天水市农业科技示范园区刘坪果园灌溉工程.docx
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天水市农业科技示范园区刘坪果园灌溉工程
天水市农业科技示范园区
刘坪果园节水灌溉工程可行性研究报告
天水市水利水电勘测设计院
1概况
天水市农业科技示范园区刘坪果园节水灌溉工程位于麦积区中滩镇渠刘村西1Km，系天水市农业科技示范园区延展工程，为优质果园示范基地。
项目属西北黄土高原、大陆性和副热带团交替地带，四季分明，具有冬干夏湿的大陆性气候特征，为陇中南部温带半湿润区，光能资源丰富，热量充足，多年平均气温10.9℃，多年平均降水量为517.9mm，日照总数为2098.7h/a，日太阳辐射总量在2395—2703MJ/m2，作物生长季≥0℃的活动积温为3345—4389℃，≥10℃的活动积温在3131—3833℃，无霜期155—192天，日最大风速21m/s，年最大冻土深度为0.37m，全年春、夏、秋以东南风为多，立冬后风向则多为西北风，平均蒸发量为1420.2mm，平均相对湿度0.69，年均地温13.6℃，年均干旱指数1.79，年极端高温38.3℃，极端低温-18.2℃。
项目区地处渭河左岸山塬区，以梯田地为主，土地平整，土壤肥沃，日照充足，自然资源较好，根据气象资料此处适宜种植苹果、桃、梨、杏、核桃果树等经济作物。
水利灌溉设施是支撑项目示范区建设的根本性因素。
因此，修建节水灌溉工程以解决天水市农业科技示范园区延展工程刘坪果园的用水是十分必要的。
2水文
项目区位于渭河北岸，水文资料依据原南河川水文站多年实测资料表明，渭河多年平均径流量8.66亿m3，67年最大径流量31.19亿m3，72年最小径流量6.62亿m3，平均径流深167.82mm，年输沙量14100万T。
3水文地质与工程地质
3.1水源选择
水源井选在渭河三阳川盆地上峡口段的渭河左岸，该处为一冲积作用形成的二级阶地，阶地高出现代河床面10m左右，阶面平均宽约120m，长约300m，地形呈条带状，麦甘公路穿越而过，南边为渭河，北边紧靠山根，因受地形条件限制，井位选在靠近渭河边40m左右的二级阶地前缘（麦甘公路北边），根据当地的地质及水文地质条件，建议以机井形式为宜，预测单井出水量50m3/h左右。
当单井出水量不能满足设计需求时，可考虑在公路南河漫滩内再打大口井一眼，估计大口井的出水量略大于机井55—60m3/h（井位位置见地形图）。
3.2区域地质构造及地震
工程区位于西北黄土高原与西秦岭山地交互地带，大地构造属秦岭山脉的地质西北边缘部，区内由一系列断裂组成，形成天水至西礼盆地，构造整体走向北至西，新构造运动强烈，不均匀升降运动和新构造活动较明显。
经查《中国地震动参数区划图》区内地震动峰值加速度分区g值为0.3g，相应地震基本烈度为Ⅷ度。
3.3地层岩性
工程区出露的地层为第四系河床冲洪积物，第三系紫红色泥岩层，第四系黄土层，现分述如下：
1、圆砾（Q41）：
为水源井的主要含水层，磨园度居中，形状大部呈亚园或次棱角状，砾间充填中粗砂，局部为泥质胶结，分选性较差。
2、老第三系（N3）：
主要分布于基底及上水管道的下部，岩性以浅红色，紫红色泥岩为主，局部地段出露于地表。
3、第四系黄土层（Q42）：
遍布于整个工程区，土黄色，厚度大于20m，局部地段为1—2m，为湿陷性黄土，透水性较好、可塑。
3.4水文地质条件
水源区地下水属第四系孔隙水，其水文地质条件受地层岩性和构造的控制，粗颗粒地层即砂卵砾石层系富水性较强的地层，地下径流较发育，地下水位埋深8—10m。
水文交替强烈，地下水由西向东径流，主要受渭河河水及大气降水补给。
3.5上水管道地质
由水源井至山根段，上水管道铺设在渭河二级阶地上，岩性为砂质粘土层，厚度为5m左右，由山根至蓄水池段，管道设在第四系黄土层中，厚1—20m不等，垂直节理发育，具中孔，承载力为8—10T/m2，内磨擦角为16度。
3.6蓄水池地质
蓄水池处在第四系黄土层之上，厚度大于20m，表层为马兰黄土，垂直节理发育，岩性为灰黄色粉土质亚粘土，粉质颗粒占75—77%，质轻疏松，多具虫孔，透水性强，承载力10—12T/m2，内磨擦角16度。
3.7灌区地质
灌区地貌上为一小型黄土塬区，全部为第四纪黄土层覆盖，厚度大于20m，淡黄色，质轻，稍具粘性，质地疏松，目前大部分已成梯田地，减小了地表径流的冲刷。
1、本次踏勘中，未见大的不良物理地质现象，蓄水池处地形开阔，黄土层厚，地质条件较好，由于属湿陷性黄土，在设计、施工中应做好防渗及对地基土做适当的灰土夯填处理。
2、由于黄土具有“湿陷性”特点，所以该灌区适宜搞节水灌溉工程，以免引发不良地质灾害的发生。
3、施工用砂石料可在山下的渭河边开采或在采砂厂购买。
4、当单井出水量不能满足设计需求时，可考虑在公路南河漫滩内打大口井一眼。
4设计依据
根据项目区基本资料及果园灌溉的基本要求，采用管灌节水灌溉方式为宜。
依据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288—99）、《节水灌溉设计规范》等规范规程进行系统设计，根据《水工建筑物抗震设计规范》（SL203—97）、《中国地震烈度区划图》，麦积区地震设防烈度为Ⅷ度，本次设计按Ⅷ度设防。
5工程建设的主要内容
本工程为节水灌溉工程，工程建设的主要内容为：
1、新打机井一眼并建设泵房，新打大口井一眼；2、埋设上水管道800m（两井之间供水管50m）；3、修建500m3蓄水池一处；4、购置潜水泵及变压器等电气设备；5、埋设输水干管三条1034m，支管9条7192m，配置软管4500m。
两井共用一处泵站管理房，泵站管理房设在1#水源井（机井）上，2#水源井（大口井）与泵站管理房之间可埋设电缆来控制2#水源井机泵。
1#、2#水源井共用一条上水管，详见平面布置图。
6工程任务和规模
工程任务：
工程地处渭北塬峁区，土地肥沃，适宜种植果树，但无水利灌溉设施，制约着示范基地的发展。
本次工程主要任务是解决果园灌溉用水。
工程规模：
工程建设采用一级节水，总扬程237.4m，灌溉果树面积2000亩。
根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288—99），工程等级为V等小
（二）型，建筑物为5级，干旱地区或水资源紧缺地区以旱作物为主的灌溉设计保证率50—75%之规定，本工程设计保证率为75%；
7工程设计
7.1设计标准
在灌溉规划中，灌溉设计标准的指标有两种，一是灌溉设计保证率，二是抗旱天数。
抗旱天数是指灌溉设施及其相应的水源条件能满足作物生长要求的天数。
本灌区采用抗旱天数法，灌溉抗旱标准为30—50天。
7.2灌溉水利计算
1、基本资料
项目区灌溉面积2000亩，其中苹果1000亩，桃、梨、杏500亩，核桃500亩，以苹果种植面积大，用水量集中，其它果树与苹果灌溉不在同一时段，故以苹果灌溉为典型，进行灌区水利计算。
2、灌溉流量的确定
（1）确定灌水定额
根据《管道输水工程技术》及《甘肃省雨水集蓄利用工程技术标准》（DB62/T495—199），并结合当地灌溉试验资料确定，旱作区果树节水灌溉8—15m3/亩，示范区为山地区，因此取m=15m3/亩。
（2）设计灌溉流量
灌溉流量可根据下式确定：
Qm—管灌系统的灌溉设计流量（m3/h）；
m—灌水定额（m3/亩）；
μ—灌溉水利用系数，μ=0.95；
T—一次灌水延续时间，取20天；
t—日工作小时，取16小时；
A—设计灌溉面积，A=2000亩；
则
3、经济管径的确定
经济管径可按下式计算：
D—经济管径（m）
Q—通过管径的多年平均流量（m3/s），Q=98.7m3/h；
V径—经济流速（m/s），V径=2.5m3/s；
上水管经济管径：
结合本地已建成节水工程经验，确定上水管D=150mm。
7.3机泵选择
节水扬程的确定：
泵站节水总扬程可用下式确定：
H=H净＋hj＋hf
式中：
H—泵站总扬程（m）；
H净—蓄水池与水源地（水源井井位）之间的高差（m）；
hj—局部水头损失（m）；
hf—沿程水头损失（m）；
其中：
Q—设计流量（m3/h）；Q=100m3/h；
f—管材摩阻系数，钢管、铸铁管f=6.25×105；
L—管长（m）（扩大5%），L=790m;
D—管道内径（mm）；D=150mm;
m—流量指数，旧钢管，铸铁管m=1.9；
b—管径指数，旧钢管，铸铁管b=5.1；
根据《低压管道输水灌溉工程技术规范（井灌区部分），局部水头损失可按各管件的损失计算，也可按沿程水头损失的5%～10%计。
各级泵站扬程计算成果及机泵选择如表7-1所示。
净扬程
（m）
管道长
（m）
hf
（m）
hj
（m）
井深
（m）
总扬程
（m）
机泵型号
电机
功率
（kw）
台数
（台）
备注
180.04
750
24.9
2.49
30
237.4
250QJ50－240/12
55
2
流量50
扬程240
7.4水源井、泵房设计
水源井位于渭河三阳川盆地上峡口段的渭河左岸，该处为冲积作用形成的二级阶地，阶面平均宽约120m，长约300m，地形呈条带状，南边为渭河，北边紧靠山根，因受地形条件限制，井位选在距渭河边40m左右的二级阶地前缘（麦甘公路北边），根据当地的地质及水文地质条件，建议以机井形式为宜，预测单井出水量50m3/s左右。
根据灌溉用水量计算单井出水量不能满足设计需求，因此在公路南河漫滩内增打大口井一眼。
机井为1#水源井，大口井为2#水源井。
机井井深30m，单井流量50m3/h左右，大口井井深10m，直径2.0m，单井流量55—60m3/h左右，详见设计图。
为便于机井机泵管理，需建造泵房1座，泵房采用钢筋砼砖混结构，尺寸3.01×4.05×3.70m，屋顶预留高0.60m，宽0.80×0.8见方的机泵安装孔，详情见泵房设计图。
7.5上水管设计
根据水力计算、流量、经济管径计算及节水扬程的确定，本工程设计上水管道工作压力为3.0MPa，连接方式采用法兰连接，上水管管径为D150钢管。
1#、2#井出水管均为D80钢管，工作压力为3.0MPa，在垂直拐角和水平拐角处设置砼镇墩。
7.6蓄水池设计
根据灌溉取水之需要，建造1座蓄水池，所建蓄水池地质为湿陷性黄土层，因此用50cm三七灰土夯实基础。
蓄水池采用圆形钢筋砼结构，直径14.2m；池壁厚30cm；顶板厚20cm；池底厚30cm；容积为500m3。
蓄水池前部套设管理房。
详见500m3蓄水池设计图。
7.7输水管网水力计算
7.7.1管网布置形式
该项目区规划总面积2000亩，全部采用自压管灌。
采取半固定式管道系统布置，即干管和支管是固定的，末级管为可移动软管。
由高位蓄水池引出三条干管，分别为一干管、二干管、三干管；一干管控制四条支管，二干管控制三条支管，三干管控制二条支管，干管和支管沿坡地纵、横向敷设。
7.7.2管网水力计算
根据规划的轮灌组合，并结合规划布置图提供的每条支管控制灌面及设计灌水定额，采取4条支管为一轮灌组，每一轮灌组，每天灌100亩，20天灌完2000亩，由此来确定干、支管设计流量。
1、管段设计流量计算
根据《低压管道输水灌溉工程技术规范（井灌部分）》SL/T153—95来确定管段设计流量。
Qm—管灌系统的灌溉设计流量（m3/h）；
m—灌水定额，取15m3/亩；
μ—田间水利用系数，μ=0.85；
T—一次灌水时间，取1天；
t—日工作小时，取14小时；
A—管道轮灌组灌溉面积，A=100亩；
则
采取每4条支管为一轮灌组，因此，分摊到每条支管的流量Q支=126÷4=31.5m3/h。
2、管径确定
由公式：
D—管道计算内径（m）
Q—管段设计流量（m3/s）；
V—管内经济流速，取1.5m3/s；
经以上公式计算，干、支管结果见表7-2。
干、支管水力计算表
表7-2
名称
控制灌面
（亩）
流量
（L/h）
管径
（mm）
管长（m）
流速
（m3/s）
一干管
950
135
160
154
1.5
26
140
176
1.5
17.5
125
176
1.5
支1-1
220
8.75
90
742
1.5
支1-2
190
8.75
90
804
1.5
支1-3
260
8.75
90
960
1.5
支1-4
280
8.75
90
996
1.5
二干管
570
26
140
336
1.5
支2-1
200
8.75
90
1008
1.5
支2-2
200
8.75
90
884
1.5
支2-3
170
8.75
90
648
1.5
三干管
480
17.5
125
192
1.5
支3-1
200
8.75
90
658
1.5
支3-2
280
8.75
90
492
1.5
7.8电气设计
本工程泵站距10kv线路0.5km，1#水源井与2#水源井相距0.05km，变压器至1#井0.05km，因此设计架设10kv高压线路0.5km，低压地埋电缆线0.10km。
电缆线型号采用YC1×35，线管采用D50PVC管，埋深不小于80cm。
考虑到灌区管理用电与水泵共用一台变压器，需架设变压器至蓄水池380V线路，在架设过程中可利用原刘坪电灌的一段380V线路，在此基础上还需新架设500m、380V线路。
根据水泵功率和生产生活用电需求，需150KVA变压器一台，控制开关XJ01—55及水泵配套电气设备。
8工程运行管理
1）该工程建成后，应设立专门的管理人员，明确专管职责，初拟管理人员3人。
2）制订运行操作规程和管理制度，操作人员应培训后上岗。
3）应根据灌溉制度制订科学的用水计划。
4）运行前，应检查机井装置、管道系统和附属设施是否齐全、完好。
5）灌水时应先开启出水口，后启动水泵，改换出水口时，应先开后关，停灌时应先停泵，后关出水口。
6）冬灌结束后，应及时放空管道。
7）应根据管理制度，定期检查工程及配套设施的状况，并及时进行维护、或更换。
9施工组织设计
9.1施工条件
9.1.1工程概况
天水市农业科技示范园区刘坪果园节水灌溉工程为天水市科技示范区的延伸项目，以此做为市优质果园示范基地，工程规划新打井2眼（机井1眼，大口井1眼），经上水管道至高位蓄水池，通过输水管道至田间。
9.1.2施工特点
本工程干支管均为长线布置且分散，灌区施工占线长，施工营地分散，土建规模不大，所需天然建筑材料较小。
9.1.3交通条件及施工场地
（1）交通条件
工程区天馋路、麦甘公路与工程主管道相连，工程区对外交通便利，场地开阔，便于施工布置，管理按照因陋就简，经济实用，方便管理的原则在水源旁修建或搭设临时房屋和生产用工棚，以满足本工程生产生活需要。
（2）施工场地
本工程主体工程建筑呈线型布置，故施工场地可沿管线分段布置，施工场地主要布置砼及砂浆的拌和系统和部分材料的堆放。
9.2施工方法
本工程单项工程规模较小（主要为管道工程），施工工艺简单，施工方式以人工为主，机械为辅。
施工顺序为土方开挖→管道安装→镇支墩浇筑→土方回填。
管沟：
工程需埋设的管道沟槽采用人工开挖，人工回填。
沟槽覆土应在管道阶段隐蔽工程验收合格后进行，覆土应及时，防止管道曝洒时间过长造成老化，覆土时不得回填淤泥、砖头及含有其它硬杂物泥土。
回填应先从管底与基础结合部分开始，并沿管道两侧同时对称进行，分层回填至管顶20cm以上，管道20cm范围必须用人工回填，同时回填土质量应达到设计要求。
管道安装：
以人工施工为主，较重的管道采用三角架及手动葫芦配合人工撬台就位安装。
铺设管道前对管材及连接件进行检查，不符合标准的一律不允许使用。
安装管材时，由地面人员传递给槽底施工人员，严禁将管材翻滚入沟，管道安装完毕，末端应用堵头堵住，以免杂物进入管道内。
9.3施工进度计划
根据本工程规模、施工条件等实际情况，工程建设期1年，包括施工准备期，主体工程施工期和工程完建期，施工净工期6个月。
9.4施工管理
干支管均为长线布置，工地分散，施工营地、施工场地、弃渣场地等临建工程应本着尽量少占耕地，避开洪水沟道，按照有利于生产、有利于生活的原则，根据各管段具体条件进行布置，施工营地设在主要建筑物邻近位置，施工场地根据建筑物施工特点，在施工点邻近设置，弃渣场地采用就近弃置的方式。
经规划布置本工程需修建生活生活区，建筑面积100m2，仓库及工棚100m2。
主要临建工程量
序号
项目
单位
数量
备注
一
临时房屋建筑
1
生产生活用房
m2
100
2
仓库及工棚
m2
100
二
施工道路
km
2
新修、拓宽修整
10环境评价
该工程是一项节水灌溉工程，工程建设征占地少，没有大的开挖工程和毁林毁田等因素。
其目的是：
以节水为中心，提高水资源的利用率，改善灌溉条件，提高保灌程度，发展高效节水农业，改善生态环境，以保持农业可持续发展，为天水市果园起示范作用。
本工程的实施，对改善灌区生态环境将起到积极作用，具体表现在：
（1）工程沿线地质条件较单一，对工程安全产生不利的影响因素较小，沿渠线未发现滑坡，坍塌等地质隐患对工程的影响。
（2）促进该地生态系统良性循环，该工程的建设，将改变现状脆弱的自然农业条件，促进该地区工农业的大力发展及良性循环的生态系统。
该项目实施后，将对改善本灌区环境和下游地区生态环境起到积极的作用，而不会对生态环境产生不利影响。
11投资估算
11.1编制原则和依据
㈠编制办法：
依据甘肃省水利厅、甘水规发[1992]15号文颁布关于《水利水电工程编制办法》的通知编制本工程投资估算。
㈡定额依据：
采用甘肃省水利厅甘水规发[1996]第41号颁发的《甘肃省水利水电建筑概算定额》扩大10%计算。
㈢费用标准：
依据甘肃省水利厅、甘水规发[1992]15号文颁发的《甘肃省水利水电工程设计概（估）算费用构成及计算标准》及甘水规发[1995]19号文关于颁发我省水利水电工程《费用标准》补充规定的通知、甘水规发[1998]11号文关于颁发我省水利水电工程《费用标准》中有关条款修改调整意见的通知进行编制。
11.2基础单价
⑴人工工资：
工程地处我市麦积区境内，经计算各级工人定额工日工资：
土方工程15.28元/工日；石方工程16.27元/工日；砼及安装工程17.25元/工日。
⑵施工机械台班费定额：
执行一九九六年甘肃省水利厅颁发的甘水规发[1996]第41号文《甘肃省水利水电工程施工机械台班费定额》，其第一类费用小计乘以1.15的调整系数。
⑶间接费标准：
工程为小型工程，取费均以人工费为基数，土方工程24%；石方工程30%；砼工程70%；
⑷计划利润：
按直接费与间接费之和的7%计算。
⑸税金：
按直接费、间接费、计划利润之和的3.22%计算。
⑹水泥、钢材、木材等全部采用2007年第三季度市场调节价，运至工地预算价为：
425#普通硅酸盐水泥310元/T
板枋材1300元/m3
钢筋4150元/T
砂石料单价：
块石50元/m3；石子40元/m3；砂子35元/m3。
11.3估算指标
该项目估算总投资132.00万元，其中：
建筑工程37.17万元，设备安装工程67.53万元，临时工程6.24万元，其他费用9.10万元，予备费11.97万元。
工程量：
开挖土方12068m3,夯填土方5190m3，砼及钢筋砼219m3，砌砖29m3，钢筋制安10.8T。
材料量：
水泥71T，钢筋11T，块石11m3，石子182m3砂子119m3。
11.4附表
表1总估算表
表2建筑工程估算表
表3设备安装工程估算表
表4临时工程及其它费用估算表
表5砼及砂浆材料单价计算表
表6建筑工程单价汇总表
表7主要工程量汇总表
表8主要材料量汇总表
表9主要材料预算价格汇总表
表10施工机械台班费汇总表
12经济效益评价
12.1水价测算
1、工程投资估算
该项目总投资132万元，工期计划一年，工程规模为日供水量1600m3，灌溉面积2000亩。
2、固定资产价值
该项目估算总投资132万元，取固定资产形成率85%，则固定资产价值为112.2万元。
3、制水成本分析
根据《水利工程水费核定，计收和管理办法》之规定，供水成本分析如下：
（1）电费
式中：
E1—电费，元/亩次；
γ—水的容重，kg/m3，γ=1000kg/m3；
H净—灌区内各泵站加权平均扬程,m，H净=180.04m;
m—灌水定额，m3/亩次；m=15m3/亩；
η1—灌溉水利用系数，η1=0.95；
η2—水泵及电机效率，η2=0.70；
e—电费单价，0.51元/kwh；
经计算，E1=5.64元/亩次
按每年灌水4次计算，灌溉面积2000亩，共需电费为4×2000×5.64=4.51万元。
（2）工资福利费E2=Nd4
式中：
d4—职工年均工资福利9600元/人
η—水厂人员编制3人
E2=3×9600=2.88（万元）
（3）日常维护费及大修费E3=SP1
式中：
S—固定资产值112.20万元
P1—日常维护费和大修费率2.5%
则E4=112.20×2.5%=2.81（万元）
（4）基本折旧费E4=SP2
式中：
S—固定资产值112.20万元
P2—折旧提成率3%
则E4=112.2×3%=3.37（万元）
（5）水资源费E5=365QC/Kd
式中：
Q—设计日供水量1600m3/d
C—生活用水资源费0.016元/m3
则E5=365×1600×0.016/1.5=0.62（万元）
（6）管理费E6，按上式5项和的10%计
则E6=（E1+……E5）×10%
=2.75（万元）
（7）年经营成本
E7=（E1＋E2＋E5＋E6）
=10.76万元
（8）年总成本
E8=（E1+E2+E3+E4+E5+E6）
=16.94（万元）
（8）单位制水成本的计算
制水成本=年总成本÷年灌水总量
=19.94÷12=1.41元/m3
销售水价在成本水价的基础上上浮6%，确定为1.5元/m3。
12.2增产效益计算
B=A（yt－y）E
式中：
B—年增产值，元；
A—灌溉果园面积2000亩；
yt—管灌后果园产量t/亩，早酥梨yt=1.0T/亩
y—管灌前果园产量t/亩，y=0.6T/亩
E—水果单价元/T，E=1350元/T
则B=2000×（1.0－0.6）×1350=1080000元
效益分摊系数按0.35计，则节水灌溉工程的分摊效益为37.8万元。
12.3经济效益分析
（1）静态投资回收年限
按投资回收年限计算
式中：
T—投资回收年限a；
K—总投资，万元，K=132万元；
B—净增产值万元，B=37.8万元
C—年费用，万元，C=10.76万元
则T=4.88年
（2）经济净现值
社会折现率按10%，则经济净现值
ENPV=B（P/A，10%,15）-C（P/A，10%,15）-K
=（37.8－10.76）×7.6061－132
=73.67万元
（3）经济内部收益率
经济计算期按15年，满足下式的i为经济内部收益率:
B（P/A，i,15）=K＋C（P/A，i,15
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