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e)渠道工程设计1)设计灌水率根据拟定的作物生育期的灌水定额、每次灌水的延续时间(按16h考虑)及作物种植面积,按如下公式计算灌水率:式中q设一净灌水率[m3/(秒•万亩)];a一作物种植比例,oi=1;m一净灌水定额,取45m3/亩;—灌水延续时间(d)取11天;每天开机时间,按16小时计算经计算q=(1x45)4-(
0.36X11X16)=
0.710[m3/(秒•万亩)]2)渠道工作制度确定本次设计涉及支、斗、农三级渠道,设计支渠采用续灌方式,斗、农渠采用轮灌方式3)渠道流量计算以提灌站1为例说明计算过程提灌站1控制支渠一条,控制灌溉面积
640.82公顷(
9612.30亩),沿支渠两侧布设18条斗渠设计支渠续灌,斗渠、农渠轮灌轮灌分组方案详见表521-4表
5.
2.1-4项目区渠道分组轮濯制度设计表渠道设计流量计算c)水泵选型及电机配套根据设计流量,两座提灌站分别设计安装三台水泵(其中一台为备用泵)水泵扬程按下式计算Hp=Hm+Hm+hp式中Hp—水泵扬程,mHin一泵站出水口设计压力,设计为
0.5mHm—上下游地形高差,m取
6.5mhP—水泵进出水管总水头损失,m取1m经计算,泵站扬程均为8m提灌站选取400HW-7型混流泵,水泵选型见表21d)变压器选型项目区内有可利用10KV电力线通过,变压器可就近引入高压线路,经变压器降压为低压后向水泵配套电机供电,每个提灌站设置一台变压器变压器容量按下式计算S=》(l+25%)+6式中5一变压器容量(KVA)P-电动机额定功率(KVA)尸一照明用电总功率(KVA)(照明用电总功率不大于1KVA)经计算,提灌站1选择型号为S11-M-200/10的变压器,提灌站2选择型号为S11-M-80/10的变压器
6.
2.2排水工程设计
1.设计方案
(1)项目区涉及支沟、斗沟、农沟三级排水沟,全部采用土质
(2)支、斗沟设计1)规划全部支、斗沟为原有沟整修,其横断面如按排水、排碱要求重新设计则所需断面较小,为减少工程量,原有支、斗沟按原设计断面整修,不再进行水利计算2)对原有支沟按原设计断面进行清淤整修,不改变原支沟位置,也不开挖新支沟清淤整修后支沟典型断面为口宽20m底宽4m深4m3)斗沟也全部为清淤整修,按原设计断面,清淤整修后斗沟典型断面为口宽12m底宽2m深
2.5m
(3)农沟设计根据当地实际选取明沟排水,为有利于洗盐淋碱,排水沟采用土质结构,排涝标准选择十年一遇2日暴雨2日排出1)排涝模数计算采用平原排涝模数法公式计算q涝=7/36077式中q沸一旱地排涝模数,m3/hm
2.sR—设计径流深,mmJ排涝历时,2d/一每天排水时间,24h根据利津县气象部门提供的资料,项目区十年一遇降水量所形成的径流深为32mmo经计算,q=
0.0019m3/hm
2.s2)农沟流量计算农沟流量Q=qF式中:Q一农沟设计流量,m3/sq一排涝模数,m3/hm
2.s方一农沟控制面积,典型取IZhn经计算,Q=
0.0228m3/s3农沟断面设计农沟横断面尺寸按明渠均匀流公式计算Q=AC由A—b+MhhC=R61n7=A/%y^b+2hy/\+M2A式中Q一农沟设计流量,m3/sA一农沟过水断面面积,m2C—谢才系数R—水力半径,mi—水力比降,取1/1000边坡系数,农沟取
2.0〃一糙率,取
0.025X—湿周,mb—沟底宽,m试算结果:农沟底宽2m时,水深
0.070m由于项目区存在盐碱化问题,农沟沟深必须依据对地下水位的控制要求确定农沟沟深由下式计算:式中:H—农沟沟深,m/20—地下水临界深度,排盐除碱要求控制在
1.2m以下//—沟中水深,
0.070mAh一两沟中心地下水位与沟水位差,取
0.35m计算结果,农沟沟深取2m农沟设计要素见表
232.工程量根据对项目区原有排水沟情况的详细调查和选点实测计算,确定支沟清淤整修工程量按设计断面的10〜15%计算,斗沟按13〜25%计算,农沟全部为新修按设计断面计算各排水沟具体设计与清淤整修断面详见工程量统计计算表和单体工程设计图
①田间净流量Q田净Q田净=A支义q设=
0.9612X
0.71=
0.683m^/s式中田净一支渠田间净流量,m3/s;A支一支渠控制面积,万亩;q设一设计灌水率,m3/(s•万亩),取
0.71
②农渠田间净流量Q农田净根据拟定的渠道工作制度,同时工作的斗渠7条,每条斗渠上同时工作的农渠按5条计则:Q农田净=Q田净/nXk计算得:Q农田净=
0.683/7X5=
0.0195m7so
③农渠净流量农净取田间水利用系数〃田=
0.85Q农净=农田净/〃田=
0.0195/
0.85=
0.0229m3/s项目区为偏沙性土壤,土壤相应的透水性参数A=
3.4m=
0.5由于渠道为校衬砌渠道,渠道水损失需要进行折减,查表可知相应的渗水量折减系数少取
0.1由此可计算农渠每公里输水损失系数5Al100农净m义夕=
3.4/1OOXO.O2290-5X
0.1=
0.0224m3/s•km
④农渠设计流量农设农渠计算取典型长度380m工作长度按农渠的一半计算,农渠设计流量为农设=农净1+农L农=
0.0229X1+
0.0224x
0.380/2=
0.0230m3/s农渠灌溉水利用系数〃农=0农净/Q农设=°・0239°.°24°=°.9941
⑤斗渠净流量斗净斗净=农设x左=农设x5=
0.0230X5=
0.H50m3/s
⑥斗渠设计流量斗设斗渠取典型计算长度900m工作长度L斗按斗渠长度的80%计算,即
0.9x
0.8=
0.72km则斗渠的设计流量斗设为斗设=Q斗净1+斗七斗式中产A/100斗净DXJ3A—灌区土壤透水参数,取
3.4;加一灌区土壤透水参数,取
0.5;少一渗水量折减系数,斗渠采用硅衬砌取
0.1计算得g4=
0.0106m3/s•km斗渠设计流量斗设=Q斗净1+疗斗L4=
0.1150x1+
0.0106x
0.72=
0.116m3/s斗渠灌溉水利用系数〃斗=Q斗净/斗设=
0.1032/
0.1040=
0.9923
⑦支渠设计流量支渠1同时工作的斗渠上=7条,贝|支净=斗设X7=
0.1163X7=
0.8141m3/s支渠设计流量支设由支净、A、m根据支二A/100支净叫xQ计算,支=
0.0040支渠实际长度
3.51km贝卜支设支净1+支乙支=
0.8141x1+
0.0040x
3.51=
0.7382m3/s支渠灌溉水利用系数〃支=Q支净/Q支设=
0.7280/
0.7382=
0.986
⑧渠道加大流量支渠为续灌渠道,应计算加大流量加大系数a取
1.30作为渠顶高程设计的依据,则支渠设计采用流量为
0.7382x
1.30=
0.9597m3/s按照以上计算过程,计算支渠
2、3设计采用流量均为
0.6356m3/s
5.
2.1-4渠道设计流量计算4)渠道横断面设计U型断面接近水利最优断面,具有较大的输水输沙能力,占地较少,省工省料,而且由于整体性好,抵抗基土冻胀的能力较强,因此,根据当地实际和专家意见,支、斗、农渠全部设计为U型结构,见右图
①设计原理U型渠断面尺寸按照明渠均匀流计算,其公式如下h2=NarNa=No+sinae一+22M+sinacosa+Naltga5/8h=hi+h2式中A—过水断面面积,m2;Na—直线段外倾角为a时的系数;6—圆弧的圆心角;Q—渠道的设计流量,m3/s;r—圆弧半径,m;a一直线段的倾斜角
②设计规格根据当地实际并征求有关部门意见,确定支、斗、农三级渠道均采用U型断面混凝土结构混凝土U型渠糙率〃取
0.015根据项目区自然坡降,比降i支渠取1/7000斗渠取1/4000农渠取1/1000根据经验,确定支渠安全超高为
0.30m斗渠安全超高为
0.20m农渠安全超高为
0.10m用《明渠均匀流流量及水深计算》甘肃省水利水电勘测设计院,2006软件反复试算并结合实际,确定U型支、斗、农渠农设计参数详见表16表16渠道设计要素表渠道采用C20硅结构,设计壁厚支渠1为12cm支渠
2、3为10cm斗渠为8cm农渠为6cmo各渠道横断面设计详见单体工程设计图5渠道纵断面设计纵断面设计时根据灌溉水位要求确定渠道的空间位置,先确定不同桩号处的设计水位高程,再根据设计水位确定渠底高程、渠顶高程等
①渠道水位推算为满足自流灌溉的要求,各级渠道入口处都应具有足够的水位,此水位是根据灌溉面积控制点的高程加上各种水头损失,自下而上逐级推算出来的,推算公式如下H进—Aq+A/z+ZLi+Lg式中”进一渠道进水口处设计水位,m;渠道灌溉范围内控制点地面高程,m;M—控制点地面与附近末级固定渠道设计水位的高差,取
0.1m;L一渠道长度,m;i一渠道比降;与一渠道局部水头损失之和,mo具体水位推算详见表
17、表
18、表19和表20
②绘制渠道纵断面图根据表17〜20推算出的数据绘制渠道纵断面图,纵断面图包括沿渠地面高程线、渠道设计水位线、渠底高程线、堤顶高程线、分水口位置、渠系建筑物位置等各类渠道典型纵断面具体详见单体工程设计图6渠系建筑物工程设计渠系建筑物包括支斗渠联合闸、斗渠引水闸、农门、毛门、渠道过路涵、渡槽1支斗渠联合闸在支渠1上建支斗渠联合闸,包括斗渠引水闸和支渠节制闸,两类闸结合建造,形成联合闸,从而方便对支渠水的调配详见渠系建筑物单体工程设计图2斗渠引水闸支渠
2、3较短,只在斗渠分水口处设斗渠引水闸,不设支渠节制闸斗渠引水闸详见单体工程设计图3农门每条农渠渠首建农门详见单体工程设计图4毛门在农渠上每隔30m建一座建一座毛门详见单体工程设计图5过渠涵道路通过渠道建过渠涵,包括过支渠渠涵和过斗渠渠涵,详见单体工程设计图6渡槽渠道过排水沟建渡槽,分支渠过斗沟、斗渠过支沟、斗渠过斗沟三种,详见单体工程设计图f提灌站工程设计a提灌站布置提灌站由泵房、配电室、管理房、进水池、出水池等组成根据项目区水源情况,设计分别在东分干渠和中支沟上各新建一座提灌站,提灌站1控制支渠1提灌站2控制支渠
2、3提灌站中各建筑物具体布置情况见单体工程设计图b)提灌站流量根据渠道流量设计计算,支渠1和支渠
2、3的设计流量分别为
0.9597m%和
0.6356m3/s故提灌站1和提灌站
2、3的设计流量也分别采用
0.9597m3/s和
0.6356m3/So提灌站名称斗渠轮灌组斗渠名称各斗渠控制农渠条数轮灌组农渠条数提灌站11斗渠1432斗渠25斗渠34斗渠45斗渠54斗渠74斗渠1362斗渠6532田间水利用系数毛渠水力计算斗渠水力计算支渠水力计算灌溉水利用系数净流量m3/s长度每公里输水损失系数m3/s・km设计流量m3/s净流量m3/s长度每公里输水损失系数m3/s・km设计流量m3/S净流量m3/S长度每公里输水损失系数m3/s・km设计流量m3/S
0.
850.
04023800.
01700.
04020.
40179000.
00540.
40180.
803635100.
00380.
80470.
850.
850.
04023800.
01700.
04020.
40179000.
00540.
40180.
803635100.
00380.
80470.
850.
850.
04023800.
01700.
04020.
40179000.
00540.
40180.
803635100.
00380.
80470.85表21水泵选型表型号扬程m流量m3/s配套电机功率kW台数控制提灌站备注400HW-
712.
300.49753提灌站1其中1台为备用400HW-
76.
800.35303提灌站2其中1台为备用表23农沟设计要素表类别底宽m水深m边坡纵坡沟深m口宽m农沟
20.07021/1000210表24排水沟工程量表单项工程名称单位数量整修支沟m13841整修斗沟m30421新修农沟m50689提灌站名称斗渠轮灌组斗渠名称各斗渠控制农渠条数轮灌组农渠条数斗渠84斗渠94斗渠104斗渠114斗渠45斗渠1763斗渠12432斗渠135斗渠144斗渠164斗渠156斗渠175斗渠184提灌站21斗渠19518斗渠204斗渠214斗渠2252斗渠19518斗渠214斗渠224斗渠2453斗渠19517斗渠214斗渠234斗渠244合计149149田间水利用系数毛渠水力计算斗渠水力计算支渠水力计算灌溉水利用系数净流量m3/s长度每公里输水损失系数m3/s*km设计流量m3/s净流量m3/s长度每公里输水损失系数m3/skm设计流量m3/s净流量m3/s长度每公里输水损失系数m3/s*km设计流量m3/s.
850.
04023800.
01700.
04020.40179X
0.
00540.
40180.
80363510.
00380.
8047.
85.
850.
04023800.
01700.
04020.40179X
0.
00540.
40180.
80363510.
00380.
80470.
85.
850.
04023800.
01700.
04020.40179X
0.
00540.
40180.8036351O.X
380.
80470.85渠类设计要素设计流量m3/s加大流量m3/s比降口宽m底弧半径m正常水深m加大水深m安全超高m支渠
10.
73820.95971/
70001.
800.
701.
321.
400.30支渠
20.
48890.63561/
70001.
400.
601.
061.
100.30支渠
30.
48890.63561/
70001.
400.
601.
061.
100.30斗渠
0.10401/
40000.
800.
300.
600.20农渠
0.02061/
10000.
600.
200.
500.10。