皋兰县明星村井沟片灌溉工程设计

陈迪娜：皋兰县明星村井沟片灌溉工程设计（方案一）本科毕业设计题 目 皋兰县明星村井沟片 灌溉工程设计 （方案一） 学 院 工学院 专 业 农业水利工程 毕业届别 2015届 姓 名 指导教师 职 称 讲 师 甘肃农业大学教务处制二一五年五月 目录前言4摘要5关键词5Abstract5Key words51 灌溉工程设计区概况51.1 灌溉工程设计区所在县概况51.2 自然条件61.2.1 地形地貌与水文地质61.2.2 气候61.2.3 栽培植物61.2.4 土壤71.2.5 自然灾害71.3 水资源71.4 社会经济条件71.4.1 社会经济概况与土地利用现状72 灌溉工程设计建设条件分析82.1 需水量预测82.2 供水量预测102.2.1 大气降水量102.2.2 地表水量102.3 其它条件102.4土地利用限制因素112.5 公众参与113 工程规划113.1 规划原则113.1.1 合理利用原则113.1.2 可持续利用原则123.1.3 可行性原则123.1.4 协调性原则123.2 规划设计标准123.2.1 农田水利工程123.2.2 道路工程123.2.3 农田防护林123.2.4建筑物级别124 灌区主要设计内容134.1 农田水利工程134.1.1 灌溉工程134.2 提灌站工程设计144.2.1 工程规划144.2.2水泵设计流量及管径计算144.2.3水泵设计杨程的确定与选型174.3 农田水利工程204.3.1 进、出水管设计与灌溉渠道工程设计204.4 排水工程244.4.1 防洪标准与排涝标准244.4.2 排渍标准254.4.3排水流量计算254.4.4排水沟断面设计264.4.5建筑物工程264.5 道路设计314.6 电力工程314.6.1 输电工程314.6.2 电气设计314.6.3 供电电源、供电电压、用电负荷324.6.4 泵站主接线及主要电气设备324.6.5 泵站324.6.6 电量计量324.6.7 泵站照明324.6.8 泵站接地324.6.9 泵站防火、通风324.7 防护林工程325 效益分析335.1 社会效益分析335.2 经济评价335.3 生态效益和环境影响分析355.3.1 生态效益评价355.3.2 环境影响评价35参考文献35致 谢37前言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 70%以上，沟谷川区面积很小。县境与省城兰州、铜城白银和兰州新区零距离接壤，县城距兰州 35 公里、白银 29 公里，距兰州新区 30 公里，是兰州 1 小时经济圈的重要节点。皋兰交通通讯便捷。居于西北交通枢纽地带，境内民航、铁路和国道、高速公路、省道、县乡道路纵横交织，四通八达，具有“一河五线”（黄河、兰白高速、国道 109 线、中川高速、包兰铁路、兰渝铁路）的交通关联优势。全县 71 个行政村基本实现了村村通油路。水运便利，兰州至什川黄河豪华邮轮航线正常运营。皋兰通讯设施完备，电信、移动、联通及有线电视网络均覆盖全境。境内地貌由山坡旱地、沟谷川区水浇地、荒草地、农村道路、田坎等基本单元构成，项目区建设规模 215.96hm2。皋兰地理区位优势明显。地处兰州、白银和兰州新区三角辐射中心地带，是兰白核心经济区发展中不可替代的关联带，也是兰州新区的重要组成部分。皋兰土地、水力、电力资源尤其充足。县境内有大量可开发利用的土地资源，南部区域九合至什川共有近 30 万亩土地可供开发，三川口工业园有连片土地 1 万亩，北龙口物流经济开发园区有可开发利用土地近万亩，与兰州经济技术开发区和西固石化城相接壤的南部区域可开发利用土地达 2 万多亩，兰州空港循环经济园辐射范围内也有大片可开发利用土地。灌区幅员辽阔，土地连片农业开发增产潜力很大，灌区的建设对巩固国有商品粮基地，促进地区经济、社会和生态环境的良性发展具有重大意义。38 陈迪娜：皋兰县明星村井沟片灌溉工程设计（方案一）皋兰县明星村井沟片灌溉工程设计陈迪娜（甘肃农业大学工学院农业水利工程，甘肃兰州，730070）摘要:灌溉工程设计区位于甘肃省皋兰县明星村井沟片，本次设计控制灌溉面积29.15公顷, 以小麦、玉米和马铃薯为主要作物，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。主要内容包括灌溉工程总体布置、提灌站设计、输水渠道设计、进出水池设计。土地划分为四个区，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，新建一个泵站一级取水，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；单站一级提水泵站； Design of irrigation progect of Jin Goupianvally of Gao Lan County Chen Dina（Major in Agricultural and Water Resources Engineering in Gansu Agriculture University，Gansu Lanzhou，730070）Abstract： This project area is located in Ming Xing village,Gao Lan County,which contains 29.15h.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,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; ltipaloneleveled pump stage1 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352158352408之间，东经10433031043742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 地形地貌与水文地质1）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。 2）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。1.2.2 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2533.42791.4，持续日数229241天；10积温1773.32078.9，持续日数114136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。 1.2.3 栽培植物1）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； 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； 油类作物：胡麻、油菜等，以胡麻为主，占油料作物的80%以上； 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。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。1.2.4 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12%，含氮量较高，是主要的耕作土壤。1.2.5 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1.8106 m3，县城自来水厂2座，日处理水量10000m3。1.4 社会经济条件 1.4.1 社会经济概况与土地利用现状1）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5165103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497.8103元，固定资产投资达8500103元，农民人均纯收入2923元。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仅考虑农作物的需水量，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，以设计区内农作物品种小麦、玉米和马铃薯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，采用群众丰产经验确定灌溉制度。该灌区属于北方干旱缺水地区，种植作物为旱作物，由灌溉设计保证率标准参考表查得干旱地区或水资源紧缺地区以旱作物为主的灌溉设计保证率为50%75%，本设计选择灌溉保证率75%。根据甘肃省行业用水定额，灌溉设计保证率P75时，小麦净灌溉定额为310m/ mu，马铃薯净灌溉定额为270m/mu，玉米净灌溉定额为310m/ mu。 W=W1+W2 + W3 （21）式中：W农业总需水量； W1小麦毛灌溉需水量； W2玉米毛灌溉需水量； W3马铃薯毛灌溉需水量； 1）小麦毛灌溉需水量计算W1m毛A （22）m毛m净/水 （23）式中：W1 小麦毛灌溉需水量；m3 m净 小麦净灌溉定额，m3/ hm2； m毛 小麦毛灌溉定额，m3/ hm2； 田间水利用系数，取0.95。 A 小麦的灌溉面积，hm2。设计小麦种植面积占总耕地面积的30%，由项目区基本资料,设计控制总耕地面积为437亩=29.15hm2则： W1310/0.9543730%4.1104m32)设计玉米种植面积占总耕地面积的20%，则 W2310/0.9543720%2.7104m33) 设计马铃薯种植面积占总耕地面积的50%，则 W3270/0.9543750%5.9104m3则总需水量为： W=W1+W2+ W3=12.7104m3表2-1 甘肃省陇中片提水灌区主要作物用水定额表（单位：m3/亩）作物名称保证率灌溉方式灌溉定额灌水定额灌水时期春小麦50%畦灌27055播前、拔节、抽穗开花沟灌喷灌9030滴灌块灌3006075%畦灌31065沟灌喷灌11030滴灌块灌35070玉米50%畦灌27055播前、拔节、抽雄沟灌喷灌滴灌块灌3006075%畦灌31065播前、拔节、抽雄、灌浆沟灌喷灌滴灌块灌35070马铃薯50%畦灌23045播前、膨大期沟灌20040喷灌滴灌块灌75%畦灌27050播前、膨大期2水沟灌24040喷灌滴灌块灌2.2 供水量预测由基本资料可知，灌溉工程设计区多年平均降水量为263.41mm，即为典型设计年降水量，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，使灌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 （24） =263.4110-350%437667=3.383104m3由于项目区降雨大多集中在7、8、9月份，所以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1.535104 m3由上面计算知：需水量=12.7104m3供水量=1.535104 m3分析可得：灌区用水大于项目区可供用水量，需从西电灌区土龙川引水。查资料可知项目区西电工程土龙川支渠在 P=75%的设计保证率下可为项目区提供足够水量。2.2.2 地表水量由上可知灌溉工程设计区西电工程土龙川支渠在P=70%的设计保证率下可为灌区提供足够水量。2.3 其它条件1）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。中国联通、中国移动、宽带网覆盖整个项目区。2）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。由于U型断面接近水力最优断面，具有较大的输水输沙能力，占地较少，省工省料，而且因其整体性好，抵抗基土冻胀破坏的能力较强，所以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，无灌排设施。3） 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。4）农田防护设施灌区内田间道路两侧需布设树木带。2.4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。2.5 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。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（TD101110132000），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（SL2522000）规定，本项目为V等小（2）型工程，主要建筑物级别为5级。（灌溉面积437亩）表3-1 水利水电工程分等指标工程等别工程规模水库总库容（亿m3） 防洪治涝 灌溉 供水发电保护城镇及工况企业重要性保护农田（万亩）治涝面积（万亩） 灌溉面积（万亩）供水对象重要性装机容量（万kw）大（1）型10特别重要500200150特别重要120大（2）型101.0重要5001002006015050重要12030中型1.00.1中等100306015505中等305小（1）型0.10.01一般30515350.5一般51小（2）型0.010.001 5 3 0.5 1表3-2 永久性水工建筑物的级别工程等别永久性建筑物的级别主要建筑物次要建筑灌区主要设计内容 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，然后新建一级提水泵站将水提升至蓄水池,之后采用U型土渠自流输水灌溉。综合考虑项目区作物灌溉制度,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。项目区灌溉面积为29.15hm2，输水干管设计流量50 m3/h，根据灌溉与排水工程设计规范(GB5028899)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。4.2 提灌站工程设计4.2.1 工程规划 提灌站采取取单站一级抽水灌溉，新建泵站两座，16个出水池，控制灌溉面积29.15公顷。出水池后布设管道引水，由于U型混凝土渠道输水灌溉。输水渠道只设农渠，农渠19条，总长2814.62m。4.2.2水泵设计流量及管径计算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，故玉米生育期灌水定额即为设计灌水定额。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： =1.46g/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 1）设计灌水定额用水量平衡法求得设计灌水定额为： （41）式中： 设计灌水定额，m3/亩； 土壤干密度，t/m3； 计划湿润层深度； 允许最大含水率和最小含水率(质量分数)，分别为土壤田间持水率的100%和65%。小麦设计灌水定额为： 取整后为63m3/亩。玉米设计灌水定额为： 取整后为76m3/亩。马铃薯设计灌水定额为： 取整后为60m3/亩。则小麦灌水定额为63m3/亩，玉米灌水定额为76m3/亩，马铃薯灌水定额为57 m3/亩。 2）设计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： （42）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。 3）灌溉设计流量 设计流量按下式计算 (4-3) 式中： 灌溉系统设计流量75m3/h； m设计净灌水定额； 灌溉水利用系数，0.9； t日工作时数,每天按20h,则t=20h； T灌水周期，16天。井沟片一区灌溉面积6.55hm2，小麦、玉米和马铃薯面积种植比例为3:2:5，则灌溉设计流量为： （44）井沟片二区灌溉面积4.52hm2，小麦、玉米和马铃薯面积种植比例3:2:5，则灌溉设计流量为： （45）井沟片三区灌溉面积15.5hm2，小麦、玉米和马铃薯面积种植比例3:2:5，则灌溉设计流量为： （46） 井沟片四区灌溉面积2.77hm2，小麦、玉米和马铃薯面积种植比例3:2:5，则灌溉设计流量为： （47） 4）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1.01.5m/s之间。本次计算采用经济流速法，其公式如下： （48）式中： D 管道内径 (mm)； 设计流量 (m/s) 取80 m/h 管道内水的经济流速,PVC管在1.01.5m/s之间管内流速 ，取1.5m/s； 圆周率，=3.1416；表4-1 管径选择表灌区编号 设计流量 (m3/h)计算管径 (mm)销售管径 (mm)一区22.626780二区18.164750三区42.49101110 四区9.84650 4.2.3水泵设计杨程的确定与选型1）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、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 （49） 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。表42出水口所需扬程计算表泵站出水池管线长度净扬程沿程水头损失局部水头损失h所需总扬程1号泵站1号出水池96229.9317.644.01.553.071号泵站2号出水池109423.9520.075.91.551.421号泵站3号出水池103027.2818.895.91.553.571号泵站4号出水池58922.1410.814.01.538.451号泵站5号出水池79715.4514.624.01.535.571号泵站6号出水池158110.1729.012.41.543.081号泵站7号出水池14731.6627.032.41.532.591号泵站8号出水池212312.5238.974.31.557.291号泵站9号出水池254421.6846.684.31.574.161号泵站10号出水池243918.5347.506.31.573.831号泵站11号出水池290529.0553.356.31.590.201号泵站12号出水池225714.0541.418.31.565.261号泵站13号出水池224419.0641.168.31.570.021号泵站14号出水池243918.8844.706.31.571.381号泵站15号出水池225815.1341.376.31.564.301号泵站16号出水池227116.0441.686.31.565.522）按照设计流量、设计扬程进行水泵选型 计算知四个分区供水水泵所需扬程为 53.57m、43.08m、74.16m、90.20m，管道设计流量为98.74m3/h。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4-3。表4-3 水泵型号及性能型 号流量m/h扬程(m)效率(%)转速(r/min)功率(kw)汔蚀余量(NPSH)rD95-54955464295011.892.4D100-10210010263295024.253.2为了使水泵在高效区运行，避免高水低灌，令一区、二区用低水泵单独供水，三区、四区其由另一高扬程水泵供水。经综合分析，选择D95-54(两台)、D100-102（两台）型水泵（共四台，每个泵型备用一台）。3) 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： （410） 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 KW、19.8KW 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2台电动机能满足设计要求。其技术性能如表44。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）Y160M2-213.929.4295088.2.125Y200L2-228.669.8295092.0260 4）水泵安装高度： H安=P大气/rP汽/r（NPSH）srh吸损h （411） 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；h安全超高，取0.5m。水泵安装高程按下式确定：安=低水+H安 （412）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。水泵泵吸水管长初定为3m,部阻力系数见下表。 表44 吸水管路局部阻力系数表 名称 喇叭口 90。弯头 阀门 闸渐缩管 水泵进口数量11111局部阻力系数0.50.680.06 0.201.0则各个水泵吸水管水头损失计算见下表 表45 水泵安装高程计算表 工程名称水泵型号H允许(m)安装高程（m）计算值采用值1#D95-546.91763.481763.52#D100-1026.11762.681763.54.3 农田水利工程 4.3.1 进、出水管设计与灌溉渠道工程设计 1) 水泵设计流量98.74mh，通过综合比较分析，水泵进水管采用2004.5钢管，设置Z41T-10、DN200闸阀一个。出水管采用管径为150mm的无缝钢管，设置Z941H-16、DN150闸阀一个，HH44X-16、DN150缓闭式止回阀一个，设计流速1.5m/s。在管路的转弯处和斜坡上的长管段，为了消除管路在正常运行和事故停机时，左右、上下振动和位移，都必须设置镇墩，以维持管路的稳定。出水管路两镇墩之间也必须设置支承结构即支墩。输水干管管采用UPVC管，管线布置已定，且已知管道输送流量、管道长度水与头，在这种情况下，管道的直径完全由水力学要求而定。2)灌溉渠道工程设计农渠横断面的设计农渠采用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0.0020.004，糙率取0.017。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（见井沟片工程总体布置图）的断面尺寸，选用公式如下：a.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： （413）系数： （414）系数： （415）流速： （416）b.依据明渠均匀流公式校核渠道流速：水力半径R： （417）谢才系数： (418)流速： (419)表4-6 U型断面有关参数计算表圆弧半径r 1 2 h2h1糙率n比降i角度弧度角度弧度3.140.50140.24280.490.0700.3790.0150.000670.1253.140.40140.24280.490.4600.3030.0150.000670.0803.140.30140.24280.490.1700.2270.0150.001000.0453.140.2050.08100.170.1000.1800.0150.000500.0203.140.15120.21240.420.0160.1140.0150.000500.0111-sinsin2costan2rcoh2 tg0.8440.2420.4690.9700.2492.1830.9700.0180.8440.2420.4690.9700.2492.1830.7760.1140.8440.2420.4690.9700.9702.1830.5820.0430.9440.0780.1740.9960.0872.7900.3980.0090.8670.2080.4070.9780.2132.3150.2930.003过水断面A 湿周X水力半径RC流量Q流速v水深h安全超高渠高H上口宽B0.1500.3451.4770.23452.3200.2300.6530.4500.2700.7201.1400.9420.5812.0030.29054.2460.4400.7550.7600.2701.0301.1400.3560.2061.1520.17950.0480.2301.1160.4000.2700.6700.8000.2010.0930.7940.11755.6000.0400.4250.2800.1200.4000.4400.0530.0110.0220.50059.3000.0100.5030.1300.2200.3500.400 假设水深H,分别计算和，若或者它们的误差小于5%，则说明选用的水深 合 适，则该水深就是设计水深。 该断面设计步骤如下：a、取m=0.2，Kr=0.5，设H=0.20m，则 （420） =0.04m2 ；b、r=0.1 H=0.2m，则 =0.07 （421）式中：R 圆弧半径，m； H 水深，m； U形渠半径与水深之比。，故选取的设计水深合适。取H=0.20m，经计算上口宽B=0.314m。又因为我国渠道不淤流速一般为0.3,不冲流速一般为，经比较设计流速都在允许范围内，故选取的设计水深都满足要求。从经济角度考虑经取上口宽B=0.4m。具体U型渠道横断面设计成果见表4-7。表4-7 U型渠道断面设计表渠道设计流量Q（m/s)设计流速V(m/s)倾角a() 圆弧半径 r(m) 设计水深 h(m) 渠槽高度H(m)上口宽B(m)农渠0.010.50120.150.130.350.40则农渠横断面示意图如下： 图4-1 农渠横断面示意图农渠枞断面的绘制 渠道纵断面图按以下步骤绘制: 绘制地面高程线。在方格纸上建立直角坐标系，横坐标表示桩号，纵坐标表示高程。根据渠道中心线的水准测量成果（桩号和地面高程）按一定的比例点绘出地面高程线。 标绘分水口和建筑物的位置。在地面高程线的上方，用不同符号标出各分水口和建筑物的位置。 绘渠道设计水位线。参照水源或上一级渠道设计水位，沿渠地面坡降，各分水点的水位要求和渠道建筑物的水头损失，确定渠道的设计比降，绘出渠道的设计水位线。该设计比降应作为横断面水力计算的依据。如横断面设计在先，绘制纵断面图时所确定的渠道设计比降应和横断面水力计算时所用的渠道比降一致，如二者相差较大，难以采用横断面水力计算所用比降时，应以纵断面图上的设计比降为准，重新设计横断面尺寸。所以，渠道的纵断面设计和横断面设计交错进行，互为依据。绘渠底高程线。在渠道设计水位线以下，以渠道水深 h 为间距，画设计水位线的平行线，该线就是渠底高程线。绘制渠道最小水位线。从渠底线向上，以渠道最小水深（渠道设计断面通过最小流量时的水深）为间距，画渠底线的平行线，此即渠道最小水位线。绘渠顶高程线。从渠底线向上，以加大水深（渠道设计断面通过加大流量时的水