《高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的水源工程設(shè)計案例綜述》3800字

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的水源工程設(shè)計案例綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u9378高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的水源工程設(shè)計案例綜述 1318281.1水源基本情況 1279191.2設(shè)計取水量 1222311.3集水井設(shè)計 2151721.3.1集水井出水量計算 2265311.3.2集水井結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 3227201.3.3進(jìn)水流速校核 3228241.4管理泵房設(shè)計 4310741.5上水管道設(shè)計 477591.5.1上水管道布置 484261.5.2管材選擇 4323621.5.3上水管水力計算 5188531.5.4上水管道建筑物設(shè)計 6168141.6蓄水池設(shè)計 7321481.7機電設(shè)備選型 7水源基本情況A鎮(zhèn)X1、X2村灌溉片的水源為洛河河谷潛水。洛河屬嘉陵江一級支流，發(fā)源于S縣北部老爺山南麓，源地最高海拔高程2279m，河流自北向南流經(jīng)S縣、成縣至略陽白水江匯入嘉陵江，流域南北長110km，東西寬95km，全流域面積1035km2，呈長條形，流域?qū)ΨQ系數(shù)0.15，河網(wǎng)密度0.745，流域內(nèi)地表起伏較大，兩岸山大溝深均系山谷地帶，地形復(fù)雜，氣候溫暖濕潤，山地陰坡森林茂密，植被良好。洛河A鎮(zhèn)X1、X2村以上流域面積195km2，多年平均徑流量1095萬立方米，多年平均流量1.30m3/s。擬建集水井位于洛河X1村段河流階地上處，河谷潛水埋深約4m左右，含水層為砂礫石層，厚約10m，含水層滲透性系數(shù)80m/d，經(jīng)測算，井徑為4.0m，井深10m時。集水井的出水量可達(dá)55.73m3/h左右。A鎮(zhèn)X1、X2村灌溉片需水量為130.12m3/h，因此需建3眼井徑為4.0m井深10m大口可滿足本工程的用水要求。設(shè)計取水量根據(jù)前述設(shè)計灌溉制度確定的灌水定額，灌溉系統(tǒng)流量按下式計算：Q式中：Q設(shè)A—灌溉面積（畝），M—綜合灌水定額（m3/畝），T—輪灌周期（d）。t—每天開機時間（h）η—灌溉水利用系數(shù)。經(jīng)分析計算，X1、X2灌溉片計算取水流量為130.12m3/h，設(shè)計取為135m3/h。其計算成果見表4-3。表4-3各灌溉片灌溉取水量計算成果表灌溉片名稱灌溉片面積（畝）灌溉期間灌水時間（h/d）輪灌周期（d）灌溉水利用系數(shù)綜合平均灌溉定額（m3）灌溉系統(tǒng)計算流量（m3/h）設(shè)計取水量（m3/h）X1、X2灌溉片7902250.8515.4130.12135集水井設(shè)計集水井出水量計算由于本取水口處含水較薄，因此采用集水井進(jìn)行取水，初步擬定集水井結(jié)構(gòu)尺寸為，井徑D=4M，井深10m（含水層厚度6m），集水井至水邊距離5-10m，滲透系數(shù)K=80m/d，水位降深按2/3含水層厚度計算；滲透系數(shù)K=50-80m/d，水位降深按2/3含水層厚度計算。集水井出水量按以下公式進(jìn)行計算：Q=1.366K式中：Q—出水量（m3/d）；K—滲透系數(shù)（m/d）；H—含水層厚度（m）；S—水位降深（m）；L—井至水體邊線距離（m）。r—井半徑（m）；經(jīng)分析計算，按照上述結(jié)構(gòu)尺寸得到，各灌溉片集水井出水量見表4-4表4-4集水井出水量計算表灌溉片名稱滲透系數(shù)K（m/d）含水層厚度M（m）井底至含水層底板距離N（m）水位下降S（m）井的半徑r0（m）集水井的出水量Q（m3/h）備注X1、X2灌溉片8060.23255.73布置3眼機井可滿足灌區(qū)的用水要求集水井結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計集水井采用鋼筋砼圓筒型結(jié)構(gòu)，井徑（內(nèi)徑）為4m，井壁厚25cm，井蓋板厚20cm，池頂覆土0.6m，井深10m（其中刃角高1.0m，進(jìn)水部分高5.1m），井底鋪裝濾料，沿水流方向分三層進(jìn)行鋪裝，第一層厚20cm，濾料粒徑1～4mm，第二層厚30cm，濾料粒徑4～8mm，第三層濾料厚50cm，濾料粒徑8～32mm。刃角、井壁采用C25鋼筋進(jìn)行現(xiàn)澆，進(jìn)水孔為φ32PVC管，間距1m，井蓋板和蓋梁均為C30鋼筋砼，井蓋板設(shè)置密封人孔，通風(fēng)管需固定于已建的堤防面板板上，通風(fēng)管要與堤頂平齊。進(jìn)水流速校核井壁進(jìn)水和井底進(jìn)水的流速不宜過大，以免引起涌砂，也會使水中部分中碳酸鹽分解，使鈣鎂鹽類沉積在濾料上，造成濾料膠結(jié)，嚴(yán)重堵塞濾層，井壁進(jìn)水孔和井底反濾層的允許進(jìn)水流速按下式進(jìn)行計算。v=αβK（1?ρ）（γ?1）式中：v—進(jìn)水流速（m/s）；α—安全系數(shù)，井壁斜形孔為0.5，井底反濾層為1.0；β—進(jìn)水孔斜度變化系數(shù)，井壁進(jìn)水取為0.38，反濾層進(jìn)水取為1；K—靠近井內(nèi)一層濾料滲透參數(shù)，本工程取為0.039m/s；ρ—濾料孔隙率，本工程取為25%；γ—濾料相對密度，本工程取為2.65。經(jīng)分析計算，井壁允許進(jìn)水流速.0092m/s，井底允許進(jìn)水流速0.0483m/s。集水井設(shè)計進(jìn)水口流速為0.00152m/s、0.00122m/s，小于允許流速。因此集水井結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計合理可行。管理泵房設(shè)計根據(jù)本工程機電設(shè)備尺寸和安裝要求，泵站管理房建筑建筑面積為15.59㎡，長4.48m，寬3.48m，為磚混結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為漿砌石條形基礎(chǔ)，層高3.12m，埋深至-1.0m，泵房基礎(chǔ)為M10漿砌石，為重力式斷面結(jié)構(gòu)型式，頂寬0.6m，內(nèi)、外兩側(cè)邊坡均為1：0.1，±0.000以上墻體采用M10水泥砂漿砌MU120機磚，梁板柱采用C25砼現(xiàn)澆；門窗采用隔熱屋面鋁合金門窗，屋面采用防水保溫屋面。上水管道設(shè)計上水管道布置敷設(shè)上水管道3條，總長490m，1#上水管道長330m，2#上水管道長30m，3#上水管道長130m。管材選擇管材選擇應(yīng)根據(jù)設(shè)計內(nèi)徑、設(shè)計內(nèi)水壓力、敷設(shè)方式、外部荷載、地形、地質(zhì)、施工和材料供應(yīng)等條件，通過結(jié)構(gòu)計算和經(jīng)濟比較確定。本工程區(qū)地形大，大部分為河灘地，因此工程選用管材要盡可能滿足地形變化和管基沉降、變形的要求，能滿足較高的水壓力的要求，根據(jù)鋼管、UPVC管、PE管性能進(jìn)行比選，鋼管強度高，但價格昂貴，易生銹；UPVC管具有強度高，造價低等優(yōu)點，但脆性大，延展性差，當(dāng)?shù)孛嫦鲁粱虬l(fā)生因震動發(fā)生變形時，易產(chǎn)生裂縫，由于它易導(dǎo)致破壞源的擴展，發(fā)生快速開裂事件，對管床要求較高；PE管具有高韌性，對管基不均勻沉降適應(yīng)能力強，耐腐蝕，耐低溫，并且連接可靠性高、延展性好等優(yōu)點，但其缺口抗擊強度低，大口徑管道每米造價比同類管道偏高。為保證工程使用的管材安全經(jīng)濟，管道要能夠適應(yīng)地形的變化和管基沉降、變形的要求，本工程上（輸）水管道的管材選用為PE管，PE管材安裝方便，能夠很好適應(yīng)管基沉降、變形的要求，能滿足較高的水壓力要求。各種管材性能詳見表4-5。表4-5幾種管材性能比較表項目PE管PVC管鋼管伸長率%65010030彈性模量/MPa2.8×1042.8×1042.1×104缺口沖擊強度/（kj·cm-2）317800密度G/（g·cm-3）0.9351.437.86脆化溫度/0C-80-18連結(jié)方式熱熔連接成本低，安全可靠承插連接，安全及可靠性較差焊接工藝成本高耐久性加入碳黑具有很好的耐久性日曬后發(fā)生裂解脆化耐久性較好，外壁要防腐毒性無毒低毒無毒，內(nèi)壁易生銹材料安裝費單價（元/m）181454施工韌性好，施工連接方便，減少接頭韌性差，施工接頭多，費工時施工安裝較方便。上水管水力計算A、設(shè)計流量根據(jù)各灌溉片設(shè)計取水量，考慮蓄水池的調(diào)節(jié)能力，提水灌溉工程工程每天采用22小時不間斷供水，考慮水泵實際選型，X1、X2上水管道設(shè)計流量135m3/h。B、管徑確定根據(jù)設(shè)計流量和設(shè)計流速確定管道內(nèi)徑：D式中：D—管道計算內(nèi)徑（m）；Q—管段設(shè)計流量（m3/s）；V—經(jīng)濟流速（m/s），本工程取為1.5。表4-6上水管道管徑計算成果表管道名稱管道流量（m3/s）流速（m/s）計算管徑（m）設(shè)計管道規(guī)格X1、X21#、2#、3#上水管道0.0131.50.1051.6MPaDN110PE管C、管道水頭損失計算PE管單位管長沿程水頭損失按下式計算：?式中：?ff——管材摩阻系數(shù)，塑料管取為0.948×105；Q－管段計算流量（m3／h）；D－管道計算內(nèi)徑（mm），b塑料管取為1.77；m——流量指數(shù)，塑料管取為4.77；管段局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計。經(jīng)分析計算，上（輸）水管道的水力計算成果4-7。表4-7上水管道水力計算成果表管段名稱管道內(nèi)徑d（m）管道長度L（m）管段流速（m/s）沿程水頭損失（m）局部水頭損失（m）總水頭損失（m）1#上水管道0.093301.512.581.2613.842#上水管道0.09301.51.140.111.253#上水管道0.091301.54.960.55.46上水管道建筑物設(shè)計根據(jù)上水管道布置，本次需布設(shè)各類閘閥井、鎮(zhèn)墩等。（1）各類閘閥井本工程共建控制閘閥井1座，閘閥井采用圓形樹脂閘閥井，井徑1.2m，閘閥井采HDPE樹脂閘閥井，壁厚5cm。（2）鎮(zhèn)墩設(shè)計為了固定管道不產(chǎn)生位移，壓力管道在水平直角、水平角度較大處設(shè)置C20砼鎮(zhèn)墩，直管段鎮(zhèn)墩長0.8m、寬0.8m、高1.0m，直角轉(zhuǎn)彎處鎮(zhèn)墩長1.2m、寬1.2m，高1.0m。由于管道全部埋在地面1m以下，溫度變化較小，管徑也較小，故本次不進(jìn)行鎮(zhèn)墩抗滑穩(wěn)定、抗傾穩(wěn)定計算和地基應(yīng)力校核。（3）管道敷設(shè)鋼管采用明管敷設(shè)，管道采用法蘭連接，PE管采地埋敷設(shè)，灌溉管道與建筑物基礎(chǔ)水平凈距離應(yīng)大于3m，與圍墻基礎(chǔ)凈距離應(yīng)大于1m，與電力電纜、通信及照明電線桿的水平距離應(yīng)大于1m，與高壓電桿支座的水平距離應(yīng)大于3m，與污水管道、煤氣管道的水平距離應(yīng)大于1.5m，與現(xiàn)有堤防的水平距離不小于10m，當(dāng)不能滿足要求時采取防護(hù)措施。地埋敷設(shè)管道埋深為1.0m。蓄水池設(shè)計根據(jù)本工程調(diào)蓄水量、水壓和管理的需要，本工程布置50m3調(diào)蓄水池1座。調(diào)蓄水池結(jié)構(gòu)尺寸如下：水池結(jié)構(gòu)形式為圓形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，直徑4.5m，深3.5m，壁厚0.20m，頂厚0.15m，C25鋼筋砼結(jié)構(gòu)。水池池頂、池壁、池底均采用C25鋼筋砼現(xiàn)澆，水泥標(biāo)號不低于42.5R，抗?jié)B等級S6，抗凍等級F100。池壁設(shè)置預(yù)埋進(jìn)水管、出水管等構(gòu)件。為便于檢修維護(hù)，池壁設(shè)置爬梯，池頂設(shè)置進(jìn)人孔，基礎(chǔ)置于穩(wěn)定的黃土層石層上，池底基礎(chǔ)為C15墊層厚0.1m，2夯填3:7灰土0.5m，池頂設(shè)直徑為0.8m的檢修孔及通氣孔。機電設(shè)備選型X1X21#集水井動水位為1317.34m，蓄水池高程1327.51m，蓄水池至集水井動水位高差為10.17m，上水管道水頭損失為13.85m，因此水泵的揚程不得小于24.02m。X1X22#集水井動水位為1317.30m，蓄水池高程1327.51m，蓄水池至集水井動水位高差為10.21m，上水管道水頭損失為1.25m，因此水泵的揚程不得小于11.46m。X1X23#集水井動水位為1317.30m，蓄水池高程1327.51m，蓄水池至集水井動水位高差為10.21m，上水管道水頭損失為4.96m，因此水泵的揚程不得小于15.17m。