某节水灌溉工程设计方案

3、技术设计方案3.1总体设计3.1.1工程布置该工程节水灌溉示范面积1660亩，根据工程区自然条件，将灌区以修文至久长公路为界分为东西两个片区，东片为稻作区，面积1050亩，位于河流右岸沿岸一带。1256.0m高程以下为自流渠灌区，面积630亩，以上为提灌区，面积420亩，西片为旱作区，面积610亩，分大田旱作，高效经作，果园和温室大棚载培四个小区，其中大田旱作小区采用集雨灌溉，面积200亩。详见“XWJG—CS—01”号图。3.1.2水源灌溉引用水源主要为修文河水，稻作区全部用修文河水，旱作区用水拟由两部份解决，即集蓄利用雨水解决部份，不足部份抽取河水解决。取水点位于长堰拦河坝上游300m处，水面高程1255.0m，坝址处多年平均流量1.2m3／s，平均年最小日流量0.35m3／s，来水量满足示范区用水要求。雨水集蓄采用截流沟、汇流沟形式拦截汇集坡面及地面降雨径流，用小水池存蓄雨水。当地设计枯水年降雨量980mm（P=85%，CV=0.17，CS=2.5CV），年降雨径流系数0.4，可利用系数取0.2，则设计年单位面积雨水集蓄可利用量为7.8万m3／km2。3.1.3首部枢纽该工程首部枢纽建筑物有提水泵站，高位调节水池和输水管道。（1）提水泵站：泵站布置于长堰拦河坝止游300m处，河水水面高程1255.00m。拟定泵站地面高程为1257.00m。稻田提灌区提水净扬程35m，旱作区提水净扬程60m。泵站拟装机三台，稻作区一台和旱作区装二台分别供水，提水流量由灌溉用水量计算确定。泵站附属设施有泵房一座，面积20m2。安装100KVA变压一台，架设输电线路300m。根据水利部颁SL252—2000规范规定，该泵站属Ⅴ等小（2）型提灌工程，泵站建筑物设计洪水标准为10年一遇，校核洪水标准20年一遇。据调查，站址处常年洪水位1256.40m，据推算10年一遇洪水位约为1257.60m，加安全超高0.5m，则泵房挡水部份顶部高程为1258.10m，下部采用水下钢筋砼封闭式结构。（2）输水管道：泵站出口输水管按稻作区和旱作区供水要求分别布置。稻作区输水管长450m，出口位于汪家寨，高程1260.00mm。旱作区输水管长1300m，出口位于狮子山，高程1320.00m。（3）高位调节水池：稻作区和旱作区分别于输水管出口设100m3调节水池各一座，池深2.8m，平面尺寸58m，采用M5浆砌块石池墙，10cm厚C15砼防渗的结构型式。3.1.4节水灌溉类型选择节水灌溉类型选择原则是以适合当地条件，群众易学，有利推广，有利区域农业种植结构调整和经济建设为原则。拟选择五种类型的节水灌溉技术示范，即稻作区自流引灌小区采用防渗渠灌，提灌小区采用低压管灌，并与“薄、浅、湿、晒”的水稻节水灌溉制度结合示范；旱作区中，经济作物（精细蔬菜、果树、花卉等）种植小区采用喷、滴灌；大田旱作（玉米、油菜，大路蔬菜等）小区采用集雨节灌方式，即低压管道输水，地面软管人工点（窝）浇的形式。为提高示范工程的科技含量，展现现代农业的发展方向，对滴灌和喷灌小区采用土壤水份自动监测与计算机自动灌溉管理系统。系统根据土壤水份盈亏情况，按作物需水要求自动灌溉，并实现水肥同步施灌。3.1.5灌溉制度（1）旱作物灌溉制度a）设计日耗水强度Ed：我省缺乏旱作物灌溉试验资料，本设计参考《贵州省参考作物需水量等值线图》和有关资料，结合以往经验确定，取各类旱作物平均最大日耗水强度为：露地夏季旱作Ed=5mm／d；果树滴灌Ed=4mm／d；大棚滴灌Ed=3mm／d；露地冬季旱作Ed=3mm／d。b）设计灌水定额m和灌水周期T：按GBJ85—88及SL103—95规范，由下列公式计算；m=100rh（/)(21（喷灌）和m=100rhp（/)21（滴灌）及T=（m／Ed）式中各参数取为：土壤容重r=1.3g／cm3；计划湿润层深度，果树取80cm，其他旱作取40cm；取田间持水量为30%，对果树取1=0.24，2=0.18，其他作物1=0.27，2=0.21；土壤湿润比P，果树取P=30%，大棚蔬菜P=90%，人工点浇P=60%；灌溉水利用系数，滴灌取=0.9，喷灌取=0.85。由上述公式可求得各类旱作早在不同灌溉方式下的设计灌水定额m和灌水周期T，计算结果如下：夏季露地旱作喷灌时，m=35mm（23.3m3／亩），T=6d点浇时，m=21mm（14.0m3／亩），T=5d冬季露地旱作喷灌时，m=35mm（23.3m3／亩），T=11d点浇时，m=21mm（14.0m3／亩），T=8d果树滴灌，m=28mm（19.0m3／亩），T=5d大棚滴灌，m=31.5mm（21.0m3／亩），T=9d（2）水稻灌溉制度由《贵州省水稻需水量等值线图》查得，当地水稻日最大耗水强度为6mm／d，设计枯水年（P=85%）水稻本田期需水为340m3／亩。扣除设计年降有效利用量130m3／亩（190mm），灌溉定额为210m3／亩。根据1997年—1999年贵州惠水涟江灌区节水灌溉制度试验成果，本工程采用“薄、浅、湿、晒”的节水灌溉制度，设计枯水年（P=85%）本田期灌溉净定额取为160m3／亩，比常规灌溉方式亩节水50m3，泡田净定额为60m3／亩，则年灌溉用水净定额为（160+60）220m3／亩。稻田土壤为黄泥田，根据有关试验资料及经验，取稻田渗漏强度为2.6mm／d，“薄、浅、湿、晒”灌溉制度的设计灌水最大深度为40mm，按水层落干为0时开始灌水，则水稻设计灌水定额m和灌水周期T为：m=40—0=40mm（折合26.7m3／亩）T=40／（6+2.6）=4.7（d），取T=5（d）3.1.6水量平衡分析（1）灌溉用水量a）旱作灌溉用水量：露地旱作灌溉保证率按GBJ—85—88及SL103—95规范应大于85%。但考虑到我省无旱作灌溉定额资料，且不同旱作品种之间的灌溉定额差异较大，不便应用灌溉保证法来确定灌溉设计标准，尤其是集雨灌溉更难确定。故本设计采用抗旱天数法来确定其标准。本根据当地气候条件和干旱特征分析，本区连旱多在20天—30天，对于集雨灌溉小区，考虑到蓄水窖池的经济性要求，取抗连旱20天，以保证作物生育关键期抗旱用水，作为设计灌溉保证能力来计算设计灌溉用水量。提灌小区因其河水水源可靠，取抗连旱30天计算。大棚作物因无降雨利用，全由供水灌溉故按全年种植，全年灌溉来计算用水量。据此由前述m和T值，可求得各类旱作在不同灌溉方式下的灌水次数N和灌溉定额M为：夏季旱作喷灌，N=30／6=5次，M=523.3=116.5m3／亩；点灌，N=20／5=4次，M=414.0=56.0m3／亩；冬季旱作喷灌，N=30／113次，M=323.3=70.0m3／亩；点灌，N=20／8=2.5次，M=314.0=42.0m3／亩；果树滴灌，N=30／5=6次，M=619.0=114.0m3／亩；大棚滴灌，全年灌水52次，M=5216.0=832.0m3／亩。旱作区中各小区年灌溉用水量为：喷灌区年用水量=（70.0+46.6）m3／亩300亩=34980m3；果园滴区年用水量=114.0m3／亩100亩=11400m3；大棚区年用水量=21.0m3／亩5.3亩（棚内面积）52次=5788m3；点灌小区年用水量=（56.0+42.0）m3／亩200亩=19600m3；旱作区年浇灌用水总量=34980+7600+5788+1960=67968m3。日灌水净工作时间喷滴灌取10h，浇灌取8h则日最大灌溉用水量Wd及流量q为：喷灌区：Wd=300亩23.3m3/亩／6d=1165m3／dq1=1165m3／103600s=0.032m3／亩果园滴灌区：Wd=100亩19.0m3/亩／5d=380m3／dq2=380m3／103600s=0.011m3／d大棚区：Wd=5.3亩21m3/亩／9d=12.4m3／dq3=12.4m3／8h=1.6m3／h大田旱作浇灌区：Wrd=200亩14.30m3/亩／5d=572m3／dq4=572m3／83600s=0.02m3／s全旱作区：Wd=777+380+12+840=2009m3q1=0.032+0.011+0.02=0.063m3／sb）稻作区灌溉用水量根据SL207—88《节水灌溉技术规范》，取渠灌区渠系水利用系数0.8，管灌区管系水利用系数为0.95，田间水利用系数为0.95，由前述水稻灌溉定额得：渠灌区水稻灌溉用水量=630亩220m3/亩／0.80.95=182368m3；管灌区水稻灌溉用水量=420亩220m3/亩／0.950.95=102382m3；考虑稻作区各年旱作用水需要按喷灌水定额70m3／亩计算为73500m3；则稻作区年灌溉用水总量=18.24+10.24+7.35=35.83万m3日最大灌溉用水量Wd及流量q由灌水定额m和灌水周期T计算求得，取渠灌区日灌水时间为24h，管灌区为16h，则：渠灌区：Wd=63026.7／50.80.95=4427m3q1=4427m3／243600s=0.051m／s管灌区：Wd=42026.7／50.950.95=2485m3q2=2485m3／163600s=0.043m／s两小区合计为：Wd=3316+1867=5183m3q=0.038+0.032=0.070m／sc）全灌区用水量日最大用水量=2009+5183=7517m3日最大用水流量=0.046+0.07=0.116m／s年用水总量=9.27+35.83=45.10万m3（2）水量平衡分析修文河长堰坝址处设计枯水年（P=85%）径流量2744万m3，年平均流量0.87m3／s，平均年日最小流量0.35m3／s。灌区日最大用水流量为0.116m3／s,仅为河流日最小流量的1／3，来水量足以满足示范灌溉用水要求。雨水集蓄利用系统采取截流沟、汇流沟拦截汇集坡面地面雨水，用水池储存雨水。大田旱作小区年灌溉用水量为19600m3，其中夏作用水量11200m3，亩用水量56m3，即亩需窖池容积56m3，取60m3。亩需集雨面积按3.1.2节集雨模数7.8万m3／km2计算，大田旱作小区需集雨总面积0.2km2。集雨面利用区内地面、路面、大棚屋面和山坡，面积大于0.2km2，可满足小区浇灌方式的用水要求。3.2提水泵站设计3.2.1泵站输水管道水力计算水稻管灌区设计流量为0.032m3／s(115.2m3／h)，输水管道长450m，旱作区设计流量0.043m3／s（155m3／h），输水管道长1300m，管材采用铸铁管，取管道适宜流速1.2m3／s，由下式：VQD/13.1求得水稻管灌小区输水管径为D=165m，选用D200铸铁管，旱作区D=219mm，选用D250铸铁管。管道沿段水头损失按下式计算：hf=6/DQLfm式中，f—管材摩阻系数，取f=6.25105；m—流量指数，取m=1.9；b—管径指数，取b=5.1.由上式及各参数算得水稻管灌区hf=13.1m，旱作区hf=18.6m。管道局部水头损失按沿程水头损失的15%估算，则管灌区hj=2.0m，旱作区hj=2.74m。3.2.2水泵设计扬程计算水稻管灌区提水净扬程为35m，水泵设计扬程为：H=35+13.1+2.0=50.1m旱作区提水净扬程为60m，水泵设计扬程为：H=60+18.6+2.74=81.34m3.2.3水泵机泵选型查得水泵设备手册，水稻管灌区选用ISB100/65—100—50型水泵一台，设计扬程50m，提水流量130m3／h，配套功率22kw。旱作区选用ISB100/65—100—80型二台，设计扬程80m，提水扬程2100m3／h，配套功率37kw。泵站总装机3台，总功率96kw，水泵性能参数见下表。水泵主要性能参数表水泵型号流量(m3／h)总扬程（m）转速V效率（）电机功率（kw）吸上真空高度ISB100/65—100—5013050290075224.8ISB100/65—100