排水工程设计

e）渠道工程设计1）设计灌水率根据拟定的作物生育期的灌水定额、每次灌水的延续时间（按16h考虑）及作物种植面积，按如下公式计算灌水率：q设式中：q设净灌水率m3/（秒万亩） ；作物种植比例，1；m净灌水定额，取45m3/亩；T灌水延续时间（d），取11天；t每天开机时间，按16小时计算。经计算：q（145）（0.361116）0.710m3/（秒万亩）2）渠道工作制度确定本次设计涉及支、斗、农三级渠道，设计支渠采用续灌方式，斗、农渠采用轮灌方式。3）渠道流量计算以提灌站1为例说明计算过程。提灌站1控制支渠一条，控制灌溉面积640.82公顷（9612.30亩），沿支渠两侧布设18条斗渠。设计支渠续灌，斗渠、农渠轮灌。轮灌分组方案详见表5.2.1-4。表5.2.1-4 项目区渠道分组轮灌制度设计表提灌站名称斗渠轮灌组斗渠名称各斗渠控制农渠条数轮灌组农渠条数提灌站11斗渠14 32 斗渠25 斗渠34 斗渠45 斗渠54 斗渠74 斗渠136 2斗渠65 32 斗渠84 斗渠94 斗渠104 斗渠114 斗渠45 斗渠176 3斗渠124 32 斗渠135 斗渠144 斗渠164 斗渠156 斗渠175 斗渠184 提灌站21斗渠19518斗渠204斗渠214斗渠2252斗渠19518斗渠214斗渠224斗渠2453斗渠19517斗渠214斗渠234斗渠244合计149 149 田间净流量Q田净Q田净A支q设0.96120.710.683m3/s式中：Q田净支渠田间净流量，m3/s；A支支渠控制面积，万亩；q设设计灌水率，m3/（s万亩），取0.71。农渠田间净流量Q农田净根据拟定的渠道工作制度，同时工作的斗渠7条，每条斗渠上同时工作的农渠按5条计，则：Q农田净Q田净（nk）计算得：Q农田净=0.683/（75）=0.0195m3/s。农渠净流量Q农净取田间水利用系数田0.85Q农净Q农田净/田0.0195/0.850.0229m3/s项目区为偏沙性土壤，土壤相应的透水性参数A3.4，m0.5，由于渠道为砼衬砌渠道，渠道水损失需要进行折减，查表可知相应的渗水量折减系数取0.1，由此可计算农渠每公里输水损失系数：农=A（100Q农净m）=3.4（1000.02290.5）0.1=0.0224 m3skm农渠设计流量Q农设农渠计算取典型长度380m，工作长度按农渠的一半计算，农渠设计流量为：Q农设Q农净（1农L农）0.0229（10.02240.380/2）0.0230 m3/s农渠灌溉水利用系数农Q农净Q农设0.02390.02400.9941斗渠净流量Q斗净Q斗净Q农设Q农设50.023050.1150m3/s斗渠设计流量Q斗设斗渠取典型计算长度900m，工作长度L斗按斗渠长度的80计算，即0.90.80.72km。则斗渠的设计流量Q斗设为：Q斗设Q斗净（1斗L斗）式中：斗=A（100Q斗净m）A灌区土壤透水参数，取3.4； m灌区土壤透水参数，取0.5； 渗水量折减系数，斗渠采用砼衬砌取0.1。计算得：斗0.0106 m3skm斗渠设计流量Q斗设Q斗净（1斗L斗）0.1150（10.01060.72）0.116m3/s斗渠灌溉水利用系数斗Q斗净Q斗设0.10320.10400.9923支渠设计流量支渠1同时工作的斗渠k7条，则：Q支净Q斗设70.116370.8141 m3/s支渠设计流量Q支设：由Q支净、A、m，根据支=A（100Q支净m）计算，支0.0040，支渠实际长度3.51km，则：Q支设Q支净（1支L支） 0.8141（10.00403.51）0.7382m3/s支渠灌溉水利用系数支Q支净Q支设0.72800.73820.986渠道加大流量支渠为续灌渠道，应计算加大流量（加大系数取1.30），作为渠顶高程设计的依据，则支渠设计采用流量为：0.73821.300.9597（m3/s）按照以上计算过程，计算支渠2、3设计采用流量均为0.6356m3/s。5.2.1-4渠道设计流量计算田间水利用系数毛渠水力计算斗渠水力计算支渠水力计算灌溉水利用系数净流量（m3s）长度每公里输水损失系数（m3skm）设计流量（m3s）净流量（m3s）长度每公里输水损失系数（m3skm）设计流量（m3s）净流量（m3s）长度每公里输水损失系数（m3skm）设计流量（m3s）0.850.0402 3800.0170 0.0402 0.4017 9000.0054 0.4018 0.8036 35100.0038 0.8047 0.85 0.850.0402 3800.0170 0.0402 0.4017 9000.0054 0.4018 0.8036 35100.0038 0.8047 0.85 0.850.0402 3800.0170 0.0402 0.4017 9000.0054 0.4018 0.8036 35100.0038 0.8047 0.85 4）渠道横断面设计型断面接近水利最优断面，具有较大的输水输沙能力，占地较少，省工省料，而且由于整体性好，抵抗基土冻胀的能力较强，因此，根据当地实际和专家意见，支、斗、农渠全部设计为型结构，见右图：设计原理型渠断面尺寸按照明渠均匀流计算，其公式如下：h2 NrN Nosinhh1h2式中：A过水断面面积，m2；N直线段外倾角为时的系数；圆弧的圆心角；Q渠道的设计流量，m3/s；r圆弧半径，m；直线段的倾斜角。设计规格 根据当地实际并征求有关部门意见，确定支、斗、农三级渠道均采用型断面，混凝土结构。混凝土型渠糙率n取0.015，根据项目区自然坡降，比降支渠取/7000，斗渠取1/4000，农渠取1/1000。根据经验，确定支渠安全超高为0.30m，斗渠安全超高为0.20m，农渠安全超高为0.10m。用明渠均匀流流量及水深计算（甘肃省水利水电勘测设计院，2006）软件反复试算并结合实际，确定型支、斗、农渠农设计参数详见表16：表16 渠道设计要素表渠类设计要素设计流量（m3/s）加大流量（m3/s）比降口宽（m）底弧半径（m）正常水深（m）加大水深（m）安全超高（m）支渠10.73820.95971/70001.800.701.321.40 0.30支渠20.48890.63561/70001.400.601.061.10 0.30支渠30.48890.63561/70001.400.601.061.10 0.30斗渠0.10401/40000.800.300.600.20农渠0.02061/10000.600.200.500.10渠道采用C20砼结构，设计壁厚支渠1为12cm，支渠2、3为10cm，斗渠为8cm，农渠为6cm。各渠道横断面设计详见单体工程设计图。5）渠道纵断面设计纵断面设计时根据灌溉水位要求确定渠道的空间位置，先确定不同桩号处的设计水位高程，再根据设计水位确定渠底高程、渠顶高程等。渠道水位推算为满足自流灌溉的要求，各级渠道入口处都应具有足够的水位，此水位是根据灌溉面积控制点的高程加上各种水头损失，自下而上逐级推算出来的，推算公式如下：式中：渠道进水口处设计水位，m；渠道灌溉范围内控制点地面高程，m；控制点地面与附近末级固定渠道设计水位的高差，取0.1m；渠道长度，m；渠道比降；渠道局部水头损失之和，m。具体水位推算详见表17、表18、表19和表20。绘制渠道纵断面图根据表1720推算出的数据绘制渠道纵断面图，纵断面图包括沿渠地面高程线、渠道设计水位线、渠底高程线、堤顶高程线、分水口位置、渠系建筑物位置等。各类渠道典型纵断面具体详见单体工程设计图。6）渠系建筑物工程设计渠系建筑物包括支斗渠联合闸、斗渠引水闸、农门、毛门、渠道过路涵、渡槽。（1）支斗渠联合闸：在支渠1上建支斗渠联合闸，包括斗渠引水闸和支渠节制闸，两类闸结合建造，形成联合闸，从而方便对支渠水的调配。详见渠系建筑物单体工程设计图。（2）斗渠引水闸：支渠2、3较短，只在斗渠分水口处设斗渠引水闸，不设支渠节制闸。斗渠引水闸详见单体工程设计图。（3）农门：每条农渠渠首建农门。详见单体工程设计图。（4）毛门：在农渠上每隔30m建一座建一座毛门。详见单体工程设计图。（5）过渠涵：道路通过渠道建过渠涵，包括过支渠渠涵和过斗渠渠涵，详见单体工程设计图。（6）渡槽：渠道过排水沟建渡槽，分支渠过斗沟、斗渠过支沟、斗渠过斗沟三种，详见单体工程设计图。f）提灌站工程设计a）提灌站布置提灌站由泵房、配电室、管理房、进水池、出水池等组成。根据项目区水源情况，设计分别在东分干渠和中支沟上各新建一座提灌站，提灌站1控制支渠1，提灌站2控制支渠2、3。提灌站中各建筑物具体布置情况见单体工程设计图。b）提灌站流量根据渠道流量设计计算，支渠1和支渠2、3的设计流量分别为0.9597m3/s和0.6356m3/s，故提灌站1和提灌站2、3的设计流量也分别采用0.9597m3/s和0.6356m3/s。渠道设计流量计算田间水利用系数毛渠水力计算斗渠水力计算支渠水力计算灌溉水利用系数净流量（m3s）长度每公里输水损失系数（m3skm）设计流量（m3s）净流量（m3s）长度每公里输水损失系数（m3skm）设计流量（m3s）净流量（m3s）长度每公里输水损失系数（m3skm）设计流量（m3s）0.850.0402 3800.0170 0.0402 0.4017 9000.0054 0.4018 0.8036 35100.0038 0.8047 0.85 0.850.0402 3800.0170 0.0402 0.4017 9000.0054 0.4018 0.8036 35100.0038 0.8047 0.85 0.850.0402 3800.0170 0.0402 0.4017 9000.0054 0.4018 0.8036 35100.0038 0.8047 0.85 c）水泵选型及电机配套根据设计流量，两座提灌站分别设计安装三台水泵（其中一台为备用泵）。水泵扬程按下式计算：式中：Hp水泵扬程，mHin泵站出水口设计压力，设计为0.5mHm上下游地形高差，m，取6.5mhp水泵进出水管总水头损失，m，取1m经计算，泵站扬程均为8m。提灌站选取400HW-7型混流泵，水泵选型见表21。表21 水泵选型表型号扬程m流量m3/s配套电机功率kW台数控制提灌站备注400HW-712.300.49753提灌站1其中1台为备用400HW-76.800.35303提灌站2其中1台为备用d）变压器选型项目区内有可利用10KV电力线通过，变压器可就近引入高压线路，经变压器降压为低压后向水泵配套电机供电，每个提灌站设置一台变压器。变压器容量按下式计算：式中：-变压器容量（KVA）-电动机额定功率（KVA）-照明用电总功率（KVA）。（照明用电总功率不大于1KVA）经计算，提灌站1选择型号为S11-M-200/10的变压器，提灌站2选择型号为S11-M-80/10的变压器。6.2.2排水工程设计1设计方案（1）项目区涉及支沟、斗沟、农沟三级排水沟，全部采用土质。（2）支、斗沟设计1）规划全部支、斗沟为原有沟整修，其横断面如按排水、排碱要求重新设计则所需断面较小，为减少工程量，原有支、斗沟按原设计断面整修，不再进行水利计算。2）对原有支沟按原设计断面进行清淤整修，不改变原支沟位置，也不开挖新支沟。清淤整修后支沟典型断面为口宽20m，底宽4m，深4m。3）斗沟也全部为清淤整修，按原设计断面，清淤整修后斗沟典型断面为口宽12m，底宽2m，深2.5m。（3）农沟设计根据当地实际选取明沟排水，为有利于洗盐淋碱，排水沟采用土质结构，排涝标准选择十年一遇2日暴雨2日排出。1）排涝模数计算采用平原排涝模数法公式计算：q涝360Tt式中：q涝旱地排涝模数，m3/hm2.sR设计径流深，mmT排涝历时，2dt每天排水时间，24h根据利津县气象部门提供的资料，项目区十年一遇降水量所形成的径流深为32mm。经计算，q 0.0019 m3/hm2.s2）农沟流量计算：农沟流量： qF式中: 农沟设计流量，m3/sq排涝模数， m3/hm2.sF农沟控制面积，典型取12 hm2 经计算， 0.0228 m3/s）农沟断面设计农沟横断面尺寸按明渠均匀流公式计算：A（bMh）h/nA/式中：农沟设计流量， m3/sA农沟过水断面面积，m2 C谢才系数R 水力半径，mi水力比降，取1/1000M 边坡系数，农沟取2.0n糙率，取0.025湿周，mb沟底宽，m试算结果:农沟底宽2m时，水深0.070m。由于项目区存在盐碱化问题，农沟沟深必须依据对地下水位的控制要求确定。农沟沟深由下式计算：h0hh式中：农沟沟深，mh0地下水临界深度，排盐除碱要求控制