高峰期的耗水量（mm） ； A渠道的灌溉面积（新修斗渠和整修斗渠控制的灌溉面积基本相同为 101.5 公顷） ； t每天灌水时数，本项目取 24h； 渠系水利用系数。 （根据灌溉与排水工程设计规范 ，流量在1m3/s 时，加大流量系数取 1.3 1.35，本设计 J1.35） 。斗渠为续灌渠道，设计加大流量系数为 1.35。通过计算流 量结果见表 6。 表 6 灌溉渠道设计流量 Tab 6 Irrigation channel design flow 渠型斗渠 设计流量(m3/s)0.17 加大流量(m3/s)0.23 项目区农渠灌溉采取轮灌的方式，将每条都去控制下的农渠分为两个轮灌组， 农渠项目区需水量根据轮灌渠道流量公式计算： 3600Tt mAN Q （3） 15 式中：主要作物的种植比例（%） ； m主要作物最大定额的泡田定额（0.1185m） ； N表示 N 个轮灌组，本设计分为 2 个轮灌组； A渠道的灌溉面积（新修农渠控制的灌溉面积为 76000m2） ； t每天灌水时数，本项目取 24h； T灌水延续时间，取 4 天； 渠系水利用系数。 农渠为轮灌渠道，水量可以通过其他渠道调节，所以不用设计加大流量。农渠流 量计算结果如表 7。 表 7 灌溉渠道设计流量 Tab 7 Irrigation channel design flow 渠 型农 渠 设计流量(m3/s)0.06 5.1.2 渠道横断面设计 根据以上计算所得的渠道设计流量，渠道横断面水力计算采用下式： iRCAQ （4） 式中：Q设计渠道的流量（m3/s） ； A过水断面积（m2） ； i渠道比降，其值根据项目区的地形比降结合土壤特点选定； R水力半径（m） ； C谢才系数（m0.5/s） 。 各变量的计算公式如下： 矩形断面面积 A=bh（梯形断面面积 A=（b+mh）h） 矩形湿周 x =b+2h（梯形湿周 x =b+2h） 2 m1 x A R （5） 6/1 1 R n C 16 （6） 式中：b渠底宽度（m） ； h水深（m） ； x湿周（m） ； n渠床糙率；预制混凝土空心砖的糙率与现浇混凝土底板的糙率不同， 综合糙率按照加权平均方法计算 n0.016；浆砌石的糙率与现 21 221i xx xnxn 浇混凝土底板的糙率不同，综合糙率按照加权平均方法计算 n0.02； 21 221i xx xnxn m边坡系数（根据项目区土壤，矩形断面 m 为 0，梯形选择 m=1） 。 经计算，渠道的横断面设计成果如下表 8，横断面具体形式见规划设计图册。 表 8 渠道断面设计成果表 Tab 8 Channel design results 渠型渠宽 （m ） 渠深 （m ） 湿周水利 半径 过水 断面 造率谢才 系数 流量流速坡降衬砌厚 度 （m） 斗渠0.800.652.100.250.520.0239.60.230.441/20000.2 农渠0.500.351.200.150.180.0236.30.050.361/15000.2 所以设计渠道流量可以满足需水要求。 5.1.3 流速校验 为防止渠道冲刷和淤积，渠道过水断面平均流速必须介于容许不冲流速和允许不 淤流速之间。根据水工设计手册 ，渠道流量小于 1m3/s 时，浆砌块石渠道容许不 冲流速不大于 2.0m/s。另外，根据农田水利学 （武汉大学郭元裕主编，中国水利 水电出版社） ，渠道允许不淤流速为 0.30.4m/s。经统计可以满足抗冲、抗淤要求。 具体见表 9。 表 9 校核渠道流速表 Tab 9 Check channel velocity 17 渠道名称渠道流速（m/s）不冲流速（m/s）不淤流速（m/s） 新修斗渠0.445.00.30 新修农渠0.365.00.30 5.1.4 渠道纵断面设计 为满足自流灌溉的要求，各级渠道分水口处都应具有足够的水位高程。这些水位 高程是根据灌溉面积上控制点的高程，加上渠道的沿程水头损失和渠系建筑物的局部 水头损失，自下而上推算出来的，公式如下： H 设=A0+h+Li+ （7） 式中：H 设渠道分水口处的水位高程（m） ； A0渠道灌溉面积上控制点的高程； h控制点与该末级固定渠道水面的高差； L水流到控制点所经各级渠道的长度； i相应渠道的比降； 水通过各渠系建筑物的局部水头损失。 从设计水位线向下，以设计水深为间距，作设计水位线的平行线，即为渠底高程 线。从渠底高程向上，以加大水深与安全超高之和为间距，作渠底线的平行线，即为 渠顶线，计算结果见斗渠纵断面设计图。 5.1.5 整修原有沟渠 项目区灌排系统比较的完整，但是渠道均为土渠，现已无法满足灌排水的要求， 应对原有渠道进行清淤，衬砌，以保证灌排水的基本要求。经验算原有渠道的流量均 可以满足需要，所以在原有的基础上加以整修衬砌。详情见表 10。 表 10 整修后原有沟渠断面规格表 Tab 10 After the renovation of the original canal section specification 渠道糙率坡降边坡 系数 底宽 （m ） 渠深（m） （水深 0.8m） 渠道流量 （m3/s） 护砌厚 度(m) 整修前原有斗渠0.0251/200001.61.20.230 18 原有农渠0.0251/150000.80.40.110 渠道 原有灌排渠道0.0251/200001.61.20.230 整修后斗渠0.0201/200001.60.850.530.12 整修后农渠0.021/150000.80.350.120.2 整修后 渠道 整修后灌排渠 道 0.0201/200001.60.850.530.12 5.2 排水工程设计 5.2.1 设计标准 十年一遇三日暴雨三日排至田间水稻允许耐淹深度，该地区十年一遇一日暴雨 231mm，根据有关规范，十年一遇最大一日暴雨相应蒸发量 10mm，田间水稻耐淹水深 50mm。 5.2.2 排涝流量计算 1）水田区的设计净雨深常用暴雨扣损法计算，计算公式为： R=Ph1fE （8） 式中：R设计净雨深（mm） ； P设计暴雨量（mm） ； h1稻田的滞蓄水深（mm） ，与暴雨发生时间、水稻的造别和品种、生 长期及耐淹历时有关，根据当地试验和调查资料确定，一般采用水稻允许淹水深与降 雨前田面水深的差值； f设计排涝历时 T 内的稻田渗漏量（mm） 。 f=KT，K 为渗漏强度（mm/d） 。 E设计排涝历时 T 内的稻田腾发量（mm） 。 E=EdT， 为雨水系数，根据当地试验资料确定；Ed 为水面腾发强度， 一般为 45mm/d。 2）平均排除法 平均排除法是以排水面积上的设计径流深在规定的排水时间内平均排除的虚拟方 式来计算排涝模数或排涝流量的。计算公式为： TtRFQ6 . 3/ 19 （9） 式中：Q排涝设计流量（m3/s） ； R设计径流深（mm） ； T排涝历时（d） ，一般用作物的耐淹历时，水稻为 35d； t每天排水时数（h） ，自流排水 t=24h； F排涝面积（km2） （新修排水农沟 I，排水农沟 II 按其水田所控制的最大 排水面积分别为 0.11km2、0.07km2，排水斗沟 I 控制面积为 0.21km2计算） 。 3）计算 水田：R=Ph1fE=23125712=187（mm） Q 排水农沟 I= 08 . 0 3243.6 11 . 0 187 3.6Tt FR （m3/s） Q 排水农沟 II= 05 . 0 3243.6 07 . 0 781 3.6Tt FR （m3/s） Q 排水斗沟 I= 15 . 0 3243.6 21 . 0 187 3.6Tt FR （m3/s） 5.2.3 排水沟典型断面设计 排水沟断面设计的具体步骤如前述斗渠的设计过程，设计渠道为矩形断面，断面 大小见表 11。 表 11 断面设计成果表 Tab 11 Section design results 渠型底宽 （m ） 渠深 （m ） 湿周水利 半径 过水 断面 造率谢才 系数 流量流速坡降 农沟0.450.251.1570.1510.1750.02529.1970.05140.301/1500 校核渠道流速可以满足抗冲、抗淤要求。 5.2.4 新修斗渠断面设计 项目区新修斗渠宽 1.6m，深 1.2m。根据以上计算所得的渠道设计流量标准，新 修斗渠采用 U 断面，预制 U 型槽厚 0.05m，用 M5 号水泥砂浆抹面勾缝，沥青油毛毡填 料。渠道横断面水力计算根据采用下式： 20 8/5 2 8/34/1 cossin2 2 cos 2 90 1 tgNN i nQN r （10） rNh 2 （11） tghrh r A 22 2 cos22sin 90 1 2 （12） A Q v （13） 式中：边坡倾角取 15； n糙率； N 倾角的系数； A过水断面； v水流速度。 ； 经计算，新修斗渠的横断面设计成果如下表 12。 表 12 断面设计成果表 Tab 12 Section design results 名称渠道直径（mm）流量（m3/s）流速(m/s)水深(m) 新修斗渠D10000.230.330.8 由于 U 型槽的直径较大，本设计中拟将 D1000U 型槽中，布置 6 钢筋以防裂。 横断面具体形式见规划设计图册。 5.3 建筑物工程设计 5.3.1 沟渠过路涵管设计 根据涵管上游渠道水深 H 和涵管的直径 D 的比值 H/D 来判断涵管的有压无压情况， 本次规划的涵管 H/D 均大于或等于 1.1，因此涵管按有压流计算。 由于项目区过路涵管的下游水位较低，不影响涵管的过水能力，本次规划的涵管 21 均按有压流涵管的自由出流计算，其计算公式如下： Q=uCW hpHo2g （14） uC= d L 1 1 （15） 式中：uc流量系数； 局部阻力系数； W涵管过水面积， （面积 W=R2，R 为涵管的半径） ； 沿程阻力系数； H0从涵管出口断面底板起算的上游总水头，H0=H+； 2g V2 0 hp出口断面势能，hp=R。 根据灌排工程布置需要，本规划共设计：涵管均为预制混凝土管，涵管底部铺设 砂砾石垫层。过路涵管设计结构尺寸见表 13，布置形式及断面形式见规划设计图册。 表 13 沟渠涵管设计成果表 Tab 13 Ditch culvert design results 渠道类型数量（处）总长度（m）直径（m）管壁（m） 新修斗渠14380.80.10 整修斗渠240.60.10 灌排渠道8200.70.10 农渠16560.40.05 农渠向田间分水涵闸3503500.20.05 22 排水农沟24620.40.05 5.3.2 渠道闸门设计 本项目区内的上一级向下一级渠道分水时，设置分水闸门，C15 预制砼平板闸， 闸板厚 50mm，可人力开启，闸板槽采用砖砌。排水斗沟闸门根据渠道的大小确定设计 为混凝土闸。断面形式见规划设计图册。 5.4 泵站设计 项目区洲江村、九江村内的新修斗渠需提水灌溉，拟修建灌溉泵站，泵站具体设 计过程如下： 1）提水站设计流量的计算： 由于提水站的设计流量主要取决于项目区灌溉面积，灌溉定额和灌水周期，具体 计算公式如下： Q =mA/（tT） （16） 式中：Q设计流量（m3/h） ； m设计灌水定额（m） A灌溉面积（m2） ； T灌水周期（d） ； 渠道利用系数。 根据东安县农业区划报告 ，水田每个灌水周期为 7 天（T 取 7 天） ，最大灌水 定额 0.1185m，t 取 12h，即可算得 Q。 2）设计扬程根据下式计算： 局沿净设 hhhH （17） 式中：H设设计扬程（m） ； h净净扬程（m） ； h沿管道沿程水头损失； h局局部水头损失； 取进、出水管为直径相同的铸铁管道（包括进水段和出水段） ，管线由进水莲蓬 头、真空泵、法兰阀门、止水阀、变径管、弯头、拍门、水泵、电动机组成。 2g V d L 2 沿 h 23 （18） 式中：L管道长度； d管道直径； 沿程损失系数，根据管道的摩擦系数 n，通过谢才公式计算得到。 g V h 2 2 局 （19） 式中：进、出水段局部水头损失系数，根据管道及附件布置形式； V进、出水管道平均水流速度（m/s） ，VQ/A，A 是管道断面面积； g重力加速度，g9.8m/s2。 所以通过计算出设计扬程。 局沿净设 hhH h 通过计算，泵站各参数如成果表 14： 表 14 泵站参数成果表 Tab 14 Pumping station parameters results 出水高程吸水高程净扬程管道流量沿程损失局部损失设计扬程 H1(m)H2 (m)H 净(m)Q(m/s2)h 沿(m)h 局(m)H(m) 148137110. 23 2.641.7015.34 3）水泵及动力机选型： 依照泵站的设计流量和设计扬程，结合不同水泵自身的性能特点，本项目泵站设 计选用的水泵型号为：1214SD 一台。所选水泵技术参数如表 15 所示： 表 15 水泵设计参数表 Tab 15 Pump design parameters 泵型号泵设计流量 Q(m3/h) 扬程 H(m) 转速 n(r/min) 配套功率 (kw) 电机型号轴功率 (kw) 效率 (%) 1214SD86018148075Y280S-45379.5 24 5.5 道路工程设计 项目区道路系统主要为农业生产服务，在设计时考虑了项目区周边的居民点和原 有的道路系统。在充分利用现有的道路的基础上，在项目区内新建了 1 条田间道、整 修了 3 条原有田间道、新修 1 条生产路和新修了 19 条生产路，为便于机械越过 沟渠下田作业，在部分田间道与田块间设置机械下田设施。 田间道设计规格为：路面宽 3.5m，占地 4.0m，路面铺设 0.20m 厚的泥结石面层， 路面高出田面 0.50m，两侧路肩以浆砌石砌筑。 生产路规格为：路面宽 1.6m，占地 2.4m，路面铺设 0.10m 厚泥结石面层，路 面高出田面 0.40m。 生产路规格为：路面宽 1.6m，占地 2.0m，路面铺设 0.10m 厚泥结石面层，路 面高出田面 0.30m。 田间道路系统与项目区及周边的主要村庄、道路相接，以满足现代化农业生产需 要。各类道路工程具体计算过程及相关说明详见附图集的田间道路断面图。 5.6 电力工程 据实地调研，项目区农网改造已经完成，电力设施配套完善，电力充足，每年除 电路检修期间，一般不会出现停电现象。项目区有 220v 和 380v 输电线连接各个村组， 完全可以保证整个项目区农民的生产和生活需要。 5