罗家沟提灌改扩建工程初步设计修改稿.docx
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罗家沟提灌改扩建工程初步设计修改稿.docx
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罗家沟提灌改扩建工程初步设计修改稿
罗家沟提灌改扩建工程
初步设计
1基本情况
1.1概况
1.1.1社会经济情况
牛林镇罗家沟提灌改扩建工程位于复麦区以西10km的牛林镇,地处羲皇大道路南,交通便利,该工程涉及罗家沟、高家湾、巷口3村,现有270户,共有3485人,6646亩耕地,2010年人均纯收入2560元。
项目区大部分已种植为果园,且多在南部山区,项目区土地平整,土壤肥沃,日照充足,自然资源较好,适宜种植果树等经济作物,作物种植以苹果为主。
属本地区近年来发展的优质果园,灌溉系统是项目区的基本设施,水是果园灌溉、优质高产的重要保证。
该地区原建提灌工程是2003-2004年修建的,为三级提灌工程,提水流量40m3/h,控制灌面1350亩,现存的主体工程基本完好,本次新增灌面2650亩,共计果园灌溉4000亩。
本次设计新增水源,再配套一部分主体及田间管网部分。
为了保证项目区水利工程建设,由TS市水利水电勘测设计院和TS市复麦区水利局勘测设计队会同项目区村委会、果园负责人经现场勘测,在充分利用现有水利设施的基础上,确定本次设计方案并且编制初步设计。
1.1.2自然概况
(1)地形地貌
项目区地形起伏较大,地形南高北低,向北东倾斜,呈台阶状。
地面高程在1100.00-1400.00m之间;地貌单元属于藉河西岸罗家沟一级阶地后缘。
(2)气象及水文
TS市复麦区属暖温带轻冰冻中温区,年平均气温10.9℃,极地最高气温38.3℃,极端最低气温-11.0℃;多年平均降雨量535mm,全年降雨量的60%集中在七、八、九三个月;年最大积雪厚15cm,最大冻土深61cm,年平均蒸发量1309.5mm,多年平均日照时数1935.4小时,全年主导风向为东风。
(3)地质构造
项目区位于秦岭纬向构造带与陇西旋卷构造带的复合部位,外围发育一系列走向NW、NWW向的断裂与褶皱。
新构造运动较为活跃,主要表现为不均匀升降运动和活动段裂发育,据地质分析,无不良地现象出现,对拟建工程构筑物无不良影响。
根据《中国地震烈度区划图》(1990年版),项目区地震基本烈度为8度。
(4)水文地质条件
通过钻孔水文观测,勘察区内地下水主要为第四系松散岩内空隙水,以下部第四系圆砾为含水层。
钻孔稳定水位埋藏深度13.1-19.0m,地下水水位相应标高1050.4-1091.0m。
地下水主要接受降水入渗和籍河河水补给。
据区域水文地质资料,该区地下水平均渗透系数约60-90m/d,勘察区地下水水位变幅在2m/年左右。
1.2工程现状及建设的必要性
复麦区罗家沟等村大部分耕地由于地处山区,水利设施建设滞后,农业生产用水主要依赖自然降雨,近年来严重的干旱少雨气候,使得果品产量逐年减少,极大地制约着当地果农经济的发展。
为了更好地发挥区域优势,增加当地群众的经济收入,加快新农村建设的进程,设计利用现有罗家沟村原建的主体工程,配套田间管网部分,以解决南山果园的灌溉问题,保证果园适时适量灌溉。
因此该项目的建设是十分必要的。
1.3工程任务及建设内容
工程任务:
该工程采取固定式管灌和半固定式滴灌方式,节水灌溉面积4000亩。
合理布置田间管网,节约水资源,提高水的利用系数,从而达到保证果树稳产高产,提高农民经济收入的目的。
工程等级为Ⅴ等小
(2)型,建筑物设计等级为5级。
工程主要建设项目为:
1、新打机井1眼,井深45m;
2、新建砖混结构泵房1座(20m2/座);
3、铺设上水管道3690m,其中一级Dg125钢管850m,Dn125-1.6MpaPE复合管720m,二级Dn110-1.6MpaPE复合管1100m,三级Dn63-1.6MpaPE复合管1020m;
4、购安潜水泵3台套,型号分别为200QJ63-147/7、200QJ40-130/10、200QJ20-133/10;
5、架设变压器2台/套,其中63KVA变压器1台/套,50KVA变压器1台/套;架设高压线1.05KM,地埋电缆960m;
6、新建100m3圆型钢筋砼结构调蓄池12座;
7、新建检查井10座;
8、新建田间给水栓1000座;
9、铺设分池支管3600m,其中:
Dn63-1.6MpaPE复合管2100m,Dn40-1.6MpaPE复合管2670m;铺设田间管网D63PE管20000m,D50PE管24000m,D50维塑软管20000m。
1.4工程投资及主要工程量
修建该提灌改扩建工程,概算资金381.02万元。
其中建筑工程177.35万元;设备及安装工程191.91万元;临时工程15.43万元,其它费用38.20万元,预备费18.14万元。
主要工程量:
土方开挖40142.60m3,回填土方49143.36m3,砼及钢筋砼714.13m3,砌砖1471.43m3,砂浆抹面2059.20m2。
主要材料:
水泥348.26T,钢管12.75T,钢筋19.33T,石子587.18m3,砂子803.51m3,塑料管71610.00m,机砖765.14千块。
主要工日:
土方工28514.80工日,石方工2591.49工日,其它工16432.22工日。
1.5工程经济评价及环境影响
该工程建成后,可解决牛林镇罗家沟等村的4000亩果园的灌溉问题。
该工程实施由于资金有限,先配套2000亩苹果的低压管灌。
工程直接经济效益体现在节水、节地、增产效益。
适时适量灌溉,分摊系数0.4,直接经济效益可达115.84元,对该基地的经济发展有很大的促进作用。
其经济、社会效益十分显著。
工程实施后,围绕林果产业升级,开展农业高新技术引进、开发创新、试验、示范和推广,从而带动全区无公害农产品生产技术的推广,使产品优质化,市场销售品牌化,全程服务网络化。
增加政府的宏观控制能力,壮大经营规模,建立农业产业化、专业化、品牌化生产的流程和效益优先、稳步发展的格局。
1.6工程特性表
工程特性表
序号
项目
单位
指标
备注
一
气象
1
多年平均降雨量
mm
535
2
多年平均蒸发量
mm
1309.5
3
多年平均气温
0C
10.9
4
极端最低气温
0C
-11.0
5
极端最高气温
0C
38.3
6
多年平均冻土深度
cm
61
7
多年平均风速
m/s
1.2
二
工程规划
1
设计年限
年
30
2
灌溉面积
亩
规划4000
配套2000
3
供水规模
m3/日
1916.73
4
工程等级
小(Ⅱ)型
三
工程设计
1
200QJ63—147/7型潜水泵
台/套
1
2
200QJ40—130/10型潜水泵
台/套
1
3
200QJ20—133/10型潜水泵
台/套
1
4
63KVA变压器
台/套
1
5
50KVA变压器
台/套
1
6
10KV高压线路
km
1.05
7
地埋电缆
m
960
8
100m3圆型钢筋砼结构高位蓄水池
座
12
9
Dg125钢管
m
850
10
Dn125-1.6MpaPE复合管
720
11
Dn110-1.6MpaPE复合管
1100
12
D63PE管(供水管网)
m
23120
13
D50PE管(供水管网)
m
24000
14
D40PE管(供水管网)
m
2670
15
D40维塑软管(供水管网)
m
20000
16
检查井
座
10
17
给水栓
座
1000
四
工程投资
万元
381.02
2项目区概况
规划项目区为复麦区近期发展的高效经济农业区“一城两园”。
以种植苹果为主,为带动全区农业经济发展,区委、区政府非常重视项目区的基础设施建设,为能较好地发挥示范作用,同时考虑到示范区耕地分布、水源状况和群众的积极性,本次项目选定在复麦区牛林镇的罗家沟等村,对原有提灌工程进行改扩建,配套主体及田间管网,规划灌溉面积4000亩,本次由于资金有限,配套管网2000亩。
2.1自然概况
2.1.1地理位置及范围
规划项目区地处复麦区以西10km的牛林镇,地处羲皇大道路南,交通便利,该工程涉及罗家沟、高家湾、巷口3村的果园灌溉4000亩。
且多在南部山区,项目区土地平整,土壤肥沃,日照充足,自然资源较好,适宜种植果树等经济作物,作物种植以苹果为主。
2.1.2水文气象
TS市复麦区属暖温带轻冰冻中温区,年平均气温10.9℃,极地最高气温38.3℃,极端最低气温-11.0℃;多年平均降雨量535mm,全年降雨量的60%集中在七、八、九三个月;年最大积雪厚15cm,最大冻土深61cm,年平均蒸发量1309.5mm,多年平均日照时数1935.4小时,全年主导风向为东风,平均风速为1.6m/s,风力3-5级。
属典型的大陆性半干旱半湿润气候,适宜于牛林苹果生长。
2.1.3地质、地形、地貌及土壤
(1)地质构造
对该项目工程地质和水文地质勘察论证揭示,项目区大地构造单元属秦岭纬向构造带陇西旋卷构造带的复合部位,祁吕贺兰山字型构造体系的前弧。
项目区内未发现有构造断裂带及新构造活动。
根据收集到的历史资料,工程场区1KM范围内未见强震发生和破坏性的地震,项目区的地震危险性主要受周围地区强震的影响,其对场地影响最高在Ⅷ度。
场地第四纪覆盖层厚度为36.00m,依照GB50011—2001《建筑抗震设计规范》中附录A.O.20条规定:
项目区抗震设防烈度为Ⅷ度,设计基本地震加速度值为0.30g,属第一组,据GB18306—2001《中国地震动参数区划图》中标定,项目区地震动反应谱特征周期为0.4S。
(2)水文地质条件
项目区地处于藉河右岸Ⅰ级阶地与渭河右岸Ⅰ级阶地的交汇地带以西,地下水属藉河水系。
地下水较为丰富,以第四系孔隙潜水为主,第三系基岩风化裂隙水次之,主要由大气降水和藉河河水补给,水文地质条件简单。
地下水流向由西向东,水力坡度0.003,丰枯季地下水多年变幅1.00~2.00m,据勘探钻孔观测,地下水埋藏于河漫滩相圆砾层中,水位埋深14.50m,含水层厚度10.50m。
依据前人勘察资料,第三系基岩顶部风化层厚3~5m,虽然含水,但水量微弱,单井出水量仅1.90~3.02m3/d,无单独供水意义。
由于风化带发育不均匀,基岩裂隙水与第四系孔隙潜水构成统一含水层。
鉴于此,本报告对第三系基岩裂隙水不再论述。
依据含水层颗粒分析成果,项目区含水层岩性以第四系冲洪积成因圆砾为主。
地下水主要接受藉河河流和大气降水的入渗补给。
据勘察取水样分析资料,地下水水化学类型为HCO3-SO4·Na-Ca型水,矿化度1033.03~1108.17mg/l,场地地下水检测指标按GB5750—85农田灌溉用水水质标准规定,各项指标均符合农田灌溉用水标准。
(3)地貌及土壤
复麦区境内地形复杂,北秦岭从东向西延伸,地势差异较大,境内平均海拔1400m。
项目区内土壤类型为粉质壤土,土壤干容重1400kg/m3,土壤适宜含水率上限为21.25%,含水率下限为16.25%。
项目区内多为山台地,落差大,地块多,现绝大部分已经开发为果园。
2.1.4耕地及作物
项目区规划的4000多亩以种牛林苹果为主。
苹果株行距3×4m。
区内果品产量高、品质好,远销省内外,是当地农民增产增收的主要渠道。
2.1.5自然灾害
项目区自然条件严酷,加之近年来频繁发生的干旱,渭河及其相关支流常常发生断流,地下水位不断下降,干旱严重威胁着全区农业生产。
目前项目区已全部实现梯田化,主要以种植牛林苹果为主,使水土流失得到了节制,多年来未发生重大自然灾害。
2.2社会经济状况
牛林镇罗家沟提灌改扩建工程位于复麦区以西10km的牛林镇,地处羲皇大道路南,交通便利,该工程涉及罗家沟、高家湾、巷口3村的果园灌溉4000亩。
现有270户,3485人,2010年人均纯收入2560元。
项目区处在南部山区,土地平整,土壤肥沃,日照充足,自然资源较好,适宜种植果树等经济作物,作物种植以牛林苹果为主。
2.3基础设施
2.3.1水利工程现状
项目区2003年修建一处三级提灌工程,灌溉面积1350亩,工程于2003年10月开工,200年6月15日竣工。
工程建设内容为:
新打45米深机井一眼,出水量为40m3/h,建28m2泵房3座,100m3高位蓄水池3座。
铺设D100上水管道3690m,其中Dg100镀锌钢管850m,D110塑料管2840m,架设10KV供电线路1050m,50KVA变压器2台,埋设0.4KV地埋电缆960m。
三级总实际净扬程为265.50m(包括一级井深45m),其中一级净扬程85.50m(包括井深45m),安装200QJ40-117/9型22KW机泵1台套,铺设D100上水管1570m,其中钢管850m,塑管720m。
二级净扬程96.0m,安装200QJ40-117/9型22KW机泵1台套,铺设D110上水塑管1100m。
三级净扬程84.0m,安装200QJ40-104/8型18.5KW机泵1台套,铺设D110塑管1020m。
2.3.2田间工程现状
项目区以前灌溉形式全部采用的是大水漫灌,田间只有一些破旧的支渠,由于本次规划灌水形式采用节水灌溉中的管灌和滴灌,因此需配套提灌改扩建工程。
2.3.3交通及电力
项目区地理位置优越,交通便利,陇海铁路、310国道横贯全境,TS羲皇大道和天麦高速公路直通区中心,为西北地区重要的交通枢纽。
乡镇公路平坦,四通八达。
工农业生产用电可靠有保障。
2.4工程任务及规模
工程任务:
工程地处复麦区以西10km的牛林镇,地处羲皇大道路南的牛林镇罗家沟的南山干旱区,土地肥沃,适宜种植果树,但水利灌溉设施未完全配套,制约着示范基地的发展,本次工程主要任务是配套主体工程及田间管网,来解决果园灌溉用水。
工程规模:
该工程建设采用三级上水,总实际净扬程265.50m,灌溉果树面积4000亩。
依据《水利水电枢纽工程的等级和级别》(GB50288—99),工程等级为V等小
(二)型,主要建筑物和次要建筑物均为5级。
3灌溉系统设计
工程系统设计灌溉面积4000亩,采用半固定式管灌和固定式滴灌形式。
3.1灌溉制度
3.1.1设计灌水定额
(3.1.1)
式中:
m——设计灌水定额,mm;
γ——土壤容重,项目区土壤为中壤土,γ取1.4g/cm3;
z——设计土壤湿润层深度,苹果树为1.0m;
p——设计土壤湿润比,苹果树管灌为40%,滴灌为20%;
θmax、θmin——适宜土壤含水率上下限(占干土重量百分比);
θmax=23%、θmin=18%;
η——灌溉水有效利用系数,管灌取0.873,滴灌取0.922。
η=ηs×ηf
ηs——管道水利用系数,设计值≥0.97,取0.97;
ηf——田间水利用系数,设计值≥0.90;管灌取0.90,滴灌取0.95。
η管=ηs×ηf=0.97×0.90=0.873
η滴=ηs×ηf=0.97×0.95=0.922
由以上参数,计算结果为:
m管灌=31.62mm=21.09m3/亩
m滴灌=15mm=10m3/亩
3.1.2设计灌水周期
(1)周期
(3.1.2)
式中:
T设——设计灌水周期,d(天);
e——控制区内苹果设计日需水量,取2.1mm/d;
——灌溉水有效利用系数,同(3.1.1);
m——设计灌水定额,mm;
则T滴=7.13d,取8d;T管=15.05d,取16d。
(2)抗旱天数
抗旱天数是设计采用的无雨保丰收的天数。
即作物生长期,尤其是关键需水期,由于连续无雨或少雨,而需要灌溉的天数。
«水利水电工程水利动能设计规范»规定:
旱作物和单季灌区抗旱天数可为30-50天,双季灌区抗旱天数可为50-70天。
该灌区为半干旱地区,降水年内分布不均,为间歇性补充灌溉,结合当地实际情况及抗旱天数,本工程设计灌水周期取40天。
3.1.3一次灌水延续时间的确定
t=mSeSl/ηq(3.1.3)
式中:
t——一次灌水延续时间,h;
m——设计灌水定额,mm;
Se——灌水器间距,滴灌0.5m,管灌80m;
Sl——末级管(滴灌管、支管、出水口)间距,滴灌2m,
管灌25m;
η——灌溉水利用系数,取值同公式(3.1.1);
q——灌水器流量,滴灌3L/h,管灌5000L/h。
经计算,t滴=5.42小时,t管=14.49小时。
3.1.4灌溉工作制度
苹果为深根作物,全生育期为3-8月,在西北干旱地区,为了吸取土壤中的水分,其根深最大可达2m,根系宽度可达2.5m,需水量较大。
芽期需要有充足的水分供给,以保证花穗分化和形成,该期为需水临界期,对水最为敏感,要求土壤湿度一般在田间持水量的70%-80%,因此,灌一次保墒水保证该期作物需求十分重要。
果实膨大期是需水高峰期,叶片蒸腾及果实吸水量大,光合作用强烈,土壤湿度为田间持水量的75%-85%,到成熟期需要较高的温度和光照以利果实的糖分转化,土壤湿度一般应控制在田间持水量的65%-70%。
苹果需水高峰期为12月至1月、4月下旬至5月中旬,设计耗水强度为2.1mm/d,因此,考虑采用在生长期补关键水的方式进行灌溉,初步确定在12月末1月初冬灌、4月末至5月初春灌,7月末至8月初果实膨大期各灌一次,共灌3次。
参考多年苹果树滴灌与管灌的研究和实践经验,确定灌溉制度如下表:
灌溉制度表表3-1
作物
名称
灌溉
方式
灌溉制度
12-1月
4-5月
7-8月
合计
苹果
滴灌
灌水定额(m³/亩)
10
10
10
灌水次数(次)
1
1
1
3
灌溉定额(m³/亩)
10
10
10
30
管灌
灌水定额(m³/亩)
21.09
21.09
21.09
灌水次数(次)
1
1
1
3
灌溉定额(m³/亩)
21.09
21.09
21.09
63.28
3.1.4.1苹果灌溉工作制度
全面积需水量,该果园苹果种植间距为2×4m,以每株苹果湿润半径1.6m计算,其湿润面积为8m2,每亩80株苹果树占湿润面积为640m2,相应灌水定额管灌为21.09m3/亩,滴灌为10m3/亩。
采用轮灌方式,整个灌区4000亩共设100m3调蓄池12座,每座100m3调蓄池平均控制300亩灌面,管灌区分为15个片区。
每2亩地设置一个给水栓,平均每个给水栓同时开启4个出水口,同时运行4条支管,每条支管的出水量为2.5m3/h。
每棵树灌水大约需要6分钟,每亩80棵树灌完需8小时,每条支管每天工作20小时可以轮灌2.5亩地,每个给水栓4条支管可轮灌10亩地,提水流量为103m3/h,可同时工作10个给水栓,每天可以轮灌100亩地,4000亩地40天可以灌完。
3.2灌溉用水量和用水流量计算
灌溉设计流量按下式计算
Q设=mA/(ηTt)
式中Q设—灌溉设计流量;
m—实际灌水定额,(m3/亩);
A—灌溉面积,(亩);
η—灌溉水利用系数,同(3.1.1);
T—灌水周期,取40d;
t—每天灌水时间,取20小时
计算灌溉用水量及用水流量,并与提灌工程正常工作情况下的提水流量进行比较,分析水量平衡状况。
灌溉用水量和用水流量计算结果分别见下表3-2,表3-3。
灌溉毛用水量计算表表3-2
灌溉
方式
作物
灌溉定额
(m3/亩)
面积
(亩)
灌溉水利
用系数
净用水量
(m3)
合计毛用
水量(m3)
管灌
苹果
21.09
2500
0.873
52733.49
60404.92
滴灌
10
1500
0.922
14987.41
16264.15
合计
4000
67720.91
76669.07
灌溉设计流量计算表表3-3
灌溉
方式
作物
面积
(亩)
灌溉定额
(m3/亩)
灌水周期(天)
日净灌水时间(h)
灌溉水利
用系数
设计灌溉
流量(m3/h)
管灌
苹果
2500
21.09
40
20
0.873
75.51
滴灌
1500
10.00
40
20
0.922
20.33
合计
4000
95.84
该工程水源选在罗家沟,从罗家沟畔原有机井出水量调查,出水量可达到70m3/h。
由于该工程为改扩建工程,原有工程控制灌面1350亩,有一眼机井,出水量为40m3/h。
该工程本次设计新增灌溉面积为2650亩,共计灌面4000亩,设计流量为95.84m3/h,因此需在距原机井300m处另外新打机井一眼,出水量为63m3/h,富裕水量为7.16m3/h,因此水源水量可以满足工程所需。
3.3蓄水池设计
经过水量平衡计算,一个灌溉期内的需水量7.67万m3,灌水周期40天,日净时间20h,可计算出灌溉期限内一天的灌溉需水量为1916.73m3,灌溉流量为95.84m3/h。
本工程原来一、二、三级各有一座100m3高位蓄水池可以利用,由于扬程高,为三级提灌,田间原有调蓄池部分还能利用,考虑到停电等特殊因素的影响,为了确保设计流量和设计水头,故田间新建12座100m3高位调蓄水池供田间贮水、分片灌溉使用。
4主体工程设计
4.1水源工程
该工程水源选在罗家沟,从罗家沟畔原有机井出水量调查,出水量可达到70m3/h。
原工程在牛林镇罗家沟村畔罗家沟一级阶地前缘有机井1眼,井深45m,单井出水量40m3/h,为工程水源,灌溉面积1350亩。
本次设计在原工程的基础上改扩建,新增灌溉面积2650亩,共需提水流量为95.84m3/h,根据附近机井资料显示,水源有保证,因此在距原井300m处新打机井一眼,单井出水量63m3/h,两眼井并联提水,提水流量可达到103m3/h,富裕流量为7.16m3/h,可以满足工程所需。
4.2泵房设计
原工程一级机井上、二级、三级的泵房完好,建筑面积28m2,可以利用。
本次规划在2#水源井上再新建建筑面积为20㎡的砖混结构泵房1座。
具体详见泵房结构图。
4.3上水管设计
4.3.1灌溉设计提水流量按下式计算
Q设=0.667mA/(ηTt)
式中Q设—灌溉设计流量;
m—实际灌水定额,(㎜);
A—灌溉面积,(亩);
η—灌溉水利用系数;
T—灌水周期;
t—每天灌水时间,取20小时
4.3.2管径计算:
式中:
D—管道计算内径(m);
Q—设计流量(m3/s),
V—管内经济流速(m/s),经济流速V取1.5-2.0m/s;
依上式,计算管径、流量结果见表4-1。
2#输水管管径、流量计算表表4-1
级别
管材
Q总
(m3/h)
Q2
(m3/h
∏
V(m/s)
D
(mm)
一级
钢管
95.84
55.84
3.14
1.50
114.
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- 罗家沟 提灌 扩建工程 初步设计 修改稿