农业水利工程毕业设计完整版

本科毕业论文本科毕业论文 题 目 皋兰县明星村小红柳沟 灌溉工程设计 学 院 工学院 专 业 农业水利工程 毕业届别 2013 届 姓 名 刘斌国 指导教师 马国军 张芮 职 称 教 授 讲 师 甘肃农业大学教务处制 二 一三年五月 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 目 录 摘要 1 关键词 1 1 灌溉工程设计区概况 2 1 1 灌溉工程设计区所在县概况 2 1 2 自然条件 2 1 2 1 地形地貌 2 1 2 2 水文地质 2 1 2 3 气候 2 1 2 4 植被 3 1 2 5 土壤 3 1 2 6 自然灾害 3 1 3 水资源 3 1 4 社会经济条件 4 1 4 1 社会经济概况 4 1 4 2 土地利用现状 4 2 灌溉工程设计建设条件分析 4 2 1 需水量预测 4 2 1 1 马铃薯毛灌溉需水量计算 5 2 1 2 玉米毛灌溉需水量计算 5 2 1 3 小麦毛灌溉需水量计算 5 2 1 4 总需水量计算 6 2 2 供水量预测 6 2 2 1 大气降水量 6 2 2 2 地表水量 6 2 3 交通条件 6 2 4 灌排设施 6 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 2 5 电力设施 6 2 6 农田防护设施 6 2 7 土地利用限制因素 7 2 8 公众参与 7 3 工程规划 7 3 1 规划原则 7 3 1 1 合理利用原则 7 3 1 2 可持续利用原则 7 3 1 3 可行性原则 7 3 1 4 协调性原则 7 3 2 规划设计标准 8 3 2 1 农田水利工程 8 3 2 2 道路工程 8 3 2 3 农田防护林 8 3 2 4 建筑物级别 8 4 灌区主要设计内容 8 4 1 农田水利工程 8 4 1 1 灌溉工程 8 4 2 2 排水工程 17 4 2 3 建筑物工程 19 4 3 道路设计 24 4 4 电力工程 24 4 4 1 输电工程 24 4 4 2 电气设计 24 4 4 3 供电电源 供电电压 用电负荷 24 4 4 4 泵站主接线及主要电气设备 24 4 4 5 泵站 24 4 4 6 电量计量 24 4 4 7 泵站照明 25 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 4 4 8 泵站接地 25 4 4 9 泵站防火 通风 25 4 5 防护林工程 25 5 效益分析 25 5 1 社会效益分析 25 5 2 生态效益和环境影响分析 26 5 2 1 生态效益评价 26 5 2 2 环境影响评价 26 参考文献 28 致 谢 30 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 1 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设计 刘斌国 甘肃农业大学工学院农业水利工程 甘肃兰州 摘要 灌溉工程设计区位于甘肃省皋兰县明星村小红柳沟 本次设计控制灌溉面积 40 13 hm2 以马铃薯 玉米和小麦为主要作物 灌溉设计保证率 75 灌溉工程设计主要有灌溉系统和提 水泵站的设计 主要内容包括灌区概况及分布 设计流量的确定 灌溉渠道布置 田间工程布 置 灌排渠道横断面设计和渠道设置 土地划分为四个区 共布设 523 个田块 梯田田块布设 垂直于等高线 灌溉系统水源为西电工程土龙川支渠 新建两个泵站二级取水 出水管引水 然后由 U 型农渠输入田间 自流畦灌 关键词 土地规划 农田水利工程 多站二级提水泵站 Design of irrigation progect of Xiao Hongliu vally of Gao Lan County Liu bin guo Major in Agricultural and Water Resources Engineering in Gansu Agriculture University Gansu Lanzhou Abstract This project area is located in Ming Xing village Gao Lan County which contains 40h Potato and corn and wheat are the main plants The irrigation design guarantee efficiency is 75 This irrigation project is mainly divided into water pump stage and irrigation system The land is planed into four parts including 523 fields which lies along the contour line and is from the lateral canal of Tu Longchuan of Xidian Project Two new pump stages are built to sent water into the nong canal which sent water into fields with the difference of altitudes Key words land project project of irrigation and water conservancy ltipal two leveled pump stage 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 2 1 灌溉工程设计区概况 1 1 灌溉工程设计区所在县概况 皋兰县明星村植被稀少 水土流失严重 沟谷川区面积很小 本灌溉工程设计区 位于皋兰县以北的石洞镇明星村 介于北纬 35 21 58 35 24 08 之间 东经 104 33 03 104 37 42 之间 境内地貌由山坡旱地 荒草地 农村道路 田坎等基本单元 构成 地形总趋势是呈南 北走向山梁夹沟道的黄土丘陵地貌 辖区总面积 403 2km2 地势山川相间 平均海拔 1700m 年均降水量 263 41mm 1 2 自然条件 1 2 1 地形地貌 皋兰县石洞镇明星村属陇西黄土高原 山川相间 地势西北高 东南低 境内地 形破碎 梁峁起伏 沟壑纵横 形成以黄土梁峁沟壑为主的地形地貌 植被稀少 水 土流失严重 黄土丘陵沟壑区约占该区面积的 80 以上 沟谷川区面积很小 东西宽 17 km 南北长 24km 辖区总面积 403 2 km2 处于黄土高原与青藏高原交汇地带 属 荒草地 总体地形地势东西走向 西高东低 坡度起伏较大 平均坡度 10 左右 1 2 2 水文地质 灌溉工程设计区位于陇西黄土高原的西北部 是青藏高原与黄土高原的交汇地带 也是祁连山脉与陇西盆地的交错地带 地质构造上属秦祁昆地槽系中的加里东褶皱系 亦为祁吕贺山字型构造体系的西翼与陇西旋卷构造体系及河西系的复合部 它的东北 部是祁连中问隆起带 西南部为南祁连加里东褶皱带 西南部又分为中新生代的西部 为民和 永登盆地 南部为临夏 临洮盆地 1 2 3 气候 灌溉工程设计区年平均温度为 7 左右 极端最低气温为 25 7 月平均温度为 18 极端最高温度 36 1975 年日照时数为 2781h 因受地形条件影响 属温带半 干旱大陆性弱季风气候 年平均气温为 7 2 极端最高气温 37 极端最低气温 25 4 0 积温 2533 4 2791 4 持续日数 229 241 天 10 积温 1773 3 2078 9 持续日数 114 136 天 年平均日照时数 2768h 年日照百分率为 60 平均海拔 1700m 属温带半干旱气候 年均降水量 263 41mm 年均蒸发量 1660mm 无霜期 144d 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 3 1 2 4 植被 1 2 4 1 栽培植物 谷类作物 玉米 冬小麦 春小麦 占耕地面积的 50 左右 薯类作物 马铃薯 占耕地面积的 50 左右 油类作物 胡麻 油菜等 以胡麻为主 占油料作物的 80 以上 蔬菜作物 莲花菜 白菜 萝卜 葱 韭菜 蒜 菠菜 甜菜 芹菜 洋葱 菜 瓜 辣椒 茄子 西红柿 黄瓜 豆角等 多数蔬菜已形成种植规模 牧草类 草资源多分布在难以利用的荒山 荒坡 荒沟 散布全区各乡 覆盖度 在 60 以下 有的甚至光秃裸露 林木类 杨 柳 榆 槐 等分布于全区各乡村 1 2 4 2 野生植物 灌溉工程设计区内仅有天然乔木山杨木 面积不大 零星分布 1 2 5 土壤 本灌溉工程设计区内地带性土壤为坡积粉质壤土为主 呈黄色 干燥 松散状 夹少部分砂砾碎石 土壤粘化作用弱 质地疏松 土温低 土口松 有机质含量 1 2 含氮量较高 是主要的耕作土壤 1 2 6 自然灾害 灌溉工程设计区生态环境恶劣 干旱 冰雹 霜冻 干热风 病虫害等自然灾害 频繁 严重 对农业威胁最大的是干旱 近乎每年都有不同程度的旱灾 春旱及初夏 旱对工程设计区农业威胁最大 致使夏天作物不能保苗 秋田作物无墒不能下种 造 成全年收成的大幅度减产或绝收 1 3 水资源 灌溉工程设计区多年降水年平均降雨量 263 41mm 多集中在七 八 九三个月 占年降雨量的 50 以上 年平均蒸发量 1660mm 安全饮水管网基本覆盖 黄河穿县 境南部而过 引大入秦 西岔电力提灌 大砂沟电力提灌三大水利工程覆盖全县 安 全饮水管网基本覆盖 拥有调蓄水库 4 座 容量达 1 8 106 m3 县城自来水厂 2 座 日处理水量 10000m3 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 4 1 4 社会经济条件 1 4 1 社会经济概况 皋兰县地处兰州 白银和兰州新区三角辐射中心地带 境内民航 铁路和国道 高速公路 省道 县乡道路纵横交织 全镇辖 3 个社区 10 个行政村 38 个自然村 54 个村民小组 总人口 47414 人 其中农村 6565 户 24130 人 城市 8427 户 23284 人 耕地 48058 亩 其中水地 33071 亩 人均 1 3 亩 2008 年 全镇完成地区生产总 值 3 1 亿元 农业增加值 5165 103 元 乡镇企业增加值 2 57 亿元 工业增加值完成 1 1 亿元 地区性财政收入 497 8 103 元 固定资产投资达 8500 103 元 农民人均纯收 入 2923 元 1 4 2 土地利用现状 灌区土地开发全部是荒草地 整理区为旱地 中间存在部分荒草地 现已土地平 整完成 梯田规划设计合理 生产道路体系不够完善 无灌溉设施 2 灌溉工程设计建设条件分析 2 1 需水量预测 该灌溉工程设计区需水量仅考虑农业生产的需要 工业和生活用水不包括在内 根 据当地实际资料分析 当地条件满足农作物一年一熟的生长需求 以项目区内农作物 品种玉米 马铃薯和小麦为标准作物进行计算 考虑到灌区面积较小且缺乏多年实测 资料 采用群众丰产经验计算灌溉制度 该灌区属于干旱缺水地区 种植作物为旱作物 根据灌溉设计保证率标准 选择 灌溉保证率 75 根据 甘肃省行业用水定额 灌溉设计保证率 P 75 时 马铃薯 净灌溉定额为 3000m hm2 玉米净灌溉定额为 4500m hm2 小麦净灌溉定额为 4500m hm2 W W1 W2 W3 2 1 式中 W 农业总需水量 W1 马铃薯毛灌溉需水量 W2 玉米毛灌溉需水量 W3 小麦毛灌溉需水量 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 5 2 1 1 马铃薯毛灌溉需水量计算 W1 m毛A 2 2 m毛 m净 渠 2 3 式中 W2 马铃薯毛灌溉需水量 m净 马铃薯净灌溉定额 m3 hm2 m毛 马铃薯毛灌溉定额 m3 hm2 A 马铃薯的灌溉面积 hm2 设计马铃薯种植面积占总耕地面积的 50 则 W1 200 0 9 601 95 50 6 7 104m3 2 1 2 玉米毛灌溉需水量计算 W2 m毛A 2 4 m毛 m净 渠 2 5 式中 W2 玉米毛灌溉需水量 m3 hm2 M净 玉米净灌溉定额 m3 hm2 m毛 玉米毛灌溉定额 m3 hm2 A 玉米的灌溉面积 hm2 设计玉米种植面积占总耕地面积的 30 则 W2 300 0 9 601 95 30 6 0 104m3 2 1 3 小麦毛灌溉需水量计算 W3 m毛A m毛 m净 渠 式中 W2 小麦毛灌溉需水量 m3 hm2 M净 小麦净灌溉定额 m3 hm2 m毛 小麦毛灌溉定额 m3 hm2 A 小麦的灌溉面积 hm2 设计小麦种植面积占总耕地面积的 20 则 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 6 W3 300 0 9 601 95 20 4 0 104m3 2 1 4 总需水量计算 W W1 W2 W3 1 67 105m3 2 2 供水量预测 灌溉工程设计区多年平均降水量为 263 41mm 典型设计年降水量 但由于灌区土 地多为山坡地 水土保持工作不到位 降雨部分以地表径流的形式流失 不能为灌区 作物所吸收 利用 通过坡改梯后 使项目区达到水土不下山的标准 2 2 1 大气降水量 有效降雨量按设计典型年降水量的 50 有效降水系数 计算 则 W供 降水量 有效降水系数 承雨面积 2 6 263 41 10 3 50 602 667 5 288 104m3 由于项目区降雨大多集中在 7 8 9 月份 故作物生育期降雨量应为全年降雨量 的 40 项目区有效利用的总水量为 2 12 104m3 2 2 2 地表水量 灌溉工程设计区西电工程土龙川支渠在 P 75 的设计保证率下可为灌区提供足够 水量 2 3 交通条件 灌区距县城 10 公里 国道 212 线为项目区公路经济奠定了得天独厚的条件 近 几年整治 10 条县 乡公路 大大便利了全县交通 2 4 灌排设施 灌区内有岷江及其支流理川河 官鹅河 水源为西电工程土龙川支渠 该灌溉工 程修筑引水灌溉的 U 型水渠 自流灌溉能保证农作物生长需要 2 5 电力设施 有电厂座落于灌区附近 其装机容量 0 5KW h 与 110 千伏变电所并网后可供电 全县各个乡镇 农网改造已经结束 项目区用电普及率达到 100 2 6 农田防护设施 灌区内田间道路两侧需布设树木带 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 7 2 7 土地利用限制因素 灾害频繁 灾毁耕地面积大 地形复杂 水土流失严重 耕地资源相对贫乏 人 均占有耕地不足 0 06hm2 经济实力薄弱 基础设施较差 近年来皋兰县社会经济和工农业生产均有较大的 发展 但与全国相比 其经济基础的脆弱性和落后性仍然很突出 贫困落后的面貌为 得到根本改变 仍属老 少 边 贫的山区 全国人均各项经济指标与全国 全市的 平均值仍有较大的差距 农业生产技术落后 经济效益低 由于各方面条件所限 皋兰县农业生产技术水 平低 管理经营粗放 影响到农产品单产水平和质量的优劣 2 8 公众参与 整个项目的可行性研究始终遵循公众广泛参与的原则 为确定整理类型和范围 曾广泛征求专家和相关部门的意见 根据项目区中乡镇的社会经济现状和未来发展趋 势 结合可持续发展的客观要求 确保政策和决策的科学性 根据群众的经验积累和 生产生活实际以及市场走向 保障项目区的合法性和合理性 充分奠定群众基础 3 工程规划 3 1 规划原则 3 1 1 合理利用原则 根据灌区土地现状分析 适宜性评价和限制因素分析结果 合理确定灌区土地利 用结构布局和工程布局 实现对灌区土地的合理利用 3 1 2 可持续利用原则 规划设计项目区土地利用方式时 充分预测改变土地性状及土地生产能力时所带 来的后果 尽量使之朝着有利于长期利用的方向发展 3 1 3 可行性原则 坚持因地制宜 兼顾自然条件 资源条件 社会经济条件 坚持 规划工作的完 整性 原则 前瞻性地规划灌区的工程措施和生物措施 3 1 4 协调性原则 规划中注重开发土地与保护和改善生态环境协调一致 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 8 3 2 规划设计标准 依据中华人民共和国国土资源部 土地开发整理标准 TD 1011 1013 2000 通过对灌区内未利用地的开发和区内田 水 路 林的综合整治 改善农田灌排和交 通条件 建成 基础设施配套 旱涝保收 的标准农田 3 2 1 农田水利工程 根据水资源分析及地方经济条件 选择设计灌溉保证率为 75 3 2 2 道路工程 为方便农业生产 有利于机械化耕作 灌区内规划的道路系统分田间道和生产路 两级 田间道采用砂砾石路面 路面宽度 4m 生产道采用素土路面 路面宽 2 0m 道路布置尽可能和灌区外已有道路衔接 按照路 田 渠 沟相配套的要求 时考虑 区内及附近村庄的道路情况 便于田间收割农作物 转运等工作 以满足交通运输 农机行驶和田间生产及管理的要求 灌区道路工程共设生产路一级道路 灌区内道路 设计标准为路面横坡为 1 500 纵坡随自然地势 生产路最大纵坡小于 8 个别陡坡 地段不超过 11 3 2 3 农田防护林 树种选择在能够满足防风要求的基础上 尽可能选择适应性强 又能够增加景观 的树种 结合项目区气候 土壤条件 农田防护林树种选用杨树 3 2 4 建筑物级别 根据 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL 252 2000 规定 本项目为 V 等小 2 型工程 主要建筑物级别为 5 级 4 灌区主要设计内容 4 1 农田水利工程 4 1 1 灌溉工程 4 1 1 1 灌溉方式的选择 根据灌区实际地形情况 对地形和地表水资源的分析 以及结合当地的气象和现 有灌区的灌溉方式的经验 灌区的灌溉采用水泵抽水 U 型混凝土渠输水自流 畦灌的 方式 4 1 1 2 灌溉工作制度的确定 灌区水源为西电工程土龙川支渠 然后新建二级提水泵站将水提升至蓄水池 之 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 9 后采用 U 型混凝渠道自流输水灌溉 综合考虑灌区作物灌溉制度 灌溉水源 供水量等 因素 为了保证各级用水协调应严格按照续 轮灌制度执行 采用续灌可减少工程量 节省占地和投资 但灌水时间长 水量损失大 灌溉方式采用轮灌 集中编组的工作 制度 灌水集中 有利于机动调配水量 灌区灌溉面积 40 13 hm2 根据 灌溉与排水工程设计规范 GB50288 99 规定 本工程为 等小 2 工程 建筑物均按 5 级设计 防洪标准按 10 年一遇洪水设计 4 1 1 3 泵站工程总布置 小红柳沟采取多站分级抽水灌溉 两级 新建泵站两座 21 个出水池 控制灌溉 面积 40 13hm2 灌区采用多站分级提水灌溉 新建泵站二座 控制灌溉面积 40 13hm2 一级泵站修建 10 座出水池 二级泵站修建 11 座出水池 出水池后布设管 道引水 然后由 U 型混凝土渠道输水灌溉 输水渠道只设农渠 农渠 29 条 总长 4296 24m 1 水泵设计流量及管径计算 项目区典型作物玉米需水临界期为灌浆乳熟期 该生育期也是当地灌水高峰期 故该生育期灌水定额即为设计灌水定额 1 灌溉设计参数的确定 根据 农田水利学 及项目区实际情况 选用如下设计参数 a 灌溉水有效利用系数 0 9 b 土壤干容重 1 4g m c 土壤田间持水量 25 d 计划土壤湿润层 玉米 h 80cm 马铃薯 h 60cm 小麦 h 70cm 2 设计灌水定额 用水量平衡法求得设计灌水定额为 4 1 1 667 21 hm设 9 0 25 16 25 8 046 1 667 亩 m74 75 3 式中 设计灌水定额 m3 亩 设 m 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 10 土壤干密度 t m3 计划湿润层深度 m h 允许最大含水率和最小含水率 质量分数 分别为土壤田间持 21 水率的 100 和 65 取整后为 75m3 亩 同理计算可得 马铃薯灌水定额为 55 m3 亩 小麦灌水定额为 60 m3 亩 3 灌水周期 设计灌水周期主要是确定作物耗水最旺时期的允许两次灌水的最大间隔时间 用 下式计算 4 2 d e m T 16 7 1000 667 7475 设 式中 m设 设计灌水定额 mm e 作物耗水最旺时期日平均耗水量 mm 当地玉米灌浆乳熟期日平均耗 水量为 7mm 4 灌溉设计流量 小红柳沟一区灌溉面积 1 684hm2 马铃薯 玉米和小麦面积种植比例为 5 3 2 则 灌溉设计流量为 4 hm Tt mA Q 9 4 22169 0 60052 5 75587 75563 12 3 渠 设 3 小红柳沟二区灌溉面积 20 79hm2 马铃薯 玉米和小麦面积种植比例为 5 3 2 则 灌溉设计流量为 4 hm Tt mA Q 03 61 22169 0 6037 627556 93559 155 3 渠 设 4 小红柳沟三区灌溉面积 14 82 hm2 马铃薯 玉米和小麦面积种植比例为 5 3 2 则灌溉设计流量为 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 11 4 hm Tt mA Q 5 43 22169 0 6046 447569 665515 111 3 渠 设 5 小红柳沟四区灌溉面积 2 77hm2 马铃薯 玉米和小麦面积种植比例为 5 3 2 则灌溉 设计流量为 4 hm Tt mA Q 13 8 22169 0 6031 8 7546 1255 8 20 3 渠 设 6 5 干管管径的计算 管径确定的方法有计算简便的经济流速法和界限流量法 还有借助于计算机的多 种管网优化计算方法 根据 甘肃省节水灌溉实施指南 查得管道内水的经济流速在 1 0 1 5m s 之间 本次计算采用经济流速法 其公式如下 V Q V Q D13 1 4 4 7 式中 D 管道内径 mm Q 设计流量 m s V 管道内水的经济流速 PVC 管在 1 0 1 5m s 之间管内流速 取 1 5m s 圆周率 3 1416 表 4 1 管径选择表 输水干管管采用 PVC 管 管线布置已定 且已知管道输送流量 管道长度与水头 损失 在这种情况下 管道的直径完全由水力学要求而定 6 水泵设计杨程的确定与选型 水泵设计扬程由管路系统的水头损失 蓄水池水位至灌区内供水最高点的高差 灌区编号 设计流量 m3 h 计算管径 mm 销售管径 mm 一区 4 93440 二区 61 03120160 三区 43 5101110 四区 8 134450 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 12 引水工程水位最低点等确定 按下式计算出的水泵所需最大扬程 H h净 hf hj h 4 8 式中 H 设计总扬程 m h净 水泵净扬程 蓄水池水位至管道中心线的距离 m hf hj 分别为管道沿程水头损失和局部水头损失 m h 水泵出水口至进水池底部的距离 取 h 1 5m a 1 一级泵站的杨程计算 h净 1725 77 1709 27 16 53m L1 628m 36m g v d l hf 2 2 4 9 m g v hj42 5 2 2 H h净 hi hj h 59 45m 4 10 式中 hf 管道沿程水头损失 m 沿程水头损失系数 由水力学计算可得 m 流量指数 d 管道内径 mm 局部水头损失系数 或局部阻力系数 一般由实验测定 v 流速 m s g 重力加速度 取 9 81 b 1 二级泵站的杨程计算 h净 1734 14 1709 27 24 87m L2 2455m m g v d l hf 6 25 2 2 m g v hj84 3 2 2 H h净 hf hj h 55 81m c 2 一级泵站的杨程计算 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 13 h净 1694 02 1673 02 21m L3 2989m 61 23m g v d l hf 2 2 9 18m g v hj 2 2 H h净 hf hj h 92 91m d 2 二级泵站的杨程计算 H净 1729 71 1673 02 56 69m L 2358m 37 71m g v d l hf 2 2 5 65m g v hj 2 2 H h净 hf hj h 101 55m 7 按照设计流量 设计扬程进行水泵选型 由计算知四个分区供水水泵所需扬程为 59 45m 55 81m 92 91m 101 55m 根 据水泵工作性能 项目区泵房选配水泵型号及性能情况见表 4 2 表 4 2 水泵型号及性能 型号流量 m3 h 扬程 m 效率 轴功率 Pa 电机功率 Kw NPSH r m 转速 n r min IS50 32 2507 58228 55 871122900 100S90A72756423302 52950 IS80 50 31560 1235735 33732900 IS65 40 31515 1272818 5302 52900 根据所选泵型 四条干管出水池由所选泵单独供水 每个泵型备用一台 8 电动机配套功率计算 因站址附近有高压输电线通过 电力问题很容易解决 故采用电动机为动力机 电动机配套功率 N配计算 其计算公式如下 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 14 4 11 轴 轴 配 N KN 式中 K 动力备用系数 取 1 05 N轴 水泵工作范围内的最大轴功率 传动效率 初步假定用同步转速 1000 r min 的异步电动机传动 则 传 取为 0 98 经计算得四种水泵分别需要功率为 6 3KW 24 6 KW 37 8 19 8 的电动机 根据水泵额定转速和配套功率 查 水泵站设计示例与习题 电机资料可知选用 4 台电动机能满足设计要求 其技术性能如表 4 3 表 4 3 配套电机性能参数 电动机型号功率 KW 电流 A 转速 r min 效率 n 重量 kg Y132S2 27 515290086 274 Y200L1 23056 9295090232 Y200L2 23769 8295090 5250 Y200L1 23056 9295090232 电机采用型号为Y132S2 2 一台 Y200L1 2 两台 Y200L2 2 一 台 9 水泵安装高度 H安 P大气 r P汽 r NPSH sr h吸损 h 4 12 式中 H安 泵轴安装高度 m P大气 r 水泵安装点大气压力水头 m P汽 r 工作水温下汽化压力水头 m NPSH sr 水泵必需汽蚀余量 m h吸损 吸水管水头损失 m 2g 水泵进口处流速水头 m 2 v进 h 安全超高 取 0 5m 水泵安装高程按下式确定 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 15 安 低水 H安 4 13 式中 安 水泵安装高程 m 低水 前池最低水位 m 本设计为 1709 27m 1671 85m H安 泵轴安装高度 m 表 4 4 水泵安装高程计算 9 灌溉渠道工程设计 农渠采用 C20 预制混凝土 U 型断面 厚度采用 6cm 为了减少渠道的开挖和填方 量 农渠渠底比降与地面平均坡降相等 取 0 002 0 004 糙率取 0 017 安装高程 m 工程名称水泵型号H 安 m 计算值采用值 1 1IS50 32 2505 121714 391714 50 1 2100S90A4 171713 441713 20 2 1IS80 50 3154 831676 681676 90 2 2IS60 40 3154 261676 111676 40 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 16 图 4 1 农渠横断面示意图 本设计采用试算法 计算控制面积最大的典型农渠二区 Q 0 017m3 s 见小红柳沟 工程总体布置图 的断面尺寸 选用公式如下 1 依据 U 型断面水力最佳断面公式计算农渠设计流量 过水面积 4 14 2 AHKA 系数 4 15 mKmmKmmK rrA 2 22 2 2 系数 4 16 1 H r Kr 流速 4 17 A Q v 2 依据明渠均匀流公式校核渠道流速 水力半径 R 4 18 cos 2 cos2 90 1 2 coscos2 2 cos 2sin 90 1 2 2 r r tgrrr r R 谢才系数 4 19 n R C 6 1 流速 4 20 RiCv 假设水深 H 分别计算 和 若或者它们的误差小于 5 则说明选用的水v v vv 深 合适 则该水深就是设计水深 断面设计步骤如下 a 取 m 0 2 Kr 1 设 H 0 15m 则rad72 22 1 mctg 12 a 4 21 56 1 2 01 2 02 01 2 2 0122 02 2 72 2 2 22 2 22 2 mKmmKmmK rrA 0 035m2 2 AHKA 2 1 042 0 sm A Q v 48 0 004 0 017 0 b r H 0 13m 则 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 17 0 063 4 22 cos 2 cos2 90 1 2 coscos2 2 cos 2sin 90 1 2 2 r r tgrrr r R 76 36 017 0 05 0 6 1 6 1 n R C smRiCv 46 0 0025 0 063 0 76 36 式中 R 圆弧半径 m H 水深 m U 形渠半径与水深之比 r K 故选取的设计水深合适 05 0 042 0 48 0 46 0 48 0 v vv 取 H 0 40m 经计算上口宽 B 0 27m 具体 U 型渠道横断面设计成果见表 4 5 表 4 5 U 型渠道断面设计 设计流量 m3 s 设计流速 V m s 倾角 a 0 圆弧半径 r m 设计 h m 渠槽高度 H m 上口宽 B m 0 0170 46120 150 220 40 27 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 18 4 2 2 排水工程 4 2 2 1 防洪标准 按 防洪标准 规定 以乡村为主的防护区 根据防护区人口 防护区耕地面积 该项目区防洪等级应为 等 其承泄河道的防洪标准 重现期 为 10 年 4 2 2 2 排涝标准 以排水区发生一定重现期的暴雨 农作物不受涝作为排涝设计标准 排涝标准的 设计暴雨重现期应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 经技 术经济论证确定 根据经验成果分析确定 排涝设计标准采用 10 年一遇 3 日暴雨三 日末排至作物耐淹深度 4 2 2 3 排渍标准 有渍害的地区应根据地下水埋深超过某一高度及其持续时间的累积值与农作物产 量的关系作为确定农作物排渍标准的依据 农作物关键生长期地下水位应以设计排渍 深度作为控制标准 4 2 2 4 排水流量计算 根据当地实际情况 排水方式选择明沟排水 排水以排除地表径流及土壤中的多 余水分为标准 土壤为黄壤土 共设排水沟 11 条 以 15 排水沟为标准 各级排水沟 排水流量采用平均排涝模数法公式计算 Q涝 q涝F 4 23 4 24 84 6 R q t 涝 R P h田蓄 E 4 25 式中 q涝 耕地排涝模数 m3 s km2 F 排涝面积 由沟道控制面积统计得出 km2 R 设计径流深 mm t 规定的排涝时间 d P 设计暴雨量 mm 十年一遇设计 24 小时暴雨值为 146 1mm h田蓄 耕地的滞蓄水深 mm 由冬小麦的耐淹水深确定 E 历时为 t 的田问腾发量 mm 取 7mm 根据点面关系折算表 点面折算关系系数取 1 0 耐淹历时取 1 天 则 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 19 最大排涝模数 R0 9F 0 33 4 04 0 max q 26 设计面雨量 P aP0 146 1m 4 27 前期影响雨量 Pa 59 F 70 4 28 灌区总控制面积 F 40 13hm2 取 F 300Km2 所以 Pa 57 4mm 则 P Pa 146 1 57 4 203 5mm 查 P Pa R 关系曲线得 R 50m q 0 59m3 s km2 典型排水沟排涝流量为 0 0132m3 s 4 2 2 5 排水沟断面设计 根据当地实际情况 土体构型及现有沟渠设计经验 保持生态农业园区 排水沟 不采用硬化衬砌 只进行开挖夯实即可 排水沟相关参数选取 边坡系数 1 糙率 0 025 斗沟坡降取平整后地面平均坡降 依据排涝设计流量确定排水沟断面的具体尺寸 排水沟断面采用梯形 应明渠均 匀流公式 4 29 QACRi 式中 A 过水断面 m C 谢才系数 R 水力半径 I 沟道比降 其中 A b mh h b 为沟道底宽 m h 为水深 m 4 30 2 1 2 1 2 mhb hmhb R 式中 n 为糙率 取 0 025 考虑到今后在管理中可能出现规划未能预料到的变化 如种植比例变化 稀遇的 暴雨气候 和短时加大输水的要求 排水沟堤顶要有一定的超高 采取加大排水沟的 深度可以满足上述情况的出现 排水沟的加大流量是设计排水沟深度的依据 加大流 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 20 量是在渠道的设计流量的基础上增加一个加大系数 即 Q加大 1 j Q 设计 当 Q设计 1m3 s 时 j 取 0 3 0 35 当 1m3 s Q设计 5m3 s 时 j 取 0 25 0 3 因此根据本次设 计的实际情况 j 取 0 3 Q加大 0 0176m3 s 具体计算结果见表 4 6 表 4 6 排水沟断面 水力计算及设计排水量流量计算 设计流量 Qd m3 s 设计流速 v m s 下口宽 B m 水深 m 加大水深 jd m 糙率 n边坡系数 M 0 01320 310 20 10 10 0251 校核流速 V 不淤 0 3m s V 斗 0 43m s V 农 0 31m s V 不冲 5m s 均满足要求 4 2 3 建筑物工程 本项目所涉及到的建筑物和构筑物包括泵房 进水池 蓄水池 镇墩 支敦 阀 门井 分水井 泄水井 农桥等 根据 SL252 2000 水利水电工程等级划分及洪水 标准 规定 本项目为 V 等工程 小 2 型 主要建筑物级别为 5 级 4 2 3 1 泵房设计 以 1 泵站为标准设计 1 泵房尺寸 泵房平面尺寸根据机组 配电设备布置的确定 1 泵房长度 本设计中泵房尺寸根据机组的长度 轴向 配电设备布置等确定 由公式 L nL0 n 1 L1 L2 L3 2L4 L5 L6 4 31 4 500 1000 3 800 2200 2 370 800 2400 13740mm 式中 n 机组台数 本设计中为 4 台 L0 机组长度 从样本中查得 本设计中取 500mm L1 机组之间间距 1000mm L2 机组顶端到副厂房和配电间距离 本设计中取 800mm L3 检修间长度 本设计中取 2200mm L4 钢筋砼柱尺寸 取 370mm 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 21 L5 机组顶端到柱的距离 取 800mm L6 配电间长度 取 2400mm 2 泵房跨度 泵房跨度系指两侧墙定位轴线之间的距离 它是根据泵房内进 出水管路 阀件 水泵横向长度及安装检修必须的距离而定 由公式 B b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 4 32 2000 500 800 400 250 250 1800 6000mm 3 泵房高度 由公式 H H1 H2 H3 H4 H5 H6 4 33 700 200 526 1300 1000 274 4000mm 式中 H1 汽车货箱底至检修间地坪高度 H2 垫块高度 H3 最大设备部件的吊环至设备底的高度 查样本 H4 吊绳的最小长度 H5 吊车钩至吊车顶的高度 查样本 H6 吊车顶至屋面大梁下缘的安全高度 查样本 水泵安装高程确定以后 泵房内各部分高程在此基础上就相应的定出 本设计拟定主厂房水泵间座北朝南布置 进深 6 0m 平面尺寸为 13 74 6m 泵房 高度为 4 0m 建筑面积 82 44m2 2 泵房结构 泵房为一层平顶砖混结构 外墙厚度 50cm 泵房节点设 37 37cm 构造柱 墙体上 部设 30cm 厚顶圈梁 下部设 30cm 厚底圈梁 水泵间为箱涵基坑式 采用 C20 钢筋混 凝土加防水剂现浇 机坑比 0 00 内地坪低 1m 泵房基础为开挖后的新鲜基岩面 作 为泵房持力层 泵房屋面梁截面尺寸为 25 30cm 屋面采用预应力砼空心楼板 屋面 梁 圈梁 构造柱均为现浇 C20 钢筋砼 钢筋采用 级钢 泵房进水池采用现浇 C15 砼结构 进水池尺寸设计为长 1 5m 宽 6m 池深 3m 壁厚 0 4m 底板厚 0 4m 基础为原土浸水翻夯 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 22 1 引渠的设计布置 采用粗糙的混凝土护面 取 i 1 10000 m 1 25 n 0 017 8 3 2 3 8 12 4 2 h imm nQ 1 2b 2 mmh 一区 h 0 5m b 0 35m 二区 h 0 41m b 0 29m 2 前池的设计 a 前池扩散角 取进水池宽度 B 6m 0 40 tan2 b B L b 池底纵坡降 i L H i 式中 引渠末端渠底高程和进水池底高程差 H L 前池长度 3 进水池设计 进水池边壁采用矩形边壁 进水管口至池底的距离 D进 1 5D P 0 5 0 6 D进 0 6X0 225 0 14m 4 34 进水管口至后墙的距离 T 0 15m 进水管口淹没深度 h 1 14m 进水池长度 T D DL 2 4 进 1 2m 取 L 1 5m 泵房进水池采用现浇 C15 砼结构 壁厚 0 4m 底板厚 0 4m 基础为原土浸水翻夯 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 23 图 4 2 引渠 前池 进水池示意图 4 出水池设计 项目区共设 21 座出水池 出水池主要用于输配水调压 储蓄水量 出水池基础为 浆砌砖 挖深冻土层以下 原土夯实 出水池尺寸设计为半径 2m 高 3m 出水池结 构为池壁为 30cm 厚 C20 钢筋砼结构 30cm 后混凝板基础 5 阀门井设计 干管与支管用变径三通或弯头连接后通过闸阀连接控制 为操作方便在干管与支 管接口处设置阀门井 阀门井设计底半径 0 9m 深 1 41m M10 砂浆砌砖结构 并用 M10 砂浆抹面 采用 C15 的素混凝土的地板 壁厚 0 24m 并设预制安装 0 05m 厚钢 筋混凝土井盖 基础为地面开挖的夯实土 共设计阀门井 14 座 6 排气阀设计 项目区管道高差大于 20m 处需要设计排气阀 高差大于 60m 处需要设计减压阀 排气阀井设计直径 0 7m 井深 1 6m 井壁为 M7 5 砂浆砌筑砖 厚度 0 24m 砌筑砖 需砂浆抹面 厚度 10mm 井底板为现浇 C20 混凝土 厚度 0 15m 井底设计排水管 闸阀井设计井盖 井盖为直径 0 8m 厚 0 05m 预制钢筋混凝土板 井盖设计钢筋把手 项目区共建排气阀井 1 座 7 镇墩设计 在管路转弯处和斜坡上的长管段 为了消除管路在正常运行时和事故停机时 左 右 上下震动和位移 都必须设置镇墩 以维持管路稳定 镇墩的间距除转弯处必须 设置外 在长管段相距 120m 设一镇墩 镇墩采用封闭式结构 尺寸为 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 24 0 4m 0 4m 0 4m 8 支墩设计 水泵出水管路两镇墩之间需设置支撑结构 本设计采用彼此分开的滑动鞍式支敦 支撑 间距取 10m 断面尺寸尺寸为 0 2m 0 2m 0 2m 9 涵洞设计 a 设计标准 依据 灌溉与排水工程设计规范 GB50288 99 规定 灌排建筑物的级别 应根 据过水流量的大小而确定 项目区内涵洞所在渠道的过水流量均小于灌排建筑物分级 指标 5m3 s 故确定涵洞工程级别为 5 级 按 5 级工程相应的防洪标准为 10 年 重现期 b 工程布置 渠道与田间道路相交时 经分析 渠道水位低于路面 而且流量较小时 在里面 下埋设平直的涵洞 项目区内共布设涵洞 6 座 c 结构型式 项目区内布设的过路涵洞 盖板采用预制钢筋混凝土盖板 基础采用浆砌石砌筑 进出口翼墙 底板均为钢筋混凝土结构 铺设无纺布垫层 进水口铺盖和护坡均为浆 砌石结构 鹿仁片斗渠盖板跨度为 1 4m 斗沟盖板跨度为 1m 过田间道盖板宽为 4m 详见涵洞设计图 d 涵洞水力计算 项目区 6 座涵洞 均为短洞 按短洞的过流能力计算 4 35 3 2 2QmbgH 式中 H 计入行进流速水头的上游洞底以上水头 m b 梯形断面涵洞底宽 若涵洞为非梯形断面时 按 b wk hk换算 wk 为相应于临界水深的过水断面面积 m2 m 流量系数 一般在 0 315 0 385 之间 本项目采用小值 0 315 经验算 项目区内的 6 座涵洞的设计流量均可满足排灌沟渠的设计流量 4 3 道路设计 道路布置原则是尽量和项目区内原有道路衔接 同时为方便生产 项目区新修 10 条田间道路 总长 10322m 考虑附近村庄的道路情况 以满足交通运输 农机行驶和 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 25 田间生产及管理的要求 项目区新修生产路 7 条 总长 590m 田间道设计路面净宽 4m 采用碎石路面 厚度 10cm 的碎石垫层 20cm 基础素土回填夯实 高出地面 30cm 主路面两侧各加 30cm 宽的土堤路肩 边坡 1 1 生产路设计路面净宽 2m 采 用泥结碎石路面 厚度 10cm 的碎石垫层 20cm 素土回填夯实 高出地面 30cm 路基 均采用素土夯实 高出地面 30cm 主路面两侧各加 30cm 宽的土堤路肩 边坡 1 1 4 4 电力工程 4 4 1 输电工程 项目区内有电力线路经过 满足施工要求 但水泵站工程用电需配置 380v 输电线 路 距离 150m 4 4 2 电气设计 泵站配电系统设计以技术先进 安全可靠 节能降耗 节约投资为原则 低压开 关柜选用 GGD2 型低压开关柜 价格较低 操作方便 性能较好 低压电机选配 Y 系 列产品 配电变压器选配 S9 系列产品 具有效率高 节能的特点 4 4 3 供电电源 供电电压 用电负荷 泵站电源安装 S9 125KVA 10 0 4KV 变压器 1 台 作为泵站配电系统的电源 变 压器高压侧采用跌落式熔断器保护 4 4 4 泵站主接线及主要电气设备 泵站电气主接线采用单母线不分段接线 接线简单 运行操作方便 低压配电室设 GGD2 12 低压进线柜 1 面 GGD2 37 改 电机控制及站用柜 1 面 GGJ1 01C 电容补偿柜 1 面 Y280M 4 90KW 电机启动采用数字式软启动器 具有技术先进 启动平稳 冲击电流小的特点 4 4 5 泵站 泵站无功补偿为集中补偿方式 无功补偿采用低压电容 补偿容量 64Kvar 根据 负荷情况自动投切电容器 补偿后 功率因数可达到 0 9 以上 满足电力系统的要求 4 4 6 电量计量 根据 全国供用电规则 和本地区供电部门要求 泵站电能计量采用高供低计 4 4 7 泵站照明 泵站照明由照明配电箱 XMRX 1 9 11 引出 导线采用难燃型聚乙烯 PVC 穿管 沿墙 沿梁和屋顶敷设 配电间 水泵间采用防水防尘型工厂灯 刘斌国 皋兰县明星村小红柳沟灌溉工程设 计 26 4 4 8 泵站接地 泵站利用上水管网和建筑物基础钢筋 做自然接地体 所有电气设备均应良好接 地 装设人工接地体 采用明设方式