農(nóng)田水利工程規(guī)劃設(shè)計講義

農(nóng)田水利工程規(guī)劃設(shè)計講義主要內(nèi)容1.農(nóng)田水利工程〔規(guī)劃〕設(shè)計的主要內(nèi)容2.農(nóng)田水利工程〔規(guī)劃〕設(shè)計的程序3.農(nóng)田水利工程〔規(guī)劃〕設(shè)計的依據(jù)及對設(shè)計單位的要求4.農(nóng)田水利工程〔規(guī)劃〕設(shè)計的主要設(shè)計文件5.水資源平衡分析6.農(nóng)田水利工程規(guī)劃設(shè)計7.單體工程設(shè)計8.農(nóng)田水利工程概預算2農(nóng)田水利工程是指為農(nóng)田修建一套高效,便利的水利工程設(shè)施，使它具有一定的抗旱，排澇能力，確保農(nóng)田高產(chǎn)，穩(wěn)產(chǎn)，建立高標準的根本農(nóng)田。“田成方，溝成網(wǎng)，樹成行，路相連〞農(nóng)水工程規(guī)劃設(shè)計的主要內(nèi)容有以下幾個方面:〔1〕根本農(nóng)田的規(guī)劃設(shè)計;〔2〕水源工程的規(guī)劃設(shè)計;〔3〕引水工程;〔4〕田間工程規(guī)劃設(shè)計;〔5〕各級各類建筑物的規(guī)劃設(shè)計;〔6〕單體工程設(shè)計;〔7〕投資概預算及籌資方案;〔8〕效益分析或經(jīng)濟評價;〔9〕環(huán)境影響評價;(10)工程建立組織管理及施工組織設(shè)計。3建立程序建立程序是建立工程從設(shè)想規(guī)劃，評估，決策，設(shè)計，施工到竣工驗收投入生產(chǎn)整個建立過程中，各項工作必須遵循的先后次序的法那么。水利工程工程建立程序一般分為：工程建議書，可行性研究報告，初步設(shè)計，施工準備〔包括招設(shè)計〕，建立實施〔施工階段〕，生產(chǎn)準備，竣工驗收，后評價等階段。2.農(nóng)田水利工程規(guī)劃設(shè)計程序農(nóng)田水利工程規(guī)劃設(shè)計一般分為：建議書，可研，初設(shè)，招標設(shè)計和施工樣圖〔技設(shè)〕5個階段。對建立工程規(guī)模較小，技術(shù)條件簡單的工程，設(shè)計階段可適當簡化，目前一般做法是4個階段。工程設(shè)計文件是工程工程建立實施的依據(jù)。因此，應(yīng)把工程設(shè)計擺在重要的位置，選好水源，圍繞農(nóng)田搞好工程設(shè)計。4

(一)依據(jù)〔1〕招標法〔工程工程〕〔2〕采購法〔設(shè)備〕〔1〕?防洪標準?GBJ85—85〔2〕?灌溉與排水工程設(shè)計標準?GB50288—99〔3〕?農(nóng)田低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)標準?GBT20213—2006〔4〕?泵站設(shè)計標準?GB50265—97〔5〕?機井技術(shù)標準?SL256—2000〔6〕?渠道防滲工程技術(shù)標準?SL18—20045〔7〕?節(jié)水灌溉工程技術(shù)標準?(GB/T50363—2006)〔8〕?水利水電工程等級劃分及洪水標準?SL252—2000〔9〕?公路橋涵設(shè)計通用標準?JTGD60—2004〔10〕?河南省地方標準用水定額?DB41／T385—2004〔11〕?供配電系統(tǒng)設(shè)計標準?GB50052—95〔12〕?碾壓式土石壩設(shè)計標準?SL274—2001〔13〕?漿砌石壩設(shè)計標準?SL25—91〔14〕?河南省水利水電工程概預算定額?2006河南省水利廳6〔二〕對設(shè)計單位的根本要求選擇能設(shè)計、有農(nóng)田水利工程乙級以上資質(zhì)的，且有水利工程設(shè)計業(yè)績的農(nóng)田水利工程設(shè)計院進展設(shè)計，要求設(shè)計人員親臨現(xiàn)場，設(shè)計出一批平安、美觀、經(jīng)濟、適用的農(nóng)田水利工程。7四.農(nóng)田水利工程設(shè)計的主要設(shè)計文件1.工程建議書階段工程建議書〔投資估算〕2.可行性研究階段〔1〕農(nóng)田水利工程可行性研究報告〔2〕規(guī)劃圖和單體工程圖〔3〕設(shè)計估算書3.初步設(shè)計階段〔1〕初步設(shè)計報告〔2〕規(guī)劃圖和單體工程圖〔要求到達施工階段的設(shè)計水平〕〔3〕設(shè)計概算書4.招標階段〔1〕招標文件〔2〕工程設(shè)計圖集85.施工圖階段〔1〕建筑物的地基開挖圖〔2〕地基處理圖〔3〕建筑物構(gòu)造圖〔4〕鋼筋混凝土構(gòu)造的鋼筋圖〔5〕金屬構(gòu)造及機電設(shè)備的安裝圖9五.水資源平衡分析水資源開發(fā)利用原那么：〔1〕優(yōu)先利用地表水，然后用淺層地下水，限制開采深層地下水?！?〕以供定需，以水定產(chǎn)、定面積。〔3〕充分利用現(xiàn)有水利設(shè)施，可對現(xiàn)有的水庫、池塘、河渠、蓄水池進展修復或擴建改造，合理利用?！?〕利用山泉、山洪、天然降雨、河流修建攔河壩、池塘、蓄水池，集蓄水源，開發(fā)利用?！?〕開源節(jié)流，開展節(jié)水灌溉，節(jié)約用水試驗示范推廣。10農(nóng)田灌溉制度作物灌溉制度是指作物移栽及全生育期內(nèi)的灌水次數(shù)，每次灌水的日期定額以及灌溉定額。灌水定額是指一次灌水單位面積上的灌水量灌溉定額是指各次用水定額之和。灌水定額和灌溉定額常用m3／畝，或mm表示。它是農(nóng)田水利工程設(shè)計和管理的依據(jù)。灌水率圖是指灌區(qū)單位面積〔例如以萬畝計〕上所需灌溉凈流量又稱灌水模數(shù)。將某一設(shè)計典型年的灌水率繪成直方圖。113.農(nóng)田灌溉用水量計算(1)設(shè)計典型年的選擇由設(shè)計標準(灌溉保證率)確定(如P=75%)(2)典型年灌溉用水量計算W凈=mA(m3)W毛=mA/η水(m3)〔3〕鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水量農(nóng)村人畜用水、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)和工業(yè)用水124.水資源平衡分析來水量〔供水量〕和需水量進展比較，得出水資源豐缺量。對于有其它農(nóng)作物和人畜飲水時，需水量中應(yīng)計入這局部需水量，給出結(jié)果。13六．農(nóng)田水利工程規(guī)劃設(shè)計農(nóng)田水利工程規(guī)劃設(shè)計任務(wù)〔1〕根據(jù)工程區(qū)的水資源情況及自然條件，合理確定農(nóng)田水利工程建立的位置、規(guī)模、等級和數(shù)量?！?〕根據(jù)工程區(qū)內(nèi)外交通條件和區(qū)內(nèi)地形、農(nóng)田水利工程布局情況，合理確定區(qū)內(nèi)交通道路機耕路和穿插建筑物〔橋涵〕的位置、等級、數(shù)量和長度。

14〔一〕根本農(nóng)田布局對山、田、水、林、路和村莊〔居民點〕進展綜合規(guī)劃，合理布局。應(yīng)充分結(jié)合各地市縣的實際情況，水源條件，土地資源，氣候條件，自然環(huán)境，農(nóng)區(qū)分類指標和經(jīng)濟條件相結(jié)合，合理規(guī)劃基農(nóng)田，確保耕地數(shù)量和質(zhì)量。主要任務(wù)有：居民點用地布局、耕作田塊布局〔長寬〕和土地整理。15(二〕農(nóng)田水利工程規(guī)劃1.灌溉水源與灌溉取水工程布局〔1〕灌溉水源：地下水和地表水〔2〕灌溉取水方式無壩引水適用于水量豐富地區(qū)，當水位滿足要求時，應(yīng)采用自流引水方式引水。無壩引水的渠道或引渠可選在河流的凹岸稍偏下游的地方。有壩引水適用于水量豐富、水位較低，河流修建攔河壩抬高水位實現(xiàn)自流灌溉。提灌站提水當河流水位或水體處于較低的位置，且不能采取有壩取水時，可修建提灌站提水灌溉，當河流水量較小時，可修建攔河壩蓄水。水庫取水在中小型水庫修閘引水或修建提灌站提水。機井抽水在農(nóng)田適當位置打假設(shè)干個機井，利用潛水電泵抽水進展灌溉。水窖〔集雨工程〕16〔1〕取水樞紐〔2〕輸水和配水系統(tǒng)〔3〕干支渠的布局〔4〕斗農(nóng)渠的布局〔5〕灌溉渠道與排水溝道的配合灌排相鄰布置、灌排相間布置、灌排合一布置水閘、渡槽、倒虹吸涵洞跌水陡坡小型橋涵等水工建筑物。17〔1〕井網(wǎng)的布置〔2〕井型的選擇大口井、筒井、輻射井和管井〔機井〕〔3〕井深確實定〔4〕井徑確實定一般井徑為300~500mm〔5〕井距和井數(shù)確實定18七．單體工程設(shè)計〔一〕工程等級及防洪標準參照?水利水電工程等級劃分及洪水標準?分別確定出農(nóng)田水利工程中水工建筑物、蓄水工程、引水建筑、泵站工程、排洪渠和灌溉渠道及渠系出版物的工程級別、建立規(guī)模、使用年限以及有防洪任務(wù)的建筑物的防洪標準。農(nóng)田水利工程建立規(guī)模都不太大，建筑物一般為4等或5等以下建筑物。

19〔二〕攔河壩設(shè)計蓄水樞紐是以擋水建筑物—攔河壩為主體的水利樞紐。攔河壩的作用是攔截河道水流以積蓄來水，抬高上游水位以形成具有一定庫容的水庫。壩是蓄水樞紐中的主要建筑物，根據(jù)不同的建筑材料將壩分為土石壩，漿砌石壩，混凝土壩。常見的壩型有土石壩，重力壩和拱壩。農(nóng)田水利工程中攔河壩多采用土石壩，砌石壩和混凝土壩。20土石壩設(shè)計

21土石壩是指由土、石料等當?shù)夭牧咸钪傻膲?，是歷史最悠久的一種壩型，是世界壩工建立中應(yīng)用最為廣泛和開展最快的一種壩型。土石壩按壩高可分為：低壩、中壩和高壩。土石壩按施工方法可分為：碾壓式土石壩，充填式土石壩。其中以碾壓式土石壩應(yīng)用最為廣泛。22土石壩設(shè)計應(yīng)包括以下內(nèi)容：〔1〕壩軸線選擇及平面布置。〔2〕壩基處理和岸坡連接應(yīng)做好土石壩壩基處理以及土石壩同岸坡的連接設(shè)計，使土石壩蓄水后不致于產(chǎn)生超過允許值的滲流量，既不會引起管涌、流土、沖刷等滲透破壞，也不會因壩基不均勻沉降導致壩體開裂、傾斜，以確保土石壩平安運行。在農(nóng)田水利工程中常見到的地質(zhì)有：巖石地基、土基、砂礫石地基、濕陷性黃土等地基。不同類型地基應(yīng)采用不同的地基處理方式和岸坡的連接方式。23〔3〕土石壩壩型選擇土石壩按土料組合和防滲體的位置不同，可分為均質(zhì)土壩、心墻土壩、斜墻土壩和土石混合壩，主要是看當?shù)氐闹尾牧??！?〕土石壩斷面尺寸擬定主要尺寸有①壩頂寬度〔壩高小于10m時，可選2m寬〕②土壩壩坡③壩高由防洪標準確定。〔5〕排水體設(shè)計有棱體排水和貼坡排水兩種形式。〔6〕土壩護坡設(shè)計①上游面可采用干砌石或漿砌石護坡②下游護坡可采用干砌石、漿砌石或草皮護坡。24〔7〕土壩的滲流計算①確定壩體浸潤線、壩體及壩基等勢線或流網(wǎng)圖，供壩休穩(wěn)定計算或選定排水作用②確定壩體或壩基滲流量，用以估算水庫滲流量③確定壩坡及壩基和岸坡連接的滲透比降，以判斷其滲透穩(wěn)定性?！?〕土壩的穩(wěn)定計算初步擬定了土壩的斷面尺寸并進展了滲透計算后，還應(yīng)進展土壩的穩(wěn)定計算，以便決定土壩的邊坡，或驗算已選邊坡的穩(wěn)定性?！?〕土壩的溢洪道設(shè)計按防洪標準設(shè)計(30年一遇設(shè)計，100年一遇校核252.漿砌石壩設(shè)計26⑴漿砌石壩類型漿砌石壩按壩頂是否溢流，可分為溢流壩和非溢流壩兩種，前者又稱滾水壩，后者又稱穩(wěn)擋水壩。在一個工程中，常根據(jù)需要將一局部壩體設(shè)計成溢流壩，以宣泄洪水，而將另一局部壩體設(shè)計成非溢壩，用以擋水。一般溢流壩布置在河床中間，而將非溢流壩布置在靠岸邊的兩側(cè)。其最大的特點是：就地取材。⑵漿砌石非溢流壩斷面尺寸確實定①壩頂高程〔滿足防洪和庫容要求〕②壩頂寬度③上下游壩坡④壩底寬度27⑶溢流壩斷面擬定與下游消能①剖面形狀〔一般按實用堰設(shè)計〕②溢流壩壩頂高程確定③下游防沖消能

⑷漿砌石壩防滲①水泥砂漿仔細勾縫；②在壩上游做混凝土防滲面，抹面應(yīng)分縫，縫內(nèi)應(yīng)設(shè)柔性止水帶；③粘土斜墻防滲〔土方法〕⑸壩基處理和同岸坡的連接土基和巖基那么采用不同的處理方法。28

29混凝土壩的設(shè)計包括以下主要內(nèi)容〔1〕剖面設(shè)計可參照已建類似工程，擬定剖面尺寸?！?〕穩(wěn)定分析驗算壩體沿地基面或地基中軟弱構(gòu)造面抗滑穩(wěn)定的平安度?！?〕應(yīng)力分析使應(yīng)力條件滿足設(shè)計要求，保證壩體和壩基有足夠的強度?！?〕構(gòu)造設(shè)計根據(jù)施工和運用要求確定壩體的細部構(gòu)造，如廊道系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、壩體分縫等。30〔5〕地基處理根據(jù)地質(zhì)條件和受力情況，進展地基的防滲、排水、斷層軟弱帶的處理等?！?〕溢流重力壩和泄水孔的孔口設(shè)計包括堰頂高程、孔口尺寸、體形及消能、防護設(shè)計等?！?〕監(jiān)測設(shè)計包括壩體內(nèi)部和外部的觀測設(shè)計，制定大壩的運行、維護和監(jiān)測條例。31(三〕蓄水池設(shè)計

321.蓄水池的構(gòu)造形式按其構(gòu)造特點分為開敞型和封閉型兩類。按其在地層中的建立位置分為平地式、半埋式和地上式三種。2.蓄水池容積確實定水池的大小和布置數(shù)量要考慮水源情況、控制面積大小和投資情況而定。3.蓄水池選址①地質(zhì)條件好，無斷層、滑坡等不良地質(zhì)情況；②運輸條件較便于運送建筑材料；③選擇在供水受益區(qū)集中的制高點，使供水管道的距離較短；④不占耕地；⑤為降低工程造價，蓄水池的幾何形狀優(yōu)先選用圓形，依次為正方形、矩形，根據(jù)選址處的地質(zhì)特點，選擇開挖工程量小，最節(jié)省工程投資的形狀。334.蓄水池建筑材料漿砌石、素砼、鋼筋砼，采用漿砌石時要作好防滲處理。5.做好蓄水池的根底處理蓄水池的根底處理非常重要，尤其是濕陷性黃土地區(qū)，如有輕微滲漏，將危及工程平安，根底處理不徹底，蓄水池將發(fā)生開裂和傾覆等現(xiàn)象。6.砼水池分縫對于容積較大的砼水池，可設(shè)沉陷縫、溫度縫，分縫處應(yīng)設(shè)柔性止水和填充材料。7.其它設(shè)計①內(nèi)置爬梯②池底排污管③開敞式水池的護欄。34〔四〕塘壩工程設(shè)計塘壩分類塘壩一般根據(jù)蓄水容量大小可分為小塘、大塘。小塘的蓄水容量在1萬m3以下；大塘為蓄水容量在1～10萬m3之間的塘壩。2.塘壩的塘址的選擇①地形條件好；②地質(zhì)條件好；③水源條件好；④靠近灌區(qū)；⑤施工、交通及管理方便；⑥行政區(qū)劃單一，歸屬權(quán)界定清楚；⑦有人畜用水要求的盡量靠近村莊，或選擇位置較高處能自壓給水。353.塘壩供水量的估算〔1〕塘壩供水量的估算①復蓄次數(shù)法；②抗旱天數(shù)法；③塘堰徑流法〔2〕塘壩有效容量確實定〔3〕塘壩實際蓄水量的計算〔4〕塘壩灌溉面積的計算364.塘壩壩體設(shè)計塘埂形式與斷面設(shè)計要根據(jù)塘埂高度、筑埂材料、塘址的地形和地基條件以及當?shù)氐乃?、氣象、施工、勞動力等因素，因地制宜，進展綜合分析?！?〕土質(zhì)塘埂的形式①均勻土質(zhì)塘埂；②粘土心墻塘埂；③粘土斜墻塘埂?！?〕土質(zhì)塘埂橫斷面土質(zhì)塘埂橫斷面隨塘埂高度而變化，并受填土土質(zhì)及密實度的影響。〔3〕放、泄水建筑物的設(shè)計①放水涵洞；②溢洪道。37〔五〕提灌站設(shè)計

38提灌站分區(qū)方式：①一站一區(qū)式，全灌區(qū)由一個泵站集中控制，泵站將水全部抽送到灌區(qū)的最高控制點，再由一條或多條輸水管道分配將水分配到全部灌溉面積上；②一站二區(qū)式，當灌溉區(qū)的面積高差較大，分布在不同的位置時，可在灌區(qū)內(nèi)建一座泵站，安裝兩臺以上不同揚程的水泵，分別向不同高程的出水池供水，分別灌溉不同高程的農(nóng)田。其優(yōu)點是防止高水低灌，節(jié)約運行本錢。392.站址選擇⑴水源條件水量豐富、水位穩(wěn)定、水質(zhì)良好的河流、塘壩或水庫上。⑵地形泵站應(yīng)選在地形開闊，岸坡適宜的地方。⑶地質(zhì)泵站的主要建筑物應(yīng)建在根底鞏固、抗?jié)B性能良好的天然地基上，對于不良地基應(yīng)慎重研究確定根底類型，采取相應(yīng)的根底加固措施?！踩缬倌唷⒘魃?、濕陷性黃土、膨脹土〕。⑷交通方便。⑸泵站應(yīng)盡可能靠近電源。403.泵站建筑物布置泵站建筑物包括：①泵房；②進水建筑物〔進水閘、引渠、前池和進水池等〕；③出水建筑物〔出水管道、出水池或壓力管道〕；④專用變電站；⑤管護用房；⑥對外交通。414.泵站設(shè)計參數(shù)〔Q，H〕確實定泵站設(shè)計流量〔Q〕和設(shè)計揚程〔H〕是水泵選型的根本依據(jù)，防止小馬拉大車和大馬拉小車現(xiàn)象。⑴設(shè)計流量Q設(shè)＝∑mA/3600Tt(m3／s)⑵特征揚程①設(shè)計揚程：是進水池水位與灌到農(nóng)田最高點的高差，再加上相應(yīng)的管路水頭損失。設(shè)計揚程為選擇泵型的主要依據(jù)。②最低揚程：它是進水池水位和灌溉農(nóng)最低點的高差，再加上管路的水頭損失。最低揚程時水泵工況點應(yīng)在水泵的高效區(qū)范圍內(nèi)運行，這樣運行經(jīng)濟，且防止發(fā)生水泵汽蝕現(xiàn)象。425.泵站進出水口建筑設(shè)計包括：①引渠；②前池；③進水池；④出水池〔或壓力管道〕；⑤出水管道設(shè)計管道管徑初選D＝13Q1/2。6.泵房設(shè)計包括：①泵房構(gòu)造形式選擇；②泵房各局部尺寸確定〔長寬及設(shè)備〕；③泵房構(gòu)造設(shè)計7.泵站電力工程設(shè)計包括：①線路〔低壓380/220，高壓10kv〕電桿；②電氣〔變壓器，泵站開關(guān)，熔斷器，斷路器，避雷針〕43〔六〕機井及井泵房設(shè)計

44應(yīng)由水利或水文地質(zhì)部門依據(jù)?機井技術(shù)標準?SL256—2000結(jié)合當?shù)厮牡刭|(zhì)勘探資料對井深、單井出水量等進展機井工程規(guī)劃設(shè)計。1.單井出水量1〕理論計算〔Dupuit〕勘察規(guī)劃階段2〕抽水實驗設(shè)計管理階段2.單井控制面積f=QtT/m，以50—100畝為宜。3.機井構(gòu)造設(shè)計1〕井管材料鋼管鑄鐵管塑料管混凝土管2〕井管直徑井孔直徑定型產(chǎn)品453)機井構(gòu)造井壁管濾水管沉淀管4.水泵選型機井的單井出水量和動水位應(yīng)由抽水實驗資料確定或水文地質(zhì)勘探資料確定，依據(jù)上述資料確定設(shè)計流量和設(shè)計揚程，使水泵工況點在水泵的高效區(qū)運5.填料和井管外圍封閉不良含水層一般應(yīng)用粘土球封閉6.井房設(shè)計大小一間，房頂可設(shè)檢修孔7.井蓋開敞式的機井應(yīng)配備井蓋或井臺46〔七〕管網(wǎng)工程設(shè)計

471.管材選擇⑴塑料管〔PVC管、PE管〕⑵鋼管〔水源點至調(diào)蓄水池的引水管或壓力大的地方局部〕⑶砼管⑷“小白龍〞〔田間出水口到間溝畦〕2.管道輔助件⑴鎮(zhèn)墩⑵支墩⑶排氣閥⑷泄水閥3.管件⑴連接件三四通⑵控制件閘門4.管網(wǎng)布置形式⑴樹狀網(wǎng)⑵環(huán)狀網(wǎng)5.管道鋪設(shè)管道埋深為80cm長度也要準確6.管徑選擇初選D＝13Q1/248〔八〕灌溉渠道和排洪渠設(shè)計

491.灌溉渠道設(shè)計⑴設(shè)計流量Q凈＝Aq凈Q設(shè)＝Q毛＝Q損+q凈設(shè)計流量是確定渠道斷面和渠系建筑尺寸的主要依據(jù)。其大小與灌溉面積、作物組成〔灌溉制度以及渠道的工作制度〕等因素有關(guān)。⑵渠道縱橫斷面設(shè)計Q=AC〔Ri〕1/