第四章工程设计内容.docx
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第四章工程设计内容
第四章工程设计内容
4.1指导思想
促进项目区农业综合开发的可持续发展，提高灌溉保证率和灌溉水利用率，增加单方水灌溉增产效益，发展高效节水农业，推行节约用水、计划用水、科学用水，使有限的水资源发挥最大效益。
项目区规划以市场需求为向导，以科技为依托，立足当前，着眼长远，改善农业基本条件和生态环境，提高农业综合生产能力和开发效益，增加农民收入，调整优化农业结构，使项目区具有一定的超前性和跨越性，成为发展现代化农业、高科技农业、可持续发展农业的示范区，率先实现农业生产经营由“粗放型”向“集约型”，由“数量型”向“质量型”，由“速度型”向“效益型”的转变。
4.2建设目标
通过灌区农业综合开发水利骨干工程的建设，使灌区由现状的半灌溉和少灌溉的不充分灌溉状态，发展成为灌溉保证率为75％的高效节水、实行充分灌溉和科学化管理的灌区；本次工程实施后，灌溉水利用系数由现状的0.44，可提高至0.80，新增灌溉面积0.6万亩，改善灌溉面积0.3万亩，并为灌区进一步扩大和改善灌溉面积，提高灌水条件和灌溉质量，保证灌区作物稳产、高产创造有利条件。
把灌区建成科学、合理、高效、节约用水的示范区，实现计划用水、统一配水、按方收费，保证灌区农业经济的可持续发展，使运行管理步如良性发展的轨道，进一步提高灌区经济的发展后劲。
4.3建设等级标准
4.3.1建设等级
工程等别为三等，其永久性主要建筑物级别为5级，次要建筑物级别为6级，临时建筑物级别为6级。
4.3.2项目设计标准
①灌溉设计保证率：
P=75％；
②排水设计标准：
除涝5年一遇，防洪20年一遇。
4.4项目总体布局及工程设计方案选择
4.4.1工程布局
规划的总体思路是在综合考虑项目区现有可利用和可改造的农田水利设施和农村生产道路的基础上，综合考虑建设满足发展优质品牌农业的灌溉要求，合理规划项目区方田的面积，规划建设渠系水利用系数高的节水灌溉工程，配套完善的排水系统，科学布局农田防护体系，把项目区建设成为高标准农田项目区。
按照建设的总体要求，结合项目区现状规划方田。
在水利规划上采取一路两沟，实现田间建筑物配套；集中资金建设水利灌溉骨干工程和田间配套设施。
在农业措施方面以调整农业种植结构为重点，着重抓好粮食生产和蔬菜生产的建设，同时进行土地深翻整平，增施有机肥和生物菌肥，改善土壤结构。
按照因地制宜，增加经济收入的指导方针，依沟渠路营造防护林带。
（1）水源布局：
项目区内可利用塘坝4座，其中兴国村的1#塘坝位于项目区外，但作为项目区水源起着非常重要的作用，因此对1#塘坝清淤加固，作为项目区水源工程。
本次工程新建塘坝1座，清淤及加固4座。
新建大口井1眼，改建大口井2眼；新建蓄水池8座，改建蓄水池1座；新建扬水站8座，配套输变电等设施；当项目区现有水源不能满足灌溉时，需从上冶水库引水。
（2）渠系建筑物：
新建渠系建筑物353座，其中进地涵300座，过路涵50座，引水闸1座，生产桥2座。
（3）排水设施：
项目区现状排水沟杂草丛生，淤积严重，排水不畅。
本次工程清淤疏浚排水沟42.82km。
（4）田间道路：
项目区道路崎岖不平，雨天泥泞不堪，影响正常的农业生产。
本次工程新建田间道路21.41km，其中硬化干道1.68km；页岩路面6m宽干道7.2km，支路15.21km。
（5）田间管道工程：
通过扬水站提水至高位蓄水池，再通过PE管道将水输送到田间，PE管网的布局按地块的形状布置成“土”字形、“王”字形、“一”字，依据地块、道路及种植习惯等情况，布置管道系统。
纵横生产路贯穿整个项目区；林网在排灌水沟渠、生产路两侧栽植。
规划在项目区内发展蔬菜、花生、小麦、玉米等农产品，其次是栽植黄烟。
共改造面积0.9万亩。
4.4.2典型地块工程设计
针对不同地块灌溉面积的大小及水源的位置分别设灌溉管网，为介绍方便，本次设计选取2#扬水站控制的地块作为典型地块设计进行详细设计说明，其它地块则按此方法逐一确定。
典型地块南北长1280m，东西宽760m，面积约1500亩，区内土壤为壤土，土壤平均容重1.45g/cm2，田间持水率占土重的26%，南北向或东西向种植，灌溉水源为塘坝，位于地块东南地带，种植作物主要为玉米、小麦、花生、黄烟。
（一）、系统规划设计参数确定
设计保证率：
75%
土壤容重:
γ=1.45g/cm2，
设计耗水强度Ea=4mm/d;
计划湿润土层深度Z=40cm；
灌溉水利用系数:
η=0.8。
（二）灌水器选择
半固定式地上移动管道因移频繁，要求管材具有耐磨，抗拉和轻便的特点，故选用锦纶塑料软管，并采用塑料快接头连接，选用φ75锦纶塑料软管。
（三）工程规划设计
1、工程规划
根据当地的实际情况，采用塘坝水源，在高处设1座蓄水池，将水提到水池后，再采用通过PE管自然流到地块，本次规划提水干管、支管及毛管均采用PE管。
2、管网布置
A、布置原则
（1）依据地形，地貌、道路等情况布置管道系统，要求线路最短，控制面积最大，管理方便。
（2）尽可以双向分水，节省管材，给水软管垂直于毛管，毛管垂直于支管布置。
B、布置形式
采用半固定布置形式，干管埋地面以下1.0m深，支管埋于地下0.8m深，出口处设φ90和φ75给水栓，间距控制在100-150m内，支管间距100～150m以内，分向分水。
3、设计灌水定额及灌水周期
（1）、设计灌水定额。
式中：
为设计净灌水定额，m3/hm2；
为考虑局部灌溉的土壤湿润比，取50%；
为计划湿润层深度，m，取30cm；
为土壤容重，1.45g/cm3；
、
分别为适宜土壤含水量（占干土重%）上、下限，分别取田间持水率80%，下限取60%。
经计算，
＝43.5mm,即每亩灌水43.5×667/1000=29m3。
（2）、灌水周期。
式中：
为设计灌水周期，d；
为作物需水高峰期的需水强度，为4mm/d；其余符号含义同前。
经计算，
=10.875（d），取
=10d。
（3）、灌水次数。
根据作物灌溉制度，确定灌水次数为4次。
（4）、系统工作制度确定
本灌溉工程干支管采用续灌，毛管采用轮灌方式。
⑴毛灌水定额。
（m3/hm2）
式中
为灌溉水利用系数，取0.8，
则
＝43.5÷0.8=54.4（m3/亩）
⑵一次灌水延续时间：
（h）
式中：
A0为单口控制面积，hm2，按给水栓布置情况确定为A0=0.8hm2；
为设计单口流量，m3/h，拟为15m3/h。
则：
=544×0.8÷15=29（h），取29h。
4、输水管道水力计算
⑴水头损失计算
hf=94800Q1.77L／d4.77
式中：
hf——管道沿程水头损失，m；
L——计算管道长度，m；
Q——管道设计流量，m3／h；
d——管道内径，mm。
地面塑料软管的沿程水头损失按上式计算后，根据软管辅设顺直程序及地面平整情况乘以1.1倍系数。
⑵局部水头损失计算
Hw=ahf
a：
比例系数，干管取0.1；
⑶管道水头损失计算表
管道名称
长（m）
hf（m）
Hw（m）
小计（m）
干管
931
2.2
0.22
2.42
全部干支管选用PE管,工作压力为0.6Mpa。
⑸干、支管管径的确定
式中：
Q——管道设计流量（m3／h）
d——管道内径（mm）
V——管道经济流速，支管取1.2m／s、毛管取1.0m／s。
⑹支管径计算结果见3#池管道计算表。
（7）水泵选型
系统总扬程为H总＝1.1∑hf+1.1∑hf泵＋△Z＋hj+h出口
式中：
H总——为系统要求的总扬程，m；
hf——为输水管道沿程水头损失，m；
hf泵——为首部枢纽部分的沿程水头损失，m；
Z——为稳定动水位到田面控制点的高差，m；
d——泵管管径
L——泵管长度
hj——首部枢纽局部水头损失；
h出口——为地面移动软管出水口工作水头，取0.5m。
则：
H总＝1.1×2.0+1.1×3＋16.26＋0.2＋0.5＝22.46m；
根据系统设计扬程和流量，选用水泵扬程44m,Q=300m3/h，选用100KVA变压器1台。
表5.7-5水泵选型
灌溉系统
水泵型号
台数
流量
扬程
电机功率
m3/h
m
kw
扬水站2#
300QJ300-44
1
300
44
63
同理其他扬水站水泵选型如下表，其中扬水站5#和6#采用柴油机带动离心泵进行提水灌溉。
表5.7-6水泵选型
灌溉系统
水泵型号
台数
流量
扬程
电机功率
m3/h
m
kw
扬水站1#
300QJ300-44
1
300
44
63
扬水站3#
100QJ100-36
1
100
36
15
扬水站4#
200QJ63-33
1
63
33
9.2
扬水站5#
单级单吸卧式离心泵65-160（I）A
1
61
24
8
扬水站6#
单级单吸卧式离心泵150-400B
1
122
40
34
扬水站7#
250QJ200-40
1
200
40
37
扬水站8#
250QJ200-40
1
200
40
37
同理可求得其他管网管径。
1#池管道计算表
管道名称
管道流速（m/s）
管道流量
（m3/s）
计算管径
（mm）
采用管径
（mm）
管道长度
（m）
1#井-1#池主干
0.91
0.029
190.46
200
1065
1#池主干
0.91
0.029
190.46
160
250
池1支1
0.72
0.013
93.79
110
430
池1支2
0.93
0.014
96.40
110
430
2#池管道计算表
管道名称
管道流速（m/s）
管道流量（m3/s）
计算管径
（mm）
采用管径
（mm）
管道长度
（m）
1#井-2#池主干
0.77
0.038
219.67
200
1350
2#池主干
0.94
0.036
210.42
200
792
池2支1
0.62
0.012
99.47
110
170
池2支2
0.75
0.012
94.58
110
410
池2支3
0.73
0.012
93.88
110
170
池2支4
0.93
0.013
90.68
110
210
池2支5
0.90
0.012
92.10
110
170
池2支6
0.87
0.012
92.13
110
220
池2支7
0.77
0.012
95.16
110
170
池2支8
0.88
0.015
92.80
110
220
3#池管道计算表
管道名称
管道流速（m/s）
管道流量（m3/s）
计算管径
（mm）
采用管径
（mm）
管道长度
（m）
1#塘坝-3#池主干
0.99
0.082
323.99
315
931
3#池主干1
1.02
0.085
353.19
315
65
3#池主干2
0.55
0.011
118.47
250
180
3#池主干3
1.06
0.052
257.60
250
400
3#池主干4
0.68
0.021
165.27
250
622
池3支1
0.74
0.005
77.39
110
450
池3支2
0.89
0.004
70.94
110
527
池3支3
0.54
0.005
74.91
110
200
池3支4
0.69
0.007
91.65
110
315
池3支5
0.93
0.004
72.26
110
306
池3支6
0.86
0.005
83.23
110
270
池3支7
0.83
0.005
82.07
110
585
池3支8
0.79
0.005
79.85
110
532
池3支9
0.81
0.005
80.98
110
550
池3支10
0.83
0.005
82.15
110
558
池3支11
0.77
0.005
79.15
110
501
池3支12
0.79
0.009
82.34
110
350
4#池管道计算表
管道名称
管道流速（m/s）
管道流量
（m3/s）
计算管径
（mm）
采用管径
（mm）
管道长度
（m）
1#井-4#池主干
0.512
0.010
104.5
200
475
4#池主干1
0.91
0.029
150.46
160
176
4#池主干2
0.96
0.009
137.81
160
290
池4支1
0.89
0.004
70.80
90
434
池4支2
0.71
0.004
83.28
90
443
池4支3
0.98
0.006
88.93
90
500
3#塘坝管道计算表
管道名称
管道流速（m/s）
管道流量（m3/s）
计算管径
（mm）
采用管径
（mm）
管道长度
（m）
3#塘坝主干1
0.92
0.065
287.65
315
1340
塘3支1
0.99
0.004
74.71
110
364
塘3支2
0.60
0.003
87.96
110
363
塘3支3
0.88
0.004
80.52
110
407
塘3支4
0.75
0.003
94.88
110
415
塘3支5
0.75
0.003
94.85
110
360
塘3支6
0.74
0.005
87.61
110
190
塘3支7
0.82
0.004
87.75
110
350
塘3支8
0.50
0.003
84.44
110
180
塘3支9
0.61
0.004
84.52
110
354
塘3支10
0.98
0.004
84.22
110
160
5#池管道计算表
管道名称
管道流速（m/s）
管道流量（m3/s）
计算管径
（mm）
采用管径
（mm）
管道长度
（m）
3#井-5#池主干
0.512
0.010
104.5
160
170
5#池主干
0.512
0.010
114.5
160
360
池5支1
0.324
0.004
82.7
110
147
池5支2
0.324
0.004
82.7
110
147
池5支3
0.324
0.004
92.7
110
147
池5支4
0.324
0.004
82.7
110
147
6#池管道计算表
管道名称
管道流速（m/s）
管道流量（m3/s）
计算管径
（mm）
采用管径
（mm）
管道长度
（m）
2#塘坝-6#池主干
0.837
0.019
182.8
200
265
6#池主干1
0.827
0.017
145.5
160
220
池6支1
0.465
0.003
81.1
110
158
池6支2
0.821
0.004
77.9
110
180
池6支3
0.677
0.004
91.7
110
340
池6支4
0.405
0.005
87.7
110
365
7#池管道计算表
管道名称
管道流速（m/s）
管道流量（m3/s）
计算管径
（mm）
采用管径
（mm）
管道长度
（m）
4#井-7#池主干
0.704
0.022
153.2
200
340
7#池主干1
0.550
0.011
118.6
160
332
池7支1
0.421
0.002
98.7
110
261
池7支2
0.360
0.003
85.0
110
205
池7支3
0.360
0.004
95.0
110
440
池7支4
0.685
0.004
94.5
110
455
池7支5
0.685
0.004
84.5
110
440
8#池管道计算表
管道名称
管道流速（m/s）
管道流量（m3/s）
计算管径
（mm）
采用管径
（mm）
管道长度
（m）
4#塘坝-8#池主干
1.154
0.057
245.2
250
120
8#池主干1
0.980
0.028
139.9
160
586
8#池主干2
0.880
0.028
138.0
160
232
8#池主干3
0.970
0.028
137.9
160
380
池8支1
0.690
0.005
99.6
110
189
池8支2
0.780
0.005
89.8
110
308
池8支3
0.690
0.006
79.6
110
290
池8支4
0.810
0.005
79.5
110
188
池8支5
0.860
0.004
89.3
110
188
池8支6
0.870
0.005
89.3
110
137
池8支7
0.855
0.004
89.3
110
88
池8支8
0.855
0.004
89.3
110
94
池8支9
0.855
0.004
89.3
110
352
池8支10
0.855
0.004
89.3
110
410
9#池管道计算表
管道名称
管道流速（m/s）
管道流量（m3/s）
计算管径
（mm）
采用管径
（mm）
管道长度
（m）
5#塘坝-9#池主干
1.154
0.057
245.2
250
330
9#池主干1
0.902
0.028
149.9
160
144
9#池主干2
1.409
0.028
138.0
160
215
池9支1
0.524
0.005
79.6
110
270
池9支2
0.526
0.005
79.8
110
230
池9支3
0.523
0.005
79.6
110
530
池9支4
0.522
0.005
79.5
110
530
池9支5
0.397
0.004
69.3
110
360
池9支6
0.547
0.005
81.3
110
520
池9支7
0.637
0.006
87.8
110
280
池9支8
0.762
0.007
96.0
110
210
管道工程量：
土方开挖0.84万m3，回填压实0.59万m3，石方开挖0.17万m3。
给水栓333个，闸阀及闸阀室80个，铺设管道32.5km。
4、泵房设计
泵房平面尺寸、泵房长度：
根据机组在泵房跨度方向的尺寸，进出水管路和管路附件的长度，安装检修和操作所需的空间及建筑统一模数制，并考虑通道宽度要求，初步拟定为机房和管理房46平方米
2间，主要构件细部尺寸
墙体：
砖混结构 墙厚240mm
墙基：
建在砼底板上,块砖基础 砖为Mu7.5，砂浆为M5
过梁：
必须放在门窗上面，尺寸为240×240mm
宽与墙相同，高度超过门窗0.5m
圈梁：
屋檐下500mm，现浇钢筋混凝土构件
屋盖：
采用C20现浇整体钢筋砼平屋盖。
窗户采用不锈钢塑钢窗。
双层玻璃隔音。
泵房内主要材料及设备见下表
表4-7主要材料用量表
编号
工程或费用名称
单位
数量
备注
1
φ315弯头（90度）
个
2
泵站2#和7#
2
φ250弯头（90度）
个
2
泵站6#和8#
3
φ200弯头（90度）
个
3
泵站1#3#和5#
4
φ160弯头（90度）
个
1
泵站4#
5
进水钢管DN315
m
30
泵站2#和7#
6
进水钢管DN250
m
20
泵站6#和8#
7
进水钢管DN200
m
22
泵站1#3#和5#
8
进水钢管DN160
m
24.5
泵站4#
9
水表（L×S）DN315
个
2
泵站2#和7#
10
水表（L×S）DN250
个
2
泵站6#和8#
11
水表（L×S）DN200
个
3
泵站1#3#和5#
12
水表（L×S）DN160
个
1
泵站4#
13
压力表Y150-1.6
个
8
每个泵站一个
14
伸缩节DN315
个
2
泵站2#和7#
15
伸缩节DN250
个
2
泵站6#和8#
16
伸缩节DN200
个
3
泵站1#3#和5#
17
伸缩节DN160
个
1
泵站4#
18
逆止阀H41T-10DN315
个
2
泵站2#和7#
19
逆止阀H41T-10DN250
个
2
泵站6#和8#
20
逆止阀H41T-10DN200
个
3
泵站1#3#和5#
21
逆止阀H41T-10DN160
个
1
泵站4#
22
闸阀Z44T-10DN315
个
2
泵站2#和7#
23
闸阀Z44T-10DN250
个
2
泵站6#和8#
24
闸阀Z44T-10DN200
个
3
泵站1#3#和5#
25
闸阀Z44T-10DN160
个
1
泵站4#
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