水利工程技術(shù)設(shè)計(jì)

第一章規(guī)劃設(shè)計(jì)任務(wù)1．規(guī)劃設(shè)計(jì)依據(jù)（1）相關(guān)規(guī)劃文件②《低壓管道輸水灌溉技術(shù)規(guī)范》（SL-T153-95）④《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SDJ338-89）⑤《xx省水利水電建筑工程預(yù)算定額》（上下冊(cè)）⑥《xx省水利水電機(jī)電安裝工程預(yù)算定額》（2000）⑦《xx省水利水電工程施工機(jī)械臺(tái)班費(fèi)定額》（2000）⑧xx省《水利水電工程設(shè)計(jì)概（估）算費(fèi)用構(gòu)成及計(jì)⑩《全國(guó)統(tǒng)一安裝工程預(yù)算定額》（工業(yè)管道工程）2．規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（1）灌區(qū)灌溉保證率采用75%。（2）項(xiàng)目區(qū)灌溉水利用系數(shù)，管灌區(qū)不低于0.85，滴灌區(qū)不低于0.90。（3）管道輸水利用系數(shù)不低于0.95，田間水利用系數(shù)不低于0.9。（4）管道輸水灌溉應(yīng)滿足：固定管道用量每畝不低于6米，支管間距單向布置不大于75米，雙向布置不大于150（5）實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉后，糧食作物總產(chǎn)量應(yīng)增加15%以上或水分生產(chǎn)率應(yīng)提高20%以上，且水分生產(chǎn)率不低于1.2kg/m3；經(jīng)濟(jì)作物總產(chǎn)量增加20%以上。與未開發(fā)前相比，節(jié)約水量不應(yīng)小于20%。1.機(jī)井設(shè)計(jì)(1)單井控制面積計(jì)算根據(jù)當(dāng)?shù)厮块T提供的實(shí)測(cè)資料、項(xiàng)目區(qū)成井的單井出水量在60—110m3/h之間。單井控制面積按下式計(jì)算：F0=QtT)/m式中：F0——單井控制灌溉面積（畝Q——單井出水量（m3/h分別取60—100m3/h；t——灌溉期間每天灌溉時(shí)間（h取14h；T——每次輪灌期的天數(shù)（d取10d；η——灌溉水利用系數(shù)，項(xiàng)目區(qū)管網(wǎng)化標(biāo)準(zhǔn)高，η1——干擾抽水的水量消減系數(shù)，取0.26；m——每畝每次綜合平均灌水定額（m3取35m3/則：F0=Q×14×10×0.85×(1-0.26)/35經(jīng)計(jì)算得，當(dāng)Q=60m3/h時(shí)，F(xiàn)0=151畝為方便管理，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的機(jī)井一般靠路邊布置，屬于方形布置方式。機(jī)井間距按下式計(jì)算：L0=25.8F01/2式中：L0——井距，m;F0——單井控制的面積，畝。項(xiàng)目區(qū)機(jī)井間距一般在300—400m之間。井?dāng)?shù)的確定按下式計(jì)算：N=F1/F0式中：N——項(xiàng)目區(qū)機(jī)井?dāng)?shù)量（眼F1——項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的灌溉面積；則：Nmax=439.5/150=1.8眼在整個(gè)項(xiàng)目區(qū)中，地下水埋藏較淺，水量豐沛，含水層較厚，動(dòng)水位變化不大，根據(jù)這個(gè)情況，項(xiàng)目區(qū)中新建機(jī)井主要選擇為非完整管井。井壁管安裝在隔水層處，濾水管安裝在含水層處，在管井最下部設(shè)5m的沉淀管。單井深度不超過50m，機(jī)井終孔直徑450mm。井位的選定與井網(wǎng)的布置均是影響工程效益的主要因素。為此，應(yīng)將井位布置在田塊一邊的中間，以減少管道的長(zhǎng)度和輸水損失。同時(shí)與原有機(jī)井要有適當(dāng)?shù)木嚯x，以減少井群抽水造成的干擾。2.節(jié)水工程設(shè)計(jì)（1）基本資料選取的典型地塊在2號(hào)井位，面積120畝。井深45m，穩(wěn)定動(dòng)水位34m，涌水量65m3/h,水質(zhì)條件符合灌溉要求。土壤為砂壤土，干容重為1.35g/cm3，田間持水率占干土重的22%，最大凍土層深為50cm。（2）作物需水量的確定根據(jù)作物的需水規(guī)律，其需水高峰在灌漿期間，包含降雨在內(nèi)的平均日需水強(qiáng)度Ea=5.5mm/d。（3）設(shè)計(jì)灌水定額及灌水周期①設(shè)計(jì)灌水定額以作物需水量最高的灌漿期來確定灌水定額。按下式計(jì)式中：m————為設(shè)計(jì)灌水定額，mm；z————為計(jì)劃濕潤(rùn)層深度，m，取0.6m；β————為田間持水率（占干土重的%取22%；max干土重的百分比θmax取田間持水率，θmin取田間持水率則，m=0.1×1.35×0.6×22（100－75）=44.55mm，折合29.71m3/畝，取30m3/畝，即取m=44.98mm。②灌水周期T=m/Ea式中：T—為設(shè)計(jì)灌水周期，d；其余符號(hào)意義同前。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，取灌水周期為8天。（4）工程總體布置依據(jù)地形、地塊、道路等情況布置管道系統(tǒng)，使管線最短，控制面積最大，便于機(jī)耕，管理方便，并盡可能雙向分水，縮短畦長(zhǎng)。字形下部中間，干管平行于種植方向沿地塊中間南北向布 置，鋪設(shè)干管長(zhǎng)240米，三條支管垂直于干管東西向布置，每隔50米設(shè)置一給水栓，給水栓雙向分水控制灌溉，每個(gè)給水栓控制面積6.7畝。軟管垂直支管順種植方向，軟管連接采用硬塑快速接頭。（5）灌溉設(shè)計(jì)流量的確定根據(jù)設(shè)計(jì)灌水定額、灌溉面積、灌水周期和每天工作的時(shí)間，按下式計(jì)算確定系統(tǒng)灌溉設(shè)計(jì)流量。式中：Q設(shè)————管道系統(tǒng)的灌溉設(shè)計(jì)流量，m3/h;η————為灌溉水利用系數(shù)；取為0.85；t————為灌水時(shí)間，h,取14h；A————為灌溉面積；其它符號(hào)意義同前；設(shè)=0.667×44.55×120.0/（0.85×8×14）=37.46m3/h，取Q設(shè)=40m3/h。計(jì)算表明，計(jì)算得出的設(shè)計(jì)流量小于單井涌水量。（6）灌溉系統(tǒng)工作制度確定①毛灌水定額毛灌水定額按下式計(jì)算：W毛=W/水式中：W毛————為毛灌水定額（m3/畝W————凈灌水定額（m3/畝水————灌溉水利用系數(shù)，取0.85。則：W毛=30/0.85=35.29m3/畝，取W毛=35m3/畝作為毛灌水定額。②一次灌水的延續(xù)時(shí)間0/q0式中：t次————一次灌水的延續(xù)時(shí)間（hA0————單口控制面積（畝由管網(wǎng)知，為40/2=20m3/h；則，t次=35×6.7/20=11.7h③輪灌小組劃分式中：N————輪灌組個(gè)數(shù)（個(gè)）t日————日運(yùn)行小時(shí)數(shù)（h取14h；int[]————取整符號(hào)其余符號(hào)同前；則，N=8×14/11.7=9.57，取9個(gè)輪灌組。為減少干、支管管徑，減少投資，采取兩條支管為一個(gè)輪灌組，每條支管開啟一個(gè)給水栓的運(yùn)行方式。（7）管網(wǎng)水力計(jì)算①系統(tǒng)流量的確定由于在一個(gè)輪灌組中，每條支管只有一個(gè)給水栓工作，故支管流量Q支=20m3/h，干管流量Q干=2Q支=40m3/h。②干、支管管徑及管材的確定d=18.8(Q/V)1/2式中：Q————管道設(shè)計(jì)流量（m3/hd————管道內(nèi)徑（mmV————管道經(jīng)濟(jì)流速，取1.2m/s。則：支管管徑d支=18.8(20/1.2)1/2=76.8mm，由以上計(jì)算流量并參考不同型號(hào)管材經(jīng)濟(jì)流速，設(shè)計(jì)泵口出水管及干管采用Φ125塑料管，配水支管采用Φ90塑料管；配水軟管采用Φ80塑料軟管。③管網(wǎng)水力計(jì)算a）沿程水頭損失計(jì)算hf=94800Q1.77L/d4.77式中：hf————管道沿程水頭損失，m；L————計(jì)算管道長(zhǎng)度，m；Q————管道設(shè)計(jì)流量，m3/h；d-————管道內(nèi)徑，mm；現(xiàn)以最不利本輪灌組運(yùn)行時(shí)的工作狀態(tài)，即干管末端的兩條支管的兩個(gè)最遠(yuǎn)端輪灌組同時(shí)運(yùn)行的狀態(tài)來計(jì)算。固定干管長(zhǎng)240米，支管長(zhǎng)125米，配地面移動(dòng)軟管30米。軟管的沿程水頭損失按上式計(jì)算后，根據(jù)軟管鋪設(shè)順直程度及地面平整情況乘以1.1倍系數(shù)。則：固定管道沿程水頭損失：=1.88+1.49=3.37m地面移動(dòng)軟管沿程水頭損失：hj移=1.1×94800×30×201.77÷804.77=0.53mb)局部水頭損失計(jì)算局部水頭損失按總沿程水頭損失的10%計(jì)，為0.39m。（8）水泵選型系統(tǒng)總揚(yáng)程為，H總=1.1Σhf+1.1Σhf泵+△Z+hj+h出口式中：H總————為系統(tǒng)要求的總揚(yáng)程，m；hf————為輸水管道沿程水頭損失，m；hf泵————為首部樞紐部分的沿程水頭損失，m；經(jīng)計(jì)算，hf泵=1.62m△Z————為機(jī)井穩(wěn)定動(dòng)水位到田面控制點(diǎn)的高差，m；取34m；hj————首部樞紐局部水頭損失，取3米；h出口————為地面移動(dòng)軟管出水口工作水頭；則H總=1.1×3.9+1.1×1.62+34+3+0.2=43.27m。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，選擇一臺(tái)型號(hào)為175QJ70－52－13的潛水泵，上水量70m3/h，揚(yáng)程52m，功率13KW。（9）附屬設(shè)施①出水口出水口包括豎管、給水栓、軟管。豎管與輸水管道上的三通相連，每50m布置一根。給水栓安裝在豎管上，為雙分水鑄鐵給水栓。軟管為可移動(dòng)式的，灌水時(shí)軟管安裝在給水②首部樞紐部分在系統(tǒng)管網(wǎng)的首部包括水泵、逆止閥、進(jìn)排氣閥、安全閥、壓力表、水表等部分。（10）材料設(shè)備本典型地塊內(nèi)共需埋設(shè)干管240米，支管750米，需加工管件25個(gè)，埋設(shè)給水栓18個(gè)；配型號(hào)為175QJ50－52-13潛水電泵一臺(tái)。1.投資規(guī)模估算依據(jù)③《xx省水利水電工程施工機(jī)械臺(tái)班費(fèi)定額》（2000④《xx省水利水電工程設(shè)計(jì)概（估）算費(fèi)用構(gòu)成及計(jì)⑦水利部及xx省有關(guān)節(jié)水灌溉工程項(xiàng)目投資概（估）算編制的相關(guān)文件；⑧xx省肥城市2004年上半年主要材料信息價(jià)格表；⑨xx省肥城市農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)辦公室提供的資料及實(shí)地調(diào)研資料。2.材料價(jià)格選擇依據(jù)（1）人工預(yù)算單價(jià)工程定額人工費(fèi)是人工單價(jià)與定額消耗標(biāo)準(zhǔn)的乘積。人工單價(jià)為每個(gè)工日20元。（2）材料預(yù)算單價(jià)1）水泥、鋼筋、木材、柴油、汽油等按市場(chǎng)統(tǒng)一價(jià)格加運(yùn)雜費(fèi)及采購(gòu)保管費(fèi)計(jì)算，其中，水泥260元/噸，鋼筋4200元/噸，木材1400元/方，柴2）砂子、塊石、毛石、磚等按當(dāng)?shù)卣{(diào)查價(jià)確定其材料價(jià)格，其他次要材料價(jià)格按當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)價(jià)。3）主要材料設(shè)備價(jià)格以出廠價(jià)格為依據(jù)，其中塑料管的價(jià)格是依據(jù)廠家提供的價(jià)格表乘以0.9的系數(shù)所得。3.工程投資項(xiàng)目預(yù)算總投資69.6萬(wàn)元，其中水源工程20萬(wàn)元，低壓管道工程8萬(wàn)元，田間節(jié)水工程41.6萬(wàn)元。第四章施工組織設(shè)計(jì)1.施工條件項(xiàng)目區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬春多西北風(fēng)，夏秋多東南風(fēng)，年平均氣溫18℃,無(wú)霜期189天，多年平均降雨量659.5mm，但年內(nèi)分配不均，多集中在6—9月份，其中汛期降雨約占全年的70—80%，且多以短時(shí)暴雨的形式出現(xiàn)。區(qū)內(nèi)地形平坦，地貌單純，受康王河、匯河兩條主要河道的影響，項(xiàng)目區(qū)在康王河以南部分，地勢(shì)南高北低，康王河以北部分，地勢(shì)東高西低、北高南低。區(qū)內(nèi)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）工程條件項(xiàng)目區(qū)內(nèi)、周圍交通條件較好，現(xiàn)有交通道路能夠滿足項(xiàng)目區(qū)建設(shè)所需建筑材料和機(jī)械設(shè)備的運(yùn)輸。施工用水可以根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，就近取用。區(qū)內(nèi)有已改造更新的低壓輸電線路，完全可以滿足施工之用，并且建筑工程、機(jī)電設(shè)備安裝工程及臨時(shí)工程施工用電負(fù)荷也不大。主要建筑工程、安裝工程采用招投標(biāo)方式進(jìn)行施工，中標(biāo)單位必須具有相應(yīng)的施工資質(zhì)。2.施工布置和方法（1）機(jī)井建設(shè)對(duì)新打機(jī)井，必須嚴(yán)格按照規(guī)劃設(shè)計(jì)要求，在設(shè)定的區(qū)域進(jìn)行井位的確定。井位定好后，便可組織進(jìn)行招投標(biāo)以確定打井隊(duì)進(jìn)行施工，鉆深達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，做抽水試驗(yàn)，上水量達(dá)到設(shè)計(jì)要求的，立即對(duì)井孔進(jìn)行各項(xiàng)處理。鉆井工作（2）管道鋪設(shè)①管槽開挖應(yīng)按施工放樣軸線和槽底設(shè)計(jì)高程開挖，干支管槽寬不小于40cm，槽深必須保證管道埋在凍土層以下，可取槽深為80cm；管槽底部雜物要清除，并一次整平；在管槽經(jīng)過卵石等硬基礎(chǔ)處，槽底超挖不小于10cm，清除礫石后再用細(xì)土回填夯實(shí)