石滩镇高标准农田建设项目初步设计报告

-130-第十二章高效节水灌溉方案12.1设计依据（1）《节水灌溉工程技术规范》（GB/T50363-2006）；（2）《管道输水灌溉工程技术规范》（GB/T20203-2017）；（3）《微灌工程技术规范》(GBT50485-2009)；（4）《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）；（5）《给排水管道施工及验收规范》（GB50268-08）；（6）《室外给水管道附属构筑物》(05S502-06)；（7）其他技术规范和标准。12.2设计原则1）工程布局按照《节水灌溉技术规范》的原则；2）根据作物种类、种植方式、土壤类型、降雨以及所选用的灌溉方式，同时考虑施工、管理、对田间农作物的影响及经济因素等，确定干管、支管、地面支管和毛管的布置方式；3）充分利用原有的水利及其他工程设施，并与道路、林带、供电、居民点的规划相结合，做到统筹安排、布局合理；4）在保证灌溉质量、运行安全可靠和管理方便的前提下，尽量降低工程造价和运行费用，尽量考虑节水设施的综合利用；5）干管、支管等的布置取决于地形地势、水源、作物分布和支管的布置；6）灌溉保证率、灌水均匀度、灌溉水利用系数满足规范要求。7）工程布置在保证灌水质量、运行安全可靠和管理方便的前提下，尽可能降低工程造价和运行费用，提高设备利用率，主要按以下原则进行：①工程规划与当地农业区划和水利规划协调一致；②所用设备安装方便，运行操作安全可靠；③水量分配尽量均匀一致，管道之间不能出现流量过于集中和过于分散的情况；④管道一般顺坡或平坡布置，尽量减少逆坡布置的管道数量，有利于减小水头损失，改善流动性能，使管道间压力较为均衡。12.3建设范围和项目布局12.3.1工程建设任务与规模项目区目前已规划改造提升示范项目，整治面积约0.72亩。为推动农村产业发展，增加耕地亩均效益，发挥区域改造提升示范作用，同时满足区域农作物灌溉用水需求，拟布设管道实施自流灌溉200亩。详见表5.2-1。表12.3.1-1项目高效节水灌溉分布统计表编号村社长度（m）直径（mm）水源高效节水面积（亩）万能村-XXYSG-1石滩镇万能村大围社413110屯水田100双寨村-XXYSG-1石滩镇双寨村双寨子社920110梯子口水库100合计133320012.3.2工程总体分布项目区规划实施高效节水灌溉区域，技术措施主要是采取管道自流灌溉等田间节水技术。它有如下优势：1）节水管道输水系统可以减少渗漏和蒸发损失，提高水资源的利用率。各地低压管道输水灌溉可比水渠输水节约三分之一，是一项有效的节水灌溉工程措施。2）节能管道输水灌溉比水渠输水多消耗能力，但通过节水，可提高水的有效利用率.这将会节省一部分水资源。3）输水快和省时、省力管道输水灌溉是在一定压力下进行的，一般比土渠输水流速大、输水快，供水及时可有效节约灌溉劳动力。4）灌水及时促进农业生产管道输水灌溉，在减少水量损失同时改善了田间灌水条件，缩短了引水灌溉周期，从而有效地满足了作物生长的需水、可有增产增收的巨大作用。5）减少土地利用率从事农业产业的人们知道，自家土地附近都会有一定的土地占用，是为了方便输水灌溉，这在方便灌溉的同时，占用了大量土地，对于我国土地资源紧缺，人均占有耕地不足的现实来说，管道输水灌溉将会节省一定的土地利用率。12.4工程设计1、新修灌溉管道输配水管网设计1）管径的选择项目区铺设的管道为种植作物服务。管道大小的选择须根据所控制区域的作物在全年中需水量最大的时期来推算。根据《农田低压管道输水灌溉工程技术规范》的要求，首先利用公式（1）计算灌水定额，再根据灌水定额、种植结构利用公式（2）计算系统的设计流量，再根据公式（3）计算下级管道的设计流量，最后根据公式（4）确定管道的理论管径，再根据现有的管材规格选择管径。在无资料地区，灌水定额按下式计算(1)式中：—灌水定额，m3/hm2；—计划湿润层土壤容重，KN/m3；—土壤计算湿润层深度，m；—土壤适宜含水量上限，可取田间持水量的0.85~1.00；—土壤适宜含水量下限，可取田间持水量的0.60~0.65。经计算等到粮油的最大灌水定额为2723m3/hm2。管道系统的设计流量按公式（2）进行计算(2)式中—灌溉系统设计流量，m3/h；—灌水高峰期第i种作物种植比例；—灌水高峰期第i种作物的灌水定额，m3/hm2；—灌水高峰期第i种作物的一次灌水延续时间，d，通常按15d考虑；—灌溉时间，h/d，按每天20h考虑；—输水利用系数，取0.95。管径通过下式进行计算由Q==的D=(3)式中D计算出的理论管径，m；管道经济流速，1.0m/s。计算管径时，流速可采用经济流速。不同管材的经济流速可按下表确定表12.4-2管道经济流速推荐表（单位为m/s）管材混凝土管钢筋混凝土管硬塑料管金属管薄膜管流速0.5～1.00.8～1.51.5～2.01.5～2.00.5～1.2通过初选管径公式，对每种管材进行计算，计算结果见下表：表12.4-3管材同流量管径计算工程量表管材经济流速（m/s）流量（m³/h）管径D(mm)管径下限管径上限混凝土管0.5～1.0105.27267191钢筋混凝土管0.8～1.5105.27213157硬塑料管1.5～2.0105.27193158金属管1.5～2.0105.27154135薄膜管0.5～1.2105.272681742）水头损失验算本次管道灌溉主要依靠项目区水库及中转水池，利用高差来实现自流灌溉，因此要实现自流灌溉，进水口的高程与出水口的高程之差要大于管道的水头损失。管道的水头损失分为沿程水头损失和局部水头损失。管道沿程水头损失：按以下（哈森—威廉斯）公式计算——管道沿程水头损失，单位为米（m）；——管长，单位为米（m）；——管内径，单位为毫米（mm）；——计算管段的设计流量，单位为立方米每小时（m3/h）；——糙率，高密度聚乙烯管（PE）取值150管道局部水头损失：依据《管道输水灌溉工程技术规范》GB/T20203-2017规范要求，规划阶段可按沿程水头损失的10%～15%估算，依据实际情况，局部水头损失选取沿程水头损失的10%计算。工程结构设计管材的选择通过上表数据分析得出，管径最优选择为金属管，其后依次为硬塑管、钢筋混凝土管、薄膜管、混凝土管。上表依据流量，经济流速计算，本工程选择塑料管。硬塑料管给水塑料管的综合优缺点优点：1.化学稳定性好，不受环境因素和管道内介质组分的影响，耐腐蚀性好；2.导热系数小，热传导率低，绝热保温，节能效果好；3.水力性能好，管道内壁光滑，阻力系数小，不易积垢，管内流通面积不随时间发生变化，管道阻塞概率小；4.相对于金属管材，密度小，材质轻，运输安装方便，灵活，简捷，维修容易；5.可自然弯曲或具有冷弯性能，可采用盘管供货方式，减少管接头数量。缺点：1.力学性能差，抗冲击性不佳，刚性差，平直性也差，因而管卡及吊架设置密度高；2.阻燃性差，大多数塑料制品可燃，且燃烧时热分解，会释放出有毒气体和烟雾；3.热膨胀系数大，伸缩补偿必须十分强调。给水塑料管选用针对给水塑料管常用的3种管道进行对比，对比结果表见下表：表12.4-5各常见给水塑料管性能对比表序号管材优点缺点适用范围1硬聚氯乙烯管（UPVC）具有较高的抗冲击性能和耐化学性能，质地坚硬，耐腐蚀不结垢，安装方便，价廉.抗震性较差，在使用过程中，会有UPVC单体和添加剂渗出，不适用于热水输送，接头黏合技术要求较高，固化时间较长。力学性能相对较高，被视为“刚性管”，明装较好，只能用于冷水管。2高密度聚乙烯管（PE）是目前抗震性最好的管道，韧性好，较好的抗疲劳强度，耐温性能较好，耐冲击强度高，质轻，使用寿命可达50年。熔接需要电力，机械连接，连接件大。被称为“柔性管”，适合暗敷及埋地铺设，适用于冷水管。3改性聚丙烯管（PP-R）具有较好的抗冲击性能、耐温性能和抗蠕变能力。在同等压力和温度下，管壁最厚，线性膨胀系数大，抗紫外线能力差。主要应用室内安装，冷热水管均可使用。本工程设计输入用于农田灌溉，通过各管材性能和技术经济比较，选择高密度聚乙烯管（PE）。给水用PE32聚乙烯（PE）管材各公称直径参数详见下表：表12.4-6给水用PE100聚乙烯（PE）管材各公称直径参数表公称外径dn公称壁厚en，mmSDR26SDR21SDR17SDR13.6SDR11公称压力，MPamm0.60.811.251.632————340————3.750————4.663———4.75.875——4.55.66.890—4.35.46.78.21104.25.36.68.1101254.867.49.211.41405.46.78.310.312.71606.27.79.511.814.61806.98.610.713.316.42007.79.611.914.718.22258.610.813.416.620.52509.611.914.818.422.728010.713.416.620.625.431512.11518.723.228.635513.616.921.126.132.240015.319.123.729.436.3管道埋置为了保证新修PE管道的正常使用以及可以达到一定的使用年限，设计对PE输水管进行填埋。首先人工开挖至硬土层或基岩，通过现场对布设沿线土层情况的勘察，本设计新修PE灌溉管基槽开挖全部为土方，设计开挖深度均为1.0m，开挖放坡两侧均为1:0.3，开挖断面为倒梯形，底边两边各预留0.1m工作面，开挖后要求沟槽底部地基承载力不小于0.15MPa，开挖的土方邻沟槽堆放用于后续的土方回填。土石方开挖之后，安装PE管并进行土方回填，使得PE管被黏土完全包裹且PE管底部接触到沟槽底部，用以保证PE管位置的稳定，管件连接完毕后，对PE管与沟壁之间的空隙进行土方回填夯实。本项PE输水管选用给水用PE100聚乙烯（PE）管，公称压力为1.6MPa的φ110mm类型，由于本项目灌溉管采用的是有压输水，管内壁需承载一定的压力，但外部土方填埋后，顶部同样承担一定荷载，因此选择PE管公称压力为1.6MPa。在灌溉布设时，根据实际地形情况，在最高点需设置排气阀，在最低点应设置排沙阀。落差大处设置镇墩，特别注意管道进水口处需采用带滤网管头，防止砂石杂物堵塞管道。管道连接相同管径连接时，直接采用热熔对接的方式，管径不同时采用变径管进行连接。热熔对接过程由热熔对接焊机完成，分为六个阶段：装夹校正阶段、端头刨平阶段、加热熔融阶段、加热板取出阶段、对接阶段、冷却阶段。①装夹校正阶段：根据所焊制的管材、管件选择合适的卡瓦夹具，夹紧管材，为刨平做好准备。②端头刨平阶段：刨平所焊管段、管件端面杂质和氧化层，保证两对接端面平整、光洁、无杂质。③加热熔融阶段：熔融温度一般在210-230℃之间为宜，加热板加热时间冬夏有别，以两端面熔融长度为1—2mm为佳，卷边宽度以2—4mm为宜，必须始终处于熔融压力下。接触面熔融后迅速让两热融端面相粘并加压，为保证熔融对接质量，切换周期越短越好。④对接阶段：两焊管段端面要完全对中，错边越小越好，错边不能超过壁厚的10%。否则，将影响对接质量。⑤加热板取出阶段：将加热板拿开，勿碰撞热熔焊口，防止变形。⑥冷却阶段：保持对接压力不变，让接口缓慢冷却，冷却时间长短以手摸卷边生硬，感觉不到热为准，冷却好后松开卡瓦，移开对接机，重新准备下一接口连接。新修阀门井设计本次规划在灌溉管道均采用下埋式，因此在管道需放水处新修放水井，一方面可随时对连接处以及阀门进行检查、检修，另一方面需设置阀门，以便控制放水时间及放水流量的大小。首先进行基坑开挖，开挖深度1.2m，开挖边坡为1:0.3的坡比，基坑底部进行平整夯实，夯实后底部承载力≥0.15MPa。配套灌溉输水管放水井设计池内净长0.6m，净宽0.5m，净深1.0m，池壁采用M7.5浆砌砖，池壁厚度12cm，池底采用15cm厚的现浇C25混凝土底板，在PE灌溉管部分，采用三通连接灌溉输水管，再采用管道和弯头将水管出头引至田面以上，在出口管位置安装球阀，用来控制灌溉管的放水时间以及流量大小，然后根据具实际使用情况，各社自行连接放水口支管引水灌溉。最后在其顶部安置预制盖板，防止管件遭破坏，预制板规格为0.7m×0.7m×0.1m。排沙井和排气井设计与阀门井基本相同，具体详见单体图。排气井设计池内净长0.6m，净宽0.6m，净深1.0m，池壁采用M7.5浆砌砖，池壁厚度12cm，池底采用15cm厚的现浇C25混凝土底板，顶部安置预制盖板，防止管件遭破坏，预制板规格为0.7m×0.7m×0.1m，具体详见单体图。进水池设计进水池设计净长1.5m、净宽1.5m、净深1.5m。进水池采用