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高标准农田单项工程设计要点
RSS 打印 复制链接 发布时间:2019-11-27 12:01:00

 1项目概况

新蔡县余店镇项目区为井灌区。现有农用井大都成井于2007-2009年,小部分成井于20世纪。由于当年的成井工艺落后,建设标准低,成井深度浅,管护措施不到位等原因,目前项目区内机井大部分均已报废,仅有小部分还能使用,但也存在带病运行的情况,仅可作为农民正常小流量灌溉用水源和农药喷洒用水源。

2井灌区灌水定额

新蔡县余店镇项目区,根据《灌溉工程设计手册》和项目区基础资料,因项目区内土壤为砂姜黑土,设计净灌水定额由式(1)计算:m=667γshβ(β1-β2)(1)式中:m—设计净灌水定额(m3/hm2);r—土壤密度(g/cm3);h—计划湿润层深度(m);β1—适宜土壤含水量上限;β2—适宜土壤含水量下限;β—田间持水量(重量比%)。根据项目区土壤情况和作物种植情况,土壤密度取1.42g/cm3,主要根系活动层深取0.55m,田间持水量为土壤干密度的25%,适宜土壤含水量上限取田间持水量的90%,下限取65%,计算得设计灌水定额为489m3/hm2,合48.80mm灌水水深。

3设计灌水周期

新蔡县余店镇项目区在4月下旬至5月上旬需水高峰时期(拔节、孕穗和抽穗、开花期)的需水强度EP为6mm/d,根据《灌溉技术规范》公式,灌水周期由式(2)计算:T=m/EP(2)式中:T—设计灌水周期(d);m—设计净灌水定额(mm);EP—作物临界期日均需水强度(mm/d)。经计算,并参考当地实际灌溉情况,T=8.10d>T设,故T设=8d。设计净灌水定额为48.80mm,计算得作物灌水周期为8.10d,考虑区域土壤保水性差,根据实际取T=8d。

4单井出水量

井的深度根据该区的地质条件和设计的单井出水量来确定,单井出水量按式(3)计算。Q=qhs(3)式中Q—单井出水量,m#/h;q—含水层出水率,m#/h;h—含水层厚度,m;S—计划抽水降深,m。根据《新蔡县水利区划》中的有关资料和该地区的地质条件可知,含水层出水率q=1(m3/h)/m2,含水层厚度h=8~12m,取8m,计划抽水降深S=4m,经计算单井出水量Q=1×8×4=32m3/h。

5单井控制面积

单井控制灌溉面积按式(4)计算。F0=Qt3T2η(1-η1)/m2(4)式中:F0—单井控制灌溉面积,hm2;Q—单井出水量,32m3/h;t3—灌溉期间开机时间,14h/d;T2—每次轮灌期的天数,8d;η—灌溉水利用系数,0.82;η1—干扰抽水的水量削减系数,0.16;m2—每公顷每次灌水定额,32.60m3;F0=32×14×8×0.82×(1~0.16)/32.60=75.80(5.05hm2),项目计划取5.05hm2。

6井距

根据单井控制面积(F0),当机井为方形布井时,井距L0按式(5)计算:L0=25.80(F0)1/2(5)式中:L0—井距;F0—单井控制灌溉面积,hm2。单井控制面积5hm2时,计算出井距为L0=216m。

7机井设计

①井深:井深确定为60、80m两种,开孔直径800mm。②井型:选用内径为40cm的钢筋混凝土管构成的筒井。井底部的2节4m沉砂管采用钢筋混凝土实管,中部滤水管采用C25钢筋混凝土滤水管,上部3节6m为护筒管采用C25钢筋混凝土实管,还有井盘、滤料、井台、井房、标志牌等部分。③井管:井管有两种,一是钢筋混凝土实管,二是钢筋混凝土滤水管。均为C25混凝土,前者用于护筒和沉砂管,后者用于过滤管。其尺寸内径为40cm,外径为50cm,长2m。滤水管开孔率不低于15%,井管采用焊接方式对接。井管之间对接严密,必须用麻片或海绵填充,外部用闭沙网包裹。④井管的质量要求:管身圆直,内径偏差不得超过±3mm,厚度偏差不得超过+3~-2mm,弯曲度不超过3mm/m,管的端面平整,且与中心轴相互垂直,内外表面不得有裂纹。⑤新打机井位置离规划的路、沟外边5m;成井深度不小于设计井深的20cm,倾斜度不超过2°,井管外编竹笼,并在2层竹笼夹2层500目尼龙网、填砾;网眼尺寸应按滤料粒径的下限确定竹笼规格。纵条15mm×2mm(宽×厚),横条6m×2m(宽×厚),垫条宽度依据穿孔管的大小与排列确定,厚度根据竹杆的厚度决定,采用10号铁丝绑扎。⑥新打机井井台尺寸长1.30m×宽1.30m×高0.50m(地下0.20m),井台采用C20现浇混凝土,必须用机械震捣。⑦洗井应达到规定时间,按照从上层到下层,分层洗,以洗清为准,洗井完毕后,进行试验抽水,水泵出水后30min采取水样,测量含砂量,中、细砂含水层不得超过1/20000。粗砂、砾石、卵石含水层不得超过1/50000;竣工资料有管井结构和地层柱状图,包括岩层名称、岩性描述、厚度和埋藏深度、钻孔及下管深度、井壁管和过滤器的规格及组合、地下水静水位和动水位、电测井资料、试验抽水成果、井水含砂量、井水出水量等。⑧井房采用玻璃钢井房,井房规格为长0.86m×宽0.86m×高1.75m。

8井数的确定

机井井数采用单井控制灌溉面积法计算井数,其计算公式见式(6):N=F/F0(6)式中:F—规划区内的灌溉面积(hm2);F0—单井控制面积(hm2);N—需要机井数(眼);按照单井控制5hm2耕地计算,则需新打机井数量为N=40000/75=533(眼)。按单井控制5hm2,井距不低于216m的标准合理布局井位,做到井、井台、井盖、水泵、地埋线、地埋管道齐全。为了保证干旱年份地下水下降满足灌溉要求,井深根据项目区实际含水层埋深情况定为60、80、100m三种井型,井管内径40cm,出水量32t/h。

9排涝沟渠

排涝沟按支、斗、农、毛四级明沟排水系统设计。主要采用梳状单向明流排水,高水高排,低水低排,排水不串流。采取以现有支沟定向,斗沟划框,农沟划块的形式。排涝标准:排涝标准为5a一遇。排涝面积:各级排水沟按流域面积分,10km2以上为支沟,1~10km2为斗沟,0.10~1km2为农沟,0.10km2以下为毛沟。排涝流量:按照5a一遇除涝标准,新蔡县排水沟的排涝模数为K=1.62m3/s/km2。按公式(7)计算Q=qF(7)式中:Q—除涝流量,m3/s;F—排涝沟控制面积,km2;q—设计排涝模数,m3/s.km2。经计算各排涝沟流量为:Q支>16.20m3/s,Q斗=1.62~16.2m3/s;Q农=0.16~1.62m3/s;Q毛<0.16m3/s。排水断面:排涝沟断面根据明渠均匀流公式(8)计算:Q=AC(Rⅰ)1/2(8)式中:Q-排涝设计流量;A-排水沟过水断面;C-谢才系数C=1/nR1/6(n为糙率);R-水力半径;ⅰ-比降。项目区排涝沟一般采用梯形断面,断面面积、湿周、水力半径按式(9)(10)(11)计算:A=h(b+mh)(9)X=b+2h(1+m2)1/2(10)R=A/X(11)式中符号同上。排涝沟断面参数设计如下:支沟:沟深4m,底宽4m,边坡比1:2;斗沟:沟深2~3.50m,底宽2~3m,边坡比1:1~1:2;农沟:沟深1~1.50m,底宽1~2m,边坡比1:1。排涝沟的间距及长度:斗沟:间距500~1000m,长度1000~1500m。农沟:间距200~500m,长度500~700m。

10机井通电典型工程设计

①双杆变压器。柱上变压器台架采用等高杆方式,电杆采用非预应力混凝土杆,杆高为12m。②变压器选型。根据每眼井的最大功率和供电区域内机井数量,选定单个配电台区合适的配电变压器容量,变压器应采用S13-100kVA低损耗变压器。③10kV线路采用架空线路,导线截面一般为50mm2,采用LGJ-50架空线路,供电半径不超过10km。④400V地埋线路采用YJLV22-3×25mm地埋线,地埋线截面根据负荷的分布及允许电压损耗选择,按地埋线的允许载流量校验,最大工作电流不应大于允许载流量。

11结语

新蔡县余店镇项目建成后,新增耕地面积13.33hm2,新增灌溉面积1000hm2,改善灌溉面积1666.67hm2,新增除涝面积800hm2,改善除涝面积1600hm2,新增节水灌溉面积2666.67hm2,其中高效节水灌溉面积666.67hm2,年节约用水120万m3,灌溉水利用系数由现状的0.70提高到0.82,提高17%。通过加强农业基础设施建设,农业生产条件得到根本改善。

 

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