皋蘭縣明星村井溝片灌溉工程設(shè)計

陳迪娜：皋蘭縣明星村井溝片灌溉工程設(shè)計（方案一）本科畢業(yè)設(shè)計題 目 皋蘭縣明星村井溝片 灌溉工程設(shè)計 （方案一） 學(xué) 院 工學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)水利工程 畢業(yè)屆別 2015屆 姓 名 指導(dǎo)教師 職 稱 講 師 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處制二一五年五月 目錄前言4摘要5關(guān)鍵詞5Abstract5Key words51 灌溉工程設(shè)計區(qū)概況51.1 灌溉工程設(shè)計區(qū)所在縣概況51.2 自然條件61.2.1 地形地貌與水文地質(zhì)61.2.2 氣候61.2.3 栽培植物61.2.4 土壤71.2.5 自然災(zāi)害71.3 水資源71.4 社會經(jīng)濟(jì)條件71.4.1 社會經(jīng)濟(jì)概況與土地利用現(xiàn)狀72 灌溉工程設(shè)計建設(shè)條件分析82.1 需水量預(yù)測82.2 供水量預(yù)測102.2.1 大氣降水量102.2.2 地表水量102.3 其它條件102.4土地利用限制因素112.5 公眾參與113 工程規(guī)劃113.1 規(guī)劃原則113.1.1 合理利用原則113.1.2 可持續(xù)利用原則123.1.3 可行性原則123.1.4 協(xié)調(diào)性原則123.2 規(guī)劃設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)123.2.1 農(nóng)田水利工程123.2.2 道路工程123.2.3 農(nóng)田防護(hù)林123.2.4建筑物級別124 灌區(qū)主要設(shè)計內(nèi)容134.1 農(nóng)田水利工程134.1.1 灌溉工程134.2 提灌站工程設(shè)計144.2.1 工程規(guī)劃144.2.2水泵設(shè)計流量及管徑計算144.2.3水泵設(shè)計楊程的確定與選型174.3 農(nóng)田水利工程204.3.1 進(jìn)、出水管設(shè)計與灌溉渠道工程設(shè)計204.4 排水工程244.4.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)與排澇標(biāo)準(zhǔn)244.4.2 排漬標(biāo)準(zhǔn)254.4.3排水流量計算254.4.4排水溝斷面設(shè)計264.4.5建筑物工程264.5 道路設(shè)計314.6 電力工程314.6.1 輸電工程314.6.2 電氣設(shè)計314.6.3 供電電源、供電電壓、用電負(fù)荷324.6.4 泵站主接線及主要電氣設(shè)備324.6.5 泵站324.6.6 電量計量324.6.7 泵站照明324.6.8 泵站接地324.6.9 泵站防火、通風(fēng)324.7 防護(hù)林工程325 效益分析335.1 社會效益分析335.2 經(jīng)濟(jì)評價335.3 生態(tài)效益和環(huán)境影響分析355.3.1 生態(tài)效益評價355.3.2 環(huán)境影響評價35參考文獻(xiàn)35致 謝37前言皋蘭縣石洞鎮(zhèn)明星村屬隴西黃土高原，山川相間，地勢西北高、東南低。境內(nèi)地形破碎，梁峁起伏，溝壑縱橫，形成以黃土梁峁溝壑為主的地形地貌，植被稀少，水土流失嚴(yán)重，黃土丘陵溝壑區(qū)約占該區(qū)面積的 70%以上，溝谷川區(qū)面積很小。縣境與省城蘭州、銅城白銀和蘭州新區(qū)零距離接壤，縣城距蘭州 35 公里、白銀 29 公里，距蘭州新區(qū) 30 公里，是蘭州 1 小時經(jīng)濟(jì)圈的重要節(jié)點。皋蘭交通通訊便捷。居于西北交通樞紐地帶，境內(nèi)民航、鐵路和國道、高速公路、省道、縣鄉(xiāng)道路縱橫交織，四通八達(dá)，具有“一河五線”（黃河、蘭白高速、國道 109 線、中川高速、包蘭鐵路、蘭渝鐵路）的交通關(guān)聯(lián)優(yōu)勢。全縣 71 個行政村基本實現(xiàn)了村村通油路。水運(yùn)便利，蘭州至什川黃河豪華郵輪航線正常運(yùn)營。皋蘭通訊設(shè)施完備，電信、移動、聯(lián)通及有線電視網(wǎng)絡(luò)均覆蓋全境。境內(nèi)地貌由山坡旱地、溝谷川區(qū)水澆地、荒草地、農(nóng)村道路、田坎等基本單元構(gòu)成，項目區(qū)建設(shè)規(guī)模 215.96hm2。皋蘭地理區(qū)位優(yōu)勢明顯。地處蘭州、白銀和蘭州新區(qū)三角輻射中心地帶，是蘭白核心經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展中不可替代的關(guān)聯(lián)帶，也是蘭州新區(qū)的重要組成部分。皋蘭土地、水力、電力資源尤其充足?？h境內(nèi)有大量可開發(fā)利用的土地資源，南部區(qū)域九合至什川共有近 30 萬畝土地可供開發(fā)，三川口工業(yè)園有連片土地 1 萬畝，北龍口物流經(jīng)濟(jì)開發(fā)園區(qū)有可開發(fā)利用土地近萬畝，與蘭州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)和西固石化城相接壤的南部區(qū)域可開發(fā)利用土地達(dá) 2 萬多畝，蘭州空港循環(huán)經(jīng)濟(jì)園輻射范圍內(nèi)也有大片可開發(fā)利用土地。灌區(qū)幅員遼闊，土地連片農(nóng)業(yè)開發(fā)增產(chǎn)潛力很大，灌區(qū)的建設(shè)對鞏固國有商品糧基地，促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)環(huán)境的良性發(fā)展具有重大意義。38 陳迪娜：皋蘭縣明星村井溝片灌溉工程設(shè)計（方案一）皋蘭縣明星村井溝片灌溉工程設(shè)計陳迪娜（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院農(nóng)業(yè)水利工程，甘肅蘭州，730070）摘要:灌溉工程設(shè)計區(qū)位于甘肅省皋蘭縣明星村井溝片，本次設(shè)計控制灌溉面積29.15公頃, 以小麥、玉米和馬鈴薯為主要作物，灌溉設(shè)計保證率75%。灌溉工程設(shè)計主要有灌溉系統(tǒng)和提水泵站的設(shè)計。主要內(nèi)容包括灌溉工程總體布置、提灌站設(shè)計、輸水渠道設(shè)計、進(jìn)出水池設(shè)計。土地劃分為四個區(qū)，梯田田塊布設(shè)垂直于等高線。灌溉系統(tǒng)水源為西電工程土龍川支渠，新建一個泵站一級取水，出水管引水，然后由U型農(nóng)渠輸入田間，自流畦灌。關(guān)鍵詞：土地規(guī)劃；農(nóng)田水利工程；單站一級提水泵站； 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 灌溉工程設(shè)計區(qū)概況1.1 灌溉工程設(shè)計區(qū)所在縣概況皋蘭縣明星村植被稀少，水土流失嚴(yán)重，溝谷川區(qū)面積很小。本灌溉工程設(shè)計區(qū)位于皋蘭縣以北的石洞鎮(zhèn)明星村，介于北緯352158352408之間，東經(jīng)10433031043742之間，境內(nèi)地貌由山坡旱地、荒草地、農(nóng)村道路、田坎等基本單元構(gòu)成，地形總趨勢是呈南北走向山梁夾溝道的黃土丘陵地貌。轄區(qū)總面積403.2km2。地勢山川相間，平均海拔1700m，年均降水量263.41mm。1.2 自然條件1.2.1 地形地貌與水文地質(zhì)1）皋蘭縣石洞鎮(zhèn)明星村屬隴西黃土高原，山川相間，地勢西北高、東南低。境內(nèi)地形破碎，梁峁起伏，溝壑縱橫，形成以黃土梁峁溝壑為主的地形地貌，植被稀少，水土流失嚴(yán)重，黃土丘陵溝壑區(qū)約占該區(qū)面積的80%以上，溝谷川區(qū)面積很小，東西寬17 km，南北長24km，轄區(qū)總面積403.2 km2，處于黃土高原與青藏高原交匯地帶，屬荒草地?？傮w地形地勢東西走向，西高東低，坡度起伏較大，平均坡度10左右。 2）灌溉工程設(shè)計區(qū)位于隴西黃土高原的西北部，是青藏高原與黃土高原的交匯地帶，也是祁連山脈與隴西盆地的交錯地帶。地質(zhì)構(gòu)造上屬秦祁昆地槽系中的加里東褶皺系，亦為祁呂賀山字型構(gòu)造體系的西翼與隴西旋卷構(gòu)造體系及河西系的復(fù)合部。它的東北部是祁連中問隆起帶，西南部為南祁連加里東褶皺帶，西南部又分為中新生代的西部為民和永登盆地，南部為臨夏臨洮盆地。1.2.2 氣候 灌溉工程設(shè)計區(qū)年平均溫度為7左右，極端最低氣溫為-25；7月平均溫度為18，極端最高溫度36(1975)。年日照時數(shù)為2781h。因受地形條件影響，屬溫帶半干旱大陸性弱季風(fēng)氣候，年平均氣溫為7.2，極端最高氣溫37，極端最低氣溫-25.4，0積溫2533.42791.4，持續(xù)日數(shù)229241天；10積溫1773.32078.9，持續(xù)日數(shù)114136天，年平均日照時數(shù)2768h；年日照百分率為60%。平均海拔1700m，屬溫帶半干旱氣候，年均降水量263.41mm，年均蒸發(fā)量1660mm，無霜期144d。 1.2.3 栽培植物1）谷類作物：玉米、冬小麥、春小麥，占耕地面積的50%左右； 薯類作物：馬鈴薯，占耕地面積的50%左右； 蔬菜作物：蓮花菜、白菜、蘿卜、蔥、韭菜、蒜、菠菜、甜菜、芹菜、洋蔥、菜瓜、辣椒、茄子、西紅柿、黃瓜、豆角等，多數(shù)蔬菜已形成種植規(guī)模； 油類作物：胡麻、油菜等，以胡麻為主，占油料作物的80%以上； 牧草類：草資源多分布在難以利用的荒山、荒坡、荒溝，散布全區(qū)各鄉(xiāng)，覆蓋度在60%以下，有的甚至光禿裸露； 林木類；楊、柳、榆、槐、等分布于全區(qū)各鄉(xiāng)村。2）野生植物：灌溉工程設(shè)計區(qū)內(nèi)僅有天然喬木山楊木，面積不大，零星分布。1.2.4 土壤 本灌溉工程設(shè)計區(qū)內(nèi)地帶性土壤為坡積粉質(zhì)壤土為主，呈黃色，干燥，松散狀，夾少部分砂礫碎石，土壤粘化作用弱，質(zhì)地疏松，土溫低、土口松，有機(jī)質(zhì)含量12%，含氮量較高，是主要的耕作土壤。1.2.5 自然災(zāi)害 灌溉工程設(shè)計區(qū)生態(tài)環(huán)境惡劣，干旱、冰雹、霜凍、干熱風(fēng)、病蟲害等自然災(zāi)害頻繁、嚴(yán)重。對農(nóng)業(yè)威脅最大的是干旱，近乎每年都有不同程度的旱災(zāi)，春旱及初夏旱對工程設(shè)計區(qū)農(nóng)業(yè)威脅最大，致使夏天作物不能保苗，秋田作物無墑不能下種，造成全年收成的大幅度減產(chǎn)或絕收。1.3 水資源 灌溉工程設(shè)計區(qū)多年降水年平均降雨量263.41mm，多集中在七、八、九三個月，占年降雨量的50%以上，年平均蒸發(fā)量1660mm。安全飲水管網(wǎng)基本覆蓋。黃河穿縣境南部而過，引大入秦、西岔電力提灌、大砂溝電力提灌三大水利工程覆蓋全縣，安全飲水管網(wǎng)基本覆蓋，擁有調(diào)蓄水庫4座，容量達(dá)1.8106 m3，縣城自來水廠2座，日處理水量10000m3。1.4 社會經(jīng)濟(jì)條件 1.4.1 社會經(jīng)濟(jì)概況與土地利用現(xiàn)狀1）皋蘭縣地處蘭州、白銀和蘭州新區(qū)三角輻射中心地帶。境內(nèi)民航、鐵路和國道、高速公路、省道、縣鄉(xiāng)道路縱橫交織。全鎮(zhèn)轄3個社區(qū)，10個行政村、38個自然村、54個村民小組，總?cè)丝?7414人，其中農(nóng)村6565戶、24130人，城市8427戶、23284人。耕地48058畝，其中水地33071畝，人均1.3畝。2008年，全鎮(zhèn)完成地區(qū)生產(chǎn)總值3.1億元，農(nóng)業(yè)增加值5165103元，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)增加值2.57億元，工業(yè)增加值完成1.1億元，地區(qū)性財政收入497.8103元，固定資產(chǎn)投資達(dá)8500103元，農(nóng)民人均純收入2923元。2） 土地利用現(xiàn)狀：灌區(qū)土地開發(fā)全部是荒草地，整理區(qū)為旱地，中間存在部分荒草地，現(xiàn)已土地平整完成，梯田規(guī)劃設(shè)計合理。生產(chǎn)道路體系不夠完善，無灌溉設(shè)施。2 灌溉工程設(shè)計建設(shè)條件分析 2.1 需水量預(yù)測該灌溉工程設(shè)計區(qū)僅考慮農(nóng)作物的需水量，工業(yè)和生活用水不包括在內(nèi)根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H資料分析，當(dāng)?shù)貤l件滿足農(nóng)作物一年一熟的生長需求，以設(shè)計區(qū)內(nèi)農(nóng)作物品種小麥、玉米和馬鈴薯為標(biāo)準(zhǔn)作物進(jìn)行計算?？紤]到灌區(qū)面積較小且缺乏多年實測資料，采用群眾豐產(chǎn)經(jīng)驗確定灌溉制度。該灌區(qū)屬于北方干旱缺水地區(qū)，種植作物為旱作物，由灌溉設(shè)計保證率標(biāo)準(zhǔn)參考表查得干旱地區(qū)或水資源緊缺地區(qū)以旱作物為主的灌溉設(shè)計保證率為50%75%，本設(shè)計選擇灌溉保證率75%。根據(jù)甘肅省行業(yè)用水定額，灌溉設(shè)計保證率P75時，小麥凈灌溉定額為310m/ mu，馬鈴薯凈灌溉定額為270m/mu，玉米凈灌溉定額為310m/ mu。 W=W1+W2 + W3 （21）式中：W農(nóng)業(yè)總需水量； W1小麥毛灌溉需水量； W2玉米毛灌溉需水量； W3馬鈴薯毛灌溉需水量； 1）小麥毛灌溉需水量計算W1m毛A （22）m毛m凈/水 （23）式中：W1 小麥毛灌溉需水量；m3 m凈 小麥凈灌溉定額，m3/ hm2； m毛 小麥毛灌溉定額，m3/ hm2； 田間水利用系數(shù)，取0.95。 A 小麥的灌溉面積，hm2。設(shè)計小麥種植面積占總耕地面積的30%，由項目區(qū)基本資料,設(shè)計控制總耕地面積為437畝=29.15hm2則： W1310/0.9543730%4.1104m32)設(shè)計玉米種植面積占總耕地面積的20%，則 W2310/0.9543720%2.7104m33) 設(shè)計馬鈴薯種植面積占總耕地面積的50%，則 W3270/0.9543750%5.9104m3則總需水量為： W=W1+W2+ W3=12.7104m3表2-1 甘肅省隴中片提水灌區(qū)主要作物用水定額表（單位：m3/畝）作物名稱保證率灌溉方式灌溉定額灌水定額灌水時期春小麥50%畦灌27055播前、拔節(jié)、抽穗開花溝灌噴灌9030滴灌塊灌3006075%畦灌31065溝灌噴灌11030滴灌塊灌35070玉米50%畦灌27055播前、拔節(jié)、抽雄溝灌噴灌滴灌塊灌3006075%畦灌31065播前、拔節(jié)、抽雄、灌漿溝灌噴灌滴灌塊灌35070馬鈴薯50%畦灌23045播前、膨大期溝灌20040噴灌滴灌塊灌75%畦灌27050播前、膨大期2水溝灌24040噴灌滴灌塊灌2.2 供水量預(yù)測由基本資料可知，灌溉工程設(shè)計區(qū)多年平均降水量為263.41mm，即為典型設(shè)計年降水量，但由于灌區(qū)土地多為山坡地，水土保持工作不到位，降雨部分以地表徑流的形式流失，不能為灌區(qū)作物所吸收、利用。通過坡改梯后，使灌區(qū)達(dá)到水土不下山的標(biāo)準(zhǔn)。2.2.1 大氣降水量 有效降雨量按設(shè)計典型年降水量的50%（有效降水系數(shù)）計算，則： W供 =降水量有效降水系數(shù)承雨面積 （24） =263.4110-350%437667=3.383104m3由于項目區(qū)降雨大多集中在7、8、9月份，所以作物生育期降雨量應(yīng)為全年降雨量的40%，項目區(qū)有效利用的總水量為1.535104 m3由上面計算知：需水量=12.7104m3供水量=1.535104 m3分析可得：灌區(qū)用水大于項目區(qū)可供用水量，需從西電灌區(qū)土龍川引水。查資料可知項目區(qū)西電工程土龍川支渠在 P=75%的設(shè)計保證率下可為項目區(qū)提供足夠水量。2.2.2 地表水量由上可知灌溉工程設(shè)計區(qū)西電工程土龍川支渠在P=70%的設(shè)計保證率下可為灌區(qū)提供足夠水量。2.3 其它條件1）交通條件灌區(qū)距縣城10公里，國道212線為項目區(qū)公路經(jīng)濟(jì)奠定了得天獨厚的條件。近幾年整治10條縣、鄉(xiāng)公路，大大便利了全縣交通。中國聯(lián)通、中國移動、寬帶網(wǎng)覆蓋整個項目區(qū)。2）灌排設(shè)施灌區(qū)內(nèi)有岷江及其支流理川河、官鵝河，水源為西電工程土龍川支渠。由于U型斷面接近水力最優(yōu)斷面，具有較大的輸水輸沙能力，占地較少，省工省料，而且因其整體性好，抵抗基土凍脹破壞的能力較強(qiáng)，所以該灌溉工程修筑引水灌溉的“U”型水渠，自流灌溉能保證農(nóng)作物生長需要，無灌排設(shè)施。3） 電力設(shè)施有電廠座落于灌區(qū)附近，其裝機(jī)容量0.5KW/h，與110千伏變電所并網(wǎng)后可供電全縣各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，農(nóng)網(wǎng)改造已經(jīng)結(jié)束，項目區(qū)用電普及率達(dá)到100。4）農(nóng)田防護(hù)設(shè)施灌區(qū)內(nèi)田間道路兩側(cè)需布設(shè)樹木帶。2.4土地利用限制因素 災(zāi)害頻繁，災(zāi)毀耕地面積大。地形復(fù)雜，水土流失嚴(yán)重。耕地資源相對貧乏，人均占有耕地不足0.06hm2。經(jīng)濟(jì)實力薄弱，基礎(chǔ)設(shè)施較差。近年來皋蘭縣社會經(jīng)濟(jì)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均有較大的發(fā)展，但與全國相比，其經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的脆弱性和落后性仍然很突出，貧困落后的面貌為得到根本改變，仍屬老、少、邊、貧的山區(qū)。全國人均各項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與全國、全市的平均值仍有較大的差距。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)落后，經(jīng)濟(jì)效益低。由于各方面條件所限，皋蘭縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平低，管理經(jīng)營粗放，影響到農(nóng)產(chǎn)品單產(chǎn)水平和質(zhì)量的優(yōu)劣。2.5 公眾參與整個項目的可行性研究始終遵循公眾廣泛參與的原則。為確定整理類型和范圍，曾廣泛征求專家和相關(guān)部門的意見，根據(jù)項目區(qū)中鄉(xiāng)鎮(zhèn)的社會經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢，結(jié)合可持續(xù)發(fā)展的客觀要求，確保政策和決策的科學(xué)性。根據(jù)群眾的經(jīng)驗積累和生產(chǎn)生活實際以及市場走向，保障項目區(qū)的合法性和合理性，充分奠定群眾基礎(chǔ)。3 工程規(guī)劃 3.1 規(guī)劃原則3.1.1 合理利用原則根據(jù)灌區(qū)土地現(xiàn)狀分析、適宜性評價和限制因素分析結(jié)果，合理確定灌區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)布局和工程布局，實現(xiàn)對灌區(qū)土地的合理利用3.1.2 可持續(xù)利用原則規(guī)劃設(shè)計項目區(qū)土地利用方式時，充分預(yù)測改變土地性狀及土地生產(chǎn)能力時所帶來的后果，盡量使之朝著有利于長期利用的方向發(fā)展3.1.3 可行性原則堅持因地制宜，兼顧自然條件、資源條件、社會經(jīng)濟(jì)條件，堅持“規(guī)劃工作的完整性”原則，前瞻性地規(guī)劃灌區(qū)的工程措施和生物措施3.1.4 協(xié)調(diào)性原則規(guī)劃中注重開發(fā)土地與保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)一致。3.2 規(guī)劃設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)中華人民共和國國土資源部土地開發(fā)整理標(biāo)準(zhǔn)（TD101110132000），通過對灌區(qū)內(nèi)未利用地的開發(fā)和區(qū)內(nèi)田、水、路、林的綜合整治，改善農(nóng)田灌排和交通條件，建成“基礎(chǔ)設(shè)施配套、旱澇保收”的標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田。3.2.1 農(nóng)田水利工程根據(jù)水資源分析及地方經(jīng)濟(jì)條件，選擇設(shè)計灌溉保證率為75%。3.2.2 道路工程為方便農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，有利于機(jī)械化耕作，灌區(qū)內(nèi)規(guī)劃的道路系統(tǒng)分田間道和生產(chǎn)路兩級：田間道采用砂礫石路面，路面寬度4m；生產(chǎn)道采用素土路面，路面寬2.0m。道路布置盡可能和灌區(qū)外已有道路銜接，按照路、田、渠、溝相配套的要求，時考慮區(qū)內(nèi)及附近村莊的道路情況，便于田間收割農(nóng)作物、轉(zhuǎn)運(yùn)等工作，以滿足交通運(yùn)輸，農(nóng)機(jī)行駛和田間生產(chǎn)及管理的要求。灌區(qū)道路工程共設(shè)生產(chǎn)路一級道路。灌區(qū)內(nèi)道路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為路面橫坡為1/500，縱坡隨自然地勢，生產(chǎn)路最大縱坡小于8%，個別陡坡地段不超過11%。3.2.3 農(nóng)田防護(hù)林樹種選擇在能夠滿足防風(fēng)要求的基礎(chǔ)上，盡可能選擇適應(yīng)性強(qiáng)，又能夠增加景觀的樹種。結(jié)合項目區(qū)氣候、土壤條件，農(nóng)田防護(hù)林樹種選用楊樹。3.2.4建筑物級別 根據(jù)水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL2522000）規(guī)定，本項目為V等小（2）型工程，主要建筑物級別為5級。（灌溉面積437畝）表3-1 水利水電工程分等指標(biāo)工程等別工程規(guī)模水庫總庫容（億m3） 防洪治澇 灌溉 供水發(fā)電保護(hù)城鎮(zhèn)及工況企業(yè)重要性保護(hù)農(nóng)田（萬畝）治澇面積（萬畝） 灌溉面積（萬畝）供水對象重要性裝機(jī)容量（萬kw）大（1）型10特別重要500200150特別重要120大（2）型101.0重要5001002006015050重要12030中型1.00.1中等100306015505中等305?。?）型0.10.01一般30515350.5一般51?。?）型0.010.001 5 3 0.5 1表3-2 永久性水工建筑物的級別工程等別永久性建筑物的級別主要建筑物次要建筑灌區(qū)主要設(shè)計內(nèi)容 4.1 農(nóng)田水利工程4.1.1 灌溉工程 4.1.1.1 灌溉方式的選擇根據(jù)灌區(qū)實際地形情況，對地形和地表水資源的分析，以及結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍庀蠛同F(xiàn)有灌區(qū)的灌溉方式的經(jīng)驗,灌區(qū)的灌溉采用水泵抽水、U型混凝土渠輸水自流、畦灌的方式。4.1.1.2 灌溉工作制度的確定灌區(qū)水源為西電工程土龍川支渠，然后新建一級提水泵站將水提升至蓄水池,之后采用U型土渠自流輸水灌溉。綜合考慮項目區(qū)作物灌溉制度,灌溉水源、供水量等因素, 為了保證各級用水協(xié)調(diào)應(yīng)嚴(yán)格按照續(xù)、輪灌制度執(zhí)行。采用續(xù)灌可減少工程量，節(jié)省占地和投資，但灌水時間長,水量損失大。灌溉方式采用輪灌、集中編組的工作制度，灌水集中，有利于機(jī)動調(diào)配水量。項目區(qū)灌溉面積為29.15hm2，輸水干管設(shè)計流量50 m3/h，根據(jù)灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范(GB5028899)規(guī)定，本工程為等?。?）工程，建筑物均按5級設(shè)計，防洪標(biāo)準(zhǔn)按10年一遇洪水設(shè)計。4.2 提灌站工程設(shè)計4.2.1 工程規(guī)劃 提灌站采取取單站一級抽水灌溉，新建泵站兩座，16個出水池，控制灌溉面積29.15公頃。出水池后布設(shè)管道引水，由于U型混凝土渠道輸水灌溉。輸水渠道只設(shè)農(nóng)渠，農(nóng)渠19條，總長2814.62m。4.2.2水泵設(shè)計流量及管徑計算水泵設(shè)計流量及管徑計算項目區(qū)典型作物玉米需水臨界期為灌漿乳熟期，該生育期也是當(dāng)?shù)毓嗨叻迤?，故玉米生育期灌水定額即為設(shè)計灌水定額。灌溉設(shè)計參數(shù)的確定：根據(jù)農(nóng)田水利學(xué)及項目區(qū)實際情況，選用如下設(shè)計參數(shù)：a、灌溉水有效利用系數(shù)： =0.9；b、土壤干容重： =1.46g/m；c、土壤田間持水量： =25%；d、計劃土壤濕潤層：玉米 h=80cm 馬鈴薯h=60cm 小麥h=70cm 1）設(shè)計灌水定額用水量平衡法求得設(shè)計灌水定額為： （41）式中： 設(shè)計灌水定額，m3/畝； 土壤干密度，t/m3； 計劃濕潤層深度； 允許最大含水率和最小含水率(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，分別為土壤田間持水率的100%和65%。小麥設(shè)計灌水定額為： 取整后為63m3/畝。玉米設(shè)計灌水定額為： 取整后為76m3/畝。馬鈴薯設(shè)計灌水定額為： 取整后為60m3/畝。則小麥灌水定額為63m3/畝，玉米灌水定額為76m3/畝，馬鈴薯灌水定額為57 m3/畝。 2）設(shè)計灌水周期設(shè)計灌水周期主要是確定作物耗水最旺時期的允許兩次灌水的最大間隔時間，用下式計算： （42）式中：m設(shè) 設(shè)計灌水定額，mm； e 作物耗水最旺時期日平均耗水量，mm，當(dāng)?shù)赜衩坠酀{乳熟期日平均耗水量為7mm。 3）灌溉設(shè)計流量 設(shè)計流量按下式計算 (4-3) 式中： 灌溉系統(tǒng)設(shè)計流量75m3/h； m設(shè)計凈灌水定額； 灌溉水利用系數(shù)，0.9； t日工作時數(shù),每天按20h,則t=20h； T灌水周期，16天。井溝片一區(qū)灌溉面積6.55hm2，小麥、玉米和馬鈴薯面積種植比例為3:2:5，則灌溉設(shè)計流量為： （44）井溝片二區(qū)灌溉面積4.52hm2，小麥、玉米和馬鈴薯面積種植比例3:2:5，則灌溉設(shè)計流量為： （45）井溝片三區(qū)灌溉面積15.5hm2，小麥、玉米和馬鈴薯面積種植比例3:2:5，則灌溉設(shè)計流量為： （46） 井溝片四區(qū)灌溉面積2.77hm2，小麥、玉米和馬鈴薯面積種植比例3:2:5，則灌溉設(shè)計流量為： （47） 4）干管管徑的計算 管徑確定的方法有計算簡便的經(jīng)濟(jì)流速法和界限流量法，還有借助于計算機(jī)的多種管網(wǎng)優(yōu)化計算方法。根據(jù)甘肅省節(jié)水灌溉實施指南查得管道內(nèi)水的經(jīng)濟(jì)流速在1.01.5m/s之間。本次計算采用經(jīng)濟(jì)流速法，其公式如下： （48）式中： D 管道內(nèi)徑 (mm)； 設(shè)計流量 (m/s) 取80 m/h 管道內(nèi)水的經(jīng)濟(jì)流速,PVC管在1.01.5m/s之間管內(nèi)流速 ，取1.5m/s； 圓周率，=3.1416；表4-1 管徑選擇表灌區(qū)編號 設(shè)計流量 (m3/h)計算管徑 (mm)銷售管徑 (mm)一區(qū)22.626780二區(qū)18.164750三區(qū)42.49101110 四區(qū)9.84650 4.2.3水泵設(shè)計楊程的確定與選型1）水泵設(shè)計揚(yáng)程由管路系統(tǒng)的水頭損失、蓄水池水位至灌區(qū)內(nèi)供水最高點的高差、引水工程水位最低點等確定。按下式計算出的水泵所需最大揚(yáng)程： H=h凈+hf+hj+h （49） 式中：H 設(shè)計總揚(yáng)程，m； h凈水泵凈揚(yáng)程，蓄水池水位至管道中心線的距離，m；hf，hj分別為管道沿程水頭損失和局部水頭損失，m；h水泵出水口至進(jìn)水池底部的距離，取h=1.5m。表42出水口所需揚(yáng)程計算表泵站出水池管線長度凈揚(yáng)程沿程水頭損失局部水頭損失h所需總揚(yáng)程1號泵站1號出水池96229.9317.644.01.553.071號泵站2號出水池109423.9520.075.91.551.421號泵站3號出水池103027.2818.895.91.553.571號泵站4號出水池58922.1410.814.01.538.451號泵站5號出水池79715.4514.624.01.535.571號泵站6號出水池158110.1729.012.41.543.081號泵站7號出水池14731.6627.032.41.532.591號泵站8號出水池212312.5238.974.31.557.291號泵站9號出水池254421.6846.684.31.574.161號泵站10號出水池243918.5347.506.31.573.831號泵站11號出水池290529.0553.356.31.590.201號泵站12號出水池225714.0541.418.31.565.261號泵站13號出水池224419.0641.168.31.570.021號泵站14號出水池243918.8844.706.31.571.381號泵站15號出水池225815.1341.376.31.564.301號泵站16號出水池227116.0441.686.31.565.522）按照設(shè)計流量、設(shè)計揚(yáng)程進(jìn)行水泵選型 計算知四個分區(qū)供水水泵所需揚(yáng)程為 53.57m、43.08m、74.16m、90.20m，管道設(shè)計流量為98.74m3/h。根據(jù)水泵工作性能，項目區(qū)泵房選配水泵型號及性能情況見表4-3。表4-3 水泵型號及性能型 號流量m/h揚(yáng)程(m)效率(%)轉(zhuǎn)速(r/min)功率(kw)汔蝕余量(NPSH)rD95-54955464295011.892.4D100-10210010263295024.253.2為了使水泵在高效區(qū)運(yùn)行，避免高水低灌，令一區(qū)、二區(qū)用低水泵單獨供水，三區(qū)、四區(qū)其由另一高揚(yáng)程水泵供水。經(jīng)綜合分析，選擇D95-54(兩臺)、D100-102（兩臺）型水泵（共四臺，每個泵型備用一臺）。3) 電動機(jī)配套功率計算 因站址附近有高壓輸電線通過，電力問題很容易解決，故采用電動機(jī)為動力機(jī)。 電動機(jī)配套功率N配計算，其計算公式如下： （410） 式中：K動力備用系數(shù)，取1.05；N軸水泵工作范圍內(nèi)的最大軸功率；傳動效率。初步假定用同步轉(zhuǎn)速1000 r/min的異步電動機(jī)傳動，則取為0.98。經(jīng)計算得四種水泵分別需要功率為6.3KW、24.6 KW、37.8 KW、19.8KW 的電動機(jī)。根據(jù)水泵額定轉(zhuǎn)速和配套功率，查水泵站設(shè)計示例與習(xí)題電機(jī)資料可知選用2臺電動機(jī)能滿足設(shè)計要求。其技術(shù)性能如表44。表4-3 配套電機(jī)性能參數(shù)電動機(jī)型號功率（kw）電流（A）轉(zhuǎn)速（r/min）效率n（%）重量（kg）Y160M2-213.929.4295088.2.125Y200L2-228.669.8295092.0260 4）水泵安裝高度： H安=P大氣/rP汽/r（NPSH）srh吸損h （411） 式中：H安泵軸安裝高度，m； P大氣/r水泵安裝點大氣壓力水頭，m； P汽/r 工作水溫下汽化壓力水頭，m； （NPSH）sr 水泵必需汽蝕余量，m；h吸損 吸水管水頭損失，m； /2g水泵進(jìn)口處流速水頭，m；h安全超高，取0.5m。水泵安裝高程按下式確定：安=低水+H安 （412）式中：安 水泵安裝高程，m； 低水前池最低水位，m，本設(shè)計為1709.27m、1671.85m；H安 泵軸安裝高度，m。水泵泵吸水管長初定為3m,部阻力系數(shù)見下表。 表44 吸水管路局部阻力系數(shù)表 名稱 喇叭口 90。彎頭 閥門 閘漸縮管 水泵進(jìn)口數(shù)量11111局部阻力系數(shù)0.50.680.06 0.201.0則各個水泵吸水管水頭損失計算見下表 表45 水泵安裝高程計算表 工程名稱水泵型號H允許(m)安裝高程（m）計算值采用值1#D95-546.91763.481763.52#D100-1026.11762.681763.54.3 農(nóng)田水利工程 4.3.1 進(jìn)、出水管設(shè)計與灌溉渠道工程設(shè)計 1) 水泵設(shè)計流量98.74mh，通過綜合比較分析，水泵進(jìn)水管采用2004.5鋼管，設(shè)置Z41T-10、DN200閘閥一個。出水管采用管徑為150mm的無縫鋼管，設(shè)置Z941H-16、DN150閘閥一個，HH44X-16、DN150緩閉式止回閥一個，設(shè)計流速1.5m/s。在管路的轉(zhuǎn)彎處和斜坡上的長管段，為了消除管路在正常運(yùn)行和事故停機(jī)時，左右、上下振動和位移，都必須設(shè)置鎮(zhèn)墩，以維持管路的穩(wěn)定。出水管路兩鎮(zhèn)墩之間也必須設(shè)置支承結(jié)構(gòu)即支墩。輸水干管管采用UPVC管，管線布置已定，且已知管道輸送流量、管道長度水與頭，在這種情況下，管道的直徑完全由水力學(xué)要求而定。2)灌溉渠道工程設(shè)計農(nóng)渠橫斷面的設(shè)計農(nóng)渠采用C20預(yù)制混凝土U型斷面，厚度采用6cm。為了減少渠道的開挖和填方量，農(nóng)渠渠底比降與地面平均坡降相等，取0.0020.004，糙率取0.017。本設(shè)計采用試算法，計算控制面積最大的典型農(nóng)渠二區(qū)Q=0.017m3/s（見井溝片工程總體布置圖）的斷面尺寸，選用公式如下：a.依據(jù)U型斷面水力最佳斷面公式計算農(nóng)渠設(shè)計流量：過水面積： （413）系數(shù)： （414）系數(shù)： （415）流速： （416）b.依據(jù)明渠均勻流公式校核渠道流速：水力半徑R： （417）謝才系數(shù)： (418)流速： (419)表4-6 U型斷面有關(guān)參數(shù)計算表圓弧半徑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過水?dāng)嗝鍭 濕周X水力半徑RC流量Q流速v水深h安全超高渠高H上口寬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 假設(shè)水深H,分別計算和，若或者它們的誤差小于5%，則說明選用的水深 合 適，則該水深就是設(shè)計水深。 該斷面設(shè)計步驟如下：a、取m=0.2，Kr=0.5，設(shè)H=0.20m，則 （420） =0.04m2 ；b、r=0.1 H=0.2m，則 =0.07 （421）式中：R 圓弧半徑，m； H 水深，m； U形渠半徑與水深之比。，故選取的設(shè)計水深合適。取H=0.20m，經(jīng)計算上口寬B=0.314m。又因為我國渠道不淤流速一般為0.3,不沖流速一般為，經(jīng)比較設(shè)計流速都在允許范圍內(nèi)，故選取的設(shè)計水深都滿足要求。從經(jīng)濟(jì)角度考慮經(jīng)取上口寬B=0.4m。具體U型渠道橫斷面設(shè)計成果見表4-7。表4-7 U型渠道斷面設(shè)計表渠道設(shè)計流量Q（m/s)設(shè)計流速V(m/s)傾角a() 圓弧半徑 r(m) 設(shè)計水深 h(m) 渠槽高度H(m)上口寬B(m)農(nóng)渠0.010.50120.150.130.350.40則農(nóng)渠橫斷面示意圖如下： 圖4-1 農(nóng)渠橫斷面示意圖農(nóng)渠樅斷面的繪制 渠道縱斷面圖按以下步驟繪制: 繪制地面高程線。在方格紙上建立直角坐標(biāo)系，橫坐標(biāo)表示樁號，縱坐標(biāo)表示高程。根據(jù)渠道中心線的水準(zhǔn)測量成果（樁號和地面高程）按一定的比例點繪出地面高程線。 標(biāo)繪分水口和建筑物的位置。在地面高程線的上方，用不同符號標(biāo)出各分水口和建筑物的位置。 繪渠道設(shè)計水位線。參照水源或上一級渠道設(shè)計水位，沿渠地面坡降，各分水點的水位要求和渠道建筑物的水頭損失，確定渠道的設(shè)計比降，繪出渠道的設(shè)計水位線。該設(shè)計比降應(yīng)作為橫斷面水力計算的依據(jù)。如橫斷面設(shè)計在先，繪制縱斷面圖時所確定的渠道設(shè)計比降應(yīng)和橫斷面水力計算時所用的渠道比降一致，如二者相差較大，難以采用橫斷面水力計算所用比降時，應(yīng)以縱斷面圖上的設(shè)計比降為準(zhǔn)，重新設(shè)計橫斷面尺寸。所以，渠道的縱斷面設(shè)計和橫斷面設(shè)計交錯進(jìn)行，互為依據(jù)。繪渠底高程線。在渠道設(shè)計水位線以下，以渠道水深 h 為間距，畫設(shè)計水位線的平行線，該線就是渠底高程線。繪制渠道最小水位線。從渠底線向上，以渠道最小水深（渠道設(shè)計斷面通過最小流量時的水深）為間距，畫渠底線的平行線，此即渠道最小水位線。繪渠頂高程線。從渠底線向上，以加大水深（渠道設(shè)計斷面通過加大流量時的水