《高标准农业的水源工程设计案例综述》3800字

高标准农业的水源工程设计案例综述目录TOC\o"1-2"\h\u9378高标准农业的水源工程设计案例综述 1318281.1水源基本情况 1279191.2设计取水量 1222311.3集水井设计 2151721.3.1集水井出水量计算 2265311.3.2集水井结构尺寸设计 3227201.3.3进水流速校核 3228241.4管理泵房设计 4310741.5上水管道设计 477591.5.1上水管道布置 484261.5.2管材选择 4323621.5.3上水管水力计算 5188531.5.4上水管道建筑物设计 6168141.6蓄水池设计 7321481.7机电设备选型 7水源基本情况A镇X1、X2村灌溉片的水源为洛河河谷潜水。洛河属嘉陵江一级支流，发源于S县北部老爷山南麓，源地最高海拔高程2279m，河流自北向南流经S县、成县至略阳白水江汇入嘉陵江，流域南北长110km，东西宽95km，全流域面积1035km2，呈长条形，流域对称系数0.15，河网密度0.745，流域内地表起伏较大，两岸山大沟深均系山谷地带，地形复杂，气候温暖湿润，山地阴坡森林茂密，植被良好。洛河A镇X1、X2村以上流域面积195km2，多年平均径流量1095万立方米，多年平均流量1.30m³/s。拟建集水井位于洛河X1村段河流阶地上处，河谷潜水埋深约4m左右，含水层为砂砾石层，厚约10m，含水层渗透性系数80m/d，经测算，井径为4.0m，井深10m时。集水井的出水量可达55.73m³/h左右。A镇X1、X2村灌溉片需水量为130.12m³/h，因此需建3眼井径为4.0m井深10m大口可满足本工程的用水要求。设计取水量根据前述设计灌溉制度确定的灌水定额，灌溉系统流量按下式计算：Q式中：Q设A—灌溉面积（亩），M—综合灌水定额（m3/亩），T—轮灌周期（d）。t—每天开机时间（h）η—灌溉水利用系数。经分析计算，X1、X2灌溉片计算取水流量为130.12m³/h，设计取为135m³/h。其计算成果见表4-3。表4-3各灌溉片灌溉取水量计算成果表灌溉片名称灌溉片面积（亩）灌溉期间灌水时间（h/d）轮灌周期（d）灌溉水利用系数综合平均灌溉定额（m³）灌溉系统计算流量（m³/h）设计取水量（m³/h）X1、X2灌溉片7902250.8515.4130.12135集水井设计集水井出水量计算由于本取水口处含水较薄，因此采用集水井进行取水，初步拟定集水井结构尺寸为，井径D=4M，井深10m（含水层厚度6m），集水井至水边距离5-10m，渗透系数K=80m/d，水位降深按2/3含水层厚度计算；渗透系数K=50-80m/d，水位降深按2/3含水层厚度计算。集水井出水量按以下公式进行计算：Q=1.366K式中：Q—出水量（m³/d）；K—渗透系数（m/d）；H—含水层厚度（m）；S—水位降深（m）；L—井至水体边线距离（m）。r—井半径（m）；经分析计算，按照上述结构尺寸得到，各灌溉片集水井出水量见表4-4表4-4集水井出水量计算表灌溉片名称渗透系数K（m/d）含水层厚度M（m）井底至含水层底板距离N（m）水位下降S（m）井的半径r0（m）集水井的出水量Q（m³/h）备注X1、X2灌溉片8060.23255.73布置3眼机井可满足灌区的用水要求集水井结构尺寸设计集水井采用钢筋砼圆筒型结构，井径（内径）为4m，井壁厚25cm，井盖板厚20cm，池顶覆土0.6m，井深10m（其中刃角高1.0m，进水部分高5.1m），井底铺装滤料，沿水流方向分三层进行铺装，第一层厚20cm，滤料粒径1～4mm，第二层厚30cm，滤料粒径4～8mm，第三层滤料厚50cm，滤料粒径8～32mm。刃角、井壁采用C25钢筋进行现浇，进水孔为φ32PVC管，间距1m，井盖板和盖梁均为C30钢筋砼，井盖板设置密封人孔，通风管需固定于已建的堤防面板板上，通风管要与堤顶平齐。进水流速校核井壁进水和井底进水的流速不宜过大，以免引起涌砂，也会使水中部分中碳酸盐分解，使钙镁盐类沉积在滤料上，造成滤料胶结，严重堵塞滤层，井壁进水孔和井底反滤层的允许进水流速按下式进行计算。v=αβK（1−ρ）（γ−1）式中：v—进水流速（m/s）；α—安全系数，井壁斜形孔为0.5，井底反滤层为1.0；β—进水孔斜度变化系数，井壁进水取为0.38，反滤层进水取为1；K—靠近井内一层滤料渗透参数，本工程取为0.039m/s；ρ—滤料孔隙率，本工程取为25%；γ—滤料相对密度，本工程取为2.65。经分析计算，井壁允许进水流速.0092m/s，井底允许进水流速0.0483m/s。集水井设计进水口流速为0.00152m/s、0.00122m/s，小于允许流速。因此集水井结构尺寸设计合理可行。管理泵房设计根据本工程机电设备尺寸和安装要求，泵站管理房建筑建筑面积为15.59㎡，长4.48m，宽3.48m，为砖混结构，基础为浆砌石条形基础，层高3.12m，埋深至-1.0m，泵房基础为M10浆砌石，为重力式断面结构型式，顶宽0.6m，内、外两侧边坡均为1：0.1，±0.000以上墙体采用M10水泥砂浆砌MU120机砖，梁板柱采用C25砼现浇；门窗采用隔热屋面铝合金门窗，屋面采用防水保温屋面。上水管道设计上水管道布置敷设上水管道3条，总长490m，1#上水管道长330m，2#上水管道长30m，3#上水管道长130m。管材选择管材选择应根据设计内径、设计内水压力、敷设方式、外部荷载、地形、地质、施工和材料供应等条件，通过结构计算和经济比较确定。本工程区地形大，大部分为河滩地，因此工程选用管材要尽可能满足地形变化和管基沉降、变形的要求，能满足较高的水压力的要求，根据钢管、UPVC管、PE管性能进行比选，钢管强度高，但价格昂贵，易生锈；UPVC管具有强度高，造价低等优点，但脆性大，延展性差，当地面下沉或发生因震动发生变形时，易产生裂缝，由于它易导致破坏源的扩展，发生快速开裂事件，对管床要求较高；PE管具有高韧性，对管基不均匀沉降适应能力强，耐腐蚀，耐低温，并且连接可靠性高、延展性好等优点，但其缺口抗击强度低，大口径管道每米造价比同类管道偏高。为保证工程使用的管材安全经济，管道要能够适应地形的变化和管基沉降、变形的要求，本工程上（输）水管道的管材选用为PE管，PE管材安装方便，能够很好适应管基沉降、变形的要求，能满足较高的水压力要求。各种管材性能详见表4-5。表4-5几种管材性能比较表项目PE管PVC管钢管伸长率%65010030弹性模量/MPa2.8×1042.8×1042.1×104缺口冲击强度/（kj·cm-2）317800密度G/（g·cm-3）0.9351.437.86脆化温度/0C-80-18连结方式热熔连接成本低，安全可靠承插连接，安全及可靠性较差焊接工艺成本高耐久性加入碳黑具有很好的耐久性日晒后发生裂解脆化耐久性较好，外壁要防腐毒性无毒低毒无毒，内壁易生锈材料安装费单价（元/m）181454施工韧性好，施工连接方便，减少接头韧性差，施工接头多，费工时施工安装较方便。上水管水力计算A、设计流量根据各灌溉片设计取水量，考虑蓄水池的调节能力，提水灌溉工程工程每天采用22小时不间断供水，考虑水泵实际选型，X1、X2上水管道设计流量135m³/h。B、管径确定根据设计流量和设计流速确定管道内径：D式中：D—管道计算内径（m）；Q—管段设计流量（m³/s）；V—经济流速（m/s），本工程取为1.5。表4-6上水管道管径计算成果表管道名称管道流量（m³/s）流速（m/s）计算管径（m）设计管道规格X1、X21#、2#、3#上水管道0.0131.50.1051.6MPaDN110PE管C、管道水头损失计算PE管单位管长沿程水头损失按下式计算：ℎ式中：ℎff——管材摩阻系数，塑料管取为0.948×105；Q－管段计算流量（m³／h）；D－管道计算内径（mm），b塑料管取为1.77；m——流量指数，塑料管取为4.77；管段局部水头损失按沿程水头损失的10%计。经分析计算，上（输）水管道的水力计算成果4-7。表4-7上水管道水力计算成果表管段名称管道内径d（m）管道长度L（m）管段流速（m/s）沿程水头损失（m）局部水头损失（m）总水头损失（m）1#上水管道0.093301.512.581.2613.842#上水管道0.09301.51.140.111.253#上水管道0.091301.54.960.55.46上水管道建筑物设计根据上水管道布置，本次需布设各类闸阀井、镇墩等。（1）各类闸阀井本工程共建控制闸阀井1座，闸阀井采用圆形树脂闸阀井，井径1.2m，闸阀井采HDPE树脂闸阀井，壁厚5cm。（2）镇墩设计为了固定管道不产生位移，压力管道在水平直角、水平角度较大处设置C20砼镇墩，直管段镇墩长0.8m、宽0.8m、高1.0m，直角转弯处镇墩长1.2m、宽1.2m，高1.0m。由于管道全部埋在地面1m以下，温度变化较小，管径也较小，故本次不进行镇墩抗滑稳定、抗倾稳定计算和地基应力校核。（3）管道敷设钢管采用明管敷设，管道采用法兰连接，PE管采地埋敷设，灌溉管道与建筑物基础水平净距离应大于3m，与围墙基础净距离应大于1m，与电力电缆、通信及照明电线杆的水平距离应大于1m，与高压电杆支座的水平距离应大于3m，与污水管道、煤气管道的水平距离应大于1.5m，与现有堤防的水平距离不小于10m，当不能满足要求时采取防护措施。地埋敷设管道埋深为1.0m。蓄水池设计根据本工程调蓄水量、水压和管理的需要，本工程布置50m³调蓄水池1座。调蓄水池结构尺寸如下：水池结构形式为圆形钢筋混凝土结构，直径4.5m，深3.5m，壁厚0.20m，顶厚0.15m，C25钢筋砼结构。水池池顶、池壁、池底均采用C25钢筋砼现浇，水泥标号不低于42.5R，抗渗等级S6，抗冻等级F100。池壁设置预埋进水管、出水管等构件。为便于检修维护，池壁设置爬梯，池顶设置进人孔，基础置于稳定的黄土层石层上，池底基础为C15垫层厚0.1m，2夯填3:7灰土0.5m，池顶设直径为0.8m的检修孔及通气孔。机电设备选型X1X21#集水井动水位为1317.34m，蓄水池高程1327.51m，蓄水池至集水井动水位高差为10.17m，上水管道水头损失为13.85m，因此水泵的扬程不得小于24.02m。X1X22#集水井动水位为1317.30m，蓄水池高程1327.51m，蓄水池至集水井动水位高差为10.21m，上水管道水头损失为1.25m，因此水泵的扬程不得小于11.46m。X1X23#集水井动水位为1317.30m，蓄水池高程1327.51m，蓄水池至集水井动水位高差为10.21m，上水管道水头损失为4.96m，因此水泵的扬程不得小于15.17m。