农村田间工程改造典型设计介绍.docx
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1、农村田间工程改造典型设计介绍一、机井及配套工程1、基本情况项目区浅层地下水的水文地质条件较好,第四纪冲积物厚达110-250m,其中060m地层为砂质粘土、砂土、亚砂土、粉细砂、细砂等。致使含水层发育,地下水多为潜水和第四纪孔隙水。项目区所在的老赵庄镇和松林镇属XX市浅层淡水丰富区,含水层以细砂、粉细砂为主,浅层淡水顶板埋深在20m左右,底板埋深在50m左右,单井涌水量30-40m3h,水化学类型以重碳酸盐类为主。据项目区勘探资料分析该区含水层主要集中在第五层和第六层,顶板界面分别为17.7m和22.6m,累计含水砂层厚度30m左右。典型地块选择在XX市松林镇和老赵庄镇交界处胡姚河北岸松林镇由
2、集村南,南北宽300m,东西长为540m,面积约为243亩。据当地水利部门提供的有关资料分析,项目区单井出水量一般为354030本次典型设计取40m3。2、井距确定与井型选择(1)机井单井控制面积计算依据山东省小型农田水利工程建设技术手册(2010.7)及机井技术规范(SL256-2000),单井控制面积采用下式计算:rQt3T2r(l-1)m2式中:F0单井控制灌溉面积(亩)Q单井出水量(m3h)40m3/ht3灌溉期间每天灌溉时间(h),取15h;T2每次轮灌期的天数(d),取8d;H灌溉水利用系数,取0.85;H1干扰抽水的水量消减系数,取0.2;m2每亩每次综合平均灌水定额(f),取4
3、On?/亩。经计算,单井控制面积F。为81.6亩,根据经验结合方田实际,确定设计单井控制面积为81亩。(2)井距计算为方便管理,项目区内的机井一般靠路边布置,属于条形布置方式,机井间距可按下式计算:Lo=25.8F05式中:L0井距,m;F0单井控制的面积,亩。经计算确定项目区机井间距为223.4mo结合实际应用,确定设计机井间距南北方向为300m,东西方向为180m。(3)井数的确定:井数的确定可按下式计算:式中:N标准地块机井数量(眼);F1井灌区标准地块的灌溉面积(亩),本次规划标准田块的面积约为243亩;F0一一单井控制面积(亩)经计算需3眼。根据地块面积,和原有机井状况,确定项目区新
4、建机井数量。(4)井型选择根据地质构造地下水埋深及抽水工具特点,选取敞口多孔校管井,开孔直径600mm。3、滤水管设计表63项目区机井建设情况表乡镇类别序号村庄耕地(亩)需配机井(眼)原有机井(眼)新建机井(眼)维修机井(眼)1761.3918121275.8516412432064.12513121141155.17145935900.7711383松61602.73205155林72310.6629141512镇82484.593117141192119.6126121410101080.3132112112050.622512138122194.327918820000247981497
5、8老27253417177赵16922110113庄2703121镇1765221757根据实际情况,为取得最大出水量,延长机井使用寿命,选用水泥砾石多孔滤水管。(1)用料选择该井属于浅井。骨料根据含水层的选定,由于该地质砂层为粉、细砂,依据山东省小型农田水利工程建设技术手册(2010.7)及机井技术规范(SL256-2000),选用骨料粒径35mm为宜。根据当地条件和经验选取粒径46mm。(2)水灰比加水量大影响性能,加水量小影响管子强度,根据当地实践经验,水灰比取0.3。(3)滤水管长度确定滤水管长度主要根据含水层厚度而定。设计滤水管长度与含水砂厚度相等。根据岩性柱状图,含水砂层总厚度为3
6、0m,所以设计滤水管总长度为30mo经以上分析,井管选用水泥砾石多孔滤水管,水泥标号R32.5,水灰比0.3,骨料粒径46mm,井管孔隙率18%20%。4、填砾设计(1)填砾的形状和规格填砾以均质的近圆形的颗粒石英砂为宜。因为这种砾料的渗透性比非均质带有棱角的为大。依据山东省小型农田水利工程建设技术手册(2010.7)及机井技术规范(SL256-2000),粉砂填砾规格为23mm,细砂填区规格为24mm。(2)填砾位置由于该井为浅井,含水砂层间夹层较薄,所以在含水层顶板以下全部填砾,填砾总厚度32m。填砾层以上填粘土。(3)填砾厚度及填砾数量填砾厚度增加,可以扩大滤沙层的范围,增加井的出水量。
7、一般开孔直径应比滤水管外径大IOOmm以上。由于设计开孔直径600mm,设计井管内(外)径30Omm(40Omm),填砾厚度为IOOmmo填砾量为:V砾=CL(r222)式中:V砾砾料数量(a?)C加大系数,取1.2L填料段长度(m)井孔半径(m)r2井管外半径(m)V砾=1.2x32x(0.320.22)x3.14=6.03(m3)5、井壁管与沉淀管井壁管:由于该井为浅井,所以井壁管采用混凝土井壁管。沉淀管:由于该井为松散地层中的管井,所以沉淀管选取4mO6、水泵选型系统总扬程为H总=LlEhf+l.1hf+Z+hj+h出口式中:H总系统要求的总扬程,m;hf一一输水管道沿程水头损失,m;N
8、深一一首部枢纽部分的沿程水头损失,m;hfg=625000Q19Ld5l;经计算,h,泵=2.723m;Z机井动水位到田面控制点的高差,m;取0.2m;d泵管管径,d=80mmL泵管长度,1=2Omhj一首部枢纽局部水头损失,取3m;hillU为地面移动软管出水口工作水头。贝IJ:H总=I.1X(3.68+1.55)+1.1X2.723+15+3+0.2=26.95m;根据计算选用200QJ40-30/2潜水电泵,流量Q=40?/h,扬程H=30mo项目区内单井控制的面积基本相同,管网均为单井布置,故各井采用相同的机泵。7、机井及配套管道供水首部采用地下式,井口装置及供水首部埋在农作物耕深土层
9、以下1.2m,在井口地面以下1.2m,砌筑长1m,宽1m,高0.8m地下井房,上部加盖C20舲混凝土板,板上回填土,回填土厚度0.4m,地下井房基础为C20混凝土,井房墙体为M7.5浆砌砖,内外水泥砂浆抹面,井口C20混凝土盖板l*lm,厚0.12m,地下井房预留PVC管、电揽管洞口。机井灌溉控制采用先进的IC卡控制,在井口处设计IC卡射频控制器,用户通过IC卡启动供水潜水泵,进行田间灌溉,同时通过IC卡进行灌溉收费计量,便于管理,计量精确。8、电力设计农村电网经过建设改造后,IOkv架空线路已经覆盖所有村庄,且供电质量有较大提高,本工程配套变压器按照“小容量、密布电、短半径”的原则确定变压器
10、的位置,一般每台控制4.7眼机电井,项目区现状需配套变压器7台,从配电变压器的低压出口到每个机井点,按辐射式和链式向四周延伸,供电半径不超过500m,变压器型号采用S11-M.R系列卷铁芯变压器,容量100KVA,在井口位置设置低压线路控制箱,从控制箱到潜水泵线路采用低压防水电缆,经现场测算本项目共需铺设低压电缆50km,高压电缆4km。表6,电力工程投资估算表序号项目内容单位工程量单价(元)金额(元)1IOKVA变压器台7800005600002高压电缆km41500006000003低压电缆km50200001000000合计2160000表6-5单眼机井及配套工程量及投资序号项目内容单位
11、工程量单价(元)金额(万元)单眼机井及配套1.411机井座0.6330滤水管购置安装节30.0040.000.1230井壁管购置安装节35.0040.000.14填料m36.02114.000.07包皮布个7.006.000.01l2井壁管铁丝kg15.005.000.01沥青购置kg24.008.000.02600井盘个1.0025.000.015米长竹片根36.006.000.02施工费眼1.002300.000.232机井配套0.78潜水电泵(含电机)台1.003000030电缆m30.00200.06钢管m30.00550.17射频控制器混凝土保护筒套套1.001.0020005000
12、.200.05二、井灌低压管道节水灌溉项目规划井灌区控制面积3.5万亩,计划建设低压管道共222.95kmo选择松林镇马佛寺村北一典型地块,南北宽300m,东西长为540m,面积为243亩。在典型方田内,需布设3眼机井,原有1眼,计划新打2眼机井位于地块南侧东西方向的路边处。现以南侧西边1眼机井的设计布局为例介绍其设计过程,从机井沿东西方向布置干管一条,长90m,总灌溉面积约为81亩。支管沿南北方向垂直于干管布置,共布置2条,每条支管长210mo给水栓沿支管布置,间距为70m,共布置8个给水栓,支管末端的给水栓距地边45m。给水栓双向分水控制灌溉;给水栓上连接移动式输水软管,软管连接采用快速接
13、头。见低压管道灌溉典型工程设计布置图。图6-1低压管道灌溉典型工程设计布置图区内土壤为砂壤土,土壤平均容重为l47gcn田间持水率占土重的26%,南北向种植。规划新打机井平均出水量为40m3/h,动水位在15m左右。1、作物需水量的确定根据小麦、玉米等的需水规律,其需水高峰在灌浆期间,包含降雨在内的平均日需水强度Ea=5.5mm/d2、设计灌水定额及灌水周期1)设计灌水定额m=0.1(maOmin)BZ式中:m为设计灌水定额,mm;为土壤容重,g/cm3;Z为计划湿润层深度,m;1a.1in适宜土壤含水率上下限(占干土重的百分比);为田间持水率。土壤湿润层深度Z=45cm,适宜土壤含水量上限取
14、田间持水率的90%、下限取60%。按上式计算设计净灌水定额。经计算m=0.11.470.4526(95-60)=60.2mm,即40m3/亩。2)灌水周期T=(mEa)=60.25.5=10.9d,取8d。式中:T为设计灌水周期,d;其余符合意义同前。3、灌溉设计流量的确定根据设计灌水定额、灌溉面积、灌水周期和每天工作的时间,按下式计算确定系统灌溉设计流量。Q设=0.667mA/(Tt)式中:Q设为管道系统的灌溉设计流量,m3h;为灌溉水利用系数,取0.85t为灌水时间,h,取15h;其它符合号意义同前。贝心Q设=0.667x60.2x90:(0.85815)=35.43m3h,设计流量小于机
15、井单井出水量40m3h,故取40m3h作为设计流量。4、低压管道灌溉系统工作制度确定1)毛灌水定额W毛=W水式中:W毛毛灌水定额(it?/亩);W净灌水定额(H?/亩);水灌溉水利用系数,取水=0.85。则:W毛=40/0.85=47.06?/亩。2)一次灌水的延续时间K=WA0/q0式中:t次一次灌水的延续时间(h);A0单口控制面积(亩),由管网布置知,Ao=81/8=10.125(亩);qo单口流量(r3h),每次开一个口,qo=4O(?h)o则:t次=47.06x10.125/40=U.91h3)轮灌组的划分N=int(thT/t次)式中:N轮灌组数(个)ta日运行小时数(h);int
16、取整符号;其余符号同前。贝():N=15811.91=10.08,取8个轮灌组。结合实际,采取一条支管为一个轮灌组,每次开启1个给水栓的运行方式。5、管网水力计算1)系统流量的确定由于在一个轮灌组中,只有一条支管、一个给水栓工作,故支管流量Qt=Q支=40r3/h2)干、支管管径的确定J=18.87v式中:Q管道设计流量(m3h)d管道内径(mm)V管道经济流速,干、支管均取1.2ms40则:d干=d支=18.8,石=108.5VLQ乙取d干=d支=IIomm3)管网水力计算沿程水头损失计算hf=94800Q,77Ld477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,m
17、3/h;d管道内径,mmo地面塑料饮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Ll倍系数。现以最不利轮灌组运行时的工作状态来进行水力计算和水泵选型。最不利固定管道包括干管和支管及地面移动软管,总长305m,其中:干管长45m,支管长210m,地面移动软管50m。固定管道沿程水头损失:hf固=(948004540177105.6477)+(9480021040,77106.6477)=0.65+3.03=3.68m。地面移动软管水头损失:hf软=Ll(948005040l7790477)=1.55mo局部水头损失计算局部水头损失按总沿程水头损失的10%计。6、水泵选型系
18、统总扬程为H总=Llhf+Llhf泵+4Z+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泵一一为首部枢纽部分的沿程水头损失,m;hf=625000Q19Ld51;经计算,hf=2.723m;Z为机井稳定动水位到田面控制点的高差,m;取0.2m;d泵管管径,d=80mL泵管长度,1=2OnIhj一一首部枢纽局部水头损失,取3叫h出口为地面移动软管出水口工作水头。贝J:H总=LIX(3.68+1.55)+1.12.723+15+3+0.2=26.95m;根据计算选用200QJ40-30/2潜水电泵,流量Q=40m3/h,扬程H=30m。项目区内单井控制的面积基
19、本相同,管网均为单井布置,故各井采用相同的机泵。7、投资估算表6-6典型方田低压管道投资概算表序号项目内容单位工程量综合单价(元)合价(元)1土方工程5726土方开挖m36202.801736土方回填m36006.6539902管道工程43765PVC管(DNIlO)购置m154920.0030980PVC管(DNIlo)埋设m15491.82788老头个1025250三通个2030600玻璃钢给水栓个24150.003600给水栓护筒套24801920砌砖基础m39.3368.663429基础砂浆垫层m30.93212.481983合计49491典型方田面积为243亩,共铺设低压管道长154
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