水利工程技术设计

第一章规划设计任务1．规划设计依据（1）相关规划文件②《低压管道输水灌溉技术规范》（SL-T153-95）④《水利水电工程施工组织设计规范》（SDJ338-89）⑤《xx省水利水电建筑工程预算定额》（上下册）⑥《xx省水利水电机电安装工程预算定额》（2000）⑦《xx省水利水电工程施工机械台班费定额》（2000）⑧xx省《水利水电工程设计概（估）算费用构成及计⑩《全国统一安装工程预算定额》（工业管道工程）2．规划设计标准（1）灌区灌溉保证率采用75%。（2）项目区灌溉水利用系数，管灌区不低于0.85，滴灌区不低于0.90。（3）管道输水利用系数不低于0.95，田间水利用系数不低于0.9。（4）管道输水灌溉应满足：固定管道用量每亩不低于6米，支管间距单向布置不大于75米，双向布置不大于150（5）实现节水灌溉后，粮食作物总产量应增加15%以上或水分生产率应提高20%以上，且水分生产率不低于1.2kg/m3；经济作物总产量增加20%以上。与未开发前相比，节约水量不应小于20%。1.机井设计(1)单井控制面积计算根据当地水利部门提供的实测资料、项目区成井的单井出水量在60—110m3/h之间。单井控制面积按下式计算：F0=QtT)/m式中：F0——单井控制灌溉面积（亩Q——单井出水量（m3/h分别取60—100m3/h；t——灌溉期间每天灌溉时间（h取14h；T——每次轮灌期的天数（d取10d；η——灌溉水利用系数，项目区管网化标准高，η1——干扰抽水的水量消减系数，取0.26；m——每亩每次综合平均灌水定额（m3取35m3/则：F0=Q×14×10×0.85×(1-0.26)/35经计算得，当Q=60m3/h时，F0=151亩为方便管理，项目区内的机井一般靠路边布置，属于方形布置方式。机井间距按下式计算：L0=25.8F01/2式中：L0——井距，m;F0——单井控制的面积，亩。项目区机井间距一般在300—400m之间。井数的确定按下式计算：N=F1/F0式中：N——项目区机井数量（眼F1——项目区内的灌溉面积；则：Nmax=439.5/150=1.8眼在整个项目区中，地下水埋藏较浅，水量丰沛，含水层较厚，动水位变化不大，根据这个情况，项目区中新建机井主要选择为非完整管井。井壁管安装在隔水层处，滤水管安装在含水层处，在管井最下部设5m的沉淀管。单井深度不超过50m，机井终孔直径450mm。井位的选定与井网的布置均是影响工程效益的主要因素。为此，应将井位布置在田块一边的中间，以减少管道的长度和输水损失。同时与原有机井要有适当的距离，以减少井群抽水造成的干扰。2.节水工程设计（1）基本资料选取的典型地块在2号井位，面积120亩。井深45m，稳定动水位34m，涌水量65m3/h,水质条件符合灌溉要求。土壤为砂壤土，干容重为1.35g/cm3，田间持水率占干土重的22%，最大冻土层深为50cm。（2）作物需水量的确定根据作物的需水规律，其需水高峰在灌浆期间，包含降雨在内的平均日需水强度Ea=5.5mm/d。（3）设计灌水定额及灌水周期①设计灌水定额以作物需水量最高的灌浆期来确定灌水定额。按下式计式中：m————为设计灌水定额，mm；z————为计划湿润层深度，m，取0.6m；β————为田间持水率（占干土重的%取22%；max干土重的百分比θmax取田间持水率，θmin取田间持水率则，m=0.1×1.35×0.6×22（100－75）=44.55mm，折合29.71m3/亩，取30m3/亩，即取m=44.98mm。②灌水周期T=m/Ea式中：T—为设计灌水周期，d；其余符号意义同前。根据计算结果，取灌水周期为8天。（4）工程总体布置依据地形、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，缩短畦长。字形下部中间，干管平行于种植方向沿地块中间南北向布 置，铺设干管长240米，三条支管垂直于干管东西向布置，每隔50米设置一给水栓，给水栓双向分水控制灌溉，每个给水栓控制面积6.7亩。软管垂直支管顺种植方向，软管连接采用硬塑快速接头。（5）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。式中：Q设————管道系统的灌溉设计流量，m3/h;η————为灌溉水利用系数；取为0.85；t————为灌水时间，h,取14h；A————为灌溉面积；其它符号意义同前；设=0.667×44.55×120.0/（0.85×8×14）=37.46m3/h，取Q设=40m3/h。计算表明，计算得出的设计流量小于单井涌水量。（6）灌溉系统工作制度确定①毛灌水定额毛灌水定额按下式计算：W毛=W/水式中：W毛————为毛灌水定额（m3/亩W————净灌水定额（m3/亩水————灌溉水利用系数，取0.85。则：W毛=30/0.85=35.29m3/亩，取W毛=35m3/亩作为毛灌水定额。②一次灌水的延续时间0/q0式中：t次————一次灌水的延续时间（hA0————单口控制面积（亩由管网知，为40/2=20m3/h；则，t次=35×6.7/20=11.7h③轮灌小组划分式中：N————轮灌组个数（个）t日————日运行小时数（h取14h；int[]————取整符号其余符号同前；则，N=8×14/11.7=9.57，取9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，每条支管开启一个给水栓的运行方式。（7）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=20m3/h，干管流量Q干=2Q支=40m3/h。②干、支管管径及管材的确定d=18.8(Q/V)1/2式中：Q————管道设计流量（m3/hd————管道内径（mmV————管道经济流速，取1.2m/s。则：支管管径d支=18.8(20/1.2)1/2=76.8mm，由以上计算流量并参考不同型号管材经济流速，设计泵口出水管及干管采用Φ125塑料管，配水支管采用Φ90塑料管；配水软管采用Φ80塑料软管。③管网水力计算a）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；现以最不利本轮灌组运行时的工作状态，即干管末端的两条支管的两个最远端轮灌组同时运行的状态来计算。固定干管长240米，支管长125米，配地面移动软管30米。软管的沿程水头损失按上式计算后，根据软管铺设顺直程度及地面平整情况乘以1.1倍系数。则：固定管道沿程水头损失：=1.88+1.49=3.37m地面移动软管沿程水头损失：hj移=1.1×94800×30×201.77÷804.77=0.53mb)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，为0.39m。（8）水泵选型系统总扬程为，H总=1.1Σhf+1.1Σhf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；经计算，hf泵=1.62m△Z————为机井稳定动水位到田面控制点的高差，m；取34m；hj————首部枢纽局部水头损失，取3米；h出口————为地面移动软管出水口工作水头；则H总=1.1×3.9+1.1×1.62+34+3+0.2=43.27m。根据以上计算结果，选择一台型号为175QJ70－52－13的潜水泵，上水量70m3/h，扬程52m，功率13KW。（9）附属设施①出水口出水口包括竖管、给水栓、软管。竖管与输水管道上的三通相连，每50m布置一根。给水栓安装在竖管上，为双分水铸铁给水栓。软管为可移动式的，灌水时软管安装在给水②首部枢纽部分在系统管网的首部包括水泵、逆止阀、进排气阀、安全阀、压力表、水表等部分。（10）材料设备本典型地块内共需埋设干管240米，支管750米，需加工管件25个，埋设给水栓18个；配型号为175QJ50－52-13潜水电泵一台。1.投资规模估算依据③《xx省水利水电工程施工机械台班费定额》（2000④《xx省水利水电工程设计概（估）算费用构成及计⑦水利部及xx省有关节水灌溉工程项目投资概（估）算编制的相关文件；⑧xx省肥城市2004年上半年主要材料信息价格表；⑨xx省肥城市农业综合开发办公室提供的资料及实地调研资料。2.材料价格选择依据（1）人工预算单价工程定额人工费是人工单价与定额消耗标准的乘积。人工单价为每个工日20元。（2）材料预算单价1）水泥、钢筋、木材、柴油、汽油等按市场统一价格加运杂费及采购保管费计算，其中，水泥260元/吨，钢筋4200元/吨，木材1400元/方，柴2）砂子、块石、毛石、砖等按当地调查价确定其材料价格，其他次要材料价格按当地市场价。3）主要材料设备价格以出厂价格为依据，其中塑料管的价格是依据厂家提供的价格表乘以0.9的系数所得。3.工程投资项目预算总投资69.6万元，其中水源工程20万元，低压管道工程8万元，田间节水工程41.6万元。第四章施工组织设计1.施工条件项目区属温带大陆性季风气候，冬春多西北风，夏秋多东南风，年平均气温18℃,无霜期189天，多年平均降雨量659.5mm，但年内分配不均，多集中在6—9月份，其中汛期降雨约占全年的70—80%，且多以短时暴雨的形式出现。区内地形平坦，地貌单纯，受康王河、汇河两条主要河道的影响，项目区在康王河以南部分，地势南高北低，康王河以北部分，地势东高西低、北高南低。区内地下水富集，埋深一般在10—30m，土壤主要是潮褐土和砂姜黑土。（2）工程条件项目区内、周围交通条件较好，现有交通道路能够满足项目区建设所需建筑材料和机械设备的运输。施工用水可以根据施工现场的具体情况，就近取用。区内有已改造更新的低压输电线路，完全可以满足施工之用，并且建筑工程、机电设备安装工程及临时工程施工用电负荷也不大。主要建筑工程、安装工程采用招投标方式进行施工，中标单位必须具有相应的施工资质。2.施工布置和方法（1）机井建设对新打机井，必须严格按照规划设计要求，在设定的区域进行井位的确定。井位定好后，便可组织进行招投标以确定打井队进行施工，钻深达到设计深度后，做抽水试验，上水量达到设计要求的，立即对井孔进行各项处理。钻井工作（2）管道铺设①管槽开挖应按施工放样轴线和槽底设计高程开挖，干支管槽宽不小于40cm，槽深必须保证管道埋在冻土层以下，可取槽深为80cm；管槽底部杂物要清除，并一次整平；在管槽经过卵石等硬基础处，槽底超挖不小于10cm，清除砾石后再用细土回填夯实