江永县千家峒乡农田水利设计

目录摘要……………………1关键词…………………11前言…………………21.1选题背景和工程目标……………21.2工程设计目标……………………21.3国内外研究现状…………………21.3.1国内研究现状…………………21.3.2国外研究现状…………………32工程概况……………32.1工程相关指标概述………………32.1.1工程区位置和范围……………32.1.2工程根本指标…………………32.2工程区自然条件…………………42.2.1地形地貌………………………42.2.2气象……………42.2.3土壤……………52.2.4植被……………52.2.5水文与水文地质………………52.2.6工程地质………………………52.2.7天然建筑材料…………………63工程根底设施和土地利用限制因素分析…………63.1工程根底设施分析………………63.1.1道路交通设施…………………63.1.2灌溉与排水设施………………63.1.3电力设施………………………73.1.4农田防护与生态环境保持设施………………73.2土地利用限制因素分析…………73.2.1自然限制因素…………………73.2.2农业设施限制因素……………74水土资源供需平衡分析……………84.1灌溉水源…………84.2灌溉需水量分析…………………84.2.1需水类型确实定………………84.2.2灌溉定额确实定………………84.2.3灌溉水利用系数确实定………84.2.4灌溉需水量计算………………94.3可供水量分析……………………94.3.1工程区水资源概况……………94.3.2供水现状………………………94.4工程区水土资源供需平衡分析…………………95工程规划……………105.1农村土地综合整治工程规划……………………105.2工程工程规划……………………115.2.1土地平整工程规划……………115.2.2灌溉与排水工程规划…………125.2.3田间路桥工程规划……………135.2.4农田防护与生态环境保护工程规划…………145.3规划方案比选……………………145.3.1土地平整方案比选……………145.3.2水源工程比选…………………155.3.3田间道路布置方案比选………155.3.4农田防护及生态环境保护方案比选…………165.4土地利用结构调整………………166工程工程设计………………………166.1土地平整设计……………………166.1.1土地平整分区…………………166.1.2田块修筑工程设计……………176.2灌溉与排水工程设计……………176.2.1水源工程………………………176.2.2输水工程设计…………………186.2.3渠道设计………………………186.2.4灌溉渠道纵断面设计…………216.2.5排水工程设计…………………216.2.6配套建筑物……………………236.2.7节制闸进水闸设计……………276.3田间路桥工程设计………………276.3.1田间道路………………………276.3.2生产路…………276.3.3农桥工程设计…………………277工程总结……………30参考文献………………30致谢……………………31江永县千家峒乡农田水利设计学生:指导老师:摘要：为了大力推进“一化三基”战略，统筹城乡开展，以土地综合整治工程为平台，优化土地利用结构布局，加强耕地和生态环境保护与建设，改善农村生产生活条件，促进农业现代化和社会主义新农村建设，推动城乡统筹协调开展，江永县千家峒乡农田水利设计工程通过对田、水、路、林、村进行综合整治，既能增加有效耕地面积、提高耕地质量，又能提高综合生产能力，增加农民收入；既能做到城乡统筹开展、实现城乡建设用地增减挂钩，又能建设生态高效农业产业区。关键词：农田水利；工程设计；土地整理；IrrigationDesignofQianjiatongTowninJiangyongStudent:ChenWenchaoTutor:XiaoWeihua(CollegeofEngineering,HunanAgriculturalUniversity,Changsha410128,China)Abstract:Tovigorouslypromotethe“oneindustrializationandthreebasics”strategy,totakebothurbanandruraldevelopmentintoconsideration,tooptimizethestructuralarrangementoflandwiththeintegratedlandremediationpoojectsasaplatform,tostrengthentheprotectionandconstructionofarablelandandecologicalenvironment,toimproveproductionandlivingconditionsinruralareas,topromoteagriculturalmodernizationandthesocialistnewruralconstruction,topromotethecoordinateddevelopmentofurbanandruralareas,throughthecomprehensiveimprovementoffarmland,water,road,forest,village,theprojectcannotonlyincreasetheeffectivecultivationareaandimprovethecultivationquality,butalsoimprovethecomprehensiveproductivecapacityandincreasefarmers’income;notonlycanitrealizetheitegratedurbanandruralandtheconnectedruralandurban,butalsoitcanbuildtheecologicalefficientagricultureindustryarea.Keywords:Irrigationandwaterconservancy;Designofengineering;Landconsolidation1前言1.1选题背景与工程意义耕地是人类赖以生存和开展的根底，近年来随着经济建设的不断进步，城市化和工业化的进程明显加快，同时人口不断增加，造成我国人地矛盾日益锋利，耕地后备资源缺乏的问题愈发突出，形势严峻。面对当今的世界经济、政治格局，不可能依靠国际市场来解决中国的粮食问题，必须立足国内解决。这就是我国未来粮食供求关系的“四个不会变”的总趋势，即人口增长的趋势不会变、耕地资源总量特别是人均耕地资源数量缩减的趋势不会变、粮食需求总量不断增加的趋势不会变、立足国内为主解决粮食问题的原那么不会变。土地整理是实现耕地总量动态平衡的必要之路，是我国耕地保护的重要举措。农田水利工程是土地整理工程设计规划的重要组成局部，一般指在对洪、涝、旱、渍、盐、碱等进行综合治理和合理利用水资源的原那么下，对水土资源、灌排渠系及其建〔构〕筑物等进行的统筹安排。在进行农田水利工程规划时，不仅要考虑灌溉水源、灌溉渠系布置、排水沟系布置及容泻区等灌排本身因素，还要防止沟渠之间的交叉，沟渠与道路的交叉以及水工建〔构〕筑物与道路等工程的交叉问题，做到既经济又合理。为落实最严格耕地保护制度、确保耕地总量动态平衡、实现社会经济又好又快开展，本着“四个相结合”、田水路林村综合整治、土地经济效益最大化、土地资源可持续利用的原那么，江永县国土资源局根据本县土地资源利用特点及利用中存在的问题，遵照省国土资源厅《2011年省级农村土地综合整治示范工程的申报指南》精神和《江永县土地利用总体规划》(2006-2020年〕及《江永县土地开发整理规划》(2006-2020年〕要求，拟在江永县千家峒瑶族乡大宅腹等四个村实施较大规模的土地综合整治工程。1.2工程设计目标通过土地综合整治，改善农田生态环境，提高土地质量，增加有效耕地面积，增加粮食产量；完善工程区农业根底设施建设，保证工程区土地资源的可持续利用；优化、调整农业产业结构，高效利用和优化配置土地资源，保障并提高工程区人民的农业经济效益。工程完成以后，可新增耕地面积7.02hm2，新增耕地比例3.05％。1.3国内外研究现状1.3.1国内研究现状纵观我国农业根底设施理论与实践的研究，虽然起步不是很早，但近十几年来开展迅速，我国学者对农业根底设施概念、用途、作用机制和关于农田水利供应等方面作了大量的研究。近年来，农田水利等农业根底设施问题已经引起学术界的高度关注，理论界对农业根底设施概念、作用机制等问题进行了大量的研究，同时针对农业根底设施的开展中存在的问题也提出了大量的对策措施。随着研究不断深入，取得了大量的研究成果。这些成果说明，对农田水利等农业根底设施问题的研究正不断取得新的进展，这些成果丰富了我国根底设施的经济理论，为完善社会主义市场经济体制提供了理论依据。正是基于以上众多学者的研究成果，本文对江永县千家峒乡农田水利根底设施建设的进行了论述，力求找出更好的适合当地的开展思路。1.3.2国外研究现状国外很少有专门关于水利根底设施建设系统的研究，目前的研究主要在公共产品理论、根底设施概念、投资及供应等方面，但无疑这些相关的研究对农田水利等农业根底设施建设的研究具有很好的借鉴意义。纵观国内外，有关根底设施的研究一般从根底设施产业的整体出发，农村根底设施往往作为根底设施的重要组成局部，包含在根底设施的大概念中。总体上，国内外对根底设施的相关研究除了根底设施的内涵外，主要集中在根底设施与经济开展关系、根底设施投融资等方面。国外的研究说明，有关根底设施的研究一般从根底设施产业的整体出发，农业根底设施往往作为根底设施的重要组成局部，包含在根底设施的大概念中。总体上，国外对根底设施的相关研究除了根底设施的内涵外，主要集中在根底设施与经济开展关系、根底设施投融资等方面，对农业根底设施建设以及日后的管理方面比拟少。2工程概况2.1工程相关指标概述2.1．1工程区位置和范围江永县位于永州市南部，都庞岭南麓，东南与江华瑶族自治县接壤，南与广西富川瑶族自治县相连，西南与广西恭城县交界，西北与广西灌阳县毗邻，北部紧靠道县，南北长63km，东西宽55.5km。属亚热带季风湿润气候，四季清楚，气候温和，光照充足，雨量充分，无霜期长，自然条件优越。地表水资源为44.06亿m³,人均水量10152m³,平均每亩耕地有水量13433m³。本工程位于江永县西北部的千家峒瑶族乡，距县人民政府9.5km，工程区涉及大溪源村、大宅腹村、枫木坪村和刘家庄村4个行政村。2.1.2工程根本指标工程区总规模230.13hm2，土地整理区建设总规模为230.10hm2，经整理后新增耕地面积为7.02hm2，新增耕地率为3.05%；城乡建设用地增减挂钩拆旧区面积为0.03hm2，将全部作为建设用地周转指标。工程总投资规模为1017.99万元。其中，省以上投资909.18万元，省以上亩均投资2828.50元/hm2，地方配套资金260万元。2.1.3工程建设内容本工程主要建设内容包括：土地平整工程、灌溉与排水工程、田间路桥工程、农田防护及生态环境保护工程共四大工程。土地平整工程是对局部现有耕地和新增耕地区域的平整。对现有耕地有选择性的局部平整，通过内部平整或田块间土方调配等工程措施，尽可能的使田块标准和规整，减少田坎占地面积，为农业的集约化和机械化提供有利条件；对工程区未利用土地进行改造，通过土地平整、土壤改进等工程措施，实现耕种。灌溉与排水工程主要是完善工程区灌排体系，在充分利用现有沟渠的前提下，布置农田灌排体系，配套灌排根底设施。根据工程区地形特点和群众要求，对工程区主要的灌溉渠道和排水沟进行整修硬化，新增局部斗渠、斗沟、斗灌排渠、整修原有沟，配套农沟和农渠，形成渠相通、旱能灌、涝能排高效农田灌溉体系。工程区内实现土地流转和进行农业产业结构调整的区域，按照其种植作物的特点进行灌排设计。田间路桥工程的布局以现有农村道路为根底，结合县交通部门实施的畅通工程规划，对工程区内原有田间道路进行整修，对局部连接较大居民点和主干道的田间道进行硬化；在原有田间道路的根底上新修二级田间道和生产路，为生产物资及农产品的运输、田间作业机械和人畜田间作业提供有利的条件，为农业机械化和集约化开展奠定根底。农田防护与生态环境保护工程主要表达在机械下田坡道和田间垃圾池的修建。机械下田坡道的修建主要防止机械下田作业对路肩、沟渠造成的破坏。垃圾池主要沿田间道侧布置，主要收集田间作业产生的废弃物，防止污染农田。其他工程主要涉及工程标志牌1座。2.2工程区自然条件2.2.1地形地貌工程区属丘陵地貌，位于江永县北部消水河两侧的丘陵岩溶谷地。地形较平坦，总体呈现北、西部高，东、南部低的缓坡，海拔在290m~330m之间。2.2.2气象工程区属中亚热带湿润季风气候区，气候温和，四季清楚，雨热同季。多年均气温18.4℃，多年〔1959年～2000年〕平均降水量1575.7mm，多集中于4～8月，占年降雨量的70%，最大年降水量1987.2mm(1993年)，最小年降水量1006.6mm(1969年)，年平均蒸发量1537.7mm，最大月蒸发量249.7mm。全年最多风向为偏北风，夏季盛行南风，年平均风速2.1m/s，年最大风速15.7m/s。年均日照时数1521.8h，最多年1832h〔1971年〕，最少年1212h〔1961年〕，太阳总辐射量106.7千卡/cm2；日均气温≥10℃,年积温5686.6℃，无霜期300d。2．2.3土壤土壤为红壤、河潮土，土层厚度0.3～2.0m,耕作层一般厚20cm,土壤PH值呈中性或酸性，土质较肥沃，有机质含量2～4%；区内土壤含砂量适中，通透性较好，有利于微生物活动，肥料分解较快，土壤有效养分中等。2.2.4植被工程区内土壤适宜种植水稻及香芋等经济作物；旱土以种植红署、花生等；居民点附近星散种植乔木和竹林。工程区周边低山丘陵林木茂盛，主要树种为松、杉、常绿乔木、灌木等。2.2.5水文与水文地质工程区位于江永县北部丘陵岩溶谷地，谷地东西两岸丘坡陡峭，山地面积广，集雨面积大，泉水、瀑布较多。工程区地表水资源丰富，大溪源、上木源、排溪源、下江源，大栗源等大小溪流汇成大远河，纵贯乡境注入消江，是工程区主要灌溉水来源，也是工程区的承泄区。区内年均降水量1575.7mm，是工程区水塘等地表水与地下水的主要补给来源。工程区内地下水丰富，地下水以第四系松散岩类孔隙水为主，深部岩溶水较发育，砂、砾卵石与漂石地层为区内主要含水层，水位埋深一般为1.0～3.0m。地下水化学特征以重碳酸钙型水为主，PH值呈中性或弱酸性，地下水水质良好。2.2.6工程地质工程区内地层以寒武系灰岩为主，灰岩岩溶作用强烈；表层为第四系全新统地层，是河流、山洪搬运堆积的松散堆积土层，其地层岩性以粘性土、砂、砾卵石、漂石等为主，表层多以粘性土、含砾砂质粘土为主，向下多为砾卵石、漂石堆积物。工程区工程构筑物均属小〔五〕型建筑，从工程地质条件看，工程区实施工程建设是可行的。工程构筑物位于河流、溪沟附近等软性地质根底时，可采取加大清基深度、换填土、分层碾压、打木桩及抛石等措施，确保构筑物根底的稳定性。2.2.7天然建筑材料工程区周边可利用的天然建筑材料有木材、碎石、块石等，这些建筑材料距离工程区较近，交通便利，且储量较大，完全可以满足工程区工程建设的需要。3工程根底设施和土地利用限制因素分析3.1工程根底设施分析3.1.1道路交通设施工程区对外交通比拟便利，大宅腹片通村公路贯穿南北，枫木坪片乡道紧靠西侧，区内各村村级道路相连接，但多数道路路况较差，路面坑洼不平，且工程区用于农业生产的田间道和生产路较少，且未形成网络，不能适应机械化耕作要求。现有道路调查表见表1：表1现有主要道路调查表Table1Thetableofexistingmajorroads编号路面材质路面宽度m路面状况规划状况原有道路-1水泥路面4.5较好保存现状原有道路-2土路3.8差整修原有道路-3土路1.8差整修原有道路-4土路4.0差整修原有道路-5土路3.5一般整修原有道路-6土路3一般保存原有道路-7碎石路面4.2差整修〔硬化〕原有道路-8土路4.0一般保存3.1.2灌溉与排水设施工程区水源充足，工程区附近有水库—团结水库〔小Ⅱ型水库〕和流经工程区的大溪源河是主要的灌溉水源，此外还有局部山冲水作为补充水源。工程区紧邻小〔Ⅱ〕型水库—团结水库，其有效库容257万m³，是工程区的主要灌溉水源，团结坝左干渠引团结水库之水贯穿工程区。工程区灌溉水源充足，但其配套灌排系统缺乏统一规划，比拟紊乱且大局部沟渠为土质沟渠，淤积渗漏现象严重，局部硬化渠道，也由于年久失修，破损渗漏严重，无法满足灌溉排水要求，造成灌溉水的浪费和排水不畅，同时渠道配套设施也不完善，影响区内农作物正常生长和产量提高，现有主要沟渠调查表见表2：表2现有主要沟渠调查表Table2Thetableofexistingsurveyditches编号底宽m深m现状状况规划后状况左干渠-16.02.0硬化渠道配套资金整修原有沟渠-23.50.8土沟保存现状原有沟渠-30.50.5土沟废弃原有沟渠-40.50.5梯形土沟废弃原有沟渠-50.70.6梯形土沟整修原有沟渠-61.50.6矩形土沟整修原有沟渠-70.70.4矩形土沟废弃原有沟渠-80.50.5矩形土沟整修左干渠作为工程区主要的灌排渠道，因年久失修导致灌排不畅，群众要求整修的呼声强烈。3.1.3电力设施工程区农村电网改造已根本完成，电力充足。工程区各村均有220V和380V的中低压线路，根本覆盖整个工程区，已接入各村民小组和各居民点，完全能够满足工程区居民生活用电及农业生产性用电的需要。3.1.4农田防护与生态环境保持设施工程区属于低山丘陵地势，工程区所在地区已封山育林，环绕的低山丘岗上均是林木蓄积区，生态环境良好，根本无风害，无较大水土流失情况，未种植防护林。3.2土地利用限制因素分析3.2.1自然限制因素工程区内土壤抗蚀能力差，区内降雨量呈年内分布不均，暴雨强度大，易造成水土流失和洪涝灾害，通过改善工程的排水条件，将水土流失和洪涝灾害造成的危害降到最低；工程区内新增耕地区域矿物质养分含量高，但土壤中氮、磷、钾相对较缺乏，需进行土壤改进。3.2.2农业设施限制因素工程区内灌排渠系等级低，质量差，大量耕地因缺乏灌排水利设施而产出率较低，甚至局部因引水困难而荒芜；工程区对外交通便利，但用于农业生产和生活的田间道路系统却很不完善，完全不能满足农业生产和生产的要求，田块布局不合理，普遍偏小，导致农业机械化程度不高；工程区农业产业结构不合理，农产品结构单一，导致农产品价格偏低，农民收入得不到提高；4水土资源供需平衡分析4.1灌溉水源工程区紧邻小〔二〕型水库——团结水库，其有效库容257.0万m³，是工程区的主要灌溉水源，贯穿工程区的左干渠是主要的灌排设施。此外还有多处山冲水和大溪源河作为补充水源。根据实际调查结合当地的资料，工程区山冲水的可供水量为13.10万m³，可以满足周围就近田块的灌溉。4.2灌溉需水量分析4.2.1需水类型确实定工程区用水主要为农田灌溉用水，居民用水主要靠地下水，工程区其它需水量极少，预测时可不予计算。作物种植结构确实定农业需水量与工程区种植结构密切相关。整理后，工程区主要以种植一季烟草和一季晚稻为主。考虑到以后的种植制度调整的可能，工程区需水量计算以需水量大的双季水稻种植来计算。4.2.2灌溉定额确实定工程区以种植双季稻为主，同时有局部旱地的分布。综合考虑江永县的多年降水、蒸发资料，以及工程区作物灌溉制度，根据《江永县农业区划报告集》及当地实际情况，通过频率分析，选出不同保证率的灌溉定额：平水年〔P=50%〕：水田〔种植双季稻〕7450m³/hm2，旱地2276.5m³/hm2；中等干旱年〔P=75%〕：水田〔种植双季稻〕8500m³/hm2，旱地2832.8m³/hm2；特枯干旱年〔P=90%〕：水田〔种植双季稻〕9500m³/hm2，旱地3035.4m³/hm2。4.2.3灌溉水利用系数确实定灌溉水有效利用系数包括衬砌渠道水利用系数和田间水利用系数。工程区整理前渠道大局部为土质渠道，灌溉水利用系数较低，约为0.55。通过土地综合整治，对灌溉渠系全面硬化，灌溉水利用系数将得到提高。根据《灌溉排水工程学》〔汪志农主编.中国农业出版社.2000.3〕中灌溉渠系的输水损失和设计流量计算的要求：灌溉面积小于0.067万hm2时，渠系水利用系数渠0.85～0.75；田间水利用系数可以到达0.95以上，本工程渠系水利用系数取0.80；田间水利用系数水田取0.95。灌溉水利用系数＝渠系水利用系数×田间水利用系数，由此可得该工程水田灌溉水利用系数为0.76。4.2.4灌溉需水量计算土地整理后工程区耕地面积为218.55hm2，其中灌溉水田面积197.52hm2，旱地21.03hm2，需水量计算公式如下： Q需＝〔q1S1+q2S2〕/ηsηf(1)Q需——需水量，单位：立方m；其中：q1、q2、——水田、旱地灌溉定额，单位：立方m/hm2；S1、S2、——水田、旱地面积，单位：hm2；ηs——渠系水利用系数〔自流灌溉取0.80〕；ηf——田间水利用系数〔水田取0.95〕。由上式计算得在90％保证率下，可得工程区农业灌溉需水量为281.32m³。4.3可供水量分析工程区水资源概况降雨工程区属中低纬度中亚热带季风区，雨水充分，年平均降水量为1575.7mm。地表水资源工程区紧邻小〔二〕型水库——团结水库，其有效库容257.0万m³，是工程区的主要灌溉水源，贯穿工程区的左干渠是主要的灌排设施，各水源可供水量情况如表3：表3供水分析表Table3Watersupplyanaiysisform〔单位：万m3〕工程团结水库大溪源河山冲水合计总库容〔塘容〕257.0172.4025.0454.4可供水量221.9254.8213.10289.84地下水资源工程区地下水丰富，地下水水质良好，成为工程区居民主要的饮用水源。4.3.2供水现状工程区用水主要是农田灌溉用水，工程区水资源丰富，灌溉水源较多，水库之水主要通过引水渠道引水自流灌溉，溪沟之水通过拦水坝拦水，再通过渠道向工程区引水灌溉。4.4工程区水资源供需平衡分析整理后工程区需水主要为农田灌溉用水，生活用水主要为地下水，工程区其它用水较少，因此预测时只计算农田灌溉用水。工程区灌溉设计保证率按《灌溉与排水工程设计标准》〔ＧＢ5088-1999〕应为85%至95%，本工程区水量充分，取90%。根据工程区需水量、可供水量进行水资源平衡分析，水量调度原那么：主要引水库灌溉，大溪源河和山冲水起补充灌溉。工程区资源供需平衡分析见表4:表4水资源供需平衡分析表〔Ｐ=90%〕Table4Watersupplyanddemandbablanceanalysistable月份需水量供水量平衡结果旱地综合

净灌定额水田综合

净灌定额需水量总量团结水库大溪源河山冲水充裕4m3/hm2157m3/hm2512.80万m314.60万m314.85万m311.52万m32.69万m30.64万m30.255236770.7021.9422.3217.314.040.970.386651.12126.3360.5461.5947.7611.162.671.0578602808.6079.9781.3463.0814.743.521.3884291400.9539.8940.5831.477.351.760.699358.71171.3933.3533.9326.316.151.470.5810343.7709.2331.0335.2624.488.702.084.23合计30359500.00281.32289.86221.9254.8213.108.54从工程区水资源供需平衡分析表可知，工程区水利条件较好，水源水量充足，能满足设计年〔Ｐ=90%〕灌溉要求，水量仍是略有充裕，灌溉保证程度较高。只要完善工程区内排灌水利设施，完全可保证区内农作物旱涝保收。5工程规划5.1农村土地综合整治工程规划根据湖南省委省政府的要求，国土资源厅决定开展村级国土综合整治规划编制工作，并先后出台了《关于开展村级国土综合整治规划试点工作的通知》〔湘国土资办发[2009]95号〕和《省以上投资农村土地综合整治工程立项条件〔暂行〕》〔湘国土资办发[2009]152号〕等文件，根据以上文件精神，江永县政府委托湖南省测绘科技研究所编制了《江永县千家峒瑶族乡大宅腹等四个村土地整治规划〔2011-2020〕》〔以下简称《规划》〕，该规划以土地利用总体规划、城乡建设规划为依据，由县级人民政府组织国土、规划、农业、林业、环保等相关部门及乡镇政府，整合工程所涉及各村庄建设、交通、水利、农业等规划资料，编制了土地综合整治工程规划。并于2011年7月由江永县政府和各部门进行了评审。《规划》共包括：水利工程、道路交通、居民点建设、生态用地、公益设施、土地开发整理、农业产业开展、土地利用规划八个子规划。规划图件对于工程方案的布局起到一定的指导作用，特别是交通、水利和新农村建设的内容，给予工程很大的参考。为了能够整合农村土地综合整治规划，优化资源配置，工程规划设计方案与农村土地综合整治规划紧密结合，具体内容如下：土地平整工程对现有耕地有选择性的局部平整和新增耕地区域的平整，促使耕地经营权集中到农业大户、种植能手手中，带动地方全面实施综合开发，逐步形成规模农业、品牌农业和生态农业的新格局。灌溉与排水工程主要是完善工程区灌排体系，在充分利用现有沟渠的前提下，布置农田灌排体系，配套灌排根底设施。根据工程区地形地势，灌溉与排水工程总体采用“灌排相邻”和灌排结合的布置模式，耕作田块的布置总体上按田块长边受光照时间最长，受热量最大，尽量选用南北方向布置，局部田块根据地形稍偏向西南及东南方向。渠道充分考虑工程区地形布设，同时遵循充分利用原有水利设施和投资最少原那么，采用灌渠和排水沟相邻或灌排结合方式布置。田间路桥工程的布局以现有通村公路为根底，根据工程区的面积、地形、地势、当地农民生产生活习惯以及道路现状等，在充分考虑利用现有道路的根底上，结合交通等部门的规划，进行田间道路的规划。本工程区只需布置田间道、生产路共两个级别的田间道路。本次规划设计沿工程区的主要田间道修建田间垃圾池，百姓在田间生产、生活会产生一定的生活垃圾和生产废弃物，随意丢弃会对环境和土壤产生不好的影响，垃圾池方便百姓集中收集田间垃圾，也方便集中燃烧。垃圾池是沿主要的田间道布置对建设新农村，保持总体整洁、加速标准化起一定的推动作用。5.2工程工程规划5.2.1土地平整工程规划土地平整工程为条田平整，条田平整以条田为单元，土方以条田内部平衡为主，根据灌溉和排水要求，田块间可适当进行土方调配。本工程条田平整工程设计原那么是以工程区挖填土方根本平衡为原那么，条田的形状根本上以路、渠或渠、渠及路、路相交构成的矩形结构，形状规那么，约30-50m×80-120m的方块。土地平整区与非平整区主要以地形为标准：地势不平但高差较小地势较缓，且田埂杂乱，占地较多，对外交通便利的田块需要平整；设计后地类进行了变更的田块需要平整；丘块间高差较大的及地形复杂的田块，由于此类田块平整难度大、费用过高，且平整后容易造成水土流失的丘块不参与平整。根据土地平整工程设计的根本原那么并结合工程区的地形、地势特点，将整个工程区分为两种类型的区域：非平整区：一是工程区内现有地势平缓、布局合理、田块规整的现有耕地；二是工程区周边有灌溉保障且丘坎密集、高差较大的耕地。这类地块地面坡度较大，田坎欠稳定，对这类区域实施平整将引发水土流失等破坏性结果,故不进行平整。平整区：本工程主要对两种类型区域进行平整：对工程区地势平缓，地面坡度小且布局不合理的现有耕地：这局部耕地质量较好、土层较好厚，但丘块小，田坎杂乱，占地较多，具有较大的整理潜力，是该工程新增耕地的来源之一，按条田规格进行平整。耕作层地力保持工程包括表土剥离与回填、田埂修筑。对现有耕地的平整，平均挖深大于20cm的区域，进行表土剥离后再回填，以免破坏耕作层。对工程区新增耕地实施土地翻耕和外运耕作层，土地翻耕利用太阳紫外线可杀死土壤中的有害病菌，提高田间持水能力和土壤抗蚀性能力，降低土壤容重，减轻土壤冲刷，增大土壤孔隙，改善土壤通气状况，利于土壤生物生长发育从而提高农作物的抗害能力，外运耕作层有利于改善土壤肥力。机械平整后，对田面平整度达不到设计标准要求的区域，进行人工细部平整，以利于耕种。5.2.2灌溉与排水工程规划输配水系统总体布置和各级渠道典型控制面积、间距本次输配水系统分为水田输配水系统和旱地输配水系统，以水田输配水系统为主。水田输配水系统以明渠输水为主，旱地输配水系统以沟灌和畦灌为主。明渠输水按照逐级布置的原那么，上一级向下一级供水。本工程渠道建设分为斗级和农级，即斗渠、灌排两用渠下设农渠。农渠间距控制在100 m～200m，典型控制面积为6hm2；斗渠和灌排两用渠没有严格的距离控制，为工程区主要的田间灌排渠系，依水源位置和地形条件而定，斗渠=1\*ROMANI典型控制面积为20hm2，斗渠Ⅱ典型控制面积为30hm2，斗灌排渠〔灌溉〕典型控制面积为40hm2。排水系统总体布置及与承泄区的衔接措施本工程排水系统主要任务包括田间排水、承接外来水和降渍。田间排水系统以明沟排水为主，在渍害严重的地方可采取沟渠结合排渍的方法排出地下水，依据逐级布置的原那么，形成排水网络，由斗沟、灌排两用渠、原有沟、农沟和毛沟构成，排水系统最终与承泄区相衔接。排水沟的典型控制面积分别为：斗沟Ⅰ控制面积20hm2，斗沟Ⅱ控制面积30hm2，整修原有沟典型控制面积80hm2，斗灌排渠〔排水〕典型控制面积为12.5hm2，农沟=1\*ROMANI和农沟=2\*ROMANII典型控制面积均为6hm2。由田间毛沟将余水聚集到农沟，再由农沟汇入到斗沟、灌排两用渠和原有沟，最终排入承泄区。田间灌溉排水工程形式和布置工程区灌溉用水主要来源于团结水库〔小二型水库〕和流经工程区的大溪源河，此外还有局部山冲水作为补充水源。大宅腹村：主要是新修斗渠Ⅰ-1通过原有拦河坝-2引山冲水，整修斗渠Ⅰ-1引山头源河之水，整修斗渠Ⅰ-2引山塘之水，再由其余各农渠将水输送到区域各个田块，余水主要通过农沟将水汇入整修斗沟Ⅱ-1、新修斗沟Ⅰ-1、整修原有沟-2、整修斗沟Ⅰ-1、整修斗沟Ⅱ-2、整修斗沟Ⅰ-3后排入山头源河。大溪源村：主要通过整修斗渠Ⅱ-1引团结水库之水、整修斗渠Ⅰ-3引大溪源河之水、整修斗渠Ⅰ-6引山冲之水、整修斗渠Ⅰ-5引原有拦河坝-1之水，再由其余各农渠将水输送到区域各个田块，余水主要通过农沟将水汇入整修原有沟-1、整修斗沟Ⅰ-2，最终排入大溪源河和紧邻工程区的溪沟中。枫树坪村：主要通过整修斗渠Ⅰ-1和整修斗渠Ⅰ-2引水井之水、整修斗渠Ⅰ-3引山冲水、整修斗渠Ⅰ-4引工程区外拦河坝之水，再由其余各农渠将水输送到区域各个田块，余水主要通过农沟将水汇入整修斗沟Ⅱ-1、整修斗沟Ⅱ-2、整修斗沟Ⅱ-3、整修斗沟Ⅰ-1、整修斗沟Ⅰ-2、整修斗沟Ⅰ-3排入工程区外和前面河。刘家庄村：主要通过整修斗渠Ⅰ-7引山冲之水进行灌溉，再由其余各农渠将水输送到区域各个田块，余水主要通过农沟将水汇入紧邻工程区的溪沟。渠系建筑物的位置、类型本工程渠系建筑物主要包括管涵、水闸、桥涵、拦水坝和跌水。斗渠、农渠、农沟、灌排两用渠过田间道路设置管涵，分过生产路管涵和过田间道管涵两种。沟渠落差大于1m时布置跌水，按1m和2m跌差进行设计。5.2.3田间路桥工程规划田间道布局遵循方便居民出行和耕作、有利于提高农业机械化水平、充分利用现有田间道路的原那么。工程区内部现有多条道路，但是大局部的道路未相互衔接，尤其是区内各村之间缺少直接联通的田间道，不便于生产和生活。此次规划主要是在整修现有道路的根底上新修了田间道和生产路，使工程区内的道路形成网状。具体道路工程规划如下：工程区内的主干交通为与通乡公路相连的整修〔一级〕田间道，新修二级田间道和整修二级田间道，它们是连接居民点与工程区周边硬化道路的重要通道，主要为区内生产物资及农产品运输、田间机械作业等效劳，工程区其他道路的布设以此为骨架进行，生产路在二级田间道网的根底上根据农民生产、生活的需要布设，主要作用是方便人、畜下田作业。5.2.4农田防护与生态环境保护工程规划工程区属于丘陵地貌，工程区所在地区已封山育林，环绕的低山丘岗上均是林木蓄积区，生态环境良好，根本无风害，无较大水土流失情况，且土地综合整治工程对环境破坏性较小，结合工程区内群众的意见，工程区不需布置防护林。考虑到机械下田作业的需要，并尽可能的减少机械下田给道路路基或田坎造成的破坏，拟沿一、二级田间道每经过一个田块设置一处机械下田坡道。根据《湖南省土地开发整理工程建设标准》(试行)规定：采用钢筋混凝土板〔下设管涵〕下田坡道。沿工程区的主要田间道修建田间垃圾池，百姓在田间生产、生活会产生一定的生活垃圾和生产废弃物，随意丢弃会对环境和土壤产生不好的影响，垃圾池方便百姓集中收集田间垃圾，也方便集中燃烧。垃圾池是沿主要的田间道布置对建设新农村，保持总体整洁、加速标准化起一定的推动作用。5.3规划方案比选5.3.1土地平整方案比选根据工程区的实际情况，结合踏勘时当地群众对土地平整工程的意见，拟定本项工程的根本方案为：局部动土，分片平整，内部挖填平衡，低填高挖。但针对各片区独特的地形和田块分布状况，群众提出了不同的比选方案。方案一：各片确定的平整区域和新增耕地区域为平整单元，做到大平大整，将各区田块尽可能平整为同一高程。方案二：根据各整理区的地形和地势情况，以沟、渠、路为界构成的区域为小的平整区进行内部挖填平整，根据沟渠水流方向逐级平整。方案择优：方案一的优点是能够最大限度地挖掘土地利用潜力，增加耕地面积，便于布置各单项工程，方便农业生产，其缺点是填挖方工程量大，投资量大，对耕作层易造成破坏。方案二以更小耕作田块作为平整单元，土方工程量大大减少，土方调配量较少，对耕作层不易造成破坏。综合上述方案的优缺点，结合工程区大多数群众的意见工程土地平整工程选择方案二。5.3.2水源工程方案比选工程区农田水利工程方案的选择主要从水源选择、投资大小和施工难易度等方面综合考虑。根据工程区水系特征和群众要求，提出了不同的比选方案。方案一：在土地平整时，在保证原有水源不变的情况下，充分利用原有沟渠，原有沟渠布置路线不改变，只进行整修硬化，并在此根底上配套布置农渠、农沟和渠系建筑物。优点：确保现有农田灌排体系的通畅，不会引发争水纠纷。缺点：现有土沟多蜿蜒曲折，布局不合理，工程施工难度大，难以解决灌溉死角的取水问题。方案二：根据土地平整后条田规划情况布局灌排渠道，充分利用现有条件较好的沟渠，并对零乱土沟进行填平处理。优点：灌排系统与条田配套，不仅利用了原有条件较好的渠道，又改变现有渠道布局杂乱不合理的现状，利于机械化操作，灌溉保证率高。缺点：经济本钱较方案一偏高。方案三：在土地平整的根底上，对工程区的所有沟渠重新规划布局。优点：所有沟渠统一规划，重新修筑，视觉效果佳，质量高。缺点：工程量大，投资巨大，对生态环境也有破坏。方案择优为到达外乡地整理工程效益最大化，又能充分利用原有设施，减少工程投资，不破坏生态环境，选取采用方案二。5.3.3田间道路布置方案比选工程区对外交通较为方便，区内有硬化村道与主干道相连接。工程区内主要是田间道路的布局，针对耕作田块间、耕作田块与居民区间的道路系统的修建，当地群众提出了如下的参考方案。方案一：在土地平整时，保持工程区原有道路根本不变，只对工程区的道路整修。优点：原有田间道路路况得到较大改善，工程量小，投资少，对生态环境没有破坏，最大限度利用了原有资源，占地较少。缺点：原有田间道路较少，且局部道路布局不合理，未构成路网，无法满足农业机械化生产要求。方案二：在土地平整的根底上，对工程区内状况较好的主干道进行整修并延伸与工程区外道路连接，对工程区生产生活重要的道路整修拉直，充分利用工程区现有的机耕桥和人行桥，在土地平整的根底上，根据土地开发整理要求和耕作需求合理布置一级田间道、二级田间道和生产路。优点：充分利用现有的根底设施，原有和新修的田间道路得到统一布置，道路质1量提高，使田间道路网根本成形，并能满足机械通达和人行的要求，切实改善工程区的交通条件。缺点：工程量大，投资较方案一偏大。方案三：打破原有道路系统，在土地平整的根底上，按照田块布局对工程区所有道路重新规划和布局。优点：最大程度满足通行便利的要求，工程质量高，视觉效果好。缺点：工程量巨大，投资巨大，施工难度大，对生态环境也有破坏。从降低工程难度、节省资金、满足生产生活需求的角度考虑，工程区田间路桥工程选择方案二。5.3.4农田防护及生态环境保护方案比选工程区各片区农田防护及生态环境保护工程主要是针对工程区机械下田对道路、沟渠可能造成的破坏的防护。根据其小型建筑物特点及村民要求，一般布设在主要道路上。5.4土地利用结构调整工程区规划后土地总面积为217.74hm2。土地整理区面积为216.42hm2，其中耕地175.03hm2，占整理区面积的80.87%；其他农用地41.39hm2，占整理区面积的19.13%；新增耕地面积6.60hm2，新增耕地率3.05％。6工程工程设计6.1土地平整工程设计6.1.1土地平整分区工程区水田以种植水稻为主。水稻的生长主要是对水、光、热的要求，土地平整分区主要是考虑水稻灌排充分的前提下的最正确受光、受热的要求，平整区中条田的长边主要沿农沟〔农渠〕的垂直方向布置，非平整区因为本身地势较高，光热充分，主要是对其防止灌排死角的产生，本工程充分利用工程区主要水源根底上结合山冲水的补充灌溉根本保证了非平整区的灌排要求。本工程土地平整工程设计原那么是以挖填土方根本平衡为原那么，土地平整区与非平整区主要以地形为标准：高差较小地势较缓，且田埂杂乱的田块需要平整；设计后地类进行了变更的田块需要平整；丘块间高差较大的及地形复杂的田块，由于此类田块平整难度大、费用过高，且平整后容易造成水土流失的丘块不参与平整。根据土地平整工程设计的根本原那么并结合工程区的地形、地势特点，我们将整个工程区分为两种类型的区域：平整区：本工程主要对两种类型区域进行平整：对工程区地势平缓，地面坡度小且布局不合理的现有耕地：这局部耕地质量较好、土层较好厚，但丘块小，田坎杂乱，占地较多，具有较大的整理潜力，是该工程新增耕地的来源之一，按条田规格进行平整非平整区：非平整区包括两种类型的土地：一是工程区内现有地势平缓、布局合理、田块规整的现有耕地；二是工程区周边有灌溉保障且丘坎密集、高差较大的耕地。这类地块地面坡度较大，田坎欠稳定，对这类区域实施平整将引发水土流失等破坏性结果,故不进行平整。6.1.2田块修筑工程设计田块设计主要以条田为主，对非平整区域田块保持原状，同时结合规划的沟、路、渠为界划分工程区的田块。平整后的田面平整度、坡度必须要有利于农田灌溉、排水和高于常年洪涝水位的要求，且尽可能从减少土方工程量的角度进行布设。对种植水稻的水田标准田面平整度到达相对高差不超过±3cm，坡度不超过1/1000。条田修筑主要是针对工程区地面坡度小的区域，这局部区域耕地质量好、土层深厚、肥沃，但丘块小、田埂布置杂乱，具有较大的整理潜力。本工程条田平整区主要集中在两条主排水沟两侧，交通便利，各类机械进场方便，平整后可到达良好的视觉景观效果。条田田面高程沿灌排体系水流方向降低，水流方向田块长度不超过30-50m×80-120m。条田的形状、规模主要考虑在可能的情况下，宜大、宜规整，有利于机耕和耕作。条田的田埂采用土田埂，田埂应大致垂直农沟、农渠及灌排两用渠，埂顶宽为30 cm，埂底宽宜为50 cm，高30 cm，采用田间土修筑。6.2灌溉与排水工程设计6.2.1水源工程工程区内河网密布，水系兴旺，紧邻小〔Ⅱ〕型水库——团结水库，其有效库容257.0万m³，是工程区的主要灌溉水源，贯穿工程区的左干渠是主要的灌排设施。此外还有多处山冲水和大溪源河作为补充水源。根据实际调查结合当地的资料，工程区山冲水的可供水量为13.10万m³，可以满足周围就近田块的灌溉。6.2.2输水工程设计工程区农田水利工程总体采用“灌排相邻”和灌排结合的布置模式。田块设置考虑农业机械化和农田规模经营的要求，结合当地种植经验和工程区地形进行布置。渠道布置充分考虑工程区地形布设，同时遵循充分利用原有水利设施和投资最少原那么，采用单向灌排，灌渠和排水沟相邻布置。工程区属于丘陵区，工程区以水田为主，种植双季稻。按《湖南省土地开发整理工程建设标准》〔试行〕的有关规定，本工程设计灌溉保证率取90%。为最大限度的满足工程区作物正常生长的用水需求，取水稻用水顶峰期〔泡田期〕的需水量作为设计标准，其灌水定额〔泡田定额〕取80m³/hm2，灌水周期取5d。设计毛灌率计算如下：q毛=15a·m/〔3600×24·T·ηs·ηf〕=15a·m/〔86400·5·ηs·ηf〕(2)式中：q毛——设计毛灌水率〔m3/s·hm2〕；a——单位灌水面积〔1hm2〕；m——灌水定额〔灌溉水田地取80m3/hm2〕；T——灌水周期〔灌水周期为5d〕；ηq——渠系水利用系数〔自流灌溉取0.80〕；ηf——田间水利用系数〔灌溉水田取0.95〕；代入参数计算得：q毛=0.0037〔m3/s·hm2〕6.2.3渠道设计工程区渠道灌溉工作制度确实定斗渠、灌排两用渠均为续灌渠道，设计流量加大35％；农渠为轮灌渠道，不进行加大流量设计，但灌水周期为2.5d。工程区渠道设计流量的计算Q＝q毛A(3)其中：Q——设计流量〔m3/s〕；A——灌溉面积〔hm2〕q毛——设计毛灌水率〔m3/s·hm2〕根据本次规划布局方案，同时从便于施工角度考虑，将控制面积在某一范围之内的渠道定为同一种类型〔从而减少渠道的断面类型及施工难度〕，且取这一范围内较大控制面积值计算此类型渠道的设计流量。斗渠Ⅰ控制面积20hm2，斗渠Ⅱ控制面积30hm2，农渠控制面积6hm2，斗灌排渠〔灌溉〕控制面积40hm2。各类型渠道对应设计流量计算如下：斗渠Ⅰ设计流量Q＝q毛×20×1.35＝0.10〔m3/s〕斗渠Ⅱ设计流量Q＝q毛×30×1.35＝0.15〔m3/s〕斗灌排渠〔灌溉〕计流量Q＝q毛×40×1.35＝0.20〔m3/s〕农渠设计流量Q＝q毛×6×2＝0.044〔m3/s〕〔1〕灌溉渠道横断面设计灌排渠道存在着多种断面形式，在此主要对U型断面、梯形断面、矩形断面的优缺点进行比拟，再结合工程区所在地的根本情况，选择最适合、最节约的渠道断面。方案一：U型渠道断面。由于U型渠道具有水利条件优越、占地面积小、稳定性好、抗冻胀性能好等优点而被广泛运用于斗渠及其以下田间工程。但是U型渠道断面属于曲线断面，施工难度较大。方案二：梯形渠道断面。梯形渠道断面是最为常用的断面。梯形渠道水利的最优断面具有在过水断面面积一定时通过的流量最大，且推行梯形经济断面有很大的开展优势和优点。方案三：矩形渠道断面。矩形渠道断面具有施工方便，工程量少，易于机械化作业，节约投资，便于后期的维护与翻修等特点。结合工程区的实际情况，由于原有渠道大局部都是矩形断面，重新开挖其他断面形式的渠道，施工难度较大且占用原有田块。矩形断面能够节约施工时间，减少投资规模,所以本设计选取矩形断面。工程区斗渠和斗灌排渠均采用M7.5浆砌石，农渠采用C15现浇混凝土全断面护砌，渠道均采用明渠均匀流公式进行计算，计算公式为:(4)其中：A——过水断面面积〔m2〕,A=bh；b——渠道设计底宽(m);h——渠道设计水深(m);R——水力半径，R=A/X，X为湿周,X=b+2h；C——谢才系数；n——为渠床糙率；Q——设计流量〔m3/s〕；i——渠底比降。〔2〕渠道断面设计采用试算法,〔试算法：假定一个断面尺寸，并通过相应参数计算，求得其流量和流速，并校核计算所得的流量是否与设计流量相符，流速是否满足不冲不淤的要求，假设满足，那么该断面尺寸即该渠道设计尺寸；假设流量与流速不符合设计要求，那么重新假定断面尺寸，直到流量、流速满足设计要求为止〕，以渠为例计算如下：农渠采用矩形断面，渠底比降i为1/1000，其渠床糙率系数n取0.017。初设b＝0.40m，h＝0.26m计算渠道相关参数A＝b×h＝0.40×0.25＝0.104m2X＝b+2×h＝0.40+2×0.25＝0.92mR＝A/X＝0.10/0.90＝0.11mC＝1/0.016×(0.11〕1/6＝40.90＝0.10×43.75×＝0.045m3/s故，假定断面在流量上能满足设计要求；流速校核 V＝Q计算/A=0.045/0.104=0.435〔m/s〕查《灌溉排水工程设计标准》〔GB-50288-99〕在混凝土预制铺砌情况下，V不冲﹤2.00m/s,V不淤﹥0.30m/s,故流速满足不冲不淤的要求。断面尺寸满足要求。同理，斗渠和斗灌排渠〔灌溉〕的设计也按上述步骤进行计算。斗渠、斗灌排渠〔灌溉〕和农渠的横断面设计成果见表5：表5渠道断面设计成果表Table5Theresulttableofchannelsectiondesign工程底宽m水深m超高m渠深m糙率边坡系数纵比降设计流量m3/s设计流速m/s斗渠Ⅰ0.600.400.200.600.0160.000.00050.0990.431斗渠Ⅱ0.700.450.200.650.0160.000.00050.1480.473农渠0.400.260.140.400.0170.000.00100.0440.435斗灌排渠0.800.500.200.700.0160.000.00050.1970.513斗渠和斗灌排渠采用M7.5浆砌石护壁，内壁及渠顶设置1:3水泥砂浆抹面，农渠采用C15现浇砼混凝土全断面护砌。每间隔5m设置一道伸缩缝，采用沥青砂浆填缝止水。6.2.4灌溉渠道纵断面设计各级分水口设计水位线确实定为了保证渠道所控制的灌溉面积都能进行自流灌溉，各级渠道在分水点处都具有足够的水位高程。各分水口的水位控制高程，是根据灌溉地区的地面高程加上渠道沿程水头损失以及渠水通过各种水工建筑物的局部水头损失进行推算的，计算公式为：(5)其中：——表示分水口要求控制水位高程(m)；A0——渠道灌溉范围内的地面参考点的高程(m)；h——所选参考点与该处末级固定渠道水面的高差，取0.1m；l——各级渠道的长度(m)；i——各级渠道的比降；——水流通过渠系建筑物的水头损失(m)。计算渠底及渠顶高程各级渠道的设计水位确定后，根据渠道设计水深及平安超高确定渠底及渠顶高程。典型渠道纵断面设计成果见工程设计图册。6.2.5排水工程设计排水工程设计包含排水沟设计和灌排两用渠的排涝流量校核。灌排两用渠兼顾灌溉和排水两项功能，在设计时既要满足灌溉要求，又要满足排水要求，上一节已经按照其灌溉控制面积进行了灌排两用渠断面设计，本节只进行排涝设计流量断面校核。排水沟流量计算排涝标准按《湖南省土地开发整理工程建设标准》(试行)规定：“丘陵区按10年一遇暴雨一天暴雨一天排完的目标”进行排水工程设计。因此，本工程排水工程设计按照10年一遇一日暴雨一日排完的标准进行。查《湖南省农业区划图集》，并参考《灌溉排水工程设计标准》〔GB-50288-99〕中的《各地区设计排涝标准表》，确定该地区的设计暴雨量为115mm。排涝模数计算根据有关标准和实地资料十年一遇的一日暴雨相应的一日蒸发量为5.2mm，一日的渗漏量为4.0mm。排涝模数计算如下：qw=(Pw-S-Ew)/(86.4t)(6)式中：qw——排涝模数〔m/s/km〕；P——设计暴雨量〔mm〕,P取120mm；S——设计排涝历时内的稻田渗漏总量，本工程按4mm计算；Ew——设计排涝历时内田间腾发总量，E=aEoT〔其中Eo为同时段的水面蒸发量，取Eo=4mm/d〕。据当地资料系数a=1.3，那么Ew=1.3×4=5.20mm。t——排水时间，此处取t＝1d。入参数计算：qw=(Pw-S-Ew)/(86.4t)=(120-4-5.20)/86.4=1.2145(m/s/km)排涝设计流量计算本工程整修原有沟控制面积为80hm2，斗沟Ⅰ控制面积为20hm2，斗沟Ⅱ控制面积为30hm2，农沟Ⅰ和农沟Ⅱ控制面积均为6hm2，斗灌排渠的控制面积为12.5hm2。其相应设计流量计算如下：原有沟：Q＝qw×80/100＝0.98(m/s)斗沟Ⅰ：Q＝qw×20/100＝0.245(m/s)斗沟Ⅱ：Q＝qw×30/100＝0.367(m/s)农沟：Q＝qw×6/100＝0.073(m/s)斗灌排渠：Q＝qw×12.5/100＝0.153(m/s)因本工程的灌排两用渠要满足灌溉与排水两种要求，故应以其较大流量的要求作为断面设计的根底数据。根据上节所述，其灌溉要求的流量为灌排两用渠计流量Q＝q毛×40×1.35＝0.197〔m3/s〕，大于其排涝流量。因而应以0.197(m/s)为其设计流量。排水沟横断面设计排水沟断面采用明渠均匀流公式进行计算，除农沟Ⅰ〔土沟〕采用梯形断面，其他均采用矩型断面。农沟Ⅱ采用C15现浇砼混凝土全断面护砌，斗沟Ⅱ和整修原有沟采用M7.5浆砌石护壁，侧壁每间隔2m设置一处φ50mm的PVC导渗管，导渗管施工倾角3°。(7)其中：A——过水断面面积〔m2〕；b——渠道设计底宽(m)；h——渠道设计水深(m)；m——渠道边坡系数；R——水力半径，R=A/X，X为湿周,X=b+2h；C——谢才系数，采用公式进行计算，n为沟床糙率；Q——设计流量〔m3/s〕； i——排水沟比降(农沟取1/1000)。排水沟断面计算与渠道断面的设计方法相似，采用试算法先假定其断面尺寸，然后进行流量和流速的校核计算，直到所选择的断面尺寸符合设计要求为止，并取其为设计断面，其具体的计算过程就不在此详述。本工程的整修原有沟的断面是根据其现有断面进行调整，并确保其整修后的过水断面不小于原有过水断面。排水沟设计成果见表6：表6排水沟断面设计成果表Table6Theresulttableofguttercross-sectiondesign名称类型断面类型控制面积hm2设计流量m³/s边坡系数比降i糙率n底宽m水深m沟〔渠〕深m整修原有沟矩形80.00.9800.00.00040.0262.500.801.20斗沟Ⅰ矩形20.00.2450.00.00050.0251.000.600.90斗沟=2\*ROMANII矩形30.00.3670.00.00050.0251.200.701.00农沟Ⅰ矩形6.00.0730.00.0010.0280.300.330.60农沟=2\*ROMANII矩形6.00.0730.00.0010.0170.450.340.45斗灌排渠〔排水〕矩形12.50.1530.00.00050.0160.800.400.70斗沟和整修原有沟每间隔2m设置一道导渗孔导排土壤水。整修原有沟均在原有断面的根底上进行整修，并确保其整修后的过水能力大于原有断面，因此未进行设计计算。6.2.6配套建筑物配套水工建筑物工程主要包括：管涵、跌水、水闸等。管涵设计本工程设计沟渠过田间道管涵和沟渠过生产路管涵两大类。根据灌排工程布置需要，在斗渠、农沟、农渠、灌排两用渠、整修引水渠与田间道路交叉处设置沟渠过田间道管涵；与生产路相交处设置沟渠过生产路管涵。管涵分为半有压流和无压流两种。本次管涵设计为半有压管涵，上游渠道水深与管涵直径一般大于或等于1，而过路管涵的下游水位又较低，不影响管涵的过水能力，其计算公式如下：Q=μW(8)式中：Q——设计管涵的流量〔m³/s〕；μ——流量系数，取0.67〔查《水工设计手册》〕；W——管嘴过水面积，〔面积A=πR2,R为管涵的半径〕；η——修正收缩系数，取0.515〔查《水工设计手册》〕；a——管涵内径〔m〕；HO——从管涵出口断面底板起算的上游总水头，(9)v——管前水流速度〔m/s〕；g——重力加速度；H——管前水深；管涵按上述过程计算，设计参数见表7:表7管涵设计成果表Table7Theresulttableofpipeculvertdesign渠道类型渠道

设计流量涵管内径管前流速管前水深HO涵管设计流量m3/smm/smmm3/s斗渠0.0950.50.600.350.390.296两用渠0.0210.50.5300.490.520.363农渠0.0360.30.4750.270.290.097农沟0.0510.30.6900.290.340.107管涵与道路相交处，其过水中心线与沟渠过水中心线尽量齐平，并略低于路面，满足人畜力通行要求。管涵在铺设时，首先要满足渠道过水要求。管涵具体分布及设计结构尺寸、布置形式、耗材以及断面形式参见设计图册。跌水设计当沟渠通过地面坡度较陡的地方时，为了保持沟渠的设计纵坡，以保证输送需要的流量，防止沟渠受到冲刷，防止大填方和深挖方，增强沟渠的稳定性，需将水流的落差集中，并在落差集中的地方修建跌水或陡坡等消能连接建筑物。本工程规划沟渠的跌差均不超过2m，在沟渠水流落差集中处，设置直落式跌水〔又称单级跌水〕。跌水口水力计算跌水口断面形式确实定：考虑到规划沟渠的设计流量和断面形式以及保证跌水前水面不致过分降落等因素，本设计选择施工方便的矩型跌水口。堰前水头计算：堰前水头按下式计算：(10)式中：H0——堰上水头〔m〕；H——堰前水深〔m〕；V0——堰前过水断面上的平均流速〔m/s〕；g——重力加速度，g=9.81m/s2。跌水口宽度计算：根据设计流量和堰前水头，按照下式计算跌水口宽度：(11)式中：B——跌水口宽度〔m〕；Q——设计流量〔m3/s〕；——侧收缩系数，=0.85～0.95；m——跌水口流量系数；b)消力池水力计算：消力池内单宽流量计算：消力池内单宽流量计算公式如下：q=Q/B3(12)式中：q——消力池内的单宽流量〔m2/s〕；B3——消力池底宽〔B3=B+0.2〕〔m〕；跃前水深计算：用试算法计算hC值，将上面以求得的值代入下式：P0+H0＝hC+q2/〔2g2hC2〕式中：P0——跌差〔m〕；H0————堰上水头〔m〕；hC——跃前水深〔m〕；——流速系数，取=0.90～1.0；通过屡次试算，取使得公式两端的值最为相近的hC为计算结果。计算跃后水深，跃后水深的公式为：(13)式中：——跃后水深〔m〕；计算消力池深度：消力池深度估算公式为：(14)式中：——淹没平安系数，取1.05～1.10；hs——下游沟渠水深〔m〕；计算消力池长度，消力池长度由水流跌落时的水平抛射距离和水跃长度所组成，其计算公式为：LK=0.3H0+1.65{(P0+0.32H0)H0}0.5+LJ(15)LJ=6.9(-hC)(16)式中：LK——消力池长度〔m〕；LJ—-自由水跃长度〔m〕；工程区沟渠跌水具体设计成果见表8：表8跌水设计成果表Table8Theresulttableofwaterfalldesign类型流量m³消力池底宽m渠深m消力池长m消力池深m落差m农渠农沟斗渠两用渠0.0360.0510.0960.2100.400.450.600.600.420.440.520.701.001.301.501.500.300.300.350.401.001.001.001.006.2.7节制闸进水闸设计控制渠道水位、调节流量、保证配水，在灌排两用渠和斗渠沿线设置节制闸，斗、农渠渠首位置设置进水闸，调节流量、实施轮灌。 小型水闸为直插式小型水闸，闸身采用整体式结构，采用C15现浇混凝土结构，闸板采用50mm厚钢筋混凝土板。6.3田间路桥工程设计6.3.1田间道路田间道路共分为三个级别：一级田间道、二级田间道、生产路。根据《湖南省土地开发整理工程建设标准》(试行)确定各级道路结构参数：一级田间道：路面宽3.5m，占地宽4.5m，高出田面0.5m。C25现浇混凝土路面厚0.2m，路面以下铺设0.1m厚的碎石垫层，原有路基。二级田间道：包括新修二级田间道和整修二级田间道两种类型。其中，新修二级田间道：路面宽3.0m，占地宽3.6m，高出田面0.5m，泥结石路面厚0.2m，路面以下铺设0.1m厚的碎石垫层，素土路基高0.2m，无沟渠的一侧设置浆砌石路肩〔顶宽0.3m，底宽为0.5m，高0.7m〕；整修二级田间道：路面宽3.0m，占地宽4.0m，高出田面0.5m，泥结石路面厚0.2m，路基为原有道路路基。6.3.2生产路生产路：路面宽1.0m，占地宽1.6m，高出田面0.3m。泥结石路面厚0.10m，0.2m素土路基，梯形断面路基。6.3.3农桥工程设计因田间道和生产路跨整修原有沟时，需要设置农机桥。根据与之对接的道路的不同和跨度的不同可分为三种：类型一：跨整修原有沟1与田间道连接的机耕桥，净跨6m，桥面宽4m，采用M10砂浆砌筑的浆砌石桥墩，桥面板采用C30钢筋砼现浇，砖砌护栏，桥两端设置浆砌石翼墙，河床抛石护底；类型二：跨整修原有沟2与田间道连接的机耕桥，净跨4m，桥面宽4m，桥墩底部根底采用M7.5浆砌块石，桥台采用M7.5浆砌块石，台帽采用C20钢筋砼现浇，桥面板采用C25钢筋砼现浇；类型三:跨整修原有沟2与生产路连接的为人行桥，净跨4m，桥面宽2.5m，结构形式与机耕桥同。以跨整修原有沟2的机耕桥3为例进行桥板配筋计算：以机耕桥类型一为例，进行配筋计算。桥板配筋计算：设计标准：机耕桥设计标准为汽-10，人群荷载：qK=3.2×4.0=12.80kN/m。1)设计条件：估设截面尺寸b×h=4000×220mm进行设计；人群荷载：qK=3.2×4.0=12.80kN/m；混凝土自重：gK=26×4.0×0.22=22.88kN/m；桥的净跨：ln=4m；边墩搭接长度：a2=0.3m；桥的动荷载根据设计要求为：汽车-10级；板在二级环境中配筋要求保护层厚度：a=25mm；设计采用的混凝土等级为C25，fc=12.5N/mm2；设计采用钢筋为Ⅱ级，fy=310N/mm2；汽车冲击荷载系数：μ=0.3；结构重要性系数γ0=1.0；永久荷载分项系数γG=1.05；可变荷载分项系数γQ=1.20；结构系数γd=1.20；设计状况系数ψ=1.0，为永久状况。2)设计弯矩及设计剪力的计算：g=γG×gK=1.05×22.88=27.30kN/m；q=γQ×qK=1.2×12.80=15.36kN/m；桥的计算跨度：l0=ln+a2=4.3m；l0=1.1×ln=4.4m；取上面两式计算结果较小的作为l0计算值故l0=4.3m；根据荷载的最不利组合分析可知最不利弯矩为：M=γ0×ψ×[1/8×〔g+q〕×l02+1/4×〔G+Q〕×l0]式中G、Q分别为集中永久荷载和集中可变荷载；将代入上式得：M=258.73〔kN·m〕最不利荷载组合时剪力：V=γ0×ψ×[1/2×〔g+q〕×ln+Q]将代入上式得：V=208.77〔kN〕3)配筋计算：截面有效高度h0=h-a=180mmM≤1/γd×Mu=1/γd×〔fc×αs×b×h02〕(17)fc×ξ×b×h0≤fy×As(1