石灘鎮高標準農田建設項目初步設計報告

-130-第十二章高效節水灌溉方案12.1設計依據（1）《節水灌溉工程技術規范》（GB/T50363-2006）；（2）《管道輸水灌溉工程技術規范》（GB/T20203-2017）；（3）《微灌工程技術規范》(GBT50485-2009)；（4）《灌溉與排水工程設計規范》（GB50288-99）；（5）《給排水管道施工及驗收規范》（GB50268-08）；（6）《室外給水管道附屬構筑物》(05S502-06)；（7）其他技術規范和標準。12.2設計原則1）工程布局按照《節水灌溉技術規范》的原則；2）根據作物種類、種植方式、土壤類型、降雨以及所選用的灌溉方式，同時考慮施工、管理、對田間農作物的影響及經濟因素等，確定干管、支管、地面支管和毛管的布置方式；3）充分利用原有的水利及其他工程設施，并與道路、林帶、供電、居民點的規劃相結合，做到統籌安排、布局合理；4）在保證灌溉質量、運行安全可靠和管理方便的前提下，盡量降低工程造價和運行費用，盡量考慮節水設施的綜合利用；5）干管、支管等的布置取決于地形地勢、水源、作物分布和支管的布置；6）灌溉保證率、灌水均勻度、灌溉水利用系數滿足規范要求。7）工程布置在保證灌水質量、運行安全可靠和管理方便的前提下，盡可能降低工程造價和運行費用，提高設備利用率，主要按以下原則進行：①工程規劃與當地農業區劃和水利規劃協調一致；②所用設備安裝方便，運行操作安全可靠；③水量分配盡量均勻一致，管道之間不能出現流量過于集中和過于分散的情況；④管道一般順坡或平坡布置，盡量減少逆坡布置的管道數量，有利于減小水頭損失，改善流動性能，使管道間壓力較為均衡。12.3建設范圍和項目布局12.3.1工程建設任務與規模項目區目前已規劃改造提升示范項目，整治面積約0.72畝。為推動農村產業發展，增加耕地畝均效益，發揮區域改造提升示范作用，同時滿足區域農作物灌溉用水需求，擬布設管道實施自流灌溉200畝。詳見表5.2-1。表12.3.1-1項目高效節水灌溉分布統計表編號村社長度（m）直徑（mm）水源高效節水面積（畝）萬能村-XXYSG-1石灘鎮萬能村大圍社413110屯水田100雙寨村-XXYSG-1石灘鎮雙寨村雙寨子社920110梯子口水庫100合計133320012.3.2工程總體分布項目區規劃實施高效節水灌溉區域，技術措施主要是采取管道自流灌溉等田間節水技術。它有如下優勢：1）節水管道輸水系統可以減少滲漏和蒸發損失，提高水資源的利用率。各地低壓管道輸水灌溉可比水渠輸水節約三分之一，是一項有效的節水灌溉工程措施。2）節能管道輸水灌溉比水渠輸水多消耗能力，但通過節水，可提高水的有效利用率.這將會節省一部分水資源。3）輸水快和省時、省力管道輸水灌溉是在一定壓力下進行的，一般比土渠輸水流速大、輸水快，供水及時可有效節約灌溉勞動力。4）灌水及時促進農業生產管道輸水灌溉，在減少水量損失同時改善了田間灌水條件，縮短了引水灌溉周期，從而有效地滿足了作物生長的需水、可有增產增收的巨大作用。5）減少土地利用率從事農業產業的人們知道，自家土地附近都會有一定的土地占用，是為了方便輸水灌溉，這在方便灌溉的同時，占用了大量土地，對于我國土地資源緊缺，人均占有耕地不足的現實來說，管道輸水灌溉將會節省一定的土地利用率。12.4工程設計1、新修灌溉管道輸配水管網設計1）管徑的選擇項目區鋪設的管道為種植作物服務。管道大小的選擇須根據所控制區域的作物在全年中需水量最大的時期來推算。根據《農田低壓管道輸水灌溉工程技術規范》的要求，首先利用公式（1）計算灌水定額，再根據灌水定額、種植結構利用公式（2）計算系統的設計流量，再根據公式（3）計算下級管道的設計流量，最后根據公式（4）確定管道的理論管徑，再根據現有的管材規格選擇管徑。在無資料地區，灌水定額按下式計算(1)式中：—灌水定額，m3/hm2；—計劃濕潤層土壤容重，KN/m3；—土壤計算濕潤層深度，m；—土壤適宜含水量上限，可取田間持水量的0.85~1.00；—土壤適宜含水量下限，可取田間持水量的0.60~0.65。經計算等到糧油的最大灌水定額為2723m3/hm2。管道系統的設計流量按公式（2）進行計算(2)式中—灌溉系統設計流量，m3/h；—灌水高峰期第i種作物種植比例；—灌水高峰期第i種作物的灌水定額，m3/hm2；—灌水高峰期第i種作物的一次灌水延續時間，d，通常按15d考慮；—灌溉時間，h/d，按每天20h考慮；—輸水利用系數，取0.95。管徑通過下式進行計算由Q==的D=(3)式中D計算出的理論管徑，m；管道經濟流速，1.0m/s。計算管徑時，流速可采用經濟流速。不同管材的經濟流速可按下表確定表12.4-2管道經濟流速推薦表（單位為m/s）管材混凝土管鋼筋混凝土管硬塑料管金屬管薄膜管流速0.5～1.00.8～1.51.5～2.01.5～2.00.5～1.2通過初選管徑公式，對每種管材進行計算，計算結果見下表：表12.4-3管材同流量管徑計算工程量表管材經濟流速（m/s）流量（m3/h）管徑D(mm)管徑下限管徑上限混凝土管0.5～1.0105.27267191鋼筋混凝土管0.8～1.5105.27213157硬塑料管1.5～2.0105.27193158金屬管1.5～2.0105.27154135薄膜管0.5～1.2105.272681742）水頭損失驗算本次管道灌溉主要依靠項目區水庫及中轉水池，利用高差來實現自流灌溉，因此要實現自流灌溉，進水口的高程與出水口的高程之差要大于管道的水頭損失。管道的水頭損失分為沿程水頭損失和局部水頭損失。管道沿程水頭損失：按以下（哈森—威廉斯）公式計算——管道沿程水頭損失，單位為米（m）；——管長，單位為米（m）；——管內徑，單位為毫米（mm）；——計算管段的設計流量，單位為立方米每小時（m3/h）；——糙率，高密度聚乙烯管（PE）取值150管道局部水頭損失：依據《管道輸水灌溉工程技術規范》GB/T20203-2017規范要求，規劃階段可按沿程水頭損失的10%～15%估算，依據實際情況，局部水頭損失選取沿程水頭損失的10%計算。工程結構設計管材的選擇通過上表數據分析得出，管徑最優選擇為金屬管，其后依次為硬塑管、鋼筋混凝土管、薄膜管、混凝土管。上表依據流量，經濟流速計算，本工程選擇塑料管。硬塑料管給水塑料管的綜合優缺點優點：1.化學穩定性好，不受環境因素和管道內介質組分的影響，耐腐蝕性好；2.導熱系數小，熱傳導率低，絕熱保溫，節能效果好；3.水力性能好，管道內壁光滑，阻力系數小，不易積垢，管內流通面積不隨時間發生變化，管道阻塞概率小；4.相對于金屬管材，密度小，材質輕，運輸安裝方便，靈活，簡捷，維修容易；5.可自然彎曲或具有冷彎性能，可采用盤管供貨方式，減少管接頭數量。缺點：1.力學性能差，抗沖擊性不佳，剛性差，平直性也差，因而管卡及吊架設置密度高；2.阻燃性差，大多數塑料制品可燃，且燃燒時熱分解，會釋放出有毒氣體和煙霧；3.熱膨脹系數大，伸縮補償必須十分強調。給水塑料管選用針對給水塑料管常用的3種管道進行對比，對比結果表見下表：表12.4-5各常見給水塑料管性能對比表序號管材優點缺點適用范圍1硬聚氯乙烯管（UPVC）具有較高的抗沖擊性能和耐化學性能，質地堅硬，耐腐蝕不結垢，安裝方便，價廉.抗震性較差，在使用過程中，會有UPVC單體和添加劑滲出，不適用于熱水輸送，接頭黏合技術要求較高，固化時間較長。力學性能相對較高，被視為“剛性管”，明裝較好，只能用于冷水管。2高密度聚乙烯管（PE）是目前抗震性最好的管道，韌性好，較好的抗疲勞強度，耐溫性能較好，耐沖擊強度高，質輕，使用壽命可達50年。熔接需要電力，機械連接，連接件大。被稱為“柔性管”，適合暗敷及埋地鋪設，適用于冷水管。3改性聚丙烯管（PP-R）具有較好的抗沖擊性能、耐溫性能和抗蠕變能力。在同等壓力和溫度下，管壁最厚，線性膨脹系數大，抗紫外線能力差。主要應用室內安裝，冷熱水管均可使用。本工程設計輸入用于農田灌溉，通過各管材性能和技術經濟比較，選擇高密度聚乙烯管（PE）。給水用PE32聚乙烯（PE）管材各公稱直徑參數詳見下表：表12.4-6給水用PE100聚乙烯（PE）管材各公稱直徑參數表公稱外徑dn公稱壁厚en，mmSDR26SDR21SDR17SDR13.6SDR11公稱壓力，MPamm0.60.811.251.632————340————3.750————4.663———4.75.875——4.55.66.890—4.35.46.78.21104.25.36.68.1101254.867.49.211.41405.46.78.310.312.71606.27.79.511.814.61806.98.610.713.316.42007.79.611.914.718.22258.610.813.416.620.52509.611.914.818.422.728010.713.416.620.625.431512.11518.723.228.635513.616.921.126.132.240015.319.123.729.436.3管道埋置為了保證新修PE管道的正常使用以及可以達到一定的使用年限，設計對PE輸水管進行填埋。首先人工開挖至硬土層或基巖，通過現場對布設沿線土層情況的勘察，本設計新修PE灌溉管基槽開挖全部為土方，設計開挖深度均為1.0m，開挖放坡兩側均為1:0.3，開挖斷面為倒梯形，底邊兩邊各預留0.1m工作面，開挖后要求溝槽底部地基承載力不小于0.15MPa，開挖的土方鄰溝槽堆放用于后續的土方回填。土石方開挖之后，安裝PE管并進行土方回填，使得PE管被黏土完全包裹且PE管底部接觸到溝槽底部，用以保證PE管位置的穩定，管件連接完畢后，對PE管與溝壁之間的空隙進行土方回填夯實。本項PE輸水管選用給水用PE100聚乙烯（PE）管，公稱壓力為1.6MPa的φ110mm類型，由于本項目灌溉管采用的是有壓輸水，管內壁需承載一定的壓力，但外部土方填埋后，頂部同樣承擔一定荷載，因此選擇PE管公稱壓力為1.6MPa。在灌溉布設時，根據實際地形情況，在最高點需設置排氣閥，在最低點應設置排沙閥。落差大處設置鎮墩，特別注意管道進水口處需采用帶濾網管頭，防止砂石雜物堵塞管道。管道連接相同管徑連接時，直接采用熱熔對接的方式，管徑不同時采用變徑管進行連接。熱熔對接過程由熱熔對接焊機完成，分為六個階段：裝夾校正階段、端頭刨平階段、加熱熔融階段、加熱板取出階段、對接階段、冷卻階段。①裝夾校正階段：根據所焊制的管材、管件選擇合適的卡瓦夾具，夾緊管材，為刨平做好準備。②端頭刨平階段：刨平所焊管段、管件端面雜質和氧化層，保證兩對接端面平整、光潔、無雜質。③加熱熔融階段：熔融溫度一般在210-230℃之間為宜，加熱板加熱時間冬夏有別，以兩端面熔融長度為1—2mm為佳，卷邊寬度以2—4mm為宜，必須始終處于熔融壓力下。接觸面熔融后迅速讓兩熱融端面相粘并加壓，為保證熔融對接質量，切換周期越短越好。④對接階段：兩焊管段端面要完全對中，錯邊越小越好，錯邊不能超過壁厚的10%。否則，將影響對接質量。⑤加熱板取出階段：將加熱板拿開，勿碰撞熱熔焊口，防止變形。⑥冷卻階段：保持對接壓力不變，讓接口緩慢冷卻，冷卻時間長短以手摸卷邊生硬，感覺不到熱為準，冷卻好后松開卡瓦，移開對接機，重新準備下一接口連接。新修閥門井設計本次規劃在灌溉管道均采用下埋式，因此在管道需放水處新修放水井，一方面可隨時對連接處以及閥門進行檢查、檢修，另一方面需設置閥門，以便控制放水時間及放水流量的大小。首先進行基坑開挖，開挖深度1.2m，開挖邊坡為1:0.3的坡比，基坑底部進行平整夯實，夯實后底部承載力≥0.15MPa。配套灌溉輸水管放水井設計池內凈長0.6m，凈寬0.5m，凈深1.0m，池壁采用M7.5漿砌磚，池壁厚度12cm，池底采用15cm厚的現澆C25混凝土底板，在PE灌溉管部分，采用三通連接灌溉輸水管，再采用管道和彎頭將水管出頭引至田面以上，在出口管位置安裝球閥，用來控制灌溉管的放水時間以及流量大小，然后根據具實際使用情況，各社自行連接放水口支管引水灌溉。最后在其頂部安置預制蓋板，防止管件遭破壞，預制板規格為0.7m×0.7m×0.1m。排沙井和排氣井設計與閥門井基本相同，具體詳見單體圖。排氣井設計池內凈長0.6m，凈寬0.6m，凈深1.0m，池壁采用M7.5漿砌磚，池壁厚度12cm，池底采用15cm厚的現澆C25混凝土底板，頂部安置預制蓋板，防止管件遭破壞，預制板規格為0.7m×0.7m×0.1m，具體詳見單體圖。進水池設計進水池設計凈長1.5m、凈寬1.5m、凈深1.5m。進水池采用