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1、1长山头农场枸杞滴灌工程设计说明1 概 述1.1 项目概况 宁夏农垦长山头农场位于宁夏回族自治区中部的中宁县与同心县的交界处,位居中宁县境内。地理位置南以大洪沟为界与同心县河西乡接壤,北有花豹沟和中宁县长山头乡为邻,东以清水河与红寺堡相交,西以固海、同心扬水干渠为界,东西邻近烟洞山和米钵山,其座标为:东径105。35,105。47,北纬37。10,37。20,。东西宽8.9公里,南北12.7公里,总面积77.12平方公里,折合11.48万亩。农场是一个主要以农业、经济林、水产业、天湖湿地旅游开发为主体,主产为枸杞、粮食、油料、渔业、农副产品加工。枸杞项目区分为四个项目区,分别是项目一区(头道冲

2、子)、项目二区(二道冲子)、项目三区(三道冲子)项目四区(三道冲子南)。这里气候干燥,日照充足,昼夜温差大,境内及周边无工业污染。有独特的气候条件和地理环境,适合发展绿色生态、无公害农业,这里生产出的红枣和枸杞各种农作物产品品质优良,久负盛名。该项目区主要种植枸杞,用枣树建立绿色通道-生态防护林。1.2 自然概况1.2.1 地理位置与地形地貌项目区位于宁夏回族自治区中部的中宁县与同心县的交界处,位居中宁县境内。 1.2.2 土壤质地项目区根据土壤普查材料,宁夏农垦长山头农场地形多变,高差较大,土壤类别多,土层深浅不一、以灰钙土、山洪淤积土、黄沙土为主,分山坡地、平地和洪漫地等多种类型。土地资源

3、丰富,类型多、潜力大,适宜农、林、牧综合发展。1.2.3 气象项目区长山头农场地处宁夏中部干旱地带,多受西北干冷空气控制,降水少,蒸发大,属典型的大陆性季风气候。年平均降水量140279毫米,平均蒸发量2387毫米,蒸发量约为降水量的11倍,而且降雨量分布不均匀,年、月变化大,多雨年降雨量是少雨年的34倍,7、8、9月份的降雨量占全年的6075。年平均气温8.410,年极端最高气温36.1摄氏度,年极端最低气温19摄氏度。年平均日照时数29003550小时,无霜期平均为165183天。气候特点:季寒冷漫长,最大冰冻深度为130mm。夏季炎热短促,降雨集中,昼夜温差大。平均风速2.9米/秒。主导

4、风为西北风。是没有灌溉就没有农业的人工绿洲生态区,土质沙性,极适宜于红枣、苹果及葡萄等瓜果生长,是国内最佳生态区之一。主要自然灾害以风沙、山洪、冰雹、霜冻最为常见。1.2.4 交通与电力项目区已经有一路10KV的供电线路,距离三道路冲子项目区1.25公里.交通状况,有一条简易生产路,需要对道路进行整修、铺石子,通讯已经有中国电信的固定电话线路通过,中国移动的信号可全覆盖。项目区满足设计要求。1.3 水资源条件、水文农场地表水主要来源于同心、固海两条扬水干渠,流经农场长23Km,其中同心扬水干渠设计流量5立方米/S。固海扬水干渠为20m3/s左右,它为农场的农业生产提供了农业灌溉用水,按设计给农

5、场提供的水量为固海扬水为2.8m3/s,原同心扬水为0.4m3/s。1984年建成固海扬水工程后,农场年用水量达2800万立方米以上,基本上满足了农业用水和林业灌溉用。清水河由南向北流经农场东交界,多年平均洪水流量为200-400m3/s,水质苦咸,矿化度3-6%升,很难加以利用;农场西侧的米钵山有东西走向的八条冲沟(大洪沟、小洪沟、黑水沟、枣林子沟、双耳沟、朱家沟、张大井沟和花豹沟),横穿农场,主要为雨季山洪排泄沟道;山脚有间隙泉水径流。、水文地质据宁煤地质队钻探表明;地下系整块石灰岩石锅底式平铺。场东部埋深125米之间,西部最深达70米。农场境内地下水贮存较为丰富,大部分地下水埋深10m7

6、0m,但这部分浅层地下水水质较差,其中氯化物达到714mg/L,硫酸盐1167mg/L,氟化物2.45mg/L,总硬度2500mg/L。以上指标严重超过生活饮用水卫生标准,不能作为人口饮用水。靠河滩地一带,地下水埋深较浅,部分地段的泉水涌出,水质苦咸。由于多年的黄河水灌溉地下水水位上涨很快,靠近河滩地一带已经出地表,形成沼泽、积水湖湖面达1.5万亩,现已开发利用养鱼种芦苇。1.4 项目建设主要内容主要建设内容为:项目一区(头道冲子):新打3眼机井(井的出水量不能少于60m/h),修建泵房3座,阀井26座,阀门保护池20座,排水井12座,土方开挖22707m,土方回填21572m;安装160PV

7、C管263m,安装125PVC管2569m,安装110PVC管4179m,安装90PVC管10905m,安装16PE管424200m。项目二区(二道冲子):新打4眼机井(井的出水量不能少于60m/h),修建泵房3座,阀井12座,阀门保护池13座,排水井13座,土方开挖12851m,土方回填12208m;安装160PVC管110m,安装125PVC管1008m,安装110PVC管3082m,安装90PVC管6670m,安装16PE管242800m。项目三区(三道冲子):新打3眼机井(井的出水量不能少于60m/h),修建泵房4座,阀井12座,阀门保护池11座,排水井12座,土方开挖14232m,土

8、方回填13520m;安装125PVC管1397m,安装110PVC管2967m,安装90PVC管7229m,安装16PE管277160m。项目四区(三道冲子南):新打10眼机井(井的出水量不能少于60m/h),修建泵房2座,阀井7座,阀门保护池9座,排水井9座,土方开7323m,土方回填6957m;安装125PVC管630m,安装110PVC管2578,安装90PVC管3808m,安装16PE管152320m。2 项目建设标准及规划设计2.1工程设计原则滴灌工程是一个复杂的系统,包括水源、输水、调蓄加压、田间系统等,因此需统一规划;滴灌系统建设费用较高,灌溉保证率的要求也较高,故水源必须有保证

9、;根据项目区自然条件、水源和现有水利工程状况、作物种植结构、经济条件、管理水平等,统筹安排,合理布局,经济实用,保证灌溉系统正常发挥效益。1、灌溉设计要充分满足树木栽植、生长和作物播种、生长对水分的需要;2、管网布置多方案比较,尽量降低工程造价;3、设计要方便施工,运行操作简单,方便运行维护;4、设计尽量减低灌溉系统运行费用;5、在满足植物需水的前提节水,从设计上最大限度的保证设备安全;6、设计充分考虑冬季管道排水问题。2.2 项目建设等级标准2.2.1 工程等级建筑物级别(1)工程等级按照已确定的设计标准,参照GB50288-99灌溉与排水工程设计规范,工程等级为5级。(2)建筑物级别根据工

10、程等级来划分建筑物级别,建筑物级别为5级。2.2.2 防洪标准根据灌溉与排水工程设计规范(GB50288-99)和中华人民共和国防洪标准(GB50201-94),支渠及其建筑物均为5级,防洪、排涝标准取10年一遇(即P=10%),不再考虑校核洪水。2.3 地震烈度由于地质构造上的特点,地震十分频繁。根据中国地震烈度区划图(1:400万)划分,地震基本烈度为度。2.4 项目总体布局及主要单项工程设计方案选择2.4.1 项目总体布局本项目依据微灌工程技术规范SL103-95的规定进行工程布置,此次项目布置的原则是:1、管道布置应密切与水系统、道路、林带、供电系统以及居民的规划相结合,注重保护和改善

11、项目区的生态环境。2、机井、管道系统统一规划,合理布局,依据地形、道路布局等情况合理布置管道系统,尽可能使管道短,节省投资,同时减少输水水头损失,降低供水系统的运行费用。3、根据地形状况,尽量减少管道长度,实现最优化的设计,减少能耗及降低运行费用。进行压力输水管道布置时,尽量使干管平行于等高线,分干管垂直于等高线,支管平行于等高线布置,从而使灌水器的工作压力相近,达到灌水器出水量保持均匀。4、设计的各级配水管道应符合低压管道的要求,便于管理运行。2.4.2滴灌工程布局项目区全部种植枸杞,株行距为3m1m,滴灌管沿种植方向布置,按一行枸杞铺设1条滴灌管布置,滴灌管间距为3m,滴头间距0.5m。根

12、据设计种植模式和灌水方式,枸杞采用滴灌灌溉方式,按照微灌工程技术规范SL103-95,灌溉水利用率达到0.9。通过输水干管-分干管-支管-毛管-滴头向作物配水。干管垂直于等高线布置;分干管平行等高线布置;支管垂直等高线布置,支管间距为120m;毛管平行等高线布置,毛管间距为3m,双面铺设,单边长度为60m。在毛管上每0.5m布置1个滴头,通过滴头给作物灌溉。PVC管道采用“丰”字形布置详见工程平面图。2.5 滴灌工程设计2.5.1工程设计技术依据1、节水灌溉工程技术规范GB/T50363-20062、农田低压管道输水灌溉工程技术规范GB/T20203-20063、灌溉与排水工程设计规范GB50

13、288-994、农田排水工程技术规范SL/T4-19995、喷灌与微灌工程技术管理规程SL236-19996、微灌工程技术规范GB/T50485-20097、水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000)8、项目区地形、地貌勘测及终止规划调查结果2.5.2 灌溉系统选型根据实际地形及种植情况,灌溉水源为水井,水由水泵从水井抽出送至低压管道输送给各条毛管的形式节水灌溉。将灌溉水由灌水器输送到田间。其优点:第一、节水,由于减少了渗透与蒸发,较渠道灌溉节水20-30%;第二、节能20-30%;第三、省地、减少渠道用地6-10%;第四、省工、省时、输水快、供水及时。第五、由于采用有压供水,可适

14、用各种起伏地形,减少大幅度的平田整地;第六:使易溶于水并施于根系的肥料、农药、化控药品等在施肥罐内充分溶解,通过管道系统输送到灌水地区,便于树木吸收,充分发挥肥效,同时减少肥料浪费;第七:有测控装置,方便系统的操作、运行管理、保证系统安全,它包括阀门、压力表、排气阀、逆止阀。2.5.3 滴灌设计参数(1)设计耗水强度Ea(作物日耗水量)根据有关资料及微灌工程技术规范SL103-95(下面简称规范)枸杞滴灌设计日耗水强度Ea=3.17mm/d:(2)灌溉水利用系数根据规范确定滴灌灌溉水利用系数=0.90(3)灌水器的选择由于项目区土壤保水性差,本设计拟选流量qd=2.1L/h(内镶式滴头,工作压

15、力0.05-0.4MPa)滴头,滴头间距0.5m,每行枸杞布设一条16PE滴灌管。 (4)土壤湿润比分析与计算湿润比P由下式计算 式中: Se滴头沿毛管的间距,Se=0.5m; Dw湿润带宽度,Dw=0.6m; St每棵作物株距,St=0.3m;Sr作物行距,Sr=3.0m。为增加湿润带宽度并提高土壤的保水性,建议对枸杞根系层进行必要的换土栽培。(5)灌溉设计保证率根据规范确定,滴灌工程灌溉设计保证率为90%。(6)设计灌水均匀度Cu=95%(7)计划湿润层深度Z枸杞是深根作物,根深可达0.81.2O米,滴灌根系主要分布在080厘米,所以计划湿润层深度定为80100厘米,取Z=1.0米。2.5

16、.4滴灌系统的规划1、滴灌系统结构水源水泵(加压)过滤器干管分干管支管毛管滴头。2、系统管网布置(1)管网布置原则根据作物种植要求及采用的灌溉技术,要求输水干管要适合灌溉形式的要求。因地制宜,结合首部位置和作物最佳种植方向的要求,使管道总长度最短和尽量少穿越其它地物。确保作物用水要求,调水便捷,管理维修方便。管道的纵剖面应力求平顺,为防止热胀冷缩和冬季冻害,干管均采用U-PVC管,地埋深度1.2m。并在分干管尾部修放空井,以便排除管道中冲砂水和秋季积水。(2)管网布置其中主管道与支管与滴灌管均采用树状布置。主管道为地埋管,支管垂直于干管,采用竖管及三通连接。枸杞株行距为3m1m,滴灌管沿种植方

17、向布置,按一行枸杞铺设1条滴灌管布置,滴灌管间距为3m,滴头间距0.5m。2.5.5作物灌溉制度1)设计灌水定额m=1000z p(max-min)/式中: m设计灌水定额mm;土壤容重g/cm;1.46z计划土壤湿润层深度1.0m;p土壤湿润比29%;max、min适宜土壤含水率上、下限(占干土重的%,一般max为田间最大持水率的90%、min为田间最大持水率的65%,即max-min=0.25田);田土壤田间持水量17%;灌溉水利用系数滴灌0.90;经计算:m =20.0mm=13.34m/亩2)设计灌水周期: T=m/Ea式中: m-设计灌水定额20mm;T-设计灌水周期d;Ea-设计灌

18、水强度3.17mm/d;经计算:T=6.3天,根据实际情况取7天。3)灌水延续时间:t=InSeSL /q式中: t为一次灌水延续时间,h; In为净设计灌水定额,mm;20.0 Se为滴头间距,m; 0.5 SL毛管间距,m; 3.5 田间水利用系数,0.9 q灌水器流量,L/h;2.1L/h 经计算,灌水延续时间t=12h;取12小时4)轮灌组数校核及轮灌组划分按枸杞需水要求,系统划分的最大轮灌组数为:式中:Nmax允许的轮灌组最大数,取整数;C一天运行的小时数,取20小时;T灌水周期,7d;t1次灌水持续时间,12h;经计算系统允许的最大轮灌组数N8.9,取N=8。5)轮灌方式轮灌方式有

19、分干管轮灌和支管轮灌两种可选用。分干管轮灌只需少数控制阀门,增大了分干管管径,可省去支管进口的控制阀门,方便管理, 资金投资大。支管轮灌可将流量分散,其所设计的分干管直径较小,但控制阀门很多,管理相对困难,资金投资较少。本设计采用支管轮灌方式,提高管道利用率,降低工程投资。 2.6 管网总体规划设计 2.6.1 管网布置原则(1)根据作物种植要求及采用的灌溉技术,要求输水管要适合灌溉的要求。(2)因地制宜,结合首部位置和作物最佳种植方向的要求,使管道总长度最短和尽量少穿越其它地物。(3)确保作物用水要求,调水便捷,管理维修方便。(4)管道的纵剖面应力求平顺,输配水管均采用地埋PVC管,埋深1.

20、2m。2.6.2 工作制度的确定根据灌溉系统的布置,为保证系统持续稳定的压力,分散水流,降低管道水头损失,因此将系统划分若干个轮灌区。详见平面布置图。2.6.3管网系统布置(1)滴灌管布置选用内镶式滴灌管,滴头流量2.1L/h。滴灌管的极限孔数按下式计算:式中:h2毛管的允许水头偏差,2.43m。 d-毛管内径,14.6mm.K-水头损失扩大系数,为毛管总水头损失与沿程水头损失的比值,K=1.11.2。S-毛管上分流孔的间距,0.5m。qd-毛管上滴头的设计流量,2.1L/h。经计算,滴灌管极限孔数为198个,则滴灌管平铺时最大铺设长度为198*0.5=99m。根据地块的长宽,地形高差,设计毛

21、管铺设长度定为70m。毛管双向铺设。(2)管网系统布置干管垂直于主管布置,支管平行于干管,支管长度为150m,管径为90mm,;支管上双向铺设滴灌管。管道布置详见“长山头农场枸杞滴灌工程平面布置图”。(3)主管、干管、管径选择主管和干管均采用U-PVC管,采用经济管径法初选管径,然后根据情况,通过比较确定管径。2.7各级管道流量计算(1)滴灌管流量计算式中:L毛毛管长度(m);Se灌水器间距,0.5m;q灌水器流量,2.1L/h。(2)支管流量计算根据下式计算支管的进口流量。 ,式中: Q支支管流量(m/h);Q毛毛管流量(L/h);St作物行间距,3.5m;L支支管长度(m)。(3)干管流量

22、计算Q干= Q支1条支管计算结果见表2-1 。(4)主管流量计算按轮灌区的划分,任意一段分干管流量等于最不利情况时的同时工作支管的流量之和,即 Q主= Q干2条干管计算结果见表2-1 。(5)水泵流量计算Q泵=1Q主 计算结果见表2-1 。2.8 经济管径的确定(1)经济管径的确定管径计算公式:D= 式中:D管道内径,m; Q管道流量,m/s;V采用适中流速1.25m/s。 (2) 各片区管网水力计算管道的水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失。管道沿程水头损失按下式计算: 式中:hf沿程水头损失(m); d管道内径(mm); f摩阻系数;0.948105L管长(m); Q流量(m/s);m流

23、量指数1.774;b管径指数4.774。局部水头损失为取沿程损失的10%。各片区干管、支管水力计算见下表。最不利轮灌组水头损失计算表表2-1 水力计算表长山头滴灌工程 单位:m管段流量流速管径公称压力管长水损小计备注计算管径选择管径内径沿程局部毛管双边铺设 , 毛管长70m (井灌)毛管0.29 1.259.12 16.00 14.40 0.25702.17 0.22 2.39 支管 25.20 1.2558.37 90.00 86.60 0.631502.24 0.22 2.46 干管25.20 1.2558.37 110.00 105.00 0.633051.82 0.18 2.00 主管

24、150.40 1.2582.55 160.00 152.60 0.635701.94 0.19 2.13 头道冲子主管250.40 1.2582.55 125.00 119.00 0.632803.10 0.31 3.41 二道冲子主管350.40 1.2582.55 125.00 119.00 0.634755.26 0.53 5.79 三道冲子主管450.40 1.2582.55 160.00 152.60 0.631050.36 0.04 0.39 三道冲子南主管550.40 1.2582.55 125.00 119.00 0.634204.66 0.47 5.12 主管650.40 1

25、.2582.55 160.00 152.60 0.632850.97 0.10 1.07 主管750.40 1.2582.55 125.00 119.00 0.632803.10 0.31 3.41 主管850.40 1.2582.55 125.00 119.00 0.633403.77 0.38 4.15 2.9水泵选型2.9.1系统总扬程井灌系统扬程:水泵扬程计算表项 目计算值主管道入口处必须工作水头(m)12首部枢纽系统水头损失(m)10.00沿程损失(m)1112.64水位与地形差(m)10动水位(m)20井管水头损失(m)3.4水泵扬程(m)66682.9.2机泵选配根据计算扬程和流

26、量。井灌系统出水管用DN100mm。选200QJ50-78/6潜水泵(18.5KW),每台泵的流量50m/h,扬程78米,配套功率18.5KW,配套控制开关型号QJO3-18.5频控制开关柜(18.5kw),电缆规格310。2.10管网结构水井-主管-干管-支管-滴灌管-灌水器-田间,主管、干管、支管均为地埋管,支管垂直主管布置,采用滴灌管,灌水器间距为50cm,滴头流量为2.1L/h。3 灌溉系统的施工及 安装3.1 工程施工(1)施工前的准备应检查图纸、文件等是否齐全,并校对是否与灌区水源、地形、作物种植及首部位置相符,发现问题应及时与设计部门协商,提出合理修改方案。应检查现场,制定必要的

27、安全措施,并严格按工期要求编制施工计划。建立施工组织,拟定放样、定线等各项施工顺序,编制劳力、工种、材料、设备、工程进度计划,制定质量检查方法。施工前应按设计要求检查工程设备器材、准备好施工工具。严格按照工期要求制定计划,确保工程质量,并按期完成。(2)施工基本要求施工必须严格按设计进行,若修改设计应征得设计部门同意。施工中必须随时检查质量,发现不符合要求的应坚决要求返工,不留隐患。对隐蔽工程必须填写隐蔽工程纪录才能进入下道工序施工。施工过程中应做好施工记录,施工结束后编制竣工图,编写竣工报告。施工中应注意防洪排水保护农田和林草植被,做好弃土处理。全部工程施工完成应及时编制竣工报告。(3)施工

28、程序施工放样,现场应设测量控制网,并保留到施工完毕。放样包括首部枢纽和干、支管的管线测量。管沟开挖,开挖1.3m,排水及基础处理。管道铺设,管道铺设应在沟底标高和管道基础质量检查合格后进行,在铺设管道前要对管材、管件、橡胶圈等重新作一次外观检查,发现有问题的管材、管件均不得采用。管道铺设过程是:管材放入沟槽 接口 部分回填 试压 全部回填。管道在铺设的过程中可以有适当的弯角,但曲率不得大于管径的300倍。井室,井室安装闸阀时,井底距承口或法兰盘的下缘不得小于100mm,井壁与承口或法兰盘外缘的距离不应小于250mm,在井室建筑时应同时安装预留支管,预留支管的管径、方向、高程应符合设计要求,管与

29、井壁衔处应严密,预留支管管口宜低强度等级砂浆砌筑封口抹平,砌筑圆形检查井时,应随时检测直径尺寸,当四面收口时,每层收井不应大于30mm;当偏心收口时,每层收进不应大于50mm。井内壁抹面应分层压实,外壁应采用水泥沙浆挤压密实。砌筑至规定高程后,应及时安装井圈,盖好井盖。回填,回填土应干湿适宜,分层夯实与砌体接触紧密。3.2 设备安装(1)安装前的准备安装前工作人员应了解各种设备性能,熟练掌握施工安装技术的要求和方法。准备好安装用的各种工具和测试仪表:如扳手、管钳、生料带等。确定与设备安装有关的土建工程已经验收合格,并按设计文件要求,全面核对设备规格、型号、数量和质量,严禁使用不合格产品。(2)

30、首部枢纽设备安装电机与水泵安装应按产品说明书进行,并按机电设备安装工程施工及验收规范中有关规定执行。电机外壳必须接地,接线方式应符合电机安装规定,并通电检查和试运行。机泵必须用螺栓固定在混凝土基座或专用架上。施肥设备应安装在网式过滤的前面,其进、出水管与灌溉管道连接应牢固,如使用软管,应严禁扭曲打折。测量仪表和保护设备安装应按设计要求和流向标记进行。(3)管道安装对塑料管规格和尺寸进行复查,管内必须保持清洁。PVC管连接时其管件应连接紧密,以防止漏水。(4)管道安装要求1)管道安装应按干、支管顺序进行;安装前管内应保持清洁,不得混入杂物。2)塑料管粘接方法与要求A、粘合剂必须与管道材质相匹配。

31、B、被粘接的管端、管件应清除污迹,并进行配合检查。C、承接管轴线应对直重合,承轴深度应为管外径的115倍。D、插头和承口均匀涂上粘合剂后应适时承插并转动管端,使粘合剂填满间隙。E、粘接后24小时内不得移动管道。3.3 滴灌主要材料的规格及技术标准(1)内镶式滴头是把滴头镶在管内壁上的一体化滴灌管。适用于枸杞、果树、园林绿化等高附加值经济作物的灌溉。优点:带有大面积的入口流道,安装使用方便。采用系流流道,具有一定的压力补偿作用。高水压、长流道可以在灌水器内形成瑞流,具有自清洗功能。4 灌溉系统的验收1)保修责任期满后,灌溉系统运行正常,无跑、冒、滴、漏现象。2)植物生长正常,无旱涝不均现象。3)

32、管道无丢失、损坏、堵塞现象。4)整个系统埋设的表土无沉降、下陷情况。5)灌溉系统的隐蔽工程,必须在施工期间进行验收,合格后方可进行下道工序。隐蔽工程检查合格后,应有签证和验收报告。6)进行全系统的试运行,对各项技术进行实测并出据测试报告。5.施工组织设计5.1施工条件(1)供水、供电条件该区域年降雨量200mm左右,水源是机井。在电力方面,高压电线路直达场区,农村电网已全面改造,达到了安全用电、正常供电和城乡同网同价的电力供应基础。(2)工程条件项目区投劳积极性较高,交通运输方便。场地开阔,便于施工布置。东大路、109国道经过我场,距离长山头农场200米,交通运输十分便利。满足项目的建设要求。5.2主体工程施工主体工程包括机井、泵房、田间压力管道系统。工程实行统一规划,合理布局。机井、泵房、田间压力管道施工须严格按照现行水利、建筑有关施工技术规范要求进行,现场发现问题,及时与有关部门联系,以便妥善处理,确保工程施工质量。设计要求所有建筑物基础以下翻夯1m深。(1)土方开挖与回填泵房基础土方开挖时应注意接近开挖到设计高程时,预留2030cm厚保护层,以免基坑面层的土料受到扰动和破坏,在基础施工前抓紧时间一次清理,基础不得超挖。管

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