塘坝典型设计.doc

4.4小塘坝扬水灌溉工程典型设计
4.4.1典型区选择
原州区2012年小扬水灌溉工程典型设计选在清河镇张洪3#小塘坝，该地自然及水资源状况在配套小扬水具有一定的代表性。
4.4.2典型区基本情况
张洪3#小塘坝位于距固原市区20km的官厅镇张洪村，控制流域面积3.3km2,有效库容9.6万m3。保证率为75﹪时，年径流量为14.03万m3。工程建成后，可发展水浇地370亩。
4.4.3灌溉制度设计
①土地利用规划
项目区种植结构以粮、经、饲作物为主，其中玉米占种植总面积的40%以上，马铃薯作物占30%，蔬菜占种植总20%，早酥林占种植总10%，本次规划以现状土地利用方式为基础。由于各种作物需水量、灌水次数、灌水时间均不同，所以本次设计按玉米、马铃薯、蔬菜的灌水计算。
②灌溉设计标准
项目区以作物玉米为主，根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99），灌溉设计保证率取75%，以此作为灌溉设计标准。
③灌水方法和灌水技术
项目区的农田为较规则的梯田，为了充分利用水资源，保证灌水均匀度，田间灌水方式规划采用较先进的小畦节水灌溉，小畦田块面积0.2亩；畦长20～30m，畦宽4—5m；畦田坡度在1/200—1/500；入畦单宽流量2-3L/s·m，实行浅浇快轮，以满足作物不同生育期的需水要求，降低田间渗漏损失。
④作物需水量计算
采用以规划作物产量为指标的需水系数法确定灌溉系数，其计算公式如下：
E=K·Y
式中：E-作物需水量（m3/亩）；
K-作物需水系数，取0.6；
Y-规划作物产量(kg/亩)；
规划作物产量Y=385kg/亩，则作物需水量E=0.5×385=231.0(m3/亩)；
⑤有效降水量
根据原州区气象站观测资料，在官厅镇张洪村作物生育期的3-7月份，75%保证率时降水量为120mm，则作物生育期可吸收利用的有效降水量采用有效利用系数法计算。
P0=σ·P
式中： P0-有效降水量（mm）；
P-降水量（mm）；
σ-降水有效利用系数,取0.7；
则P0=0.7×120=84mm；
折合单位面积降水量为:84×666.7/1000=56(m3/亩)；
⑥ 灌溉制度
按产量所计算的主要作物生长期需水量为231m3/亩，扣除同期有效降水量56m3/亩，则作物每亩净需水量(净灌溉定额)M净=231-56=175(m3/亩)。结合当地实际滴管每年灌水12次，播前灌水2次，生长发育期（分为幼苗、返青、拔节、抽穗、灌浆）10次，则生育期的平均净灌水定额为14m3/亩，根据《宁夏不同灌区各种作物田间灌溉定额表》玉米和马铃薯滴管定额15m3/亩，详见下表
灌水时间
(月/日)
灌水次数
(次)
灌水定额
(m3/亩)
灌溉定额
(m3/亩)
播种前
2
30
175
幼苗
2
30
返青
2
28
拔节
2
28
抽穗
2
29
灌浆
2
30

12
175
灌溉工作制度单位 (m3/亩)

由于项目区采用管道输水，防渗效果好，渗漏少，灌溉水利用系数为0.80，则作物毛需水量(灌溉定额)为:M毛=m净/η=175/0.80=219(m3/亩)
4.4.4水量平衡计算
张洪3#小塘坝控制流域面积3.3 km2,有效库容9.6万m3。根据宁夏《地表水资源》查得，该流域平均径流深42.3mm，年径流量为14.03万m3。流域重心处CV=0.62，由《水文手册》查得CS=3.5CV部分得KP=0.54，故在P=75%保证率的年径流量为：WP=KP·W=0.54×12.21=6.59万m3，扣除15%的蒸发渗漏损失，年可供灌溉水量为5.6万m3。项目区设计灌溉面积370亩，按70%粮食作物考虑，粮食作物灌溉定额219m3/亩，则灌区年需水量为5.67万m3，与年可供灌溉水量基本接近，因此项目区灌溉水源水量是有保障的。
4.4.5工程技术方案
规划在张洪3#小塘坝左岸建泵站1座，通过扬水管道将水扬至右岸1700m地面高程的高位出水池，利用自由水压，通过地埋输水干支管将水输送至各给水栓出水口进行灌溉。设干支两级管道，输水干管基本平行等高线布置，支管基本垂直等高线布置，支管间距约80m，沿支管每隔50m左右设给水设施1座，通过给水栓进行灌溉。管道均采用0.6Mpa的PVC塑料管，水泵吸程管采用钢丝胶管。灌溉制度为分组轮灌，共分2个轮灌组，各轮灌组面积基本接近，各轮灌组为３个支管，田间灌溉方式采取小管出流和滴灌。
4.4.6机泵选型及配套
①设计流量
机泵设计流量按公式Q=mAα/Ttη确定
式中：Q—设计流量（m3/h）；
m—净灌水定额（m3/亩），本设计取30m3/亩；
A—灌溉面积（亩），本设计为370亩；
α—主要作物种植比例，取α=0.7；
T—轮灌周期（d），取7d；
t—机泵每天工作时间（h），本设计取18h；
η—管灌系统水的利用系数，本设计取0.80。
30×370×0.7
则：Q= =80.92（m3/h）
7×18×0.80

②设计扬程
a管径的确定
管径计算根据经济流速公式d=18.8（Q/V）1／2进行计算。水泵设计流量为80.92m3/h，经计算，进水管管径选取直径为ф125的钢丝胶管，出水管管径选取直径为Φ200的塑料管，供水干管管径选取直径为Φ180塑料管，支管管径选取直径为Φ110的塑料管（分2个轮灌组，每组3条支管）。
b管道水头损失计算
管道水头损失计算选择最不利供水点计算，包括管段的沿程水头损失和局部水头损失，沿程水头损失按下式计算：
Q1.774
hf=0.000915× L
d4.774

式中：Q—流量（m3/s）；
d—管径（m）；
L—管长（m）。
局部水头损失按沿程水头损失的10%计。吸程管、扬水管道及干、支管道水力计算成果详见表。
管道水力计算成果表
项目
流量
(m3/h)
流速(m/s)
管长
(m)
管径
(mm)
水头损失(m)
备注
沿程
局部
总损失

吸程管
80.92
1.4
8
125
0.18
0.02
0.20
钢丝胶管
扬程管
80.92
0.89
180
200
0.70
0.07
0.78
0.6mpa PVC管
输水干管
80.92
0.89
1200
200
4.70
0.47
5.17
0.6mpa PVC管
输水支管
40.46
1.2
150
110
0.88
0.09
0.97
0.6mpa PVC管
c设计扬程的确定
机泵设计扬程按公式H设=hf+hj+△h+0.2进行计算
式中：hf=0.88m， hj=0.09m，△h=100m。
计算得：H设＝100.97m。
d机泵选型及配套
根据设计流量Q＝80.92m3/h和设计扬程H设＝100.97m，选用1台KQK100/285-45/2型水泵，水泵技术数据详见表。
KQK100/285-45/2型离心泵参数表
型 号
转速(r/min)
流量(m3/h)
总扬程
(m)
效率(%)
电机功率(kw)
电压 (V)
重量（kg）
KQW100/285
-45/2
2960
63 90 108
105 101
94
67
75
72

45

380
440
e供水管网
设计固定管网共分二级，干管基本平行等高线布置，长1000m，支管垂直于干管布置，除第一、二支管间距较大外，其余支管间距约80m，除最长的300m，最短的150m，在支管上每隔50m留出水口1个，配备CSK—100给水栓。管材全部选用PVC管，压力等级为0.6mpa。扬水管道管径为Φ200mm，干管管径为Φ200mm，除一支管外，其余各支管长度、流量相等，管径均为Φ110mm。
田间滴灌设施：干支管交接处布设1座闸阀井，支管间距80m，每一条支管50m留一个给水栓，附管连接给水栓且平行于支管，附管上布设滴灌带。输水管道采用地埋PVC管, 干支管埋深1.5m。附管和滴管带采用地面PE管,由一个球阀控制,便于轮灌组的化分和管理。附管φ50mmPE管,一般长度为50m左右,毛管垂直于辅管且平行作物种植方向布设，每畦布置一条毛管，控制1行玉米，毛管间距2.0m,长80m,毛管选用φ16mm的滴灌带。
f管道的埋设
为了防止冬季管道冻裂，管道埋设在最大冻土层以下，设计管沟开挖深1.5m，底宽0.4m，口宽1.3m，边坡1：0.3，在管道的转弯处或起伏变化较大处设100×60×100cm的混凝土镇墩，要求管道以上填土必须夯实，以便稳定管道。
g进水池设计
进水池为圆形，采用钢筋砼现浇结构，水池直径5m，深2.95m，壁厚15cm，池底厚15cm，容积50m3。进水池前设引渠，引渠均为挖方，开挖边坡不陡于1:1，槽底铺设浆砌石，砌石厚0 .3m，边墙以20×20cm钢筋网与C15砼浇筑而成，厚度0.2m。
h蓄水池设计
根据项目区灌溉用水量要求，确定建300m3高位调蓄池1座，起到调蓄作用,截面为园台形,断面为梯形，属于半挖半填类型，池底内半径为2.0m，上口内半径9.5m, 上顶宽2.0m,高位调蓄池深3.0m，正常水深2.7m，内边坡1:2.5，外边坡1：1.2。考虑本地区土体湿陷，首先按内边坡1：2.5开挖深1.5m，用1:9灰土换基0.5m到设计的池底高程，蓄水池表侧内边坡仍按1:2.5，外边坡按1:2进行回填放线进行施工，回填时要严格按照工程规范施工，每铺土30cm厚应并进行机械均匀碾压密实，使得粘性土干容重达1.65T/m3以上，回填到距地面1.5m时整个土模成型后，铺设土工布（规格400g/m2）防渗，用10cm砂滤料作垫层，然后衬砌C15砼板，蓄水池底先铺设土工布再采用10cm砂滤料作垫层，然后用C15砼现浇厚度10cm，起到沉砂过滤作用。在池壁南面中央铺设台阶式的踏步，前面距池顶0.3m处埋有Φ200PVC的溢流管，池底西面埋设Φ200PVC塑料进水管，管子出口处布设消力池，防止水流冲刷。距池低高度0.5m处埋设Φ200PVC塑料出水管。为了阻止人畜随意进入，池子周围用钢管制作的护栏高1.0m。
i泵房
泵房建筑面积32m2，为砖混结构，长8m，宽4m，净高3m，内部分为泵站工作房及配电房。水泵基座采用钢筋砼现浇结构，长2.2m，宽0.8m，厚0.9m，由于该水源工程左岸岸坡较陡，需对左岸建泵房处进行削坡处理，削坡后坡比不大于1:1。
j输电线路及变压器配套
经实地测算，需50KVA变压器1台，架设输变电线路1.5km，配电柜1套。
k典型区工程规模
张洪3#小塘坝小扬水配套工程建泵站1座，泵房32m2，配套KQK100/285-45/2型离心泵1台，电动机1台，钢丝胶管8m，配电柜1套；架设输电线路1.5km；铺设PVC塑料管4.2km，其中Φ200mm管道1.62km，Φ110mm管道2.58km, 建进水池1座，高位蓄水池1座，闸阀井13座。φ50PE辅管3.0km,φ16PE毛管246.8km,安装首部枢纽系统1套，给水栓51个，即包括压力表，逆止阀，闸阀及法兰，排气阀，进出闸阀各1套，TJSDS4004砂式过滤器1套，SFG-300L×20施肥罐1套。
4.4.7投资概算
工程资金测算按水利部水总【2002】116号文《水利建筑工程概算定额》及《水利工程施工机械台时费定额》、水利部水建管【1999】523号文《水利水电设备安装工程概算定额》及相关专业定额编制工程预算，工程取费参考相关规定。
工程概算总投资为60.93万元。本次规划370亩，亩均投资1647元。