山东省某县2012年度高标准农田建设示范工程项目初步设计.doc

第五章 工程设计
目 录
目 录 1
第一章 项目区概况 1
1.1基本情况 1
1.2基础设施 3
第二章 工程设计依据 5
2.1国家农业综合开发初步设计依据 5
2.2行业技术标准 5
2.3地方有关文件、规划、计划 6
第三章 规划设计标准 7
3.1综合标准 7
3.2水利措施标准 7
3.3农业措施标准 8
3.4林业措施标准 8
3.5科技措施标准 9
第四章 项目规划 9
4.1建设规模 9
4.2规划布局 9
第五章 工程设计 14
5.1水利工程设计 14
5.2农业工程规划布局与设计 35
5.3林业工程措施 39
5.4项目建设科技措施应用 40
第六章 建设内容 41
6.1水利措施 41
6.2农业措施 41
6.3林业措施 41
6.4科技推广措施 42
第七章 项目工程投资概算 42
7.1编制依据 42
7.2定额采用 43
7.3基础单价 43
7.4费用标准 44
7.5其他费用 44
7.6预备费 45
7.7工程投资概算 45

1

第一章 项目区概况
1.1基本情况
1.1.1地理位置
XX县位于山东省西南边陲，地理坐标为东经115°19′-43′，北纬35°23′-43′。东与郓城县接壤，南邻牡丹区，北隔黄河与河南省相望。全县总面积1032km2，现有耕地面积98万亩，辖区大部分位于淮河流域，地势平坦，土壤肥沃，是全国首批商品粮基地县，属国家级生态农业试点县之一，全国绿化先进县。
XX县2012年度高标准农田建设示范工程项目区位于XX县的西部。项目区在XX县苏泗庄引黄灌区内，位于引黄灌区的上游，北临XX至葛庄公路，南至育英公路，东临西环城公路，西至北总干渠。总面积1.20万亩，耕地面积1万亩。涉及XX镇的袁庄、褚庄、宋楼、刘庄、宁业村、赵堂、胡窑8个行政村，土地面积1.2万亩，耕地面积1万亩，全部为中低产田。
1.1.2水文气象
项目区属暖温带半湿润季风型大陆性气候，四季分明，冷热干湿明显，湿热同季，干冷同步、光照丰富，有利于农作物的生长。境内光热资源充足，具有春旱多风，夏热多雨，秋高气爽，冬寒少雪的特点。年降雨量为686.9mm，湿润指数为0.6。年均日照时数2534.3小时，日照率为57%，年平均气温13.5℃，无霜期205天，气候温和，四季分明。光能、热能资源充足，能满足多种粮食作物、经济作物的生长。
1.1.3自然条件及土壤
项目区是黄淮海平原的一部分，土壤为黄河冲积而成，土层深厚，一般为200-400m，海拔47-55.5m，地势平坦，地面坡度自西向东递降，坡降1/5000-1/8000，历史上黄河曾在XX县境内决口，受河水流向流速的影响，微型地貌较为复杂，地貌主要有河滩高地和背河槽洼地，土壤多为中壤和重壤，PH值为7左右，有机质含量为0.8%-1.3%。地下水埋深1.4-2.8m，矿化度小于10g/L。
1.1.4水资源
项目区属于苏泗庄灌区的一部分，水资源主要分为地表水、地下水和引黄客水。
目区现状年可供水资源总量对应50%和75%的保证率分别为410.6万m3和404.3万m3；需水量保证率P=50%和P=75%分别为348.03万m3和478.63万m3。分别盈余71.83万m3、缺水71.78万m3，现状年（2010下无法满足75%的灌溉保证率；项目建成后，预计设计水平年（2020）在P=50%、 P=75%时需水量分别为278.65万m3、378.36万m3；可供水资源总量对应50%和75%的保证率分别为420.16万m3和406.85万m3；分别余水141.41万m3和28.49万m3，灌溉保证率达到75%以上。
1.1.5耕地种类、数量及开发潜力
XX县境内耕作层多为壤土，部分为粘土，表层质地基本是南部沙土，中部壤土，北部粘土。据最新普查结果显示，全县耕地面积中，高产田面积为21万亩，中产田面积为34万亩，低产田面积为41万亩。本次划入项目区的1万亩耕地中，中产田面积为0.4万亩，低产田面积为0.6万亩，均以小麦、玉米、棉花生产为主。项目区由于土壤质地较好,土质通气性能适中，调节水、肥、气、热能力较强。因而充分利用现有资源优势，加大投资力度，在增强农业基础的同时，按照“区域化经营、外向型发展”的格局，优化结构调整，促进项目区的良性循环。区域内1万亩中低产田通过综合开发治理，必将取得较好的经济效益、社会效益和生态效益，综合生产能力特别是粮食生产能力势必得到较大的提高，因此有很大的开发潜力。
1.1.6自然灾害
自然灾害以旱涝为主，其特点为先旱后涝，涝后又旱，旱涝频繁交替发生，期间7—8月汛期多发生涝灾，这与其降水量集中，年内分配不均，年际变化大有密切的关系。此外，干热风、冰雹、龙卷风、低温连阴雨、霜冻、病虫害等灾害也时有发生，对农业生产影响较大。
1.2基础设施
1.2.1水利骨干工程现状
项目区在XX县苏泗庄引黄灌区内，主要渠道有北总干渠、四干渠，三支沟、四支沟，排涝灌溉能力较强，只是田间工程不配套，有待于下一步的开发利用。
1.2.2田间工程现状
项目区田间大部分沟、渠与北总干渠、四干渠，三支沟、四支沟相连，干、支级沟渠、道路框架已基本形成，灌排渠道共长10km，但不规范，且老化失修。项目区内现有生产桥8座，机井25眼，项目区内沟渠路桥涵闸机井配套很不完善。目前项目区骨干水利工程完好率为70%，田间工程配套率为20%，灌溉保证率为50%，渠系水利用系数为55%，有效灌溉面积0.5万亩，除涝面积为0.15万亩。
1.2.3 农业机械及农机服务设施
随着农业机械化程度的提高，农民利用机械作业的越来越多，目前项目区所在乡镇现有农业办公室1处，负责全镇的农技推广、水管、种子、林业、畜牧兽医，专业技术人员16人，农民技术人员75人，科技普及率55%，良种推广率85%。项目区拥有拖拉机36台，农机具70台，农有三轮车189辆，拥有农机总动力510千瓦，初步形成了较为完整的农技推广、良种繁育、病虫害监测、农机等服务体系，机械作业率88%。
1.2.4 交通与电力
项目区重要道路有葛庄公路、育英公路等，项目区内交通干线纵横贯穿东西南北，各村柏油道路紧密相连，交通方便，项目区村村早已通电通电话。项目区内农电线路基础较好，线路基本上已架设到田间地头，个别村农电线路基础较差，亟待于解决。
1.2.5农业科技技术服务体系状况
目前项目区所在乡镇现有农业办公室1处，负责全镇的农技推广、水管、种子、林业、畜牧兽医，专业技术人员16人，农民技术人员75人，科技普及率55%，良种推广率85%。项目区拥有拖拉机36台，农机具70台，农有三轮车189辆，拥有农机总动力510千瓦，初步形成了较为完整的农技推广、良种繁育、病虫害监测、农机等服务体系，机械作业率88%。

37

第二章 工程设计依据
2.1国家农业综合开发初步设计依据
1、国家农业综合开发土地治理项目建设试行标准
2、山东省节水灌溉规划设计方案
3、山东省分区节水灌溉优化工程模式
4、XX县水利建设发展规划
2.2行业技术标准
1、《灌溉与排水工程设计规范》(GB/50288-99)
2、《水利建设项目经济评价规范》(SL72-94)
3、《水利工程水利计算规范》(SL104-95)
4、《机井技术规范》(SL256-2000)
5、《节水灌溉工程技术规范》（GB/T 50363-2006）
6、《水利水电工程设计工程量计算规定》（SL328-2005）
7、《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）
8、《水利水电工程制图标准》(SL73-95)
9、《山东省水利建筑工程预算定额》
10、《水土保持综合治理技术规范》(GB/T16453.1-16453.6)
11、《XX县2011年材料市场价格表》
2.3地方有关文件、规划、计划
1、《XX县土壤志》
2、《XX县水利志》
3、《山东省XX县水利规划》
4、《XX县农业气候区划报告》
5、《XX县水资源调查与水利区划报告》
6、《山东省XX县国民经济统计资料》（2010）
7、《XX县“十二五”规划》
第三章 规划设计标准
3.1综合标准
按照《国家农业综合开发土地治理项目建设试行标准》及水利部门有关文件相关要求，根据连片原则。项目区集中成一片进行规划设计，清淤挖深灌排沟，做到“引黄补源、灌排结合、井黄双灌以井保丰”，通过对田、路、沟、林、渠的综合整治及节水工程建设，有效改造中低产田，防风害、改善农田灌排和交通条件。达到“田成方，林成行、路成网、旱能浇、涝能排、稳产高产”的农田综合标准。
项目区灌溉保证率大于75%，排涝工程设计标准不低于5年一遇，主要建筑物防洪标准不低于10年一遇，井灌区灌溉水利用系数不低于0.82。田间道路，布局合理，顺直通畅，深翻土地耕作层达到30cm以上。
3.2水利措施标准
（1）灌排系统规划科学，灌溉水源有保证，排水出路畅通，灌溉用水不超出流域、区域水资源承载能力、水质符合灌溉用水标准。方田面积为250亩以内，地面平整，灌排比降1/5000。
（2）项目区灌溉保证率不低于75%，田间配套工程符合水利部门规定的技术要求和设计标准，井灌工程做到地下水资源合理利用，采补基本平衡。田间灌排设施桥、涵、闸等建筑物配套齐全，性能与技术经济指标达到有关规定标准。用科学灌溉制度指导灌水，采用先进实用的灌水方法与技术。
（3）项目区新增节水灌溉面积达到1万亩，项目实施后，节水灌溉面积达到1万亩。硬化渠和PVC管道布置符合设计规范,管道应短而直、水头损失小和管理运用方便。
（4）排涝设计标准不低于5年一遇，主要建筑物防洪标准不低于10年一遇。末级固定排水沟的深度和间距应根据当地机耕作业、农作物对地下水位的要求和自然经济条件，按排水标准设计并经综合分析确定。
3.3农业措施标准
（1）田间机耕路，布局合理，顺直通畅，机耕路建设设计与水利工程设计、乡村道路相配套，道路宽4-6m。道路要与乡、村公路连接,满足中型以上农业机械的通行,并配套桥涵和农机下田设施，能保证农机进入田间作业和农产品运输。项目区主要生产路全部硬化（部分采砂石路面，部分采用混凝土路面）。
（2）土地深翻，耕作层达到30cm。
3.4林业措施标准
农田防护林是保护农田的重要屏障，也是保护和改善生态环境的重要措施，所有开发项目区都按照农田防护和改善生态环境的实际需要规划设计林网、林带。总的要求是项目区沟渠路边都植树造林，坚持适时、适地、适树。科学造林，林网网格面积控制在250亩，植树成活率达98%以上，林木覆盖率达到26%以上。
3.5科技措施标准
根据土地治理项目区发展高产、优质、高效农业，提高农业综合生产能力特别是粮食生产能力，提高农民科技文化素质的实际需要，加大对农民的培训力度，积极引进示范推广的新品种、新技术、新方法，提高农业科技含量，提高农业科技贡献率。项目区达到每村1名科技主任，每10户一个科技示范户，科技贡献率72%以上，科技普及率97%以上，农民技术员达到120人。

第四章 项目规划
4.1建设规模
本项目共涉及XX镇的袁庄、禇庄、宋楼、刘庄、宁业村、赵堂、胡窑8个行政村，人口7128人，其中农业人口6547人，农业劳动力3926人。土地面积1.2万亩，耕地面积1万亩。本项目主要是建设高标准农田1万亩，发展节水灌溉1万亩。
4.2规划布局
规划的总体思路是在综合考虑项目区现有可利用和改造的农田水利设施和农村道路系统的基础上，综合考虑建设高标准、高效益的农田水利系统要求，合理规划项目区方田的面积，布设便利的农田道路系统，规划建设先进的灌溉程度高的节水灌溉工程，配套完善的排水系统，科学布局的农田防护体系，把项目区建设成为高标准生态农业区。
按照建设的总体要求，结合项目区现状规划方田40个，方田面积为250亩以内。在水利规划上采取一路一沟，实现田间建筑物配套。在农业措施方面以土地平整和土地深翻为重点，抓好优良作物品种和先进农业技术的推广。在林业规划上，按照“田—沟—林—路—林—田”的形势布置，按照因地制宜，创造良好生态环境，增加经济收入的指导方针，依沟渠路营造防护林带。各种工程措施规划方案如下：
一、水利工程布局
1、机井规划
根据《供水管井技术规范》（GB50296-99）规定，管井深度设计，应根据项目区拟开采含水层（组、段）的埋深、厚度、水质、富水性及其出水能力等因素综合确定。根据“XX县水资源调查评价与水利区划报告”的相关研究成果可知，项目区中浅层地下水平均埋深2.9m左右，单井出水量可达40—45m3/h。为保证项目区机井长期、稳定的提供水源，参考项目区已有管井资料，确定机井平均深度为50m左右。根据区域水资源平衡分析结果，项目区实施节水灌溉工程后，灌溉水利用率可显著提高，地下水资源量完全能够满足项目区农业生产和生活用水的需要，不会对地下水的生态环境造成破坏。而且会弥补黄河水可用不可靠、灌溉保证率不高的限制，将项目区变为旱涝保收。根据单井控制面积的计算结果可知，项目区单眼机井控制面积平均为80亩。项目区原有机井25眼，需要新打机井100眼，全部配套电、潜水电泵和智能自动控制系统。
根据《供水管井技术规范》（GB50296-99）规定，结合当地水文地质条件和设计出水量要求，设计机井开孔直径850mm，采用内径300mm，外径500mm，厚100mm砼井管。根据含水层深度确定滤水管位置，含水层内采用直径5—10mm的砾石滤料填充。为方便管理和节省投资，本次新打100眼机井全部采用暗井，从保护机井的角度设计，建立井台，上面配备井盖，并安装“国家农业综合开发”标志。
2、节水灌溉
规划项目区的井灌区，采用低压管道的灌溉方式。管网的布局要合理进行优化设计，按地块的形状布置成“土”字形、“王”字形、“一”字形等。规划项目区采用节水灌溉技术，发展低压管灌节水灌溉面积0.7万亩。井黄双灌区采用硬化渠节水灌溉模式，发展硬化节水灌溉0.3万亩。
3、灌排沟渠规划
项目区西高东低，格田沿路两侧布置沟渠并对部分农渠进行衬砌。采用“引黄补源、灌排结合、以井保丰”的灌排模式，方田布置灌水毛沟，引黄期间既可以补充地下水资源，也可利用抽水泵从沟内引水灌溉，格田布置排水农沟，汛期排水，引黄期间补充地下水资源，格田布置灌排斗沟，引黄期间从北总干渠引黄河水补源灌溉，汛期排水至三支沟和四支沟。现状沟渠已初具规模，由于多年来未曾清理，部分沟渠淤积严重，需要清淤挖深。农沟规格深1m，底宽0.5m，边坡系数1.5，斗沟深1.5m,底宽1m,边坡系数1.5，支沟沟深2m，底宽1.5m,边坡系数2。硬化渠为现浇混凝土衬砌形式，壁厚为8cm 。各级沟渠形成较为完整的灌排体系。。
4、建筑物配套工程
根据项目桥梁设计：建砌石拱桥21座（其中8m跨石拱桥3座、4m跨石拱桥4座、2m跨石拱桥14座）；建涵管桥122座（Φ1m涵管桥40座、Φ600涵管桥38座、倒虹吸44座），渡槽3座，引水涵4座；砌体用M7.5水泥砂浆块石砌筑，每层厚度一致，缝宽2cm，材料选用块石，石质坚硬，无风化，施工应达到砂浆饱满，线缝美观坚固。
二、农业工程布局
1、田块规划
以斗支沟和各级田间路为边界，将农田网格化，项目区共划分为250亩的标准格田40个。标准格田南北长一般为300-400m，东西长一般为400-500m，面积为250亩。
2、道路设计
路网布置按250亩左右一方的标准进行建设，需修新修砂石路15Km，混凝土路面7km，路面路基宽为6m，路宽度3.5m，一路一沟，路边排水沟达到5年一遇排水标准。
3、良种种植规划
发展超强筋配粉小麦和高白度优质小麦，主推良星99号、济麦22号等优良小麦品种。玉米发展高产及超高产玉米品种，主推郑单958、浚单20、先玉335等玉米品种。各品种连片种植，有利于大面积选种出售和规模化生产、商品销售。
三、林业工程规划
道路、沟渠布设生态防护林带，构成农田林网。网格面积控制在250亩。树种以二年乔木为主要栽植品种，树高4.0m以上。同时做到林相整齐划一，田间无杂乱树木。切实达到改善生态环境和营造农田气候，防止水土流失的目的。按0.8m×0.8m×0.8m的标准，开挖树坑，熟土回填20cm，植树整平，大水透灌，成活率达98%以上。在栽植技术上做到“三大一深”要求，即大苗、大水、穴大和栽深。

第五章 工程设计
5.1水利工程设计
5.1.1设计依据
（1）《节水灌溉工程技术规范》GB/T50363-2006；
（2）《灌溉与排水工程设计规范》GB50288-99；
（3）《灌溉与排水工程技术管理规程》SL/T246-1999；
（4）《农田低压管道输水灌溉工程技术规范》GB/T20203-2006；
（5）《农田排水工程技术规范》SL/T4-1999；
（6）《机井技术规范》SL256-2000；
（7）《基本农田建设设计规范》；
（8）《水利建设项目经济评价规范》(SL72-94)；
（9）《水利工程水利计算规范》(SL 104-95)；
（10）《水利水电工程制图标准》(SL 73-95)；
（11）《山东省水利建筑工程预算定额》；
（12）《XX县2011年二季度材料市场价格表》；
5.1.2水利措施设计
一、水源工程
项目区属于苏泗庄引黄灌区，地下水资源丰富，地下水埋藏深度小于5m，地下水质较好，矿化度小于1g/l，成井深度小于50m，单井出水量30-40m3/h。经讨论及技术经济分析，为充分利用现有水资源。井灌区采用浅机井提水配套安装地下输水管道进行节水灌溉，四干渠两侧实行硬化渠节水灌溉模式。
（一）、机井单井控制面积计算
项目区单井出水量在40—45m3／h左右，取40m3／h。单井控制面积可按下式计算：

式中：F0——单井控制灌溉面积，亩；
Ｑ——单井出水量，m3／h；
t —— 灌溉期间每天灌溉时间h，取18h；
T——每次轮灌期的天数d，取10d；
η——灌溉水利用系数，取0.82；
η1——干扰抽水的水量消减系数，取0.2；
m ——每亩净灌水定额（m3），取40m3／亩。
则：F0=118亩
（二）、井距的计算
为方便管理，项目区内的机井一般靠路边布置，属于条形布置方式，机井间距可按下式计算：

式中：l0——井距，m；
F0——单井控制的面积，亩。
则：
因此：确定项目区机井间距一般在280m左右为宜。根据项目区实际情况，分别对地块、机井间距略有调整。
（三）、井数的确定
井数的确定可按下式计算：

式中：N——标准地块机井数量，眼；
F1——井灌区标准地块的灌溉面积，亩。规划每个标准田块的面积大多为250亩左右。
F0——单井控制面积，亩；
则每个田块适宜布置2-3眼机井。计算结果，项目区1万亩耕地40个格田地块中，共需规划布置机井125眼，已有机井25眼，需要新打机井100眼。
（四）、机井设计
由于项目区地下水位埋藏较浅，单井出水量也较大，且浅层地下水，易于补给和恢复，开采费用低，因此项目区的地下水利用以开采浅层地下水为主。
机井型式采用管井，井径为500mm，井深50m左右，单井出水量为40-45m3／h。井管由井壁管（实管）、滤水管（花管）和沉淀管组成，井管采用混凝土管，管壁厚10cm。
由于项目区的含水层主要存在粗细不等的砂层之中，为保证水井的质量，滤管除采用填砾、缠丝和包网等滤水措施之外，尚需回填砾石滤水层，其厚度一般为75-100mm，滤料粒径为含水层粒径的8-10倍。机井构造设计见附图。
二、井灌低压管道节水灌溉
典型地块为项目区内一标准方田（田块T7），南北宽350m、东西长为480m，面积为250亩。作物南北向种植，区内地形平坦，地块比较规则，耕作层土壤为沙壤土，土壤平均容重1.5g／cm3，田间持水率占土重的25%。该区灌溉水源为浅层地下水。根据调查资料，区内地下水位埋深3－4m，动水位最大埋深15m，单井出水量一般在40m3/h，水质符合灌溉用水要求。种植作物主要有小麦、玉米等。
（一）、作物需水量的确定
根据小麦、玉米的需水规律，其需水高峰在灌浆期间，包含平均日需水强度Ea＝5mm／d。
（二）、设计灌水定额及灌水周期
1、设计灌水定额
m =0.1(θmax—θmin)βZγ
式中：
m——为设计灌水定额，mm；
γ——为土壤容重，g／cm3；
Z——为计划湿润层深度，m；取Z＝60cm
θmax、θmin——适宜土壤含水率上下限（占干土重的百分比）；
β——为田间持水率。适宜土壤含水量上限取田间持水率的90%、下限取65%。
按上式计算设计净灌水定额，经计算
m＝0.1×1.5×0.6×25×（90－65）＝56.25mm，即38m3／亩
2、灌水周期
T＝（m／Ea）=56.25÷5=11.3天，取灌水周期10天，可提高灌溉保证率。
式中：T——为设计灌水周期，d；其余符合意义同前。
由于项目区各井的出水量及控制面积有所不同，灌溉中以灌水周期控制，适当调节每日开机时间，以保证作物的需水要求。
（三）、工程总体布置
根据地形、地块、道路等情况布置管道系统，使管线最短，控制面积最大，便于机耕，管理方便。并尽可能双向分水，方便浇地、节水，长畦改短。
项目区内地块大多为正方形和长方形，典型区选典型田块T2，地块南北宽350m、东西长为480m，面积250亩，管网布置以单井自成系统，根据<<低压管道输水灌溉工程技术规范>>（sl/T153-95）,规定及典型区地形实际情况，管道布置用“土”字形布置，干管平行作物种植方向南北布置，干管长240米，支管垂直作物种植方向东西对称布置，共布置6条，每条支管长180米。给水栓沿支管布置，间距为60米，单井共布置12个给水栓，支管末端的给水栓距地边30m。给水栓双向分入畦灌溉；给水栓上连接移动式输水软管，软管与给水栓连接采用快速接头，每个给水栓的控制面积为10.8亩。低压管道灌溉典型工程设计布置图见图5—1和附图01。

图5-1 低压管道灌溉典型工程设计布置图

（四）、灌溉设计流量的确定
根据设计灌水定额、灌溉面积、灌水周期和每天工作的时间，按下式计算确定系统灌溉设计流量。
Q设＝0.667mA ／（ηTt）
式中：
Q设——为管道系统的灌溉设计流量，m3／h；
η——为灌溉水利用系数，取0.82；
t——为灌水时间，h，取18h；
A—单井控制面积，亩；
m—设计净灌水定额；
T—灌溉周期d；
其它符号意义同前。
则：Q设＝0.667×56.25×118÷（0.82×10×18）＝30m3／h，设计流量Q设小于机井单井出水量40m3／h，满足灌溉要求，故取30m3／h作为设计流量。
（五）、低压管道灌溉系统工作制度确定
①毛灌水定额
W毛＝W／η水
式中：
W毛——毛灌水定额（m3／亩）；
W——净灌水定额（m3／亩）；
η水——灌溉水利用系数，取η水＝0.82。
则：W毛＝38／0.82＝46.3m3／亩。
②一次灌水的延续时间
t次＝W毛×A0／q0
式中：
t次——一次灌水的延续时间（h）；
A0——单口控制面积（亩），由管网布置知，A0＝10.8（亩）；
q0——单口流量（m3／h），每次开2个口，q0=15（m3／h）。
则：t次＝46.3×10.8／15＝33h
③轮灌组的划分
N＝int（t日×T／t次）
式中：
N——轮灌组数（个）；
t日——日运行小时数（h）；
int[]——取整符号；
其余符号同前。
则：N＝15×10／33＝4，取4个轮灌组。为减少干、支管管径，减少投资，采取两条支管为一个轮灌组，每次开启2个给水栓的运行方式。
（六）、管网水力计算
1、系统流量的确定
由于在一个轮灌组中，每条支管只有一个给水栓工作，故支管流量Q支＝15m3／h，干管流量Ｑ干=2Q支＝2×15＝30 m3／h。
2、干、支管管径的确定

式中：
Q——管道设计流量（m3／h）
d——管道内径（mm）
V——管道经济流速，干管取1m／s、支管取0.9m／s。
则：支管管径
=76.88mm
取d支＝90mm；
干管管径
=103mm
取d干＝110mm
3、管网水力计算
1）、沿程水头损失计算
hf =94800Q1.77L／d4.77
式中：
hf——管道沿程水头损失，m；
L——计算管道长度，m；
Q——管道设计流量，m3／h；
d ——管道内径，mm。
地面塑料饮管的沿程水头损失按上式计算后，根据软管辅设顺直程序及地面平整情况乘以1.1-1.5倍系数。
现以最不利轮灌组运行时的工作状态来进行水力计算和水泵选型。最不利固定管道包括干管和支管及地面移动软管，干管长240m，支管长180m，地面移动软管30m。
固定管道沿程水头损失：hf固＝（94800×240×301.77÷105.64.77）＋（94800×180×151.77÷86.44.77）＝2.08＋1.19＝3.27m。
地面移动软管沿程水头损失：hf软＝1.1×94800×30×151.77÷654.77）＝0.85m。
2）、局部水头损失计算
局部水头损失按总沿程水头损失的10%计。
（七）、水泵选型
系统总扬程为H总＝1.1∑hf+1.1∑hf泵＋△Z＋hj+h出口
式中：
H总——为系统要求的总扬程，m；
hf——为输水管道沿程水头损失，m；
hf泵——为首部枢纽部分的沿程水头损失，m；
hf泵＝625000Q1.9L／d5.1；经计算，hf泵＝1.782m；
△ Z——为机井稳定动水位到田面控制点的高差，m；取0.2m；
d——泵管管径，d＝80mm；
L——泵管长度，L＝22.5m；
hj——首部枢纽局部水头损失，取3m；
h出口——为地面移动软管出水口工作水头。
则：H总＝1.1×（3.27＋0.85）+ 1.1×1.782＋15＋3＋0.2＝24.7m；
规划项目区内机井配套潜水泵，架设低压线路并埋设地下电缆，根据计算选用潜水电泵，流量Q＝42 m3／h，扬程H＝26.5m；井河双灌试点区配备智能自动控制系统。机井设计见附图。
三、排水工程设计
排水工程采用明沟排水系统，依支沟、斗沟、农沟顺序设置，由于灌溉渠道与排水沟分开布置，只按排涝设计流量进行设计。现以项目区排水农沟设计为例，进行排水沟工程设计。
（一）设计基本资料
1、田块规划成果
根据项目区地形，标准田块长边大致东西方向，规格为长约400-500m，宽约300-400m左右，每个标准田块的面积约为250亩以内，地形复杂地区因地制宜布设。
2、排水沟布置
①农沟沿方田布置在排水沟南北两侧，其长度为350-450m，间距为300-400m；控制面积一般在250亩左右。
②斗沟垂直于农沟布置，根据地形和控制面积加以区分，一般布置于田间路的一侧，其长度一般为按1700-2000m考虑，间距一在400-500m左右。
③项目区内涝水均经各级排水沟汇流至项目区内的各条骨干排涝河道中。
（二）排水沟设计
1、排水方式选择：根据当地实际选取明沟排水，采用梯形断面土质渠，种植林草护坡。
2、排涝标准：五年一遇，一日暴雨，2天排出。
3、排水流量计算
排水流量采用平原排涝模数法公式计算：
Q涝＝q涝F
q涝F＝R／3.6Tt
式中：
q涝——旱地排涝模数，m3／s／km2；
F——排涝面积，km2；
R——设计径流深，mm；
T——排涝历时，2天；
t——每天排水时间，24小时。
据五年一遇一日暴雨的设计标准，由山东省水文图集计算得到出项目区五年一遇年最大24小时降雨量为136mm，并由山东省暴雨径流关系分区图，查知该地区位于南四湖湖西平原万福河以北，可由山东省暴雨径流关系图中山东省暴雨径流关系使用范围表，计算得出设计径流深为55mm，代入上述公式可得出排涝模数为0.31 m3／s／km2。
计算结果如表5-7所示：
表5-7 项目区各级排水沟排涝流量计算结果表 单位：m 3
排水沟名称
单位
农沟
斗沟
支沟
排涝面积
km2
0.21
1.2
6.2
排涝模数
m3／s／km2
0.31
0.31
0.31
排水流量
m3／s
0.061
0.368
1.903
4、排水沟断面设计
①设计水位
根据控制地下水水位的要求，农沟水位低于田面0.3m，农沟与斗沟、斗沟与支沟交汇处水位跌差均取0.1m。
②排水沟横断面设计
项目区内土壤为中壤土、砂壤土，地形坡度较缓，根据《灌溉与排水工程设计规范》，选取各级排水沟设计参数见表5-8。

表5-8 项目区各级排水沟参数选择表
参
数
类
型

土质特性
边坡系数
糙率n
坡降i
不冲流速
（m／s）
不淤流速
（m／s）
农沟
中壤土
1.5
0.025
1／2000
0.80
0.25
斗沟
中壤土
1.5
0.025
1／3000
0.80
0.25
支沟
中壤土
2.0
0.025
1／5000
0.80
0.25

对各级排水沟而言，其设计方法一般是按恒定均匀流公式进行断面设计，为了减轻计算工作量，下面以农沟为例，说明排水沟横断面设计过程。
农沟采用全挖方的梯形断面的排水沟，根据项目区内土壤情况，选边坡系数m＝1.5，糙率n＝0.025，取纵坡i＝1／2000，底宽b＝0.5m。
由于设计农沟是起排涝作用的末级固定排水沟，所以按控制地下水位要求确定其深度和间距。沟深按下列公式计算：
hq＝h＋△h +h0
式中：
hq——调控地下水位的末级固定农沟深度；
h——地下水临界深度，浅层地下水矿化度小于2g／l，h＝1.4m；
△h——剩余水头，取0.1m；
h0——排地下水时沟中水深，取0.1m。
经计算，hq=1.6m。
本次规划的排水沟为自流排水沟道，其断面尺寸可根据明渠均匀流公式进行计算。

式中：
Q——渠道过水流量，m3／s；
ω——过水断面面积，m2；
C——谢才系数；
R——水力半径，m；
i——水力坡降。
经计算：ω＝（b＋mh）h = (0.5＋1.6×1.5) ×1.6＝5.44m2
　　　　x＝b＋2h（1 +m2）1／2＝0.5＋2×1.6(1＋1.52)1／2＝6.77m
　　　　R＝ω／x＝0.80m
谢才系数C＝（1／n）×R1／6＝38.06
输水能力Q＝4.64×36.04×（0.24×1／2000）1／2＝3.82m3／s＞农沟设计排水流量。
流速校核：V＝Q／ω＝0.70m/s＞不淤流速V＝0.20m/s；
　　　　　V＝Q／ω＝0.70m/s＜不冲流速V＝0.80m/s；
上述拟定断面既能排涝除水，汛期有效降低地下水水位，在引黄期可以补源灌溉。排水沟弃土可以修路、修堤，也可以抬高田面。同时在排水沟靠近生产路的一侧种植杨树，具有防风和护坡的功能。因此，决定取用上述拟定的梯形断面。其他支沟、斗沟断面设计过程同上述计算过程一样，设计计算过程见下表5-9。排水沟断面设计见附图08。排水沟设计成果见表5-10。
表5-9 项目区各级排水沟计算过程表
排水沟
类型
b
m
h
ω
X
R
n
C
i
Q
Q /ω
斗沟
1.0
1.5
1.9
7.315
7.85
0.93
0.025
39.52
1/3000
5.09
0.69
支沟
1.5
2.0
2.2
12.98
11.33
1.14
0.025
40.88
1/5000
8.01
0.62
表5-10 项目区各级排水沟设计成果表
参
数
类
型

边坡系数m
下口宽b（m）
上口宽B（m）
沟深H（m）
农沟
1.5
0.5
3.5
1.0
斗沟
1.5
1.0
5.5
1.5
支沟
2.0
1.5
9.5
2.0
四、配套建筑物设计
本项目工程共需建砌石拱桥21座（其中8m跨石拱桥3座、4m跨石拱桥4座、2m跨石拱桥14座）；建涵管桥122座（Φ1m涵管桥40座、Φ600涵管桥38座、倒虹吸44座），渡槽3座，引水涵4座；
（一）、拱桥设计
总体设计原则为：
桥宽：桥宽为6m，与路面宽度相适应，满足生产交通要求。
桥跨：为适应不同沟渠宽度的要求，采用8m、4m及2m跨度，对于小于2m跨度的小型沟渠，设置直径为1.0m的涵管。
桥长：根据沟、渠设计断面上口宽度而定。
桥顶高程：以两岸地形高程而定，由于本次田间工程无防洪要求，所以桥下过水流量设计标准按五年一遇除涝流量设计。
砌石拱桥以跨度为4m的汽-10级农桥为例进行典型设计。
1、设计指标
设计荷载：汽车-10级，。
桥面宽：净宽5.5m，附2×0.25m安全带。按桥宽B=6m计算。
净跨径：L0=4m。
矢高： f= L0×f/ L0
查《公路桥涵设计手册（拱桥）》，一般对于石拱桥，其矢跨比（f/ L0）为1/4～1/8，取1/4,故f=
拱圈厚度：拱圈采用等截面圆弧拱，拱圈厚度计算采用经验公式： d = m1(20+L0)
式中：
d—拱圈厚度(m)；
m1—系数，一般为0.016～0.020；取0.016。

故拱圈厚度d采用0.4m厚。
拱圈材料：M10浆砌料石，容许轴心受压应力=150t/m2，桥面两侧的缘石容重t/m3。
桥台为分离八字翼墙一字型轻型桥台，基底与台背填土均为回填土。
按“等代三铰拱”法计算拱圈。
拱圈几何特征值的计算见表5-11。

表5-11 4m垮拱桥几何特征值的计算表
拱厚d（m）
0.4
φ0（角度）
53.1
sinφ0
0.80
cosφ0
0.60
x0（m）
dsinφ0=0.4×0.8=0.32
y0（m）
dcosφ0=0.4×0.60=0.24
计算跨径L（m）
L0+x0=4+0.32=4.32
f/L=1/4
计算半径R（m）
L/2/sinφ0=4.32/2/0.8=2.7
计算矢高f（m）
1
2、内力计算
（3）荷载强度计算
桥面荷载：（沿桥跨每米恒载）
两侧缘石重：
栏杆由总宽6m桥宽平均承担：0.24/6=0.04t/m
填料0.5m：
拱顶处每米宽度拱圈上的总恒载强度：

拱脚处的填料厚度：

拱脚处的荷载强度：

拱脚处主拱图自重荷载强度：

拱脚处每米宽度拱圈上的总恒载强度：

静止土压力对拱圈的水平推力：
静止土压力系数，填土容重
拱顶处水平荷载强度为：

拱脚处水平荷载强度为：

3、恒载作用下拱圈内力
（1）拱顶轴向力：

（2）拱角水平反力：

（3）拱脚竖向反力：

（4）拱脚轴向力：

4、活载作用下拱圈内力计算
以汽-10级，重车后轴重10t，前轴5t作为计算活载。
拱顶处填料厚50cm，可不计冲击力，活载横向按全拱宽6m，平均分布。
每米宽拱圈承担的活载为后轴荷载。

（1）拱顶轴向力为：

（2）拱脚轴向力为：

5、拱圈内力组合与截面强度验算：

5-12 拱圈内力组合与截面强度验算表
桥总宽（m）
跨度（m）
项目
恒载①
活载②
①+②
6m
4m
拱顶Ns（t）
5.70
1.