灌区初步设计.docx
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灌区初步设计
********配套工程
初步设计说明
1、基本情况
1.1自然概况
1.1.1地理位置及行政区划
本项目为****百万亩灌区****分灌区配套工程,属新建工程。
****位于****南部,地处东经133°2′,北纬45°36′,地势变化为西北高东南低,高程变化在64-70米之间,地形坡降在1/1000-1/6000之间,微地形变化较大。
北以新平公路为界,南以****中段为界,西靠****二排干,本项目区属****的一部分,隶属于****27队,总面积4.33万亩。
其中现有水田0.4万亩,全部为井灌。
本项工程完成后,预计新增水田3.93万亩,改善水田0.4万亩。
(详见部分配套工程布置图)
1.1.2气象资料
降雨:
根据农场气象站提供的气象资料(65年-97年),本地区多年平均降雨量为570mm左右,最高达818.1mm,最少为475mm,年内降雨不均匀,降雨多集中在7、8、9三个月,占全年的53%;日最大暴雨116.3mm,三日最大暴雨160.8mm。
气温:
本区气候属寒温带大陆性季风气候。
四季气候变化明显且极易产生地方性小气候。
根据气象站记载:
年平均气温为20℃,年内气温变化很大。
最高气温33.3℃,7、8月份平均气温为21.1℃,最低气温-38℃,11月—3月平均气温为-14.1℃,变幅达60多度,日照时间长,年日照时数在2300个小时,作物生长季节日照为1027个小时,辐射资源比较丰富,年辐射量在120千卡/cm2,主要作物生长季节太阳辐射为50-55千卡/cm2,特别在夏季,辐射强度大,在一定程度上弥补了热量不足。
初霜期一般出现在9月25日,终霜一般在5月13日,冷冻初期一般在10月中旬,解冻期一般在4月中旬。
冻层深度1.5m上下,日照平均在2500小时左右,积温2720℃左右,蒸发量100mm左右。
1.1.3水文地质和工程地质
据三江平原****地区规划报告得知,本地区为****、****低平原地区,本地区普遍沉积为40——150米砂、砂砾石和亚粘土,大部分地面覆盖1-3米亚粘土,局部覆盖薄层粘土或砂层直接露出地面,因而在有亚粘土覆盖的地带形成较弱的承压水,无亚粘土覆盖地段形成潜水,含水量厚度30-50米,水位埋深3-5米,地下水质情况矿化度0.5克/升,PH值为6.9-7之间。
1.1.4土壤资料
地表亚粘土覆盖1-3米,土壤多为草甸白浆土,潜育白浆土和各类沼泽土,黑土层20-25cm,土质粘重,心土渗透系数小,本区属于未完全开发区,未开发部分土壤黑土层较厚,土壤有机质含量高,土质肥沃,有潜在的开发价值。
1.1.5现有水利工程资料
1)测绘资料
****干、支、斗渠沟以上的资料是实测高程资料,测量等级为四等水准测量,还有本地区地面高程为黄海高程系统的万分之一和五万分之一地形图,****工程总体布置图和典型区工程布置图。
2)流域和区域规划资料
1、《****土地水利规划》,88年水利科编制
2、《****“八五”水利规划报告》,91年水利科编制
3、《****河流域规划报告》,1975年黑龙江省生产建设兵团编制
4、《黑龙江省三江平原综合治理规划》,1975年三江办编制
5、《****河防洪涝骨干工程初步设计》,1981年农垦勘测设计院编制
6、《****下游地区近期防洪骨干工程初步设计》,1988年省农垦勘测设计院编制
7、《****灌区骨干工程初步设计》,1998年省农垦勘测设计院编制
1.2农业社会经济状况及旱涝灾情
社会经济状况:
本项目区总面积4.33万亩,耕地3.68万亩,全区包括2个生产队,总人口476人,其中农业劳动力310人,本地区主要以经营农业为主,辅以蓄牧业。
农业生产在国民经济中占很大比重。
2001年本区工农业生产总值1743万元,总产粮豆24973吨,上交国家商品粮20451吨,粮食商品率高,达到82%,为国家做出了贡献。
本地区气候适宜,交通方便,农业机械化水平较高,有农业机械615混合台,机械总动力7871KW,农机车155台,有各类土方施工机械4台,为本区开发提供了有利的条件。
旱涝灾情:
由于本地区的自然条件易产生洪涝渍灾害,且由于原农田排水工程规划设计仅停留在洪涝治理,且工程不配套,难以排除地中残积水和土壤过湿重力水,渍涝仍然严重,严重影响机械化作业和作物产量,成为阻碍高效益建设发展的主要障碍。
从70年至今,涝灾发生频率高,平均二年一次,共十几次,特别严重4次,分别发生于71、81、91、94年,成灾耕地面积80%,比常年减产100Kg以上。
1.3水利工程现状及存在问题
1.3.1工程现状
本项目作为****的一部分,其控制面积4.33万亩,净灌溉面积3.68万亩,项目区现有水田4000亩。
现有工程包括:
1新河橡胶坝一座,挡水高程68.08m,用于参与****灌区输配水调度,壅高水位向****供水。
2灌溉站一座,主要用来将橡胶坝的壅水提入平原干渠,向灌区供水,控制面积12.5万亩,泵站的设计流量10.19m3/s,设计扬程3.25米,单机功率132千瓦,总装机924千瓦。
3****节制闸:
用于参与****灌区输配水调度,壅高水位向****供水。
主要用过闸流量6立方米/秒,闸孔净宽2米。
平原干渠一条,长度5.909Km,以上三项工程作为****的骨干工程,其规模为将来的规划做了铺垫。
1.3.2存在的问题
目前项目区中骨干工程**泵站、橡胶坝、****节制闸已建,要想投入使用,当务之急是为泵站配套输灌排渠系。
项目区内已有配套工程为排水工程(干沟、支沟、斗沟),但由于工程建设较早,当时生产力水平低,沟道标准低,除干、支沟外,斗、农沟已基本淤死,丧失了排涝能力。
需要对斗、农沟重新治理,对灌溉渠系、排水农沟及建筑物工程进行配套。
这些工程的配套具有其必要性和迫切性,因为灌溉站必须通过配套工程才能把水输送到田间地头,真正发挥其作用。
在当前大力开发水田,用水极度紧张的情况下,它能真正解决农民的燃眉之急,它的上马具有普遍迫切现实意义和特别深远的战略意义,是建设资源水利和生态水利的基础,是农场科技兴场的创新工程,是农场实施可持续发展战略的重大举措。
2、水文分析与计算
2.1水田灌溉制度设计
根据多年来农场种植水稻的先进经验及一些理论、试验数据,拟定水稻泡田期及各生育阶段相应的适宜淹灌水层上、下限。
详见表2-1。
灌区水稻生育期划分及最适宜水层统计表
表2-1
生育期
泡田
插秧
返青
有效分蘖期
控制分蘖期
抽穗期
乳熟
黄熟
全生
育期
分蘖初
分蘖末
拔节
孕穗
起止日期
适宜水层
5.1-5.15
20-40
5.16-5.31
0-10-30
6.1-6.7
20-30
6-8-6.14
30-70
6-15-6.30
0-20-30
7.1-7.2
晒田
7.3-7.31
0-10-20
8.1-8.14
0-10-20
8.15-8.20
0-10-20
8.21-8.31
0
5.16-8.31
水田灌溉制度
(1)泡田定额
M泡=W1+W2+W3
式中:
W1——饱和土层用水量(m3/亩);
W1=667hP(1-r0)
h——饱和土层深度(m),取h=0.3m;
P——土壤孔隙率(%)。
根据土壤普查白浆土P=51.95%;
r0——土层内原有含水率(以孔隙率的%表示);
(1-P)GV
r0=
P
式中:
G——土壤比重,取2.65;
V——土壤含水量(持水量)按土壤普查资料白浆土V=35.1%;
(1-P)GV(1-51.95%)*2.65*35.1%
则:
r0===0.86
P51.95%
W1=667*0.5195*(1-0.86)*0.3=14.55m3/亩
W2=田面水层用水量(m3/亩);
W2=667a
a----田面保持水层的深度(米)取a=3cm=0.03m
W2=667a=667*0.03=20.01m3/亩
W3——泡田期蒸发损失(m3/亩)
根据5月1日至5月15日E60蒸发资料。
本设计依据
W3=63.415mm=42.28(m3/亩)
则M泡=M1+M2+M3=14.55+20.01+42.28=76.84(m3/亩)
(2)生育期灌水定额
h1+P+M-E-C=h2列表计算。
式中:
h1——时段初田面水层深度;
h2——时段末田面水层深度;
P——时段内降雨量;
C——时段内排水量;
M——时段内灌水量;
E——时段内田间耗水量;
灌区灌水定额、灌水时间、次数和灌溉定额详见黑龙江省农垦勘测设计研究院一九九八年出版的《****灌区初步设计报告》中的数据,计算结果适用于本灌区。
统计见表2-2
表2-2
名称
泡田定额
灌水次数
生育期灌溉定额
灌溉定额
****
76.84
28
343.33
420.17
(3)水稻灌水率计算
计算公式:
q=M/rT
式中:
M——各次灌水定额(m3/亩);
T——灌水延续天数,水田生育期灌水3-5昼夜,取T=3天,泡田期取T=15天;
r——系数,以每天20小时计算。
则r=20*3600=7.2万秒。
详见“灌水率图”。
灌水定额和灌水率详见下表2-3。
灌水定额和灌水率成果表表2-3
修正前
修正后
生育阶段
灌水次数
灌水时间
天
数
灌水定额
灌水率(m3/s/万亩)
灌水次数
灌水时间
天
数
灌水定额
灌水率(m3/s/万亩)
mmm
Mm3/亩
mm
m3/亩
泡田期
1
5月1日-5月16日
15
76.84
0.712
1
5月1日-5月15日
15
76.84
0.712
插秧
2
3
4
5月23日-5月25日
5月26日-5月28日
5月30日-5月31日
3
3
2
20
20
20
13.33
13.33
13.33
0.62
0.62
0.92
2
3
4
5月23日-5月25日
5月26日-5月28日
5月29日-5月31日
3
3
3
20
20
20
13.333
13.333
13.333
0.617
0.62
0.61
返青
5
6
7
6月1日-6月2日
6月3日-6月4日
6月6日-6月7日
2
2
2
20
10
10
13.33
6.67
6.67
0.92
0.46
0.46
5
6
7
6月1日-6月3日
6月4日-6月5日
6月6日-6月7日
3
2
2
20
10
10
13.333
6.667
6.667
0.62
0.463
0.46
分蘖初
8
9
6月8日-6月10日
6月13日-6月14日
3
2
30
15
20
10
0.92
0.69
8
9
6月8日-6月11日
6月12日-6月13日
4
2
30
15
20
10
0.694
0.694
分蘖末
10
11
6月23日-6月25日
6月27日-6月29日
3
3
25
25
16.67
16.67
0.77
0.77
10
11
6月23日-6月26日
6月27日-6月30日
4
3
25
25
16.667
16.667
0.58
0.58
拔
节
孕
穗
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
7月3日-7月4日
7月5日-7月7日
7月8日-7月10日
7月11日-7月13日
7月15日-7月17日
7月18日-7月19日
7月20日-7月22日
7月23日-7月25日
7月26日-7月27日
7月30日-8月1日
2
3
3
3
3
2
3
3
2
3
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
13.33
13.33
13.33
13.33
13.33
13.33
13.33
13.33
6.67
13.33
0.92
0.62
0.62
0.62
0.62
0.92
0.62
0.62
0.46
0.62
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
7月3日-7月5日
7月6日-7月8日
7月9日-7月11日
7月12日-7月14日
7月15日-7月17日
7月18日-7月20日
7月21日-7月23日
7月24日-7月26日
7月27日-7月28日
7月29日-7月31日
3
3
3
3
3
3
3
3
2
3
20
20
20
20
20
20
20
20
10
20
13.333
13.333
13.333
13.333
13.333
13.333
13.33
13.33
6.667
13.333
0.617
0.62
0.62
0.62
0.62
0.92
0.62
0.62
0.463
0.62
抽
穗
期
22
23
24
25
26
8月3日-8月4日
8月5日-8月7日
8月8日-8月10日
8月11日-8月13日
8月14日-8月15日
2
3
3
3
2
20
20
20
20
20
13.33
13.33
13.33
13.33
13.33
0.92
0.62
0.62
0.62
0.92
22
23
24
25
26
8月1日-8月3日
8月4日-8月6日
8月7日-8月9日
8月10日-8月12日
8月13日-8月15日
3
3
3
3
3
20
20
20
20
20
13.333
13.333
13.333
13.333
13.333
0.62
0.62
0.62
0.62
0.62
乳孰
27
28
8月16日-8月18日
8月19日-8月20日
3
2
20
10
13.33
6.67
0.62
0.46
27
28
8月16日-8月18日
8月19日-8月20日
3
2
20
10
13.333
6.668
0.62
0.464
根据以上灌溉制度及水文分析,取本灌区的灌溉定额和灌水率分别为:
灌水定额为420.17m3/亩,灌水率为0.712m3/s/万亩,灌溉水利用系数0.6。
2.2排水制度
水田排涝模数的计算
R′
q′=T′=2天t=24小时
3.6T′t
相应频率的排涝模数见表2-4.(摘自《****灌区初步设计报告》)
不同频率的排涝模数统计表
表2-4
频率
P=10%
P=10%
P=20%
P=33.3%
排水模数
qw(m3/s/km2)
0.24
0.24
0.15
0.1
平原排水设计流量采用排水模数法计算,采用以上分析的排水模数成果,摘录如下:
计算公式:
Q设平原=F*q*η*Φ
式中:
Q设平原——平原排水设计流量m3/s
F——平原面积km2
q——平原排水模数m3/s/km2
Φ——迟缓、槽蓄影响系数,当排水面积小于250平
方公里时系数为1.0
3、水利工程总体布置
3.1灌溉水源的选择
****灌区平原分区的灌溉水源是由渠首荒岗闸分水及已建的6.5km的****干渠和****上段将****水引入至****上段二排干出口处,经该处的节制闸和橡胶坝拦截和壅高水位后,湖水可通过二排干回水,经平原泵站向平原干渠引水对该区进行提水灌溉,橡胶坝的挡水高程为68.08米,平原泵站的进水池设计水位为68.08米,设计扬程3.25米,出水池设计水位为71.33米,经平原干渠引水后输向一支渠,依次向斗、农毛渠分水。
二支渠控制面积地势较低,可通过分水闸直接从二排干引水进行灌溉。
3.2工程布置
3.2.1布置原则
(1)要以灌溉为主,兼顾防洪治涝,土、水、林、路相结合,坚持高水高灌、低水低灌,高水高排、低水低排,灌排分开的原则,因地制宜,全面规划,综合治理。
(2)坚持全面规划、统筹兼顾、综合治理的原则和兴利与除害相结合。
集中连片,开发一片,成效一片,讲求经济效益、社会效益和生态效益。
既增加粮食产量又创造良好的生态环境。
(3)渠、沟、林、路全面兼顾,干、支沟排水结合修路,一次成形受益。
(4)坚持高起点、高标准、高质量、高科技、高效益、建成一个标准化示范区。
3.2.2总体布置方案
根据区内地势及扬程情况,经水位推求,平南公路以北的4.33万亩水田由一支渠和二支渠控制,一支渠控制的2.83万亩地势较高,它是经平原泵站提水后经平原干渠输到一支渠,再经其下设的3条斗渠灌溉。
每条斗渠又布设了5条农渠。
排水沟与相应的灌水渠相平行布置。
二支渠控制的1.5万亩地势较低,可通过橡胶坝壅高水位直接二排干水引入支渠,如此将大大减少运行成本,提高工程效益,它包括4条斗渠,每条斗渠又下设2条农渠。
具体详见****工程总体布置图。
渠道工程布置统计表
表3-1
总干
支渠
斗渠
长度
(m)
取水口桩号
取水口水位(m)
桥
分水闸
节制闸
合计
36950
1
5
2
一支渠
3000
70.95
1
1
1
二支渠
6100
68.08
1
1
1-1斗
8400
0+050
70.94
1
1-2斗
5850
0+268
70.9
1
1-3斗
5400
1+758
70.6
1
2-1斗
2000
0+050
68.03
2-2斗
2000
1+650
67.92
2-3斗
2000
3+400
67.8
2-4斗
2200
4+850
67.71
灌排渠系布局情况表
表3-3
序号
渠名
条数
长度(m)
间距(m)
走向
1
支渠
2
9100
5900
南北
2
斗渠
7
27650
1200-1600
东西
3
农渠
20
27200
1050
南北
4
毛渠
160
160000
180
东西
5
斗沟
7
23700
1200-1600
东西
6
农沟
20
32000
1050
南北
7
毛沟
144
144000
100
东西
合计
414550
灌溉渠道长度控制面积表
表3-4
渠道名称
长度
(米)
控制面积
(万亩)
灌溉净面积
(万亩)
灌溉净面积
(km2)
1支渠
3000
2.83
2.41
16.04
2支渠
6100
1.5
1.28
8.50
1-1斗渠
8400
1.24
1.05
7.03
1-2斗渠
5850
0.86
0.73
4.87
1-3斗渠
5400
0.73
0.62
4.14
2-1斗渠
2000
0.414
0.35
2.35
2-2斗渠
2000
0.411
0.35
2.33
2-3斗渠
2000
0.367
0.31
2.08
2-4斗渠
2200
0.304
0.26
1.72
4、工程设计
4.1设计标准
(1)灌溉设计保证率P=80%,排水模数采用《****灌区初步设计报告》公式计算,五年一遇水田排水模数为0.1m3/s/km2,十年一遇水田排水模数为0.21m3/s/km2。
(2)建筑物:
田间路上的桥涵均为:
汽-10,履带—50。
闸:
渠道上的闸(涵闸)按过水流量的大小设计。
4.2灌溉工程设计
流量计算
①设计流量
干渠、总干按设计、加大、最小三种流量设计,支渠以下按设计流量设计
首先确定渠道工作制度,支渠及支渠以下渠道采用续灌。
灌溉渠道设计流量是灌水高峰期需要通过的正常流量,它与灌溉面积,灌溉制度和渠道工作制度有关。
其净流量用下式表示:
Q净=q净*W
式中:
W——渠道控制灌溉净面积(万亩)
q净——设计灌水率(m3/s/万亩)
(1)设计灌水率的确定
根据修改后的灌水率图查得:
最大灌水率(泡田期)0.712m3/s/万亩,最小灌水率0.46m3/s/万亩。
干渠以下渠系水利用系数η=0.7-0.8
(2)渠道输水损失
S=10AQ1-m净(L/s/km)
式中:
S——每公里输水损失流量;
A.m——土壤透水指数,本灌区选定渗透中等的系数,A=1.9,m=0.4
L——渠道各级长度(km)
(3)各级渠道的设计流量
支渠以下渠道为轮灌,根据以下公式中算出各级渠道的毛流量。
Q净.干田
Q净农=
m.n.k.η田
式中:
m.n.k——同时工作的支、斗、农渠条数。
Q净.干田——干渠向田间配灌溉净流量m3/s
η——田间水利用系数0.9
Q毛农=Q净农+S农L农
Q毛斗=Q净斗+S斗L斗
Q净斗=KQ毛农
Q毛支=Q净支+S支L支;Q净支=NQ毛.斗
Q毛干=Q净干+S干L干;Q净干=NQ毛.支
在得出各支渠取水口的毛流量后,即可从最远一条支渠或斗渠取水口依次向上推出干渠各段的设计流量(包括各段输水损失),总干渠各段流量也按此法逐级推算。
②加大流量
流量加大百分数见表4-1
渠道流量的加大百分数
表4-1
设计流量(m3/s)
<1
1-5
5-10
10-30
>30
加大百分数(%)
30-35
25-30
20-25
15-20
10-15
③最小流量
根据最小灌水率乘以灌溉净面积求得最小净流量,然后加上输水损失计算进口毛流量。
各种流量计算成果见表4-2
****渠道流量成果表
表4-2
序号
渠道名称
桩号
长度(m)
灌溉净面积(万亩)
净流量(m3/s)
每公里损失(L/s/km)
总损失量(m3/s)
流量(m3/s)
正常
加大
最小
1
1支渠
0+000~0+050
50
2.41
9.63
26.55
0.001
9.63
11.84
6.22
0+050~0+268
218
1.79
7.21
22.21
0.005
7.22
8.88
4.66
0+268~1+758
1490
0.73
6.08
12.97
0.019
6.1
7.5
3.94
1+758~3+000
1242
0.73
4.87
12.97
0.016
4.89
6.26
3.16
2
2支渠
0+000~1+
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