高标准农田建设项目水源工程设计

高标准农田建设项目水源工程设计水源工程设计项目区水源工程按照项目区水源工程现状情况，采用分散供水的方式进行布局：项目区现有灌溉水源主要来自上游水库干渠，项目区周边的山塘水库，现有的河流陂坝。项目区灌溉水源通过供、需水量平衡分析，部分区域现有供水量达不到需水量，故对项目区新建水源工程，主要为新建水陂、新建柴油抽水泵等。1）水陂项目区原有骨干沟渠，其水位不能满足附近农田的灌溉要求，为了雍高水位，需对已损坏的水陂进行维修或重建，部分地块需新建水陂。选取日峰镇新荣村的新建2m水陂#1作为设计典型。1、陂址选择水陂选址要综合考虑水陂的作用和自然地理特点：首先，水陂所建河道的洪峰流量应小于等于水陂过堰流量：其次，水陂应建在等高线密集的河流峡谷处，来水量能够满足项目区用水需求，集雨面积蓄水区域广，坝身较短，工程量小，节省建筑投资；最后，水陂选址必须避开断层活动性的地质地形，无破坏性地震历史，尽量不要布置在淹没农田、滑坡等地段，以保证工程安全。此次项目区的水陂坝轴线为坝顶中心线，选择坝身较短，工程量小，地质条件较好、水流平顺、两岸无冲刷、边坡无塌陷，条件最为合适的水陂位置点。在其上游处，两侧土壤质地多为沙壤土；在其下游处，落差较大，同样的陂身高度无法满足灌溉需求，上下游位置均不是工程选址最优点，故选取当前位置。2、水力计算由于跌差与下游堰高之比大于0.7，故为自由流。自由流的淹没系数M=1.99-2.17，本项目采用垂直式岸墙结构，陂顶的溢流断面为矩形，泄流公式为下式：式中Q——过堰流量，m3/s；b——堰顶长度，m；M——第二流量系数；H——溢流水深，m，取0.5m。由于本项目河道为小型河道，故采用明渠均匀流公式计算过堰流量，并采用上式计算溢流水深，其计算结果为：过堰流量1.02m3/s。新建水陂基础、陂身、翼墙和刺墙均采用C20砼现浇，水陂上下游均采用C20砼现浇。水陂闸门采用叠梁木闸门，尺寸为1m*1m*0.05m，其具体设计详见单体图。3、水文计算由于河道为小型河道，无法查询到该河道集雨面积，本次规划根据1:10000地形图、项目区土地利用现状图以及项目区实地踏勘确定，该陂坝上游集雨面积F=0.18km2。采用地区经验公式法进行计算：根据《xx水文手册》中年最大流量~流域面积经验公式，计算不同频率的设计洪峰流量。，项目区汇流面积为约0.18km2，防洪标准为十年一遇，本次设计采用地区经验公式法计算得出，设计洪峰流量Q10%=0.86m3/s，设计洪峰流量0.86m3/s<水陂过堰流量1.02m3/s，满足设计要求。4、稳定分析陂身刚建好，上下游均无水时，是基础压力最大的时候。地基为粘土地基，容许压应力为60吨/m2，经计算：单位陂长体重力矩合力臂，偏心距基础压力基础压力小于容许压应力，满足要求。水陂摩擦力，陂身所受合力的水平分力14.72kN，摩擦力大于水平力，故陂身稳定。5、抗倾覆稳定性计算陂身刚建好，上游水位与陂顶平，下游无水时，计算水陂抗倾覆能力。陂地基为粘土地基，容许压应力为60吨/m2，经计算:铅直力之和扬压力之和铅直力和水平力力矩偏心距故达到抗倾覆稳定安全要求。项目区共布置2m水陂1座，具体位置详见规划设计图。表3-1水陂水力计算及稳定分析成果项目片区编号过堰流量Q堰宽（m）堰高（m）溢流水深（m）摩擦力（KN）水平分力（KN）偏心距（m）偏心距限制(m)社萍乡宏源村2m水陂1.02210.556.3814.720.681灌排工程设计项目区灌溉输水路径：山塘（水库）、水陂、→干渠→支渠→斗渠→农渠。1、渠道横断面设计渠道衬砌处理工程措施主要有：现浇砼、预制构件等。表3-2渠道横断面方案经济技术比较表比选项目方案一浆砌块石方案二现浇C20砼方案三C20砼预制T型构件方案四砖砌技术参数侧壁采用浆砌石护砌侧壁采用现浇C20砼侧壁采用C20砼预制板M7.5砖砌砼头墙优点抗冲刷能力强、整体性好、不容易破坏防渗效果好、受地下水位影响小施工进度比较快、造价比较低施工技术简单、糙率小、防渗效果好缺点块石材料体积大，运输困难大规模支模，对施工进度有一定影响施工过程及使用过程中易损坏取材不便，施工进度较慢，砌筑技术较为复杂占地情况占地面积增加占地面积基本相同占地面积基本相同占地面积基本相同材料以及产地石灰岩，当地砂、石，当地砂、石，当地砂、石，当地施工比较开挖量大，施工质量容易控制开挖量小，施工质量容易控制开挖量小，施工质量不容易控制开挖量小，施工质量不容易控制造价高较高低高方案选择√各方案主要技术参数及优缺点比较如下：①浆砌块石衬砌防渗：衬砌厚度40cm。优点是防冲性能好、耐久性能强、施工技术简单、不受区域和地形的限制。缺点是防渗性能较差、工程量大、需劳力多、运输较为困难、造价较高。②现浇砼板衬砌：衬砌厚度取10-20cm。优点是防渗、抗冲性能好、耐久性强、工程量小、施工方便、造价较低。缺点是施工技术性要求较高、受天气影响较大。③预制T型槽防渗：衬砌厚度取3-5cm。优点是防渗、防冲性好、整体形好，工程量小、受天气影响较小施工方便、造价低。缺点是耐久性、抗冲击差。④砖砌：优点是防渗、抗冲性能好、耐久性强、工程量小。缺点是项目点均离城区中心较远取材不便，施工进度较慢。经广泛征求当地村民意见，结合灌区渠道现状防渗材料防渗效果及项目投资，最终确定本次渠道主要采用方案二现浇C20砼衬砌为主。（1）渠道断面各水力要素计算Q计算=ωC(Ri)1/2R=ω/X对矩形断面ω=（B+mH）Hm=（A－B）/2H（矩形断面m=0）i——渠道比降m——边坡系数n——渠床糙率（根据《灌溉与排水工程技术标准》（GB50288—2018）附录E中表E-3规定，混凝土的防渗渠道糙率可在0.0160～0.0180范围内选用；此次渠道设计的糙率选为0.018。A——沟口宽（m）B——沟底宽（m）H——沟深（m）ω——水流断面（㎡）X——湿周（m）本项目各渠道水力要素如下表：———表3-3沟渠水力特性表矩形渠床糙率n渠道比降i沟底宽B半径边坡系数m过水断面ω湿周x水力半径R谢才系数C设计流量Q单位m2mmm3/s0.4*0.4m0.0180.0010.40.400.161.200.1339.440.0730.6*0.5m0.0180.0010.60.500.31.600.1942.220.1730.8*0.8m0.0180.0010.80.800.642.400.2744.610.4661.0*0.8m0.0180.0011.00.800.82.600.3145.560.639斗渠、农渠类型分别为现浇1.0*0.8m、0.8*0.8、0.6*0.5m，现浇0.4*0.4m以及土质斗渠、土质农渠，详见单体设计图。（2）设计灌水率的计算根据《灌溉与排水工程技术标准》（GB50288—2018）计算：由《xx农业用水定额》查得，xxxx属于赣中区，水田灌溉保证率90%下，早稻本田泡田期灌溉用水定额为56m³/亩。根据设计灌溉制度，项目区作物设计灌水率由下式计算：Q=m/（0.36Tt）式中：Q——设计灌水率，m³/（s·万亩）；m——作物每次灌水定额，55m³/亩；T——作物一次灌水延续时间，7d；t——每天灌水延续时间，20h。将上述参数代入计算得Q=56/(0.36*7*20)=1.11m³/（s·万亩）经计算，设计灌水率为1.11m³/（s·万亩）即灌溉1万亩农田，需要1.11m³/s的流量。（3）渠道流量计算项目区布置渠道采用续灌灌溉。续灌渠道设计流量由下而上逐级推算。本报告对斗渠进行流量计算。①用下式计算斗渠的设计田间净流量和净流量：Q斗田净=A斗q设Q斗净=Q斗田净/η式中：Q斗田净--斗渠的田间净流量，m3/s；Q斗净--斗渠的净流量，m3/s；A斗--斗渠的灌溉面积，万亩；q设--设计灌水率，m³/（s·万亩）。η--灌溉水利用系数，0.7125。（2）渠道设计流量计算：Qg=（1+σL）Qnσ=A/（100Qmn）式中：Qg--渠道设计流量，即毛流量，m3/s；Qn--渠道净流量，m3/s；σ--每千米渠道输水损失系数；L--渠道的平均工作长度，km；A--渠床土壤透水系数；m--渠床上土壤透水指数。由于项目区为中粘壤土，土壤透水性参数A取1.9，m取0.4。渠道为混凝土衬砌渠道，其渗水损失修正系数为0.05-0.15，本项目取0.12。本项目选取樟溪乡店上村一条主要斗渠进行流量计算，经计算成果表如下。其中新建60斗渠-4灌溉面积约200亩。表3-4樟溪乡店上村斗渠渠道设计流量计算表编号长度m控制面积（万亩）灌水率m3/(s.万亩)田间净流量m3/s设计净流量m3/s损失系数设计流量m3/s新建60斗渠-46570.021.110.2050.2741.1290.173设计流量均能满足渠道灌溉面积的所需流量。2、渠道纵横断面设计①渠道纵断面设计包括确定设计水位线、渠底线、渠顶线，以及尽可能确定分水口渠系建筑物的位置。②各级渠道在分水都应具有足够水位高程。各级渠道进水口的设计水位，应从水源引水高程自上而下和从灌区最远处控制点高程自下而上推求，并计入沿程损失和各建筑物的局部损失，反复调整确定。末级固定渠道的水位高差一般为0.1-0.2m；对于地面坡度较缓的灌区，缓于1/10000的灌区可按计算公式⑴如下：式中：H进——支渠分水口设计水位高程H0——渠道控制灌溉面积内参考点高程（m），一般应选具有代表性的地面点；——参考点与该处末级固定渠道水位的高差，一般取0.1～0.2m；——各级渠道比降；——各级渠道长度；——水流通过渠系建筑物的水头损失。③各级渠道设计水位应相互衔接。一般末级灌溉渠道的水位应高出灌溉范围内地面0.10～0.20m，各级渠道的设计水位应高出下一级渠道水位0.10m以上。表3-5樟溪乡店上村渠道设计特性表渠道名称长度（m）设计规格类型新建60斗渠2651新建60斗渠-11380.6*0.5矩形现浇新建60斗渠-211360.6*0.5矩形现浇新建60斗渠-37200.6*0.5矩形现浇新建60斗渠-46570.6*0.5矩形现浇新建40农渠5763新建40农渠-15400.4*0.4矩形现浇（靠路）新建40农渠-22910.4*0.4矩形现浇新建40农渠-32880.4*0.4矩形现浇（靠路）新建40农渠-41440.4*0.4矩形现浇新建40农渠-53380.4*0.4矩形现浇（靠路）新建40农渠-612620.4*0.4矩形现浇（靠路）新建40农渠-72260.4*0.4矩形现浇（靠路）新建40农渠-82680.4*