土地整治项目工程设计

1、2020/7/4,1,土地整治项目工程设计,2014年8月,主讲：王红雷,2020/7/4,2,内容提要,一、工程设计的主要内容二、常用参考书籍三、设计成果,2020/7/4,3,一、工程设计的主要内容,（一）工程设计主要工程1土地平整及土壤改良2灌溉排水3道路4农田防护等,（二）工程施工设计内容1土地整理项目施工的特点2土地整理项目施工布置3土地整理项目施工方法4土地整理项目质量控制5土地整理项目进度管理,2020/7/4,4,二、常用参考书籍,1土地开发整理理论与实践；2农田水利学；3水土保持工程学；4渠道衬砌工程技术；5灌区建筑物丛书，包括：水闸、倒虹吸、渡槽、农桥、渠道输水工程6泵站,

2、2020/7/4,5,三、设计成果,设计报告：1设计说明2施工组织设计3项目实施及运行管理,图纸：1现状图2规划图3设计图,2020/7/4,6,第二部分工程设计,一、土地平整二、灌溉排水(农田水利)工程三、道路工程四、农田防护和水土保持工程,2020/7/4,7,一、土地平整,土地平整工程量的计算方法1方格网法：地形平缓或台阶宽度较大的地段，在田块平面形状比较方正的情况下，计算精度较高。2DEM法：测量精度比较高，高程点数据比较密集的区域比较实用。3散点法：地形虽然有起伏，但变化比较均匀，不太复杂的地形。这种方法的特点是测量不受限制，可以根据地形情况，布置测点。4其它方法：调查法；实物工程量

3、法。,2020/7/4,8,土地平整分区类型,1）按地形分1平原地区2丘陵地区2）特殊用地平整分区1采矿区(包括塌陷、地质沉降、矸石压占、弃渣压占)2灾毁地区(包括水毁、火烧、风蚀、地震、化学污损)3裸岩石砾地4紫色岩区5河滩地区(乱砾石地、砂土地)6盐碱、涝渍地区7居民点、工矿废弃地,2020/7/4,9,方格网法计算土地平整工程量实例：划分方格；确定各桩点设计高程：计算零点位置；计算土方工程量。,2020/7/4,10,成果要求1平原区应将格田的田面设计高程逐块标注于规划图上；2梯田，不能将具体田块全部绘制在规划图上，应单绘梯田土方计算图。有两种方法：一是选取典型地块，采用横断面法计算典型

4、地块的平整工程量，其典型面积不小于所代表面积的10，需有平面图和断面图；二是进行坡度分区，根据不同坡度的田面宽及高度，分坡度计算单位面积的平整工程量，再按照项目区不同坡度面积计算项目区土地平整工程量。需有分区坡度图。3土地平整尽量做到格田内部挖填平衡，如为满足特殊要求而调整田面设计高程的，应尽量做到区域土方平衡，做好土方调配，降低工程造价。,2020/7/4,11,灌溉排水工程设计,2020/7/4,12,灌溉排水工程,（一）作物灌溉制度（二）灌溉水源（地表水和地下水）（三）水土资源平衡分析（四）田间灌水方式（五）输水工程：渠道和管道（六）排水系统（七）渠系建筑物,2020/7/4,13,灌溉

5、标准,灌溉保证率，常用下式进行计算：式中：p灌溉设计保证率（%）；m灌溉设施能保证正常供水的年数；n灌溉设施供水的总年数。灌溉设计保证率因各地自然条件、经济条件的不同，多介于5095%之间。一般缺水或以旱作物为主的地区，其灌溉设计保证率可低一些；而丰水或以水稻为主的地区，其灌溉设计保证率可高一些。,2020/7/4,14,（一）作物灌溉制度,灌溉制度：作物播种前（水稻插秧前）及全生育期内的灌水次数、每次的灌水日期、灌水定额和灌溉定额。灌水定额：一次灌水单位灌溉面积上的灌水量，各次灌水定额之和称为灌溉定额。,2020/7/4,15,灌溉制度的制定,1总结群众丰产灌水经验。多年来进行灌水的实践经验

6、是制定灌溉制度的重要依据。灌溉制度调查应根据设计要求的干旱年份，调查这些年份的不同生育期的作物田间耗水强度(mm/d)及灌水次数、灌水时间间距、灌水定额及灌溉定额。根据调查资料，可以分析确定这些年份的灌溉制度。2根据灌溉试验资料制定灌溉制度。许多灌区设置了灌溉试验站，试验项目一般包括作物需水量、灌溉制度、灌水技术等。试验站积累的试验资料，是制定灌溉制度的主要依据。但是，在选用试验资料时，必须注意原试验的条件，不能一概照搬。3按水量平衡原理分析制定作物灌溉制度。在参考群众丰产潜水经验和田间试验资料的情况下，用水量平衡原理进行计算。,2020/7/4,16,水稻泡田定额及生育期灌溉定额调查成果表,

7、（中等干旱年）,单位：m3/亩,2020/7/4,17,1、泡田期灌溉用水量（泡田定额）,用水量平衡原理计算水稻灌溉制度,2020/7/4,18,注：h0=30mm50mm,泡田定额与土壤、地势、地下水埋深和耕犁深度等因素均有关。不同土壤的泡田定额如下表：,几种土壤的泡田定额,2020/7/4,19,用水量平衡原理计算水稻灌溉制度,2、水稻生育期内灌水量,2020/7/4,20,水稻生育期灌溉制度,2020/7/4,21,水量平衡法制定旱作物的灌溉制度,2020/7/4,22,设计灌水率,灌水率是根据全灌区各种作物的灌溉制度，及作物种植面积占总种植面积的比例计算制定的，利用它可以计算出灌区各级

8、渠道的设计流量。如某种作物种植面积占灌区总种植面积的比例为a，其某次灌水定额为m（m3/亩)，则该作物本次灌水所要求的灌水率为：（m3/s/万亩）式中：T本次灌水延续的时间（d）；t每天灌水时数，一般自流灌区按24h/d计，扬水灌区按2022h/d计主要作物的灌水延续时间如下：水稻：泡田期灌水715d；生育期灌水35d。小麦：播前灌水1020d；拔节后灌水1015d。棉花：苗期、花铃期灌水812d；吐絮期灌水815d。玉米：拔节抽穗期灌水1015d；开花期灌水813d。,2020/7/4,23,灌溉水源,地表水a）引水工程：引水枢纽b）拦蓄工程：塘堰d）提水工程：泵站地下水源a）大口井b）筒井

9、,2020/7/4,24,引水枢纽,引水枢纽又称为渠首工程，通常有坝（或者拦河闸）、进水闸、冲沙闸、沉沙池和上下游整治工程等。引水枢纽可分为有坝引水和无坝引水。,2020/7/4,25,塘坝,1、塘坝规划要素：集水面积（即来水量）调蓄容量，即合适的塘面、塘深和塘容灌溉面积，尽量做到自流灌溉,2020/7/4,26,塘堰设计图,2020/7/4,27,泵站,1、泵站的设计内容抽水站的设计涉及泵站的规划选址、管道布设、水力学计算、水泵的选配、安装与维护保养等诸多内容。2、泵站组成抽水站一般由主机房、进水池、出水池、管道系统等组成。机房中的水泵机组，是抽水站的主要设备。3、水泵的主要参数流量扬程允许

10、吸上真空高度,2020/7/4,28,根据提灌区的灌溉需水流量确定，可参照渠道设计流量的相关公式计算，但要考虑机械每天能够工作的时数。式中：Q设计抽水灌溉流量（m3/s）；qi第i种灌溉作物的灌水率（m3/s/万亩）(i=1,2,.,n)；Ai第i种灌溉作物的灌溉面积（万亩）(i=1,2,.,n)；T设计灌水周期（d）；t抽水机的日工作小时数（h/d），一般可取16h/d；灌溉水的有效利用系数。,灌水流量的确定,2020/7/4,29,a）输水渠道设计b）输水管道设计,输水工程渠道或管道,2020/7/4,30,引水部分输水、配水渠道田间灌水系统（田间工程）排水泄水系统渠系建筑物,渠系的组成,

11、2020/7/4,31,1）渠道设计流量、加大流量确定2）渠道断面按形状可分：矩形断面、梯形断面和U形断面；按施工挖填方分：挖方渠道、填方渠道和挖填方3种。3)断面设计参数要素：边坡系数m；渠道超高a；渠顶宽度d；底宽b；水深h；比降i；糙率n。,渠道输水系统设计,2020/7/4,32,渠道设计流量,渠道工作制度轮灌渠道续灌渠道轮灌有利于减少输水损失，提高灌水效率，但同时也加大了设计流量，增加了工程量。一般在较大的灌区，斗渠以下实行轮灌。渠道设计流量=净流量+损失水量,净流量=设计灌水率控制面积,2020/7/4,33,横断面选择,渠道单体实例,2020/7/4,34,尺寸设计,根据渠道断面

12、类型用下式计算：,2020/7/4,35,先确定渠底宽度b、边坡系数m，试算设计流量时的h设计水深加大流量时的h加大水深h设计渠深=h加大水深+安全超高a流速检验：v不淤v设计v不冲,渠道设计参数确定,农渠纵横断面设计,2020/7/4,36,衬砌形式,2020/7/4,37,主要设计内容：在已定线的渠线纵断面图上，推求设计水位线、渠底线、渠顶线，标出建筑物类型，计算土方工程量等。,渠道纵断面设计,2020/7/4,38,灌溉系统的一般设计程序,明渠灌溉系统的一般设计程序为：灌溉方式及灌溉制度的确定需水量计算各级渠道设计流量的计算确定渠道横断面尺寸渠道纵断面设计（渠系建筑物设计、田间灌溉要求的

13、水位推求）绘制渠道纵断面图渠首设计和其他建筑物设计计算工程量,2020/7/4,39,管道输水系统设计,1、管材的种类塑料硬管软质管水泥类预制管金属管,2020/7/4,40,管道输水系统设计,2、设计流量3、管径选择管径在满足流量和压力的前提下按费用最小的原则进行选择。管道的管径选择一般是先根据各种不同管材的经济流速选定，然后进行水力学计算校核水头损失是否合理。4、管路水力计算局部水头损失：沿程水头总损失：,2020/7/4,41,a）排水标准b）排涝流量和排渍流量c）排水沟间距d）排水沟道纵横断面设计,排水工程,2020/7/4,42,a）排水标准1、排水标准的制定排涝设计标准一般是用发生

14、某一频率（或重现期）而不受灾的暴雨雨量和降雨历时来表示的，亦被称之为设计暴雨。目前，我国大多数地区采用重现期为510年一遇（频率P=2010%）的暴雨作为排涝设计标准，条件较好的地区可适当提高标准。允许排水时间，不少地区采用一日暴雨两天或三天排除，三日暴雨三天或五天排除为标准。,2020/7/4,43,b）排涝流量和排渍流量1、定义排涝设计流量：系指在发生排涝设计标准规定的暴雨时，排水沟所能通过的最大流量或平均流量，由排涝设计标准及排水沟道控制的排水面积大小决定。排水系统应按发生排涝设计标准规定的暴雨所产生的最大径流流量Qmax（洪峰流量）进行设计。排渍流量：与田间地表径流量一样，地下排水流量

15、自降雨开始后也有类似的变化过程，同样存在一个流量高峰，此高峰要滞后于地面径流洪峰，地下径流高峰过后，地下水位将逐渐回落，直至某一要求的排水控制深度，之后排水沟排出的地下水流量称为日常设计流量或排渍流量。2、计算方法经验公式法：平均排除法：,2020/7/4,44,c）排水沟间距田间排水沟间距除满足除涝排水要求以外，还应根据机耕及其他方面的要求进行综合分析确定。我国南方地区末级排水沟间距多为100200m。单纯排除地面水的排水沟沟深视排水流量而定，一般不超过0.81.0m，兼有控制地下水位作用的明沟，其深度则视防渍和防盐要求而定。,2020/7/4,45,d)排水沟道横断面设计（1）排水沟的比降

16、i。一般要比灌溉渠道坡度为大，平原地区可参照以下范围选择：斗沟1/20001/5000，农沟1/10001/3000。（2）排水沟道的边坡系数m。一般比灌溉渠道边坡为缓。（3）排水沟道的糙率n。由于排水沟内常年有水，且养护管理情况一般较灌溉渠道差，所以进行纵横断面设计时应选择较大糙率，通常取值0.0250.03。（4）排水沟的不冲、不淤流速和灌溉渠道的设计一样，排水沟道纵横断面设计的最小流速（即不淤流速）一般采用0.20.3m/s。不冲流速主要决定于土壤质地（5）其他指标沟道的最高水位一般低于地面0.20.3m以上；下级沟道沟底不得高于上级沟道沟底；上下级沟道衔接处要有一定的水位落差(一般为0

17、.10.2m)。,2020/7/4,46,2020/7/4,47,渠系建筑物,（1）引水建筑物：渠首进水闸、有坝引水时的引拦河坝、冲沙闸、渠首的提水灌溉水泵站；（2）配水建筑物：配水建筑物主要包括分水闸和节制闸；（3）交叉建筑物：隧洞、渡槽、倒虹吸、涵洞，桥梁等；（4）衔接建筑物：跌水和下田埠；（5）泄水建筑物：渠岸上溢洪道或泄水闸，干、支、斗渠的末端退水闸和退水渠；（6）量水建筑物：量水堰、量水槽；,2020/7/4,48,闸的类型,（1）进水闸：进水闸是建于渠首处,从河道、水库或湖泊岸边引水的水闸（2）分水闸：干渠以下各级渠道首部控制并分配流量的闸（3）节制闸：调节上游水位，控制下泄流量的

18、水闸（4）泄水闸：一种航电和水电枢纽工程中的泄水闸,包括堰体、闸墩、闸门、启闭机房和轨道梁（5）排水闸：是用以排泄洪涝渍等多余水量的水闸，常建于排水渠末端的江河沿岸堤防上。（6）冲沙闸：利用河（渠）道水流冲排上游河段或渠系沉积的泥沙的水闸。又称排沙闸。,小型泄水闸,2020/7/4,49,渡槽,渡槽是渠道跨越河、渠、溪谷、洼地、道路的明流输水建筑物，与倒虹吸相比，水头损失小，便于通航，管理运用方便,2020/7/4,50,倒虹吸,倒虹吸是设置在渠道与河流、谷地、道路相交的压力输水建筑物，与渡槽相比造价低、施工方便的优点，但是水头损失大，运用管理不方便。山谷、溪流因谷道深邃难以修建渡槽，需要高填

19、方，采用绕线方案有困难，经过经济技术比较，采用倒虹吸的方案较为经济合理则采用。,2020/7/4,51,涵,涵洞是公路或铁路与沟渠相交的地方使水从路下流过的通道，作用与桥相同，但一般孔径较小，形状有管形、箱形及拱形等。涵管指一种埋设于地表以下的管道，用钢筋混凝土浇铸而成，俗称水泥管。,2020/7/4,52,桥梁,渠道桥梁是道路跨越渠道的交叉建筑物，可分为公路桥、简易公路桥和便桥。土地整理项目涉及的桥梁多为中小型。,2020/7/4,53,跌水,当灌溉、排水及其他引水渠道通过地形陡峻的地区时，为了保持渠道的设计比降和避免流速过大而发生冲刷破坏，可以通过跌水进行衔接。跌水是水流由跌水缺口流出，呈

20、自由抛射状态跌落于消力池的连接建筑物，有单级跌水和多级跌水两种形式。,2020/7/4,54,下田埠,当田面比田间道路的高程要低，形成斜坡状时为了方便人、畜、机下田作业一般需要设计下田埠，下田埠通过沟渠的需要设计涵管。,2020/7/4,55,1、满足田间灌水、分水要求。2、满足排水、泄水要求。3、满足地面交通要求。4、满足建筑物功能需要，主体结构和尺寸不缺少。5、建筑物设计尽量定型化，方便施工。6、注意各部位协调连接。7、满足建筑物安全需要：如基础埋深，防洪、泄流等。8、满足指导施工、招标需要。,建筑物设计要点,2020/7/4,56,a）主要技术参数b）路基填土c）路面结构,三、道路工程设

21、计,2020/7/4,57,a）主要技术参数1）平面设计2）纵断设计。主要反映两条线，一是地面线，是根据道路中线上各桩的高程而点绘成的一条不规则折线，反映了原地面的起伏变化情况；另一是设计线，它是经过技术研究后确定出来的一条具有规则形状的几何线形，反映了道路路线的起伏变化情况。3）路肩、边坡与边沟路肩的作用主要是保护路面结构的稳定、供发生故障的车辆临时停车、进行养护操作等。对于土地整理项目道路系统，在满足路肩功能最低需要的前提下，尽量采取较窄的路肩。对于田间道和生产路，一般采用土路肩，宽度控制在0.51.0米之间。边沟的作用排除由边坡及路面汇集的地表水，确保路基与边坡的稳定，边沟的形式主要有梯

22、形、三角形两类。边沟的底宽与深度一般不应低于0.4米，纵坡一般不小于0.5%。,2020/7/4,58,1）砂土。应适当掺加一些粘性大的土，或将表面加固提高路基稳定性。2）砂性土。砂性土是修筑路基的良好填料，加路边石。3）碎石质土。其颗粒较粗，含细粒成分不多时，具有足够的强度、抗变形能力和水稳性，是修筑路基的良好材料。4）砾石、不易风化的石块。透水性很强，水稳定性好，强度高，施工季节不受影响，是最好的路基填筑材料。5）粉土和粘土，透水性和稳定性均差，不适于做路基。,b）路基填土,2020/7/4,59,1）面层直接承受行车作用的层次。表面应有良好的抗滑性和平整度，根据土地开发整理要求，面层可选

23、择为砂砾、碎石掺土或不掺土的混合料，厚度一般在1520cm，根据基层需要，路边可做岩石固定。2）垫层设置在面层之下。主要用来调节基层受力条件，将面层力均匀传于地基。修筑垫层的材料一般就地取材，对筑基材料分析后采用。一般砂土、碎石质土、砾石等透水性好的材料作为垫层较好。,c）路面和基础结构,2020/7/4,60,四、农田防护工程,防护林建设要符合林业总体规划，在水土流失严重的地区更应重视防护林的建设。（1）树种选择防护林以防护为目的，防护林的树种一般应具有生长快、郁闭早、寿命长、防护作用久、根系发达、耐干旱、再生力强、繁殖容易等特点，还要兼顾经济效益。（2）工程设计中要考虑立地条件、造林密度等

24、，使防护林工程达到防护效果。,2020/7/4,61,制图要求,2020/7/4,62,现状图测绘要素,测绘项目区各地类的数量及分布情况。调查测绘区内沟渠走向、宽度、水深、堤顶高程，道路宽度、路面材料。区内水工建筑物及其它建筑物要定位。实地调查测绘地类界和权属界限。对区外必要的水系、道路等进行测绘，反映与区内的相互联系。对区内的塘、坝、库等水源工程需要进行详细的测绘。拟建塘、坝、库等工程选址处要加密测点或测量大比例尺地形图。涉及拆迁的居民点等建筑物要确定位置、面积、权属。测绘项目区的电力线路及附近变电站。,2020/7/4,63,现状图绘图要求,图例绘制清晰，色调协调，地类界限明显，涉及到的图

25、例及色标应按标准规定的图例及色标执行。较为重要的道路、灌排沟渠等线性地物应按比例尺绘制。道路、灌排沟渠等级及结构形式宜进行标注。项目区内的建筑物（如水工建筑物）应标注于图纸上。项目区内权属界线应标注清楚，宜标注到最末级所有权主体。排水涉及到沟道、湖泊、外河等，需要标注堤顶高程、水位等。区外道路应有与区内连接段。,2020/7/4,64,现状图绘图要求,河流、坑塘、湖泊等水系应标示清晰。水源涉及到塘、坝、水库等，需要标注该蓄水工程的特征水位，如堤顶高程、溢洪水位、灌溉渠首水位等。涉及居民点拆迁工程的应对需要拆迁的建筑物进行标注。不涉及拆迁的建筑物只绘制其范围界线即可。项目区电力线路要区分高低压线

26、路并注明电压等级，根据调查注明项目区附近的可利用变电站。必须标注土地利用变更日期和绘制土地利用结构表（按新三级地类统计并具体到村）。图幅整饰包括图名、图例、坐标系统、指北针、编制单位、比例尺、制图日期等内容,2020/7/4,65,规划图绘制要素,规划图要反映原始地形、地物及土地利用状况。规划图要绘制反映规划后土地利用的地类符号或以色标标识土地分类。必须绘制能够反映整理前后土地利用变化的面积统计表。要清晰标识出原有工程（原有工程、改建工程）设施。项目区田块要编号，平原区田块宜标注设计高程。清晰标识道路、渠道（流向）、排水沟（流向）、防护林、机井、农桥、闸、涵、电力线路、跌水及其它有关建（构）筑物的位置。标示项目区外附近的重要地物，如道路、干渠、河流、排水承泄区等，反映与区内相应工程的联系。图幅整饰要齐全，布局要协调美观。,2020/7/4,66,规划图绘制要求,规划图必须以现状图为底图绘制。地类符号和色标按相关规定绘制，整理后的各地类面积按片（可不分村）统计。按工程类别不同，用不同的方法标示。如建筑物（水工建筑物等）以汉字注明其名称。田块编号以带