山區(qū)土地整頓水利設(shè)計

1、山區(qū)土地整頓水利設(shè)計 近年來隨著人El增長、社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，各行各業(yè)對土地的需求不斷增加，對耕地產(chǎn)生了巨大壓力人地矛盾日趨尖銳為了提高耕地質(zhì)量，合理、高效利用土地，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、生態(tài)和環(huán)境，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，通過對土地的整理、灌排設(shè)施的配套和農(nóng)田防護(hù)林的建設(shè)增加耕地面積。加強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度，建成高效、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)區(qū)，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化、現(xiàn)代化、規(guī)?；?jīng)營創(chuàng)造有利條件土地整理是人類利用自然和改造自然的措施是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定階段解決土地利用問題的必然選擇。土地整理的基本內(nèi)涵是在一定區(qū)域內(nèi)按照土地利用規(guī)劃或城市規(guī)劃確定的目標(biāo)和用途采取行政、經(jīng)濟(jì)、法律和工程手段，對土地利用

2、現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)整改造、綜合整治，促進(jìn)土地的合理利用，提高土地利用效率。改善生產(chǎn)、生活條件和生態(tài)環(huán)境的活動農(nóng)田水利工程是土地整理項(xiàng)目規(guī)劃的重要組成部分，是指在對洪、澇、旱、漬、鹽、堿等進(jìn)行綜合治理和水資源合理利用的原則下對灌排渠系統(tǒng)及其建筑物等進(jìn)行的建設(shè)。主要包括排灌工程、噴微灌工程、豎井(機(jī)電井)工程、排灌電氣工程等。而設(shè)計工作的好壞對整個工程有重要的作用因此科學(xué)合理的設(shè)計非常重要對低山區(qū)土地整理中的農(nóng)田水利工程灌溉水源選擇、水源工程和輸配水工程進(jìn)行分析和研究為進(jìn)一步提高土地整理質(zhì)量提供參考。 1項(xiàng)目背景 項(xiàng)目區(qū)位于河北省保定市順平縣北部的臺魚鄉(xiāng)西柏山村太行山北段東麓山前平原總的地勢由西南向東j匕

3、微傾斜地貌類型為低山丘陵。項(xiàng)目區(qū)地理坐標(biāo)為東經(jīng)115。082618”一110091776”北緯38o573876”-38580333”共分為三個片區(qū)，片區(qū)一面積268hm片區(qū)二面積2141hm片區(qū)三面積634hm2屬暖溫帶半濕潤區(qū)大陸性季風(fēng)氣候特征明顯，四季分明。年降雨量分配不均，易造成春旱秋澇形成大面積的低產(chǎn)農(nóng)田致使土地利用率和產(chǎn)出率低下限制了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展項(xiàng)目區(qū)水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜全縣地下水比較豐富均以潛水形式存在全部地下水資源總量為1000132萬m，項(xiàng)目區(qū)土壤種類主要為褐土土類和潮土土類項(xiàng)目區(qū)土地以種植業(yè)為主主要栽培作物種類很多，主要有小麥、玉米、大麥、稻、高粱、山藥、芝麻等。 2農(nóng)

4、田水利工程設(shè)計 21灌溉水源的選擇項(xiàng)目區(qū)內(nèi)灌溉水源選擇地下水并根據(jù)當(dāng)?shù)丶夹g(shù)人員勘測確定新打機(jī)井位置位于項(xiàng)目區(qū)片區(qū)二北部約280m新打兩口井相距140m 22水源工程設(shè)計 221單井控制面積計算根據(jù)機(jī)井技術(shù)規(guī)范(SL256-2000)中245單井控制面積公式計算：Fo=QxTxtxrlx(10一r1)m，式中，一單井控制灌溉面積。hm；()單井出水量，m3h，根據(jù)當(dāng)?shù)厮块T提供資料為50m3h：每次輪灌期的天數(shù)，取10d；灌溉期每天開機(jī)時間，16h；叼灌溉水利用系數(shù)，取09；叼干擾抽水的水量消減系數(shù)。01；m綜合凈灌水定額，mhm，根據(jù)當(dāng)?shù)厮块T提供資料取450m3hmz。則200m機(jī)井的F

5、o=50xl0xl6x09x(1001)450=144hm。 222井深與井徑設(shè)計根據(jù)供水管井技術(shù)規(guī)范(GB50296-99)規(guī)定，管井深度設(shè)計應(yīng)根據(jù)擬開采含水層(組、段)的埋深、厚度、水質(zhì)、富水性及其出水能力等因素綜合確定。據(jù)提供的資料，第三含水組底界埋深240280m含水層厚度為1001301TI，砂層厚4080m。單位涌水量1015m3(mh)，礦化度 23輸配水工程設(shè)計 在項(xiàng)目區(qū)三個片區(qū)分別在高點(diǎn)修建蓄水池從新打機(jī)井鋪設(shè)上水管路引水至最高點(diǎn)蓄水池通過高差自流到各級支管片區(qū)一修建一座50m蓄水池片區(qū)二修建兩座100m3蓄水池片區(qū)j修建一座50ms蓄水池片區(qū)一及片區(qū)i采用提水管作為灌溉輸水

6、管片區(qū)二分別為蓄水池新布設(shè)兩條輸水管。蓄水池采用圓形敞開式設(shè)計，漿砌石結(jié)構(gòu)，50m，蓄水池直徑60m，池深20m，池壁厚05nl，3cm厚抹面防滲基礎(chǔ)深05m：1001”113蓄水池直徑70m，池深30m，池壁厚05m，3cm厚抹面防滲基礎(chǔ)深O5m。 231管道灌溉設(shè)計 1)灌溉制度。設(shè)計灌水定額。根據(jù)低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范(SLT153-95)j公式225計算：m=loooydg3(3：)，式中，m設(shè)計灌水定額。mm：計劃濕潤層深度，m，一般大田作物取0_304m；計劃濕潤層土壤容重。tm3；土壤適宜含水量(重量百分比)上限，取田問持水量的6075：3，土壤適宜含水量(重量百分比)下限

7、取田間持水量的4560：這里僅以需水量較大的大田作物小麥為對象進(jìn)行計算項(xiàng)目區(qū)為潮土，計劃濕潤層深度h取04n：根據(jù)管道輸水工程技術(shù)，田間持水量為2230，取26；1取75，32取45；為14tm。m=1O00x04x26x(75一45)x14=437mm設(shè)計灌水周期。T理=mE，式中：71理理論灌水周期，d；m設(shè)計灌水定額，ilm；E廠作物最大日平均耗水量mmd：根據(jù)項(xiàng)目區(qū)的自然條件，設(shè)計作物最大日平均耗水量為42mmd則：T理=4374，2=1040d考慮到作物生長期項(xiàng)目區(qū)的降水情況將設(shè)計灌水周期定為10d，即71=10d。 2)灌溉設(shè)計流量。根據(jù)低壓管道輸水灌溉rI=程技術(shù)規(guī)范(SLTl5

8、395)公式311計算：Q=O667xmxAx15(Txtx)，式中，Q設(shè)灌溉設(shè)計流量，mSh；m設(shè)計灌水定額，mm；灌溉總面積，取1823hm。；卜設(shè)計灌水周期，取10d；每天灌溉時間，取20h；卵灌溉水利用系數(shù)，取09；各參數(shù)取值及計算結(jié)果見表1。Q設(shè)=0667437x182315(201009)=4428m3h。 3)灌溉工作制度設(shè)計支管上給水栓的數(shù)量根據(jù)梯田田面來確定每有一田面就設(shè)置一出水口便于灌溉。由于原地面坡度不同。梯田田面寬各異因此支管上的出水VI不是等距的根據(jù)各支管長度及地面坡度計算的結(jié)果大約需要給水栓200個分別以50m3蓄水池1和100m3蓄水池3為例式中，7Vl_一輪灌組

9、數(shù)；Q設(shè)灌溉設(shè)計流量，mSh；口廠一第個出水口設(shè)計流量。取8mSh；n系統(tǒng)出水口的個數(shù)蓄水池1灌區(qū)內(nèi)有給水栓30個蓄水池3灌區(qū)內(nèi)有給水栓50個。經(jīng)計算，蓄水池1灌區(qū)：輪灌組數(shù)為6每個輪灌組同時開啟給水栓數(shù)為int()=5個；蓄水池3灌區(qū)：輪灌組數(shù)為10，每個輪灌組同時開啟給水栓數(shù)為int(nN)=5個。 232管道水力計算 管道水力計算一般按如下步驟進(jìn)行： 1)確定管道水力計算的控制點(diǎn)管道水力計算的控制點(diǎn)是指管網(wǎng)運(yùn)行時所需最大揚(yáng)程的出流點(diǎn)即最不利灌水點(diǎn)一般應(yīng)選取離管道首端較遠(yuǎn)且地面高程較高的地點(diǎn)。 2)確定管道水力計算的線路對于不同的輪灌組水力計算的線路長度和走向不同應(yīng)確定各輪灌組的水力計算線

10、路。通過計算比較。加以確定。經(jīng)分析蓄水池l灌區(qū)管道水力計算線路最長為500in：蓄水池3灌區(qū)管道水力計算線路最長為800m。 3)管段流量計算。根據(jù)灌區(qū)面積灌水定額計算出干管設(shè)計流量再根據(jù)輪灌分組確定出支管流量，此灌溉區(qū)干管流量為4428mSh各支管人口管段流量均為2214m。 4)管徑的確定。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)的多種管道優(yōu)化計算方法。設(shè)計根據(jù)土地整理工程設(shè)計經(jīng)濟(jì)流速法計算：1000、一188、V3600TryV為管道內(nèi)水的經(jīng)濟(jì)流速鑄鐵管經(jīng)濟(jì)流速為0815rns。設(shè)計干管內(nèi)經(jīng)濟(jì)流速t，干=12ms，支管內(nèi)經(jīng)濟(jì)流速t，=12ms。經(jīng)計算，干管管徑d干

11、=ll427mm，支管管徑d支=8080mm。結(jié)合市場情況，確定鑄鐵管經(jīng)濟(jì)管徑(公稱外徑)為125mm、100mm。 5)各管段水頭損失水頭損失包括沿程水頭損失和局部水頭損失。管道沿程水頭損失根據(jù)低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范(SLT153-95)公式331計算：h：fQ”Zdb，式中，九廣管道沿程水頭損失，m；卜摩阻系數(shù)；p流量，mSh；附一流量指數(shù)；管道內(nèi)徑，mm；6管徑指數(shù)江管長，m；鑄鐵管的各種參數(shù)i-625x105，m=19。b=51。選擇管線較長、位置較高的給水栓作為最不利情況按最大流量進(jìn)行水利計算蓄水池1灌區(qū)干管長425m計算管道內(nèi)徑為130mm。支管管長75m計算管道內(nèi)徑為105

12、mm計算結(jié)果為：h：625xlOSx4428x425130?+625xlOx2214x7510551=673m：蓄水池3灌區(qū)干管長514m計算管道內(nèi)徑為130mm，支管管長286m，計算管道內(nèi)徑為105mm計算結(jié)果為：ha=625xlOSx4428Lgx514130s+625105x2214L9X286105s_1=1030m為簡化計算取局部水頭損失為沿程水頭損失的1O15由于地塊起伏較大，故計算中取系數(shù)為15，即：對于蓄水池1灌區(qū)：總水頭損失為總=673x115=774m而蓄水池和最不利點(diǎn)的高差為20m高差自流可以滿足灌溉需求對于蓄水池3灌區(qū)：總水頭損失為h1030x115=1185m而蓄水

13、池和最不利點(diǎn)的高差為45m高差自流同樣可以滿足灌溉需求6)水泵選型。機(jī)井到最高點(diǎn)蓄水池引水管線長度為1860m計算管道內(nèi)徑為130mm其水頭損失hc=fOmLdb=625xlOx4428?1860130=2583m其高差測量為115m則水泵揚(yáng)程應(yīng)該大于13697m。查水泵手冊，水泵選擇潛水泵，型號為：2O0QJ6314412。流量63m3h，揚(yáng)程14411配套功率45kW。 233排水系統(tǒng)設(shè)計 1)排水溝設(shè)計流量計算項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃采用明溝排水方式。根據(jù)灌溉排水的相關(guān)設(shè)計規(guī)范項(xiàng)目區(qū)的排澇設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為十年一遇暴雨一日暴雨2d排完。根據(jù)順平縣氣象資料。十年一遇一日暴雨量為130mm。設(shè)計流量根據(jù)土地整理工

14、程設(shè)計相關(guān)公式進(jìn)行計算：Q=axFxR(864xT)，式中，9設(shè)計排水流量m3s；a徑流系數(shù)。根據(jù)順平縣水文資料，取015：卜某一級排水溝的控制排水面積，hm。；R某一設(shè)計頻率下項(xiàng)目區(qū)一El最大暴雨量，取130mm：卜設(shè)計排澇歷時，根據(jù)小麥耐淹水深及土壤特點(diǎn)規(guī)劃設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為一13暴雨2d排出，故此處取2d。計算得出斗、農(nóng)溝控制面積和設(shè)計流量如表2所示。 2)排水溝斷面尺寸計算。排水溝的過流斷面根據(jù)土地開發(fā)整理標(biāo)準(zhǔn)(TDT1012-2000)C40均勻流公式進(jìn)行計算：Q=A、，式中，p設(shè)計排水流量，m3s：A過水?dāng)嗝婷娣e，11；C謝才系數(shù)，m5s；尺水力半徑，m；溝道比降；梯形溝道水力最優(yōu)斷面水力

15、要素計算，根據(jù)灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范(GB50288-99)公式H01進(jìn)行計算。99nQbo=2(、v1+n2-m)hoAo=boh0+，砒o2Ro=AoNo。=Ao式中，水力最優(yōu)斷面水深，m；n溝道糙率；p設(shè)計流量，m3s；m邊坡系數(shù)；坡降：6水力最優(yōu)斷面底寬，m；A水力最優(yōu)斷面的過水?dāng)嗝婷娣e，m2；廠水力最優(yōu)斷面濕周，m；廠水力最優(yōu)斷面的水力半徑，m；水力最優(yōu)斷面流速，ms。經(jīng)計算項(xiàng)目區(qū)各級排水溝斷面設(shè)計成果和設(shè)計參數(shù)如表3所示。 從農(nóng)田整體規(guī)劃角度考慮，同時為方便工程施工對排水溝尺寸進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，使其規(guī)格較為統(tǒng)一同時對調(diào)整后的設(shè)計流速進(jìn)行校核。根據(jù)灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范)(GB50288-99)，石質(zhì)溝道的不沖流速為4-6ms，取6ms。排水溝的不淤流速可根據(jù)黃河水利委員會水利科學(xué)研究所的不淤流速公式進(jìn)行計算，即耐：、一，式中，廣不淤流速，ms；C不淤流速系數(shù)，Q 3結(jié)論 經(jīng)以上分析計算項(xiàng)目區(qū)共規(guī)劃井深200ITI的機(jī)井2眼，井管采用鑄鐵管，井管直徑250mm，配套揚(yáng)程144m的潛水泵2臺；機(jī)井房為3ITIx3ITI。鋪設(shè)地上低壓鑄鐵干管5967m，管徑125mm；鑄鐵支管2988ITI管徑100mm；為了保證支管垂直田面布設(shè)時牢固穩(wěn)定根據(jù)實(shí)際情況大約每隔10ITI在梯田田面上布設(shè)一個鎮(zhèn)墩共需280個排水溝共分為斗溝和農(nóng)溝兩級，其符合項(xiàng)目的蓄水、排水要求。土地整理能最