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望城县 雷锋坪 农田水利 工程设计

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湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计 望城县雷锋坪农田水利工程设计THE DESIGN OF IRRIGATION AND WATER CONSERVANCY PROJECT OF LEIFENGPING IN WANGCHENG COUNTY学生姓名： 欧阳毅文学 号： 200841927203年级专业及班级：2008级水利水电工程(2)班指导老师及职称： 裴毅 教授学 部： 理工学部湖南长沙 提交日期：2012年05月湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时，本设计的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日目 录摘要 1关键词 11 前言22 工程概述2 2.1 工程概况2 2.2 自然条件3 2.2.1 地理位置3 2.2.2 地形地貌3 2.2.3 水文地质4 2.2.4 气候条件4 2.2.5 植被土壤4 2.2.6 自然灾害4 2.2.7 水资源状况53 项目建设条件分析5 3.1 基础设施建设5 3.1.1 灌排渠沟现状5 3.1.2 交通状况5 3.1.3 生态环境保护现状5 3.2 土地利用限制因素6 3.2.1 自然因素6 3.2.2 社会经济因素64 项目区规划6 4.1 项目规划标准6 4.1.1 土地整理标准6 4.1.2 灌溉排水设计标准及建设标准6 4.1.3 有关法律法规及政策和行业技术标准7 4.2 项目总体布置7 4.2.1 水源工程8 4.2.2 灌溉系统布置8 4.2.3 排水系统布置原则8 4.2.4 小型水工建筑物规划8 4.2.5 道路工程85 水资源平衡分析9 5.1 项目区水资源概况9 5.1.1 降雨、径流9 5.1.2 地表水资源 10 5.1.3 地下水资源 10 5.1.4 项目区水资源总量 10 5.2 可供水量计算 10 5.2.1 供水现状 10 5.2.2 溪河引水量 10 5.2.3 牌楼坝水库及山塘可供水量 11 5.3 水资源供需分析 116 工程设计 12 6.1 灌溉工程设计 12 6.1.1 灌溉渠流量计算 12 6.1.2 灌溉渠横断面设计 12 6.1.3 纵断面设计 13 6.1.4 渠堤宽度 13 6.2 排水工程设计 14 6.2.1 除涝排水设计标准 14 6.2.2 排水沟布置 14 6.2.3 设计流量计算 14 6.2.4 排水沟纵横断面设计 15 6.3 建筑物设计 17 6.3.2 涵管 17 6.3.3 泵站工程设计 17 6.4 道路设计 197 结论 20参考文献20致谢21附录21望城县雷锋坪农田水利工程设计 学 生：欧阳毅文 指导老师：裴 毅(湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128)摘 要：在对望城县雷锋坪项目区的水文气象、工程地质、以及渠道枢纽的布置现状分析的基础上,综合运用了水文学、水力学、农田水力学等知识,对该项目区进行灌溉渠流量以及横纵断面设计，排水流量,排水沟纵横断面设计，涵管泵站设计，合理利用水资源和保护土地，提高经济效益。关键词：土地整理；灌溉设计 ；排水设计；渠道设计 The Design of Irrigation and Water Conservancy Project of Leifengping in Wangcheng CountyAuthor:Ouyang YiwenTutor:Pei Yi(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract: Based on the analysis of the current situation of hydro meteorology, engineering geology and the arrangement of channel in Leifengping in Wangcheng county , this paper comprehensively utilizes the knowledge of hydrology, hydraulics, farmland hydraulics and so on to design for irrigation canal of its flow and vertical section, for drainage flow, drainage ditch and for culver pipe and pump station in this county. Moreover, this region can rationally use water resources and protect its land to enhance the economic benefits. Key words：land consolidation; irrigation design; drainage design; channel design.1 前言水是人类赖以生存和社会发展的自然资源,具有不可替代的性质。水利资源又是十分有限的,特别是在我国,其在时间和空间上分布极不均匀。洪水泛滥或者久旱不雨都威胁到人民的生命和财产的安全,甚至会引起严重的社会动乱。“十二五”规划建议明确指出，农村基础设施建设要以水利为重点，大幅增加投入完善建设和管理机制，推进小型病险水库除险加固，加快大中型灌区配套改造，搞好抗旱水源工程建设，完善农村小微型水利设施，全面加强农田水利建设。因此, 今后要增加农田水利设施配套，提高其保障等级，科学整治土地，大规模建设旱涝保收高标准农田。加强农村土地整治是保护农村耕地红线的重要举措，也是整合社会资源、促进城乡统筹发展的有力杠杆，对于统筹推进工业化、城镇化、新农村建设、农业现代化具有重要意义。土地整理是指采用工程、生物等措施，对田、水、路、林、村进行综合整治，增加有效耕地面积，实现耕地总量动态平衡的有效活动措施；是提高土地质量和利用效率，促进土地集约化利用的重要手段。积极开展土地整理，对于缓解人地矛盾，改善农民生活、农业生产条件和生态环境，促进农村现代化建设及经济发展具有极其重要的意义。项目区水源充足，但是现有沟渠纵横交错，不成系统，多为土渠，由于年久失修，长期杂草丛生，淤积较严重，导致排灌不畅，降低了田间水的利用率。项目灌区排涝渠为土沟，堵塞严重，排水十分不畅，导致灌区效益不能正常发挥。项目区内机耕道路配套不完善，农业生产劳动强度大，农业机械化水平低。在对项目区的水文气象、工程地质、以及渠道枢纽的布置现状分析基础上，整合运用了水文学、水力学、农田水利学等知识，对项目区的农田水利进行了新的规划设计，以便项目区的高效运行。2 工程概述2.1 工程概况雷锋镇坪山村土地整理项目位于望城县北部的雷锋镇境内。项目区地势平坦。项目区总面积135.80ha，耕地面积为103.10ha，项目区权属于坪山村1个行政自然村，人均耕地0.065ha，人均纯收入1800元。项目区水资源充足，灌溉水源主要为山塘水和河坝水。干旱年份可从八曲河分级提水灌溉，能满足项目区内农业生产的需求。区域内降雨量丰富，区域内地质情况简单，喜马拉雅运动对该区地壳影响较大，初步形成了现今的地势地貌。项目区属亚热带季风湿润气候，一年之中四季分明，年平均气温16.9，年平均无霜期274d，年平均降雨量为1410.8mm，年总降雨日数平均为165d，年平均日照时数为1610.5h，年平均蒸发量为1329.4mm。项目区境内属中亚热带常绿阔叶林地带，除小部分丘陵地区仍保存着小面积针、阔叶混交林和天然竹林外，大部分原生植被已不复存在。现状植被是人工种植的杉木、马尾松、樟树等，区内则主要是水稻等农作物。良好的气候及自然条件，为各种生物提供了最适宜的生存空间。项目区土壤成土母质多样，主要有花岗岩风化物、板页岩风化物等，土壤类型主要是水稻土、红壤。土壤土层深厚，质地较粘重，但养分丰富，理化性状良好，适合多种作物生长。项目区自然灾害频繁，春秋季多低温冷害，夏季多暴雨洪涝，夏秋高温干旱，冬季冰冻严寒。项目区现有水利设施较多，区内有灌溉山塘21口，灌溉渠道及排水沟道多条，但多数为泥质渠道且两侧杂草丛生，灌溉排水不畅，同时渠道配套设施不完善，损坏严重，渠系渗漏及浪费水资源现象比较严重。影响区内作物正常生长和产量提高。项目区对外交通便利，有县道从项目区中部经过，另有数条村级简易公路与县道相接，绝大部分村民交通较为方便，但区内水田机耕道较少，没有形成网络系统，给群众的生产、生活带来了不便。项目区已进行农网改造，能保障农业生产和群众生活。项目区主要为农业用地，不存在工业污染，虽有一定数量的生活污水和农业污水，但对生态环境影响不大。项目区周边林木较茂盛，有利的改善和调节了区内的生态环境。2.2 自然条件2.2.1 地理位置项目区位于望城县北部的雷锋镇境内，地理位置坐标为东经11242211124320，北纬281730281822。2.2.2 地形地貌望城县是平原、岗地、丘陵、低山兼岗、平地为主的县，整个地势由北往南倾斜。项目区地处丘陵地带，多冲、多岔，地形高低起伏，整个项目区呈现曲尺长方形状。2.2.3 水文地质项目区内水资源充足，灌溉水源主要为溪河和山塘进行自流灌溉，为改善项目区农业生产条件提供了充足的条件。另外，区域内降水量丰富，多年平均降水量1410.8 mm，年平均蒸发量1329.4mm，区域内地质情况简单，由于地处江南古陆西北缘，基底主要由中元古界组成，上覆上元古界，下古生界地层经常接受剥蚀已被夷平，上古生界至中生界均为准地台形沉积，喜马拉雅运动对望城地壳影响较大，初步形成今天所见的大轮廓。2.2.4 气候条件项目区属亚热带季风气候区，一年之中四季分明，春季冷空气频繁，气候由寒转暖，雨季开始；入夏气温偏高；伏秋燥热少雨，深秋凉爽；冬季气温下降，间有严寒和冰冻。年平均气温16.9，年际差异较大。一月气温最低，平均气温4.4，极端最低气温-12；七月最高平均气温为29，极端最高气温39。0活动积温年平均为6177.3，10活动积温年平均为5381.6，其分布是南多北少。20活动积温3479.8。年平均无霜期274d。年平均降水量为1410.8mm，以四月最多，年总降水日数平均为165d。全县年平均日照时数为1610.5h，全年呈单峰型，七月最多，月日照平均237.8h，三月份最少，月日照平均为74.6h。太阳年辐射总量平均为105.17kCal/。年平均蒸发量为1329.4mm，七月最多达237.4mm，一月最少仅为40.8mm。2.2.5 植被土壤 （1）植被境内属中亚热带常绿阔叶林地带，除小部分丘陵地区仍保存着小面积针、阔叶混交林和天然竹林外，大部分原生植被已不复存在。现状植被是人工种植的杉木、马尾松、樟树等，区内则主要是水稻等农作物。 （2）土壤项目区内成土母质多样，主要有花岗岩风化物、板页岩风化物等，土壤类型主要是水稻土、红壤。土壤土层深厚，质地较粘重，但养分丰富，理化性状良好，适合多种作物生长。2.2.6 自然灾害项目区内灾害性天气是春秋季低温冷害，夏季多暴雨洪涝，夏秋高温干旱，冬季冰冻严寒。春季寒潮和冷空气活动频繁，长时间的低温阴雨。常使农作物遭受低温冷害，造成早稻烂秧、烂种。5月份连续5天或5天以上日平均气温20的阴雨低温影响早稻分蘖和幼穗分化，前期出现影响分蘖，生成僵苗不发，基本苗不足，推迟季节，减少有效穗，称延迟型低温；后期影响幼苗分化，造成穗型畸形，结实少，空壳率高，属障碍型低温。日平均气温连续三天或三天以上20的秋季低温（俗称寒露风），影响双季稻抽穗扬花。2.2.7 水资源状况项目区内的灌溉水源主要为牌楼坝水库和山塘及河坝进行自流灌溉，为改善项目区农业生产条件提供了充足的水源。另外区内降雨较为丰富，年平均降雨量1410.8mm，气候温和，蒸发量不大，年平均蒸发量1329.4mm。同时，该地区地下水丰富，地下水 水质良好，成为项目区居民主要的饮用水源。项目区内共有山塘水面3.42ha，可供水量6.84万m3；该项目区规划机埠5处。3 项目建设条件分析3.1 基础设施建设3.1.1 灌排渠沟现状区内项目区水源充足，牌楼坝水库和山塘及溪河上的河坝作为灌溉水源。有灌溉山塘14口，灌溉渠道及排水沟道多条，宽0.40.6m，高0.30.8m，但其中多数为泥质渠沟且使用已久，两侧杂草丛生，造成灌排不畅，同时渠道配套设施也不完善、年久失修，损坏严重，渠系渗漏且浪费水资源情况比较严重，影响区内农作物正常生长和产量提高3.1.2 交通状况项目区对外交通相当便利，有县道从项目区东部经过；另有村组简易公路，均接于县道，使村大部分农户都接通了公路，但区内水田机耕道较少，且未形成网络，不能适应机械化耕作要求。3.1.3 生态环境保护设施状况项目区内主要为农业用地，没有化工企业和大型矿山，不存在工业污染，虽有生活污水和农业污水，但是对生态环境影响不大，项目区周边林网系统较完善，保护了区内的生态环境。3.2 土地利用限制因素3.2.1 自然因素 （1）项目区内土壤抗蚀能力差，区内降雨量呈年内分布不均，汛期，因此，土地整理具有一定水土流失的潜在危险；（2）项目区内土壤矿物质养分含量高，但土壤有机质与氮素较缺乏。对雷锋镇大规模集约利用土地而言，需进行土壤改良；（3）项目区0的正积温在6150以下，温度通过10的80%保证率的初日是3月28日，活动积温5350，热量条件较其他地区偏少，一年三熟制热量偏紧。而且本区自然降水1350mm，降水不足，属于望城县内少雨地区。（4）长期以来，土地利用中重用轻养，土地资源质量下降，自然灾害频率和程度均在增加。3.2.2 社会经济因素（1）项目区对外交通便利，但区内交通基础设施不配套，村庄点间的交通联系不便，现有农村道路路面质量差，雨天无法通行。（2）灌排渠系差。项目区水源工程较完备，但灌排渠系等级低，质量差，大量耕地因缺乏灌排水利设施而产出率较低。（3）项目区集体经济较薄弱，财力不足，不能自行进行大规模开发建设。（4）农村土地制度不够完善，土地利用率低。（5）长期以来，由于农产品价格低，农民收入少，因此农业投入不足。4 项目区规划4.1 项目规划标准根据项目区地形、地势、土层厚度和土壤情况，将项目区建设成交通、水利设施完善，田成方、路成网、沟渠贯通的现代化农业园区。4.1.1 土地整理标准根据项目区的地面坡度及土层厚度和土壤情况，按照土地开发整理标准规范要求，整理后的田块应有利于作物的生长发育，有利于田间机械作业，有利于水土保持，满足灌溉排水要求便于经营管理。将项目区内的土壤，荒地、废沟、废塘及零乱的田块整理成大小基本一致，朝向基本统一的长方形（少数为梯形）的田块。4.1.2 灌溉排水设计标准及建设标准道路建设标准根据土地开发整理项目规划设计规范和灌溉与排水设计规范的规定，本项目区属丰水地区，灌溉设计保证率取90%，排涝设计标准取十年一遇三日暴雨三日排至作物的耐淹深度。灌排渠沟建设标准：灌溉渠道根据流量大小，采用不同规格的U型槽，排水沟道拟采用空心砖护砌。使耕地达到干旱能灌，涝渍能排的旱涝保收农田标准，整体上增加项目区的抗御灾害的能力。4.1.3 有关法律法规及政策和行业技术标准（1）中华人民共和国土地管理法；（2）中华人民共和国土地管理法实施条例；（3）基本农田保护条例；（4）中华人民共和国水土保持法；（5）中华人民共和国环境保护法；（6）中华人民共和国农村土地承包法；（7）土地整理规定；（8）国土资源部关于进一步加强土地整理管理工作的通知（国土资发1998166号）；（9）土地开发整理项目资金管理暂行办法；（10）全国土地开发整理规划；（11）土地开发整理规划编制规程（TD/T1011-2000）；（12）土地开发整理项目规划设计规范（TD/T1012-2000）；（13）土地开发整理项目验收规程（TD/T1013-2000）；（14）灌溉与排水工程设计规范（GB/50288-1999）；（15）水土保持综合治理技术规范（GB/T16453-1996）；（16）水利水电工程施工组织设计规范（试行）SDJ3381989编制说明；（17）水利水电工程制图标准(SL731995)；（18）水利水电工程制图标准基础制图及土建图(SL73.11995)；（19）水利水电工程制图标准基础制图及土建图(SL73.11995)条文说明。4.2 项目总体布置整个坪山村土地整理项目区地形较为复杂，项目区以中部河流及部分特征界限分为A、B、C、D四个部分。根据境内特殊的地形地貌，以及现有的基础设施，按照土地整理规划原则，整个项目区以水源和地形、地势及土地平整后的情况布置灌溉排水系统和道路系统，并在此基础上划分格田及进行水工建筑物的规划布置。项目区的总体规划布置方案见雷锋镇坪山村土地整理规划图。4.2.1 水源工程项目区水源主要为塘堰和河坝，部分从溪河抽水灌溉。本次设计对少数塘堰结合土地平整适当扩大塘容，充分利用现有河坝，新建机埠5处，提水到塘堰或调节池，以补充干旱年份的灌溉水源不足。4.2.2 灌溉系统布置（1）布置原则：充分利用项目区水土资源，尽量使项目区现有耕地及开发整理后的耕地均能得到灌溉；灌溉渠道尽可能布置在相应区域较高位置，并与项目区排水沟布置相配合，统一布局，以便管理；尽量使总的工程量和工程费用最小，挖压占地最少。 （2）田间渠系布置项目区规划布置农渠62条，长11182m；斗渠12条，长6500m；灌排渠3条，长1453m。具体布置方案见雷锋镇坪山村土地整理规划图。4.2.3 排水系统布置原则 (1）布置原则排水沟应布置在各自控制范围的最低处，以便洪捞时能排除整个项目区农业田的多余水量以及山塘余水。各排水沟应与灌溉渠系的布置等相协调；工程费用最小，排水安全及时。 （2）排水沟规划布置项目区共布置排水斗沟11条，长1943m；农沟51条，总长8561m。具体布置见雷锋镇坪山村土地整理项目规划图。4.2.4 小型水工建筑物规划根据项目区的地形条件和灌溉排水沟道的规划布置情况，为满足输水、配水、交通要求和渠、沟安全，需在渠、沟上布置桥、涵、跌水、节制闸、分水闸、抽水站等建筑物。分水闸45处；涵闸10处涵洞200处。新建机埠5处。渠系建筑物的规划布置见雷锋镇坪山村土地整理规划图。4.2.5 道路工程根据项目区及其外围已有的交通道路及区内现有道路和渠沟布置特点，按照土地开发整理标准的有关规范对区内道路进行合理布置。项目区道路布置以现有道路为基础，以对外交通道路为依托，结合渠沟布置进行合理布置，最终全项目区形成一个网络化的田间道路系统。道路规格分田间路和生产路两个等级，田间道一般布置在与外界道路相连或控制范围较广的斗渠、斗沟旁，生产路则主要结合农渠、农沟布置。田间道规划路面宽3m，边坡m=1，路高至少0.5m，路基宽4m，采用20cm厚砂石路面。生产路规划路面宽2.4m，高出田面0.3m以上，采用10cm厚砂石路面。本次规划新建田间道11条，长6243.2m；生产道115条，长18857.5m。具体规划布置见雷锋镇坪山村土地整理规划图。5 水资源平衡分析5.1 项目区水资源概况5.1.1 降雨、径流项目区位于望城县西南部，属中热带季风湿润气候区，雨量充沛，气候温和，春来夏初多雨，伏秋多旱。多年平均降雨量为1410.8 mm，降雨量年内分配不均，年内降雨一般集中在46月，占全年降雨量的43%以上，降雨年际变化较大，最大年降雨量2050.8mm（1998年3月），是多年平均的1.49倍。最小年降雨量1015.8mm（1963年）为最大年降雨量的49.4%。项目区典型年降雨量分配情况见下表1：表1项目区典型年降水量月分配情况表Tab1 The situation of typical annual rainfall monthly distribution in the project area年别年份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年平水年196253.7565.5581.45136.85282.95210.55103.25145.15127.95128.6572.0593.15150.13(P=50%)占全年百分数(%)3.584.375.439.1218.8514.026.889.678.528.574.806.20100偏枯年197860.358.1141.6219.8230.8259101.5104.2105.44251.4801451.1(P=75%)占全年百分数(%)4.154.009.7415.1215.8717.817.593.535.50100枯水年197188.6105.884.2161.1166.8168.752.854.979.38291.155.71191(P=90%)占全年百分数(%)7.458.887.0813.4713.9514.1152.854.979.382.091.155.71191多年平均值59.8579.75124.35170.25205.35228.45152.75149.8591.75123.3590.2565.851552项目内水源充足，灌溉水源主要为水库、山塘和河坝，绝大部分农田都能得到自流灌溉，为改善项目区农业生产条件提供了充足的水源条件，区内降雨量丰富，多年平均降雨量1552 mm，年平均蒸发量1329.4mm，同时该地区地下水资源丰富，地下水水质良好，为项目区居民的主要饮用水源。5.1.2 地表水资源 项目区地表水资源包括项目区境内产水和过境水，主要为溪河和山塘水。项目区以上集雨面积3.2km2。其过境水量根据降雨径流资料分析计算，不同保证率的水资源总量见表2：表2不同保证率水资源总量Tab2 Different guarantee rates of water resources gross保证率地表水资源量地下水资源量水资源总量（单位：万m3）过境水境产水总量平水年（P=50%）2.0091.5393.5212.34105.86偏枯年（P=75%）1.7680.8782.639.6392.26枯水年（P=90%）1.4767.3668.826.6875.515.1.3 地下水资源地下水资源为第四系松散层孔隙水，为降雨及灌溉回归水所补充，不同保证率下的地下水资源总量详见表2。5.1.4 项目区水资源总量项目区水资源总量近似按地表水资源和地下水资源之和计算，详见表2。5.2 可供水量计算5.2.1 供水现状项目区水系发达有有两条溪沟在此汇合，北端上游2Km为牌楼坝水库，一般年份，低田在楼坝水库、两条溪沟内的拦河坝内引水，高田在山塘引水灌溉，干旱年，项目区山塘内水源不足，需在下游河坝提水灌溉，但A区内溪沟集雨面积小，来水量不足，河坝蓄水量少，虽下游水量充足，但因无提灌机械而造成较严重旱灾。5.2.2 溪河引水量经项目内的溪沟有两条，A区溪沟，集雨面积1.2，A区溪沟，集雨面积4.5，其引水量按下式计算： （1）式中：引水渠可引水水量（万）；F集雨面积（）；Y径流深（mm）；径流利用率，取=0.8；计算结果见项目区水资源供需平衡分析表3。5.2.3 牌楼坝水库及山塘可供水量牌楼坝水库为小(一)水库,总库容353万立方米，集雨面积3.2km2；项目区及有山塘总面积12.7hm2，总库容24.7万m3，可供水量采用容蓄次数法，按下式计算： (2) 式中：V 塘有效容积（万m3）； N复蓄次数，对孤立塘，干旱年份取1.0；结瓜塘，干旱年份取11.2。5.3 水资源供需分析整理后项目区耕地总面积101.1ha，需水主要为农田灌溉用水，生活用水主要为地下水，项目区其它用水较少，预测时，可只计算农田灌溉用水。项目区灌溉设计保证率按灌溉与排水工程设计规范（5088-1999）应为85%至95%，本项目区水量充沛，取90%。设计代表年为1961年。根据项目区需水量、区内水利设施可供水量进行水资源平衡分析，水量调度原则：先引黄材水库干渠内水自流灌溉，后在格塘水库及平塘内提水灌溉。计算结果见项目区水资源供需平衡分析表3。从项目区水资源供需平衡分析表可知，项目区水利条件较好，总体水源水量充足，能满足设计年（=90%）灌溉要求，但水资源分配不均匀，A区溪沟集雨面积小，蓄水面小，需完善提灌水利设施，才能完全可保证区内农作物旱涝保收，规划时,拟在河边新修5处机台，解决现有水利设施供水不足的矛盾。表3项目区水资源供需平衡分析表（=90%）Tab3 The analysis of the water supply and demand in the project area月份灌溉需水量溪河产水量山塘供水平衡结果 （单位：万m3 ）综合净灌未定额需水量产水量可利水量可供水量 供水量余缺4517.375.33 62.52 31.26 25.93 5777.578.02 64.08 32.04 24.02 62145.322.12 76.37 38.18 16.07 72833.6829.22 48.28 24.14 377.70 6.18 81413.4614.57 27.69 13.85 371.52 0.73 91181.8412.18 17.40 8.70 370.79 3.49 101573.6316.22 8.38 4.19 358.76 12.03 总计10442.85107.67 304.72 152.36 18.94 69.50 6 工程设计6.1 灌溉工程设计6.1.1 灌溉渠流量计算渠道的设计流量由其灌溉面积确定，经调查，根据南方的耕作习惯、作物种植结构等实际情况及已实施的田间工程，一般以渠道在24h内向控制的田块灌满为原则，每次灌溉的深度为5cm。渠道设计流量计算公式： （3）式中 qs 渠道设计流量（m3/s）； 作物灌水的灌水定额（=1200） AS 该渠道灌溉面积（hm2）；s 该续灌渠道至田间的灌溉水利用系数，s=0.85项目区内共新建斗渠条，斗渠均引山塘内水，面积由5.35至9.04ha，农渠最大灌溉面积5.15ha。6.1.2 灌溉渠横断面设计设计灌溉渠道采用砼渠，糙率n为0.017， i1/1000，采用明渠均匀流公式计算。计算公式： （4） 式中：A过水面积，A=(b+mh0)h0； R水力半径:R=A/Xm； X湿周,； C谢才系数：； 沿程损失系数：n=0.017； 渠道纵坡；i1/2000；经试算，斗渠采用直径为500mm的U形槽。农渠统一采用直径为300mm的U形槽， 灌排渠采用底宽为1m，高为0.96m的渠道能满足灌溉要求。各渠道具体断面形式见设计图6.1.3 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。根据灌溉面积的地面高程加上渠道沿程水头损失和渠系建筑物的局部水头损失，自下而上逐级推算。 （5）式中：渠道分水口处的水位高程（m） 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相应渠道的纵坡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，以安全超高为间距，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。6.1.4 渠堤宽度为满足生产要求，渠堤宽度一般为0.5m。若一侧渠堤结合生产路和田间道，则按道路设计，另一侧宽0.5m。农渠纵横断面设计图只绘制典型。农渠、斗渠纵横断面设计成果详见纵断面设计图。6.2 排水工程设计6.2.1 除涝排水设计标准（1）排涝标准根据灌溉与排水工程设计规范（GB502881999）要求，排涝标准的设计暴雨重现期，根据排水区的自然条件、涝灾的严重程度及影响大小等因素选定。项目区地处丘陵区及河流冲积平原区，天然排水条件较好，结合当地实际，水稻区十年一遇三日暴雨三日排至作物耐淹水深。（2）排渍标准根据灌溉与排水工程设计规范（GB502881999）要求，有渍害的农作区，农作物生长期地下水位应以设计排渍深度作为控制标准。降水过后地下水位上升至地表时，对旱作要求3d内地下水位降到地表以下0.8m，对水稻区要求3d内地下水降至地面以下0.6m。6.2.2 排水沟布置项目区地面坡度相对较平缓，排水沟的布置主要考虑田间排水要求。根据地形条件，结合天然的河流溪沟和现有的排水沟合理布置。规划项目区布设排水斗沟11条，长1943m，排水农沟51条，长8561km，均布置在地势低洼，田间雨水汇集之处，有利于排除涝（渍）水。其中斗沟1为整修斗沟，分两段作断面，具体见斗沟横断面图。6.2.3 设计流量计算 （1）排涝设计流量根据土地开发整理标准（TD/T10111013-2000）中C6公式，排水沟设计流量按下式计算：Q涝=q涝F （6）式中： Q涝排涝设计流量，m3/s； q涝排涝模数，m3/s.km2; F排涝面积，km2。上式中排涝模数按灌溉与排水工程设计规范（GB502881999）附录C中公式C.0.2-2确定： （7） 式中： qw水田设计排涝模数m3/s . km2；P历时为T（T=3d）的设计暴雨量，取为248mm；水田滞蓄水深，取为50mm；历时为T的水田蒸发量，取为10mm；F历时为T的水田渗漏量，取为10mm；T排涝历时，本项目区为自排按每天24 h计算。经计算，设计排涝模数为qw=0.69m3/skm2。根据排涝模数及排水面积计算各排水沟的排水流量。 （2）排渍设计流量根据项目区土质为砂壤土，其设计排渍模数根据灌溉排水设计规范取q排渍=0.007 m3/s . km2。6.2.4 排水沟纵横断面设计（a）纵断面设计（1）各沟道日常水深和最大水深确定各排水沟道的日常水深和加大水深按选定断面计算确定，但由于农沟排水面积小，其日常流量接近于0，因此其日常水深为0，斗沟日常水深假定为0.1m。具体设计成果见设计图册。（2）沟道日常水位及设计水面线推求各沟道的日常水位和最大水深按下式推求： （8）各沟道沟口的日常水位（m）；典型布置区最低点低洼农田田面高程（m）；农沟日常水位离地面高度（m）；沟道计算长度（m）；沟道比降；各级沟道局部水面降落，上、下级沟道衔接落差取0.2m。因农沟的日常流量极小，日常水深几乎为零，故日常水位即为沟底高程；而斗沟日常流量也很小，经计算所有斗沟日常水深均小于0.1m，推求水面线时所有斗沟日常水深均按0.1m考虑。（b）横断面设计 （1）计算公式沟道水流条件基本符合明渠均匀流特点，计算时采用明渠均匀流公式： 式中：Q设计排涝流量（m3/s）；A过水断面面积（m2）；C谢才系数，（m1/2/s）；R水力半径，R=A/X（m）；i渠底比降，取i=1/2000。（2）断面型式斗沟采用梯形断面，采用混凝土护底，两岸用预制六角板护砌，农沟底采用矩形心断面，混凝土护底，两侧边墙采用空心砖护砌各断面具体型式见设计图。（3）边坡系数沟道斗沟边坡系数m=1.0。（4）沟道糙率沟床糙率按平整顺直，取n=0.017。（5）横断面尺寸确定本区主要种植作物为水稻，考虑到水稻排涝和排渍二方面要求，本项目去区主要作物为水稻，要求农沟中的日常水位比田面低0.6m，斗沟则要求其能满足各农沟的除涝、排渍要求，沟道宽度按除涝、排渍二方面要求确定。由于本区排水农沟的排水面积小，排涝流量小，所有农沟排渍要求确定沟道深度后，再按最大农沟确定横断面合理尺寸。（6）沟堤超高及堤顶宽度农沟沟堤超高按最大水位线以上0.3m或田面以上0.3m确定，斗沟按最大水位线0.6m或田面以上0.5m确定，梯田沟堤除满足上述以要求外，还应使沟堤平顺联接，且渠沟堤坡度不超过12。堤顶宽度一般兼作道路，一侧系田埂宽为0.5m，另一侧作田间道或生产路。沟道纵横断面设计成果见沟道纵横断面设计图。沟道设计工程量见工程量汇总表。6.3 建筑物设计为满足项目区内灌溉排水要求及交通要求，需在项目区内布置：涵闸10处，涵管200个，新建泵站5处。6.3.1 农渠涵闸分水涵位于农渠的进水口，共45处，型式为涵洞式。洞身段采用直径为0.30m的钢筋砼管，采用 C15砼管座。进、出口段采用浆砌石结构。洞身底槛高程与上一级渠道同高，进口上游侧、出口下游侧均设八字导墙，导墙长度根据渠道需要确定。分水涵的闸门采用手提式木板门，闸门高出涵管0.04 m，闸门厚0.05 m。典型设计见图册，工程量见涵闸设计图见图集。6.3.2 涵管当灌溉渠道（排水沟）需穿过田间道或生产路向另一侧输水时，拟布置直径0.3m0.5m的涵管。为减少工程量，方便施工，涵管采用预制砼管。洞身底板高程与渠沟底板高程相同，结构布置见设计图册，工程量见图集6.3.3 泵站工程设计经水量平衡计算分析，项目区现有塘堰、河坝在干旱年份无法满足灌溉要求，需从沟道或八曲河中抽水至高处，以增加塘堰的复蓄次数。设计新建泵站5座。（1） 水泵选型：水泵是一种面大量广的通用型机械设备，它广泛地应用于石油、化工、电力冶金、矿山、选船、轻工、农业、民用和国防各部门，在国民经济中占有重要的地位。据统计，我国泵产量达525.6万台。泵的电能消耗占全国电能消耗的21%以上。因此大力降低泵有能源消耗，对节约能源具用十分重大的意义。 近年来，我们泵行业设计研制了许多高效节能产品，如 IHF、CQB、FSB、UHB等型号的泵类产品，对降低泵的能源消耗起了积极作用。依照水泵的设计流量和设计扬程，结合不同水泵自身的性能特点，泵站1选用1台型号为：200HW-5泵，选用额定功率为7.5kw的异步电动机一台。所选电动机型号为Y132M4，额定电压均为380V。站2、5选用1台型号为：150HW-12混流泵，用额定功率为11kw的异步电动机一台。所选电动机型号为160M2，额定电压均为380V。站3、4选用1台型号为：300HW-8混流泵，用额定功率为22kw的异步电动机一台。所选电动机型号为Y200L6，额定电压均为380V。但是目前在国民经济各个领域中，由于选型不合理，许多的泵处于不合理运行状况，运行效率低，浪费了大量能源。还有的泵由于选型不合理，根本不能使用，或者使用维修成本增加，经济效益低。由此可见，合理选泵对节约能源同样具有重要意义。所谓合理选泵，就是要综合考虑泵机组和泵站的投资和运行费用等综合性的技术经济指标，使之符合经济、安全、适用的原则。具体来说，有以下几个方面：必须满足使用流量和扬程的要求，即要求泵的运行工次点（装置特性曲线与泵的性能曲线的交点）经常保持在高效区间运行，这样既省动力又不易损坏机件。所选择的水泵既要体积小、重量轻、造价便宜，又要具有良好的特性和较高的效率。具有良好的抗汽蚀性能，这样既能减小泵房的开挖深度，又不使水泵发生汽蚀运行平稳、寿命长。按所选水泵建泵站，工程投资少，运行费用低。表4混流泵设计参数表Tab4 Parameters of mixed-flow pump design混流泵型号所选水泵设计流量允许气蚀余 量扬程转速配 套 功 率轴功率进出口口 径Q (L/S)(NPSH) r (m)H(m)N(r/min)(kW)(kW)(mm)150HW-12386.015.32900117.61505012.57.47609.77.71300HW81654.09.69702219.903002208.020.302646.020.10200HW-51004.0514507.56.01200(2）各泵站主要参数计算： （9）式中：设计扬程（m）； 净扬程（m； 管道沿程水头损失； 局部水头损失。 （10）式中：n糙率（取值为0.014）； 、进、出水段管道长度（ =4.2m、=8.63m）； Q设计流量（1台水泵，单台流量为0.081 ）； 、进、出水段管道直径（=0.2m）； （11）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，计算得1.30，2.05； V1、V2进、出水管道平均水流速度（m/s），ViQ/i，i是管道断面面积； g重力加速度，g9.8m/s。计算得各泵具体参数见下表5表5规划泵站工程特性表Tab5 Characteristics of planning and pumping station project泵站名净扬程m设 计 流 量L/s水泵型号装 机 容 量KW电机型号备注泵站15100200HW-57.5Y132M-4新建泵站21255150HW-1211160M-4新建泵站36264300HW-822Y200L-6新建泵站46264300HW-822Y200L-6新建泵站51255150HW-1211160M-4新建6.4 道路设计项目区的道路需满足沟通乡镇、村庄与田块之间的联系要求，按照规范要求道路级别分田间道（村庄田间或田间田间）、生产路（田间生产作业路）两级规划，该项目区规划道路分为两种规格，即田间道、生产路。项目区本次规划共布置10条田间道，总长6243.2m，田间道结合田块调整，布置生产路与其相衔接。田间道路面宽设计为3m，高出田面0.5m（局部地段为适应地形变化，使道