小型农田水利微喷灌溉工程设计报告

'小型农田水利微喷灌溉工程设计报告小型农田水利微喷灌溉工程设计报告iii 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告目录1设计提要31.1工程建设地点31.2建设性质31.3设计依据31.4设计标准31.5工程主要内容41.6主要工程量、材料、工日、设备及投资52设计依据和基本资料72.1设计基本资料72.2设计规范72.3水文气象资料83工程地质与水文地质103.1工程地质103.2水文地质123.3河流水系134工程设计134.1塘坝加固工程设计154.2小型灌溉泵站工程设计284.3高位蓄水池工程设计54.4微喷灌溉工程设计74.5工程自动化控制系统设计19iii 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告5工程管理265.1编制依据265.2工程管理机构265.3管理设施265.4工程运行管理266施工组织设计296.1施工任务296.2施工条件296.3施工排水306.4主体工程施工306.5施工进度安排326.6施工组织机构336.7工程临时占地范围及数量336.8施工安全336.9施工机械设备供应34iii 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告1设计提要1.1工程建设地点该项目系**省**市小型农田水利重点县建设----高效节水灌溉试点县项目2011年度工程，位于**市王屋水库两岸，以王屋水库为界分成东、西两个片区，共涉及**镇、**镇、**镇3个镇、19个村庄。发展高效节水灌溉面积3.02万亩，全部安装葡萄微喷，其中，东片区1.5万亩，西片区1.52万亩。1.2建设性质**市高效节水灌溉试点县项目2011年度工程建设性质为新建。1.3设计依据（1）**省水利厅鲁水农字[2011]37号文《关于小型农田水利重点县2011年度项目实施方案的批复》；（2）烟水农函字[2011]11号《关于小型农田水利重点县和高效节水灌溉试点县项目工程设计的几点意见》；（3）《**省**市小型农田水利重点县建设—高效节水灌溉试点县实施方案（2011年）》。1.4设计标准1、工程规模62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288—99）规定，塘坝、小型灌溉泵站等小型水源工程等别为Ⅴ级，水工建筑物级别为5级。2、洪水标准根据《防洪标准》（GB50201-94）确定，山丘区塘坝工程设计洪水标准为20年一遇，小型灌溉泵站工程设计洪水标准为10年一遇。1.5工程主要内容项目共涉及**镇、**镇、**镇3个镇、19个村庄。共规划东、西两个片区，发展葡萄微喷灌溉面积3.02万亩（详见表1.5-1项目涉及镇、村灌溉面积统计表）。其中新建小型灌溉泵站2座、高位蓄水池2座、水池首部管理房2座，改造塘坝4座、配套增压站3座，在王屋水库西岸项目区内建设自动化控制示范区1008亩。工程总投资5010万元，其中：中央财政资金1000万元，省级财政1500万元，**市补助500万元，**市配套1931.33万元，农民投劳折资33.6万元。1、**镇微喷工程。发展葡萄微喷灌溉面积1.40万亩，其中自动化控制示范区1008亩，新建小型灌溉泵站2座、高位蓄水池2座、水池首部管理房2座，塘坝维修加固2座、配套增压站1座。工程投资***万元。2、**镇微喷工程。发展葡萄微喷灌溉面积1.5万亩，塘坝维修加固2座，配套增压站2座。工程投资***万元。3、**镇微喷工程。发展葡萄微喷灌溉面积0.1262 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告万亩。工程投资**万元。表1.5-1项目涉及镇、村灌溉面积统计表镇名称涉及村庄灌溉面积（亩）镇名称涉及村庄灌溉面积（亩）**镇**镇**镇合计1.6主要工程量、材料、工日、设备及投资项目预算总投资5010万元，主要工程量、材料、工日、设备见表1.6-1。完成土方工程32.8万m3，砌石0.13万m3，混凝土0.21万m3，铺设U-PVC输水管道485.1km，架设φ25PE毛管1682.4km、φ20PE毛管3124.4km，φ4微管1502.1km，安装7件套微喷头100.14万套。表1.6-1主要工程量、工日、材料数量表项目单位数量备注土方开挖万m332.8土方回填万m332.6砌石万m30.13混凝土万m30.21钢筋t40.1碎石万m30.0262 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告U-PVC管道km485.1φ25PE毛管km1682.4φ20PE毛管km3124.4φ4PE微管km1502.17件套微喷头万套100.162 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告2设计依据和基本资料2.1设计基本资料（1）**省水利厅鲁水农字[2011]37号文《关于小型农田水利重点县2011年度项目实施方案的批复》；（2）烟水农函字[2011]11号《关于小型农田水利重点县和高效节水灌溉试点县项目工程设计的几点意见》；（3）《**省**市小型农田水利重点县建设—高效节水灌溉试点县实施方案（2011年）》。2.2设计规范1、**省小型农田水利工程建设技术手册（**省水利厅农水处2010年3月编）2、《泵站设计规范》（GB50265－2010）3、《节水灌溉技术规范》（SL207-98）4、《**省主要农作物灌溉定额》（DB37/T1640-2010）5、《节水灌溉工程技术规范》（GB/T50363—2006）6、《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）7、《喷灌工程技术规范》（GB/T50085—2007）8、《微灌工程技术规范》（GB/T50485—2009）9、《泵站更新改造技术规范》（GB/T50510-2009）10、《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）11、《溢洪道设计规范》（SL253-2000）12、《雨水集蓄利用工程技术规范》（SL267—2001）62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告13、《水利建设项目经济评价规范》（SL72-94）14、《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）15、《砌体结构设计规范》（GB50003—2001）16、《**省人民政府关于加快实施病险塘坝除险加固及河道治理工程的通知》鲁政发[2008]9号；17、《**省水文图集》；18、《水利水电工程测量规范》（规划设计阶段）SL197-97；19、《水利水电工程地质勘察规范》GB50287-99；20、《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》SL251-2000；21、《水利水电工程设计洪水计算规范》SL44-93；22、《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000；23、《防洪标准》GB50201-94；24、《**省小型水库洪水核算办法》(试行)；25、《**省水利水电工程设计概（估）算费用构成及计算标准》；26、《**省水利水电工程设计概（估）算编制办法》27、国家及行业颁布的其他有关规范、规程等。2.3水文气象资料项目区属暖温带半湿润季风型大陆性气候，四季分明，季风进退明显。特点是：春季干燥多南风，夏季湿热多阴雨，秋季凉爽雨水少，冬季寒冷北风多。年平均气温12.2℃，最高气温38.3℃，最低气温-21.3℃，年平均蒸发量1479mm，相对湿度69%。多年平均降水量585.5mm62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告，大气降水的特点是年际、季节、区域分布不均，年内降水多集中在7～9月份，占全年降水量的70%以上，无霜期190天，多年平均最大冻土层深0.42m。62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告3工程地质与水文地质3.1工程地质项目区地形是东南高、西北低，呈台阶式下降，地面坡度山丘区1/350～1/800，海拔高程在0～757m之间。地貌形态可分为山地、丘陵类型，总面积3.05万亩。区域内地貌受地质构造、岩相及古地理所控制，按其成因类型大致可分为构造剥蚀低山丘陵和剥蚀堆积山前台地两个地貌单元。项目区在构造上位于鲁东断块之胶北块隆的西北部，发育有两条主干断裂，即近东西向的黄县大断裂和北东向的玲珑-北沟断裂。这两条断裂把**市分割为三个较大的块体，北部为断陷盆地，东部与南部皆为断隆山地。3.1.1塘坝工程地质1、区域地质（1）大地构造单元处于华北断块的东部，胶东隆起的西部，鲁东迭台隆的胶北台拱区（III11）。北北东向郯庐断裂带之东，北西西向燕山-渤海活动断裂带之南，区域构造以北北东向断裂构造为主，且规模较大。距库内较近、规模较大的区域性断裂有北沟-玲珑断裂和黄县断裂。库区及邻近未见大的断裂构造发育，区域构造相对稳定。库区座落在中生代燕山期粗中粒花岗岩基底上。大的地貌单元为低山丘陵地貌，微地貌单元为山间沟谷地貌。（2）据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），**市抗震设防烈度为7°，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第一组。地震动峰值加速度0.10g62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告，场地按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）划分为Ⅱ类场地，坝区场地类别为II类场地，地震动反应谱特征周期为0.40s。2、坝体坝体心墙及坝壳均为壤土。壤土层：可塑，天然重度值为19.3～19.6KN/m³，干重度为15.2～15.6KN/m³，饱和重度为19.6～20KN/m³，孔隙比为0.728～0.767，压缩模量为5.08～6.42MPa，属中压缩性；三轴凝聚力为42.25～45.0KPa，内摩檫角为11.4～12.75°；渗透系数K值为4.52～4.71×10-5cm/s。渗透变形类型为流土。临界水力比降为1.00～1.07，允许水力比降值为0.50～0.54。3、坝基坝基清基彻底，无第四系松散沉积物，下伏基岩为中生代燕山期花岗岩。表层强化花岗岩层,呈碎石状，天然密度2.10g/cm3，饱和密度2.20g/cm3，抗剪强度：凝聚力C′5.0KPa，内摩擦角Φ′35.0°，承载力特征值为600KPa。渗透系数为5.35～7.28×10-5cm/s，属弱透水层。4、溢洪道溢洪道基础为强风化花岗岩层，裂隙很发育，岩芯呈碎石状，用手掰或轻微锤击易碎。岩石坚硬程度类别为软岩,岩体完整程度为破碎,岩体基本质量等级为Ⅴ级。天然密度2.10g/cm3，饱和密度2.20g/cm3，抗剪强度：凝聚力C′5.0KPa，内摩擦角Φ′35.0°，承载力特征值为600KPa。渗透系数为5.35～7.28×10-5cm/s，属弱透水层。3.1.2小型灌溉泵站工程地质62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告大地构造单元处于华北断块的东部，胶东隆起的西部，鲁东迭台隆的胶北台拱区（III11）。北北东向郯庐断裂带之东，北西西向燕山-渤海活动断裂带之南，区域构造以北北东向断裂构造为主，且规模较大。工程及邻近未见大的断裂构造发育，区域构造相对稳定。工程地貌单元为山间沟谷地貌。据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），**市抗震设防烈度为7°，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第一组。地震动峰值加速度0.10g，场地按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）划分为Ⅱ类场地，泵站工程场地类别为II类场地，地震动反应谱特征周期为0.40s。3.2水文地质项目区东部黄水河流域地下水较为丰富，个别机井涌水量达300m3/h以上，是**市工农业及城市生活用水较理想的水源地。本区地下水主要为大气降水补给，其次为河水渗漏补给及山丘区地下水侧向补给，地下水流向与地表水流向大致相同，总趋势自东南向西北，沿途被大量开采用于工农业生产及人畜饮水，其余部分排入渤海。**市东部为太古-元古界片岩、片麻岩等变质岩类，南部大部分为玲珑期及燕山期花岗岩，兼有零星分布的古老变质岩，它们共同组成东南部的低山丘陵。山丘区基岩含有少量构造裂隙和风化裂隙水。工程区域内地下水除接受大气降水补给外，同时接受蓬菜、栖霞及招远地表径流的补给，并向下游平原区排泄，成为平原区地下水的补给来源之一。62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告3.3河流水系项目区域内河流主要是黄水河，干流长55.43km，流域面积1034.47km2，境外面积581.5km2，境内面积452.97km2。1958年在其中游的王屋村附近修建大型水库一座——王屋水库，总库容1.21亿m3，兴利库容0.725亿m3，中下游建有七座钢筋混凝土翻板拦河闸，一次性拦蓄水能力达420万m3，近海口建有黄水河地下水库，总库容5359万m3，最大调节库容3929万m3。3.4水量平衡分析项目区位于**市南部山区，王屋水库左右岸，作物种植面积3.02万亩。涉及**镇、**镇和**镇三个镇，21个村。从地下水资源情况看，该区范围内均属中生代早期花岗岩，表层覆有一定厚度的风化层，厚度2—10m不等，透水性极差，构造断裂几乎没有，即使是较好的选点，单井出水量也不足10m3/h，地下水量不能作为灌溉水源，利用价值极小。项目区紧靠王屋水库（水库总库容1.21亿m3，兴利库容7250万m3），该水库为大（二）型水库，是**市境内最大的水库和最可靠的水源，水库具有灌溉功能，为该项目区开发提供了较为可靠的水源保证。另外，项目区内还散布有小（二）型水库2座；塘坝12座。项目区地表水资源充足，能够项目灌溉需求。项目实施后不同灌溉保证率下的可供水量、预测需水量及供需平衡分析结果见表3.4-1。表3.4-1项目实施后水量供需平衡计算表62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告水源名称水源类型灌溉面积（亩）年可供水量（万m3）年需水量（万m3）余缺水量（万m3）P=50%P=75%P=50%P=75%P=50%P=75%店埠曲西北沟塘坝3059.85.73.84.8+6.0+0.9店埠曲家西北沟下塘坝957.84.51.21.5+6.7+3.0石山赵村北塘坝1216.13.51.51.9+4.6+1.6石山赵村东北塘坝1035.53.21.31.6+4.2+1.5王屋葛沟小二型水库75221.612.49.311.8+12.2+0.6王屋水库大二型水库2456851362480304.6385.7+4831.4+2094.3注：王屋水库可供水量为扣除工业用水和城市生活用水后的水量，王屋水库通过已建的11座灌溉泵站和13座高位蓄水池向项目区提供灌溉水源。62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告4工程设计4.1工程总体布局**市高效节水灌溉试点县项目2011年度工程主要分为王屋水库东片区和西片区，位于**镇、**镇和**镇3个镇、19个村庄，主要建设内容：发展微喷灌溉面积3.02万亩，分为13个灌区，新建灌溉泵站2座、高位蓄水池2座、水池首部管理房2座，塘坝改造4座、配套增压站3座，自动化微喷示范区1008亩（详见**市2011年度高效节水灌溉试点县项目区总体布置图）。具体内容详见表4-1。表4-1试点县项目建设主要情况表序号项目名称项目分类工程名称工程编号单位数量1小型水源工程泵站王屋葛沟BZ-1座1店埠曲家西北沟BZ-2座1高位蓄水池王屋村南SC-1座1店埠曲家西北SC-2座1塘坝改造店埠曲西北沟TB-1座1店埠曲家西北沟下TB-2座1石山赵村北TB-3座1石山赵村东北TB-4座12管网工程微喷　　亩25944　3自动化控制系统　　　亩1008水源主要利用王屋大二型水库（水库总库容1.21亿m3，兴利库容7250万m3）、王屋葛沟小二型水库和4座塘坝。维修加固塘坝4座。坝体陪土加固，前坡干砌石护砌，坝顶加高安装路缘石。店埠曲家西北沟塘坝为泵站水源，其余3座塘坝利用汽油机增压辅助微喷灌溉，配套增压站3座。62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告新建泵站2座。分别为位于**镇王屋村南的王屋葛沟泵站，位于店埠曲家村西北沟的店埠曲家西北沟泵站。新建高位蓄水池2座。分别位于**镇店埠曲家村西北山顶和**镇王屋村南山顶，水池形式相同，容积均为475m3。配套水池首部管理房2座。微喷管网主要内容：铺设U-PVC输水管道485.1km，架设φ25PE毛管1682.4km、φ20PE毛管3124.4km，φ4微管1502.1km，安装微喷7件套100.14万套。4.2塘坝加固工程设计4.2.1综合说明为彻底解决项目区安全隐患，对险情隐患较重的4座塘坝进行维修加固，并对其水源加以有效利用。店埠曲家西北沟塘坝为泵站水源，其余3座塘坝利用汽油机增压对葡萄进行微喷灌溉，配套增压站3座。1、工程建设地点店埠曲家西北沟塘坝、店埠曲家西北沟下塘坝位于**镇店埠曲家村西北1300m，王屋水库上游；石山赵家村北塘坝位于**镇石山赵家村北800m，王屋水库上游；石山赵家村东北塘坝位于**镇石山赵家村东北1000m，王屋水库上游。2、险情隐患及设计措施（1）险情隐患根据现场排查，四座塘坝主要存在以下险情隐患：①大坝坝体单薄，坝前坡无护坡，坡比1:1.1～1:1.7之间，62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告不足1:2，坡面凹凸不平，坝后坡坡面冲刷严重，坡比1:1.1～1:1.7之间，不足1:2，坝坡较陡。②坝顶路面杂草丛生，冲刷严重。（2）设计措施针对以上险情隐患，拟采用以下加固措施：①整修坝前坡，坡比1：2；并对采用干砌石护坡。②整修坝后坡，坡比1：2。③坝顶泥结碎石路面。3、建设性质改建4、设计标准（1）防洪标准依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准200年一遇。（2）消能防冲标准依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，溢洪道消能防冲设计洪水标准为20年一遇。5、建筑物级别工程等别为Ⅴ等，其主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。6、地震烈度根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），地震动峰值加速度为0.15g，相应地震基本烈度为Ⅶ度，场地地震动反映谱特征周期为0.40s。7、塘坝特性指标62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告表4.2—1塘坝加固后特性指标表名称单位店埠曲家西北沟塘坝店埠曲家西北沟下塘坝石山赵家村北塘坝石山赵家村东北塘坝流域面积km20.550.150.230.33设计标准20年一遇设计200年一遇校核20年一遇设计200年一遇校核20年一遇设计200年一遇校核20年一遇设计200年一遇校核灌溉面积亩30595121103水位兴利水位m111.794.591.594校核洪水位m11395.4491.9494.55库容兴利库容万m3411.31.2总库容万m34.711.31.71.5大坝工程坝型粘土心墙坝粘土心墙坝粘土心墙坝粘土心墙坝大坝长度m2301205045坝顶宽度m7333坝顶高程m114.596.59395.5最大坝高m16.513.29.410.5迎水坡坡比1:21:21:21:2背水坡坡比1:21:21:21:2溢洪道工程型式坝肩式无闸控制宽顶堰坝肩式无闸控制宽顶堰坝肩式无闸控制宽顶堰坝肩式无闸控制宽顶堰底高程m111.794.591.594总净宽m9.1222最大泄量m3/s20.62.70.91.24.2.2设计依据及规范（1）《**省人民政府关于加快实施病险塘坝除险加固及河道治理工程的通知》鲁政发[2008]9号；（2）《**省水文图集》；（3）《水利水电工程测量规范》（规划设计阶段）SL197-97；（4）《水利水电工程地质勘察规范》GB50287-99；（5）《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》SL251-2000；（6）《水利水电工程设计洪水计算规范》SL44-93；（7）《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000；（8）《防洪标准》GB50201-94；62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告（9）《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）；（10）《**省小型水库洪水核算办法》(试行)；（11）《**省水利水电工程设计概（估）算费用构成及计算标准》；（12）《**省水利水电工程设计概（估）算编制办法》（13）其它规范规程等。4.2.3水文店埠曲家西北沟塘坝流域面积0.55km2，主河道长0.8km，干流平均坡度为0.022m/m。洪水标准为20年一遇设计，200年一遇校核。1、水文计算（1）洪峰流量计算①流域特征参数：流域面积F=0.55km2，干流长度L=0.8km，干流坡度J=0.022m/m，流域综合特征参数K=L/(J1/3F2/5)=3.63②特定频率（设计标准20年一遇，校核标准200年一遇）24h降雨量H24的推求：根据《**省小型水库所在县降水量统计参数表》查得，工程地点以上流域中心多年平均最大24h降雨量：=95mm，多年平均年最大24h降水量变差系数CV=0.57。多年平均年最大24h降水量偏差系数：CS=3.5CV根据CS=3.5CV、P、CV查《皮尔逊Ⅲ型曲线的模比系数KP值表》得：设计标准20年一遇KP1=2.1462 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告20年一遇最大24h降水量：(H24)1=KP1=2.14×95=203.3mm校核标准200年一遇KP2=3.45200年一遇最大24h降水量：(H24)2=KP2=3.45×95=327.8mm③单位面积洪峰流量模数计算查《胶东山区qm～H24～K关系曲线》得：20年一遇单位面积洪峰流量模数：qm1=25m3/s/km2200年一遇单位面积洪峰流量模数：qm2=38m3/s/km2④设计洪峰流量及校核洪峰流量计算：20年一遇设计洪峰流量：Qm1=qm1F=6.2m3/s200年一遇设计洪峰流量：Qm2=qm2F=11.4m3/s（2）洪水总量推求①净雨深hR计算：a、设计标准20年一遇：P1=0.75(H24)1=152.5mm前期影响雨量Pa=40mm，P1+Pa=192.5mm由P1+Pa查《降雨径流关系查算图》(山区)P1+Pa～hR关系曲线得：hR1=112mm。b、校核标准200年一遇：P2=0.75(H24)2=245.8mm前期影响雨量Pa=40mm，P2+Pa=285.8mm由P2+Pa查《降雨径流关系查算图》(山区)P2+Pa～hR关系曲线得：hR2=208mm。②洪水总量计算：20年一遇洪水总量：W1=0.1hR1F=6.2万m362 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告200年一遇洪水总量：W2=0.1hR2F=11.4万m3③洪水历时T计算：20年一遇洪水历时：T1=W1/(1800Qm1)=2.49h200年一遇洪水历时：T2=W2/(1800Qm2)=3.04h2、调洪演算（1）溢洪道泄量q泄的计算：按宽顶堰计算：q泄=1.5BH3/2式中：B——溢洪道宽度(m)B=9.1m，H——溢洪道堰顶以上的水深(m)表4.2—2店埠曲家西北沟塘坝水位～库容～泄量关系表水位(m)111.7112.1112.5112.9113.3113.7114.1库容(万m3)44.14.34.655.66.3调洪库容(万m3)00.10.30.611.62.3泄量(m3/s)03.59.817.927.638.650.75由于塘坝溢洪道为无闸开敞式，无法进行控制运用,故塘坝调洪计算不考虑中小洪水的控制。以溢洪道堰顶高程111.7m为起调水位，溢洪道宽9.1m。经计算，塘坝5年一遇设计洪水位112.69m，最大下泄流量13.6m3/s，库容为4.44万m3；200年一遇校核洪水位113m，最大下泄流量20.6m3/s，库容为4.71万m3。（2）坝顶超高防洪安全复核根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL189—96)，坝顶高程等于静水位与超高之和，应分别按以下运用情况计算，取其最大值：①设计洪水位（P＝5%）加正常运用的坝顶超高；62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告②校核洪水位（P＝0.5%）加非常运用的坝顶超高；③正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高，再加地震涌浪高。表4.2—3各种运行条件下坝顶高程计算成果表R风浪爬高e壅高A安全超高设计洪水位112.690.8400.5114.03校核水位1130.4900.3113.79正常蓄水位111.70.491.00.3113.49三种情况取大值，确定复核坝顶高程为114.03m，实测坝顶高程最低处114.05m，比复核坝顶高程高0.02m，按现状溢洪道底高程核算，满足正常运用20年一遇和非常运用200年一遇的防洪标准。（3）防渗体超高防洪安全复核根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》，土质防渗体顶部在设计洪水位上的超高取0.3m，在非常运用条件下，防渗体顶部不应低于非常运用条件的静水位。设计洪水位核算大坝防渗体顶高程应为112.99m，校核洪水位核算大坝防渗体顶高程应为113m，取大坝防渗体顶高程为113m。现状大坝防渗体高程113m，满足要求。其余三座塘坝计算过程参照店埠曲家西北沟塘坝，计算成果见表4.2—4。表4.2—4水文计算成果表名称单位店埠曲家西北沟塘坝店埠曲家西北沟下塘坝石山赵家村北塘坝石山赵家村东北塘坝水位兴利水位m111.794.591.594设计水位m112.6994.9991.6994.25校核洪水位m11395.4491.9494.55库容兴利库容万m3411.31.2总库容万m34.711.31.71.5溢洪道最大泄量m3/s20.62.70.91.262 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告大坝复核坝顶高程m114.0396.2992.8395.34现状坝顶高程m114.0596.3892.8595.66复核防渗体高程m11395.4491.9494.55现状防渗体高程m1139692.594.6从表中可以看出，这四座塘坝坝顶高程和防渗体高程都满足正常运用20年一遇和非常运用200年一遇的防洪标准。4.2.4工程勘察1、工程测量塘坝流域、坝址区地形资料基本齐全，库容曲线比较清楚；本次测量只是对塘坝枢纽部分进行测量，以满足加固设计需要。根据上述原则，我们测量并绘制了塘坝枢纽平面布置图，在此基础上绘制了大坝横断面图。2、水文地质条件（1）地表水由于库区东、西两侧地形坡度较大，汇水面积较大，且场区一般无覆盖层，大部分地段直接裸露岩石，大气降水后，一少部分渗入地下岩石风化层中，入渗深度一般小于1m；一部分蒸发，其余大部分则直接形成地表径流（由面流汇成线流），流向河流，地表径流量和径流强度随单次降雨强度增大而增大。若有效大气降水按70%计算，且大气降水后，有15%入渗，20%蒸发，则有65%的有效降水产生地表径流，地表水的流向与地形地势基本一致，即由南、西两侧汇入河流、塘坝中。（2）地下水根据地下水赋存空间及含水介质的不同，库区地下水可分为两种类型，即第四系松散岩类孔隙水和基岩类风化裂隙水，分述如下：62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告①第四系松散岩类孔隙水主要指第四系山前组分布的冲沟地貌及河流阶地，含水岩性为砂壤土或碎石土中，厚1.5～5m，水位埋深2～4m,地下水位连续,潜水性质,由于其厚度少、径流弱，故水量贫乏，单井出水量一般小于20m3/d，地下水直接接受大气降水的垂直入渗补给，地下水流向基本与地形坡度一致，地下水年变幅为1～2m，该类地下水的动态类型为降水—蒸发型，主要表现为雨季水为上升,水量增加，而旱季则水位下降，水量减少，甚至干涸，受地表气候、水文等因素直接影响。②基岩风化裂隙水基岩风化裂隙水主要赋存于中生代燕山早期二长花岗岩地层中，构造裂隙和风化裂隙为畜水空间，组合成裂隙水含水层。据地面渗水及钻孔注水试验资料，多为中等-弱透水层。由于风化带标高、厚度、风化程度与裂隙发育程度不同，则地下水位埋深、标高和富水程度也存在较大差异。在山坡、山脊等地势较高地段，风化层厚度较小，属于地下水输干区，一般无地下水存在，只在降雨后会出现细小泉水溢出，但持续时间较短，其余时段均无地下水分布。该类地下水直接接受大气降水的垂直入渗补给及上游少量潜水的侧渗补给，地下水流向与地形坡度基本一致，并无连续统一的地下水位，地下水动态受季节影响明显，雨季水位上升，水量增加，旱季则水位下降，水量减少甚至干涸。地下水位动态年变幅为2～3m，该类地下水属潜水性质，水质良好，矿化度一般小于1g/L,水化学类型一般为HCO3·CL-Ca·Na型水。62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告4.2.5工程加固设计1、规范采用及运行现状（1）规范采用本工程为坝高小于30m的碾压式土石坝,按照《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189-96）进行设计。（2）运行现状经多年运行，坝前坡、坝后坡毁坏严重，严重缺土，存在坝坡面凹凸不平等现象，大坝坝顶路面冲刷严重。2、店埠曲家西北沟塘坝大坝布置及主要加固内容（1）大坝总体布置大坝为东西走向，系粘土心墙坝，最大坝高17m，大坝现状坝顶高程最低处114.05m，坝顶长230m，坝顶宽7m。（2）主要加固内容①坝前坡加固大坝坝前坡无护坡，坡比不足1:2，坡面凹凸不平，本次设计采用干砌块石护坡，护坡石厚度计算根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001），护坡石在最大局部波浪压力作用下所需的换算球形直径为：式中：D50——石块的平均粒径，m；ρk——块石密度，取ρk=2.5t/m3；ρw——水的密度，取ρw=1.0t/m3；m——坡率，m=2.0；Kt——随坡率变化的系数，查《碾压式土石坝设计62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告规范》（SL274—2001）表A.2.1得，Kt=1.2；hp——累计频率为10％的波高。经计算干砌块石护坡的厚度采用0.2m。将坝前坡陪土加厚坡比达到1:2，土料采用砂壤土，要求压实度不小于0.95。护坡采用干砌块石，高程107.00m～114.5.00m，护坡厚度0.2m，采用碎石及土工布反滤垫层，厚0.15m。坝前坡护坡顶、护坡两端和底部设齿墙，为M7.5水泥砂浆砌块石。②坝后坡加固坝后坡坡比较陡，雨水冲刷严重，将坝坡陪土加厚，坡比达到1:2。坝后坡桩号0+050、0+170设横向排水管，为φ250钢筋混凝土管。坝坡脚设排水反滤体，为干砌块石，采用碎石及土工布反滤垫层，厚0.15m。补坡平整前应先清除表层0.2m厚杂土，再对坡面压实，要求压实度不小于0.95，而后再按大坝设计断面补坡整平，回填砂壤土分层压实，要求压实度不小于0.95。③坝顶加固坝顶清除杂草，平整夯实，上面铺设20cm厚泥结碎石，路面高程114.5m，宽7m。路两侧安装路缘石为C15预制混凝土宽15cm，高45cm，单块长1m，插入路面30cm。（3）大坝加固设计基本要求①坝顶构造a、坝顶宽度店埠曲家西北沟塘坝坝顶仅作为该村农业生产的生产路，因此坝顶宽度7m，满足要求。b、坝顶路面62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告路面为泥结碎石路面；路面设2.5%横坡坡向两侧。②坝坡大坝迎水坡坡比为1:2，大坝背水坡坡比为1:2。③反滤层大坝迎水坡反滤层为碎石土工布反滤层，厚度为0.15m。④大坝护坡上游护坡采用干砌块石护坡。（4）大坝填筑基本要求大坝填筑采用砂壤土，填筑时应分层压实，要求压实度不小于0.95。3、其余塘坝加固内容见表4.2—5。表4.2—5塘坝加固内容表名称坝前坡加固坝后坡加固坝顶加固店埠曲家西北沟塘坝将坝前坡陪土加厚坡比达到1:2，高程107m～114.5m采用干砌块石护坡。将坝后坡陪土加厚，坡比达到1:2，设置横向排水管。坝坡脚设排水反滤体。坝顶高程114.5m，宽7m，为泥结碎石路面，安装路缘石。店埠曲家西北沟下塘坝将坝前坡陪土加厚坡比达到1:2，高程92m～96.5m采用干砌块石护坡。将坝后坡陪土加厚，坡比达到1:2，设置横向排水管和纵向排水沟坝顶高程96.5m，宽3m，为泥结碎石路面，安装路缘石。石山赵家村北塘坝将坝前坡陪土加厚坡比达到1:2，高程88m～93m采用干砌块石护坡。将坝后坡陪土加厚，坡比达到1:2，设置横向排水管和纵向排水沟。坝顶高程93m，宽3m，为泥结碎石路面，安装路缘石。石山赵家村东北塘坝将坝前坡陪土加厚坡比达到1:2，高程90m～95.5m采用干砌块石护坡。将坝后坡陪土加厚，坡比达到1:2，设置横向排水管和纵向排水沟。坝顶高程95.5m，宽3m，为泥结碎石路面，安装路缘石。4.2.6增压站塘坝共建增压站3座。每座2间，建筑面积49.7m2，房高2.5m。工程等别为Ⅴ级，水工建筑物级别为5级。62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告增压站首部主要包括（具体内容布置详见***）基础采用天然地基，基础底板必须座于老土上，地基承载力特征值按120KPa计算。局部杂土应全部清除，采用砂土回填至基底，回填时每填30cm夯实一次，夯实系数>0.94。基础为M5.0水泥砂浆砌乱石，墙体为M5.0水泥砂浆砌灰沙砖，内墙20cm踢脚线为M20水泥砂浆抹面，踢脚线以上为麻刀白灰抹面；外墙刷涂料。地面为C20混凝土现浇，厚10cm。屋面板，地基梁、过梁、构造柱及圈梁为C20混凝土现浇。4.2.7工程管理塘坝除险加固后，为方便工程管理，提出以下管理要求：（1）加强工程管理，设警示牌，确保工程及下游居民人身安全。（2）对塘坝各建筑物经常进行检查，定期维修和养护，保证塘坝正常运行。（3）加强工程及水文观测，及时整理观测资料，确保防洪安全。（4）重视和加强对塘坝管理人员的业务技术培训。4.3小型灌溉泵站工程设计小型灌溉泵站工程共建设泵站2座，泵站的主要作用是为新建在山顶的高位蓄水池供水，王屋葛沟泵站位于**镇王屋村南，为王屋村南高位蓄水池供水，灌溉面积2834亩；店埠曲家西北沟泵站位于店埠曲家村西北沟，为店埠曲家村西北高位蓄水池供水，灌溉面积1282亩。作物种植均为葡萄，土壤以中壤土为主。62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告小型灌溉泵站工程等别为Ⅴ级，水工建筑物级别为5级。4.3.1设计流量推算王屋葛沟泵站水源为王屋葛沟小二型水库，店埠曲家西北沟泵站水源为店埠曲家西北沟塘坝，塘坝蓄水量无法满足灌溉需求，利用原有泵站从王屋水库调水。泵站灌水定额取18m3／亩。灌水周期取5天，每天灌水时间22h，管道水利用系数取0.95，设计流量Q设=mA/tTη。经计算，王屋葛沟灌溉泵站Q设=488.2m3/h、店埠曲家西北沟灌溉泵站Q设=220.8m3/h。4.3.2出水管及高位蓄水池出水管采用PE管，出水管接高位蓄水池（高位蓄水池即出水池）。2座高位蓄水池大小形状相同，位于工程高点，尺寸为12×12×3.3m，浆砌石结构，高位蓄水池出水管与微喷管网首部枢纽相连。4.3.3水力计算根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288－99）取管道经济流速v经=1.5m/s。按照D=18.8×（Q/v经）0.5自下而上进行出水管管径选择。经计算：王屋葛沟泵站D=339mm，选取管径φ355PE管，长420m；店埠曲家西北沟泵站D=228mm，选取管径φ280PE管，长570m。水泵扬程：H=+++ho+h吸式中：－为水源稳定动水位到到最高出水口的高差，m；62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告—首部枢纽水头损失，取3.00ｍ；　　—出水口工作水头，取2.00ｍ；　　—管道沿程水头损失和局部水头损失，m；　　h吸—吸水管水头损失，m。沿程水头损失按公式进行计算，PVC管f=0.948×105，钢管f=6.25×105；PVC管m=1.77，钢管m=1.9；PVC管b=4.77，钢管b=5.1。hj=0.1×hf。经计算：出水管水头损失分别为2.77m、2.87m；吸水管水头损失分别为0.06m、0.04m；设计扬程分别为64.6m、50.4m。4.3.4水泵选型根据设计流量和设计扬程选用水泵，计算结果见表4.3-1。表4.3-1泵站主要参数表序号名称编号控制面积（亩）设计流量（m3/h）高差ΔZ（m）扬程（m）水泵型号功率（kw）1王屋葛沟BZ-12834488.256.866SLOW150-4501102店埠曲家西北沟BZ-21784220.842.551SLOW100-260(I)B554.3.5输配电设计1、变压器设计根据变压器容量=负荷容量/功率因数（0.85），小型泵站根据变压器容量为负荷容量的1.25倍。据此，葛沟、店埠曲西北沟两座泵站变压器容量分别为137.5kVA、68.75kVA。此区间国标变压器容量系列为63kVA、62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告801kVA、100kVA、125kVA、160kVA，为确保水泵安全可靠运行，因此选择变压器容量分别为160kVA、100kVA。型号选择：根据行业要求，变压器应采用节能、环保（低损耗、低噪音）型，因此，两个两台变压器分别选用S9-160kVA和S9-100kVA。2、10kV导线选择高压线等级10kV，就近连接，葛沟、店埠曲西北沟两座泵站线路长度分别为340米、280米。依据国家电网公司10kV配电系统典型设计要求，10kV分支线最小截面不得少于70mm2，材料采用裸导线型号为LGJ-70。3、配电设备设计葛沟、店埠曲西北沟两座泵站，每座泵站0.4kV电气一次部分主要采用1面动力柜和1面电容柜，柜体均采用GGD柜型号。低压电缆采用YJV-0.6/1kV-4×70，按照规定，长度为20米。4、主要工程量（详见下表）主设备材料表1变压器S9-160kVA-10/0.4kVS9-100kVA-10/0.4kV台2备注　20.4kV配电设备及补偿装置GGD面41动力+1电容；1电容+1动力（3低压电缆YJV-0.6/1kV-4×70m20　410kV架空线JKLGYJ-70km620裸导线4.3.6启闭远程自动控制系统设计为了使水泵高效率运行，达到节能效果，延长设备寿命、保护电网稳定、保减磨损、降低故障率，为了更好的控制高位蓄水池和微喷灌溉的水量衔接，设计水泵启闭无线远程控制系统。62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告太阳能电池板将太阳能转变为电能通过太阳能充电控制器将电能储存于蓄电池，蓄电池为远程控制柜供电，远程控制柜利用数据模块和拉杆式液位开关测量水池水位的高低，通过安装在现场的无线数传模块传送数据模块给水泵处的控制设备，通过无线数传接收模块传输给数据模块，由模块来控制水泵的起停工作。数传模块无信息费用，信号强、无盲区，抗干扰能力强，可以连续工作，无需挂靠计算机。每座泵站和高位蓄水池之间配备1套无线远程控制系统，一台发射，一台接收。详见远程自动控制原理示意图。62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告4.3.7充水设施安装真空泵两台，每座泵站1台。型号为2BV5110,最大气量2.75m3/min，极限真空0.097MPa，泵转速1450r/min，工作液流量6.7L/min，配套功率4KW。4.3.8水源与泵站进水池王屋葛沟泵站水源为王屋葛沟小二型水库，店埠曲家西北沟泵站为店埠曲家西北沟塘坝。进水池位于水源水面下，吸水口附近进行清淤。4.3.9首部枢纽设计首部枢纽设备主要包括水泵多功能控制阀、水表、压力表、阀门、伸缩器、水泵机组、真空泵。配电系统设备配置包括变压器、电容柜、动力柜、软启动柜、避雷设施等。表4.3-2泵站首部枢纽参数表王屋葛沟店埠曲家西北沟SLOW150-450水泵（含电机）1套SLOW100-260(I)B水泵（含电机）1套真空泵2BV51101套真空泵2BV51101套避雷设施1套避雷设施1套伸缩器DN3002套伸缩器DN2002套水泵多功能控制阀DN3001套水泵多功能能控制阀DN2001套水表DN3001套水表DN2001套压力表Y-100(0-1MPa)1块压力表Y-100(0-1MPa)1块阀门DN3001套阀门DN2001套变压器S9-1601台变压器S9-1001台电容柜GGD1面电容柜GGD1面动力柜GGD1面动力柜GGD1面软启动柜110KW1面软启动柜55KW1面无线远程控制系统1套无线远程控制系统1套62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告4.2.10泵房设计王屋葛沟泵房建设3间（含配电室），建筑面积70.2m2，房高3.5m、最大房高5.4m；店埠曲家西北沟泵房建设3间（含配电室），建筑面积49.5m2，房高3.5m、最大房高6.3m。泵房临水侧采用M10水泥砂浆砌块石护坡，坡壁为1：0.6，厚30cm。基础采用天然地基，基础底板必须座于老土上，地基承载力特征值按120KPa计算。局部杂土应全部清除，采用粗砂回填至基底，回填时每填30cm夯实一次，夯实系数>0.94。基础为M5.0水泥砂浆砌乱石，墙体为M5.0水泥砂浆砌灰沙砖，内墙20cm踢脚线为M20水泥砂浆抹面，踢脚线以上为麻刀白灰抹面；外墙刷涂料。地面为C20混凝土现浇，厚10cm。屋面板，地基梁、过梁、构造柱及圈梁为C20混凝土现浇。4.4高位蓄水池工程设计高位蓄水池形式相同，容积均为475m3。工程等别为Ⅴ级，水工建筑物级别为5级。4.4.1位置高位蓄水池分别位于**镇店埠曲家村西北山顶和**镇王屋村南山顶，高程分别为152.73m、160m，池底高程分别为148.93m、159.9m。4.4.2结构与尺寸水池按矩形、浆砌石结构、半填半挖式设计。水池设计水位高2.5m，极限水位高3.3m。尺寸：12×12×3.3m，厚30cm。62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告水池进水口采用90度弯头，管口在最高水位上，与水池底部平行。出水管外露地面部分采用直径DN350mm和DN280mm钢管制作，接口处以法兰盘衔接。水池预留3～4个出水口，出水管以直径DN200mm钢管制作预埋，钢管外侧要焊接防水翼盘，入口加拦污栅，出口加法兰盘；池子顶部以C20混凝土固定，预留一个φ100mm溢水管。4.4.3技术要求①基础基础开挖到风化岩后清理干净松土，然后以浆砌地瓜石找平。池底垫层为C10砼10cm，底板为C20混凝土厚20cm。边墙基础为C20砼厚50cm。②砌体蓄水池池壁为M7.5砂浆浆砌片石，地面以上为M7.5浆砌片石，块石镶面，池壁顶为30cm厚C20砼压顶。③抹面及勾缝池壁内侧为1：2防水砂浆抹面2cm，分两次涂抹；池壁外侧为1：2水泥砂浆勾缝。④工程材料和施工质量要达到国家规范要求。⑤水池四周设置警示标志和书写标语。4.4.4管理房设计首部管理房共2座。每座2间，建筑面积49.7m2，房高2.5m。工程等别为Ⅴ级，水工建筑物级别为5级。基础62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告采用天然地基，基础底板必须座于老土上，地基承载力特征值按120KPa计算。局部杂土应全部清除，采用砂土回填至基底，回填时每填30cm夯实一次，夯实系数>0.94。基础为M5.0水泥砂浆砌乱石，墙体为M5.0水泥砂浆砌灰沙砖，内墙20cm踢脚线为M20水泥砂浆抹面，踢脚线以上为麻刀白灰抹面；外墙刷涂料。地面为C20混凝土现浇，厚10cm。屋面板，地基梁、过梁、构造柱及圈梁为C20混凝土现浇。4.5微喷灌溉工程设计4.5.1工程项目区基本情况项目区设计灌溉面积25944亩，种植作物均为葡萄，采用全微喷灌溉方式，灌溉模式为“水源+小型灌溉泵站+高位蓄水池+微喷”和“塘坝+汽油机+微喷”。区内梯田土壤为沙壤土，土层较浅，厚度平均有1-3m，下伏岩石，土壤平均容重1.38g/cm3，田间持水率（占干土重）18%，葡萄在梯田内沿等高线方向种植，平均株距为2.4m，由于地势不匀，梯田的宽度不已，葡萄平均行距为3.6m。4.5.2微喷灌溉系统规划设计参数1、葡萄微喷灌溉系统设计日耗水强度：Ea＝5mm；2、葡萄微喷灌溉设计土壤湿润比不得小于40%；3、设计灌水均匀度Cu＝95%；4、灌溉水利用系数η＝0.85；5、灌溉设计保证率取85%。4.5.3微喷灌溉灌水器的选择葡萄微喷灌溉微喷头选用工作压力为20m水头时，喷头流量为75L/h，喷洒半径为3.5m的微喷头。62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告采用折射式喷头，微喷头的流态指数为0.5。4.5.4总体布置微喷灌溉面积共25944亩，分为13个灌区，其中四灌区为自动化微喷示范区，五灌区和八灌区中的泵站和高位蓄水池为新建，其余灌区中的泵站和高位蓄水池为已建工程，可直接使用（详见**市2011年度高效节水灌溉试点县项目区总体布置图）。干管、分干管和支管均选用U-PVC管材，毛管选用PE管材。各灌区面积情况详见表4.5-1表4.5-1微喷灌溉工程面积汇总表灌区名称面积（亩）灌区名称面积（亩）一灌区1016八灌区3001二灌区1591九灌区3348三灌区2462十灌区1618四灌区1008十一灌区1212五灌区2834十二灌区1256六灌区2435十三灌区2379七灌区1784合计25944亩管网布置详见1-13灌区微喷工程管网布置图。以一灌区进行典型设计。1、灌水器布置项目区葡萄种植采用普通的种植模式，采用全微喷灌灌溉方式。葡萄种植的行距为3.6m，株距为2.4m。微喷头的组合间距选用3.6m×4.8m，即微喷毛管的间距为3.6m（每1行葡萄一条毛管），毛管上的微喷头间距为4.8m。2、管网布置（1）布置原则。毛管沿葡萄种植行方向布置，悬挂于葡萄桩“V”字架底部铁丝上，支管尽量顺坡布置，62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告支管与毛管垂直，支管进口设有控制阀门，分干管与支管垂直、干管垂直，干管与水源处的首部枢纽连接。（2）毛管极限长度的确定①允许压力差值分配ΔH毛=0.55×20×0.2=2.2m；ΔH支=0.45×20×0.2=1.8m。②毛管极限长度计算当毛管为φ20时：L毛=[K×ΔH毛×D4.77×(4.8×1000）1.77/（1.1×0.948×105×qv1.77）]1/2.77=[0.38×2.2×14.74.77×(4.8×1000）1.77/（1.1×0.948×105×751.77）]1/2.77=42.46m;当毛管为φ25时：L毛=[K×ΔH毛×D4.77×(4.8×1000）1.77/（1.1×0.948×105×qv1.77）]1/2.77=[0.38×2.2×214.77×(4.8×1000）1.77/（1.1×0.948×105×751.77）]1/2.77=78.47m。式中：h毛损－毛管水头损失，m;qv－微喷头流量，L/h;D－毛管内径，mm；L－毛管长度，m；F－多口系数，取0.38；K－局部损失加大系数，取k＝1.14.5.5灌溉制度的确定1、设计灌水定额的计算m＝0.1γzP(θmax－θmin)/η62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告式中：m－设计灌水定额，mm；γ－土壤干容重，取1.38g/cm3；z－计划湿润层深度，取0.6m；θmax、θmin－以干土重百分比表示的适宜含水率上、下限，取为田间持水率的95%、65%；P－土壤湿润比，60％。计算得：m＝31.56mm（21m3/亩）。2、设计灌水周期计算T＝mη/Ea式中：T－灌水周期，d；m－设计灌水定额，mm；η——灌溉水利用系数；Ea－作物日需水量，mm/d。计算得：T＝5.37d。3、一次灌水延续时间计算根据微喷灌方式及灌水器布置方式计算。t＝式中：t——1次灌水延续时间，h；St——毛管行距，m；Sr——微喷头间距，m；m——设计灌水定额，mm；η——灌溉水利用系数；Q——单个灌水器供给的流量，L/h。计算得：t＝7.27h。62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告4.5.6系统灌溉工作制度的确定灌溉系统管网实行轮灌工作制度，对灌溉支管实行轮流供水灌溉。轮灌组数N计算如下：N＝CT/t式中：N——轮灌组数目；C——每天能工作的时间，h；取C＝20h；t——一次灌水延续时间，h；取t＝7.27h；T——灌水周期，天；取T＝5.37d。则计算得：N=14.7。4.5.7微喷灌溉系统的流量推算毛管的进口流量Q毛＝毛管上喷头个数×灌水器流量；支管的进口流量Q支＝支管控制的毛管条数×毛管进口流量；干管的流量Q干＝同时工作的支管条数×支管的进口流量。4.5.8一灌区微喷灌溉系统水力计算以一灌区的主干1控制的灌溉面积做水力示例计算。其轮灌组划分如下：表4.5-2轮灌组划分表轮灌组支管名称面积轮灌组流量（m3/h）1100支、101支、102支、103支、104支、105支27.181.832111支、112支、113支、114支、115支30.291.193116支、117支、118支、119支18.355.264123支、124支、125支、126支、127支26.078.515120支、121支、122支29.990.2862 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告6128支、129支、130支、131支、132支、133支、134支28.987.267135支、136支、137支、138支、139支27.579.588140支、141支、142支、143支、144支21.261.359154支、155支、157支、158支、159支20.960.7710145支、146支、147支、148支、149支25.974.9511150支、151支、152支、153支33.296.0712159支、160支、161支、162支23.969.0013163支、164支、165支、166支、167支21.265.55根据灌区地形以及管网布设（详见一灌区微喷工程管网布置图），宜采用下列方案进行比较确定计算。62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告方案一：以轮灌组10进行计算，以支166（顺坡）所在的控制区进行微喷灌溉系统水力计算。毛管流量：左侧Q=75×（16/4.8）≈225L/h=0.225m3/h,微喷头数量为3，毛管11条；右侧Q=75×（43.7/4.8）≈675L/h=0.675m3/h，微喷头数量为9，毛管20条；1、毛管水力计算h毛损=K×0.948×105Q毛1.77×D-4.77×L×F式中：h毛损－毛管水头损失，m;Q毛－毛管流量，0.675m3/h;D－毛管内径，取D=21mm；L－毛管长度，最长毛管43.7m；F－多口系数，取0.384；62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告K－局部损失加大系数，取k＝1.1。计算：h毛损=0.43m水头,据此可知，毛管压力变化小于允许范围2.2米，满足要求。由于微喷头通过φ4微管与毛管连接，还应考虑微管的水头损失，因Re>2320,则f=0.595,m=1.69,n=4.69,k=1.1,L=2mh微损=kfQ微m/D微bL=1.1×0.595×751.69/44.69×2=2.90m毛管进口要求的工作水头按下式计算：H0＝h毛损+H灌水器+h微损+Z。式中：H0－毛管进口处工作压力，m；H灌水器－灌水器工作压力，m；20m工作水头；Z－毛管首尾地面高差，m；毛管首尾布置水平高差忽略不计；毛管进口要求的水头H0＝23.33m。2、支管水力计算支管流量计算：Q支166＝0.075×213=12.975m3/h根据支管压力变化允许值1.8m，根据公式1.1×0.948×105Q支1.77×D-4.77×L×F-Δz≤1.8可计算管径D=42.65mm，选取管材φ50。据此可计算支管水头损失h支损=K×0.948×105Q支1.77×D-4.77×L×F=3.14m。支管压力推算H支=h支损+H0-Δz=3.14+23.33-2.34=24.13m采取上述相同方式计算其他支管工作压力，计算结果详见表62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告4.5-3。表4.5-3名称多口系数面积（亩）流量（m3/h）水头损失（m）进口处压力（m）长度（m）计算内径（mm）选用管径（mm）高差（m）备注支1630.3695.7717.031.0923.2045.946.72631.10顺坡支1640.3723.319.531.7122.946438.64501.81顺坡支1650.3715.9017.031.5923.876749.77631.35顺坡支1660.3674.0715.983.1424.1347.742.65502.34顺坡支1670.3712.146.000.5924.0750.238.4850-0.53逆坡从表中可看出选出支166进行典型支管计算满足要求。由于灌区地形及其复杂，为保证各条支管均匀度满足要求，即首末两端压力差不超过1.8m，在考虑现有消能设施不齐全、无正规专业厂家生产等综合因素，经计算，当支管顺坡且某点处高差大于2.5m、5m时，分别在该处加设阀门进行压力调节，以达该条支管压力变化满足要求。计算情况如下：62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告每条毛管控制9个喷头，则毛管进口压力为H=23.34m，支管各点压力计算情况如下表4.5-4。表4.5-4毛管序号支管流量（m3/h）地形变差（m)支管水头损失（m)支管压力（m）备注102.5025.84支管管径为φ5021.352.170.00825.5232.71.840.03625.2244.051.50.09424.9355.41.170.19124.766.750.840.33524.5278.10.5050.53424.3889.450.170.79524.31支管进口10.800.9624.3支管首末压力差1.54m，满足支管压力变化分配允许值。3、分干管、干管水力计算分干管根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288－99），采取经济流速v经=1.5m/s计算，干管根据蓄水池形成的高差推求管径，根据选用的管径进行水力计算。分干管径按照D＝(4Q/πv)0.5=自下而上进行计算和选择。计算结果详见表4.5-5表4.5-5名称流量（m3/h）水头损失（m）进口处压力（m）长度（m）计算内径（mm）选用管径（mm）高差（m）分干33A4-A321.980.8622.7345.472.00902.26分干33A3-A239.001.0123.7352.595.921100.02分干33A2-A148.530.3224.4066.4106.99160-0.36分干33A1-A65.550.3725.8645.9124.35160-1.08水池高程104.75m，首部过滤器按3m计，0点高程62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告101.75m，A点高程65.67m，，高差OA为36.08m,进口A点处压力为25.86m。根据公式hOA=1.1×0.948×105Q1.77×D-4.77×L，hOA=13.22m，QOA=65.55m3/h，LOA=782m，可计算得D=125.2mm，选取直径d=160mm的PVC管材。方案二：选轮灌组7进行计算，计算方法与方案相同，此处忽略。经计算分干管27进口G点处压力为17.14m,G点高程为83.93m，高差OG为17.82m，hOG=0.68m，LOG=437.7m，根据公式hOG=1.1×0.948×105Q1.77×D-4.77×L，可计算得D=221.9mm，选取直径d=250mm的PVC管材。4、干管管径选取通过两个方案的比较，方案二满足设计要求。根据方案二推算干管其他各段管径，结算结果详见表4.5-6。表4.5-6管道名称流量（m3/h）进口压力（m）长度（m）计算内径（mm）选用管径（mm）选用内径（mm）管道水头损失（m）干OG段79.617.14437.7221.8250226.20.62干FG段61.418.0587150.4200182.60.22干EF段75.016.2754140.0200182.60.19干DE段96.115.1127.497.2200182.60.15干CD段60.823.8982113.6200182.60.20干BC段69.025.4212.6162.8200182.60.04干AB段65.625.8681.384.3110100.43.94其他分干管、支管道管径及长度详见一灌区微喷工程管网平面布置图。5、增压灌溉系统设计本灌区微喷面积1016亩，其中增压面积398亩62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告（详见一灌区微喷工程管网平面布置图）。增压区灌溉动力为汽油机水泵，根据灌区管网布设情况，选用QD80-28，其额定扬程22m，额定流量30m3/h（最大扬程28m，最大流量50m3/h）。具体操作如下：在需要增压区域的分干管上安装带阀门的三通出水口与汽油机水泵的出水管连接，在其相近的干管上安装带有阀门的三通出水口与汽油机的吸水管相连接，即可按要求的压力进行微喷。汽油机与微喷管网连接示意图如下：62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告每条分干单独灌溉，干管A、D两点分别与安装带阀门三通出水口和汽油机吸水管相连，B、C、E、F四点分别与安装带阀门三通出水口和汽油机出水管相连。店埠曲家西北沟下塘坝、石山赵家村北塘坝和石山赵家村东北塘坝和13个灌区的增压区均采用增压灌溉系统。3座塘坝控制的微喷区采用双配套水源，以塘坝灌溉为主，塘坝水源不足时用高位蓄水池水源。62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告6、微喷灌溉系统的首部枢纽设计在管网的首部安装DN200闸阀、压力表、DN200网式过滤器、DN200伸缩器、DN200水表等设施。4.5.9其他灌区微喷灌溉系统水力计算计算方法与第一灌区相同，计算结果详见一灌区至十三灌区微喷工程管网平面布置图。4.6工程自动化控制系统设计葡萄微喷灌溉自动化控制示范区位于王屋水库西片内，水源为已建的6号灌溉泵站，示范区占地面积1008亩，除与项目区其他泵站提水微喷灌溉系统相同的水源、灌溉形式外，还建设了灌溉自动化控制系统信息化工程。4.6.1全自动化控制控制过程无须手动参与。由自动气象站、流量传感器、土壤水分传感器、温度传感器、雨量传感器、电导率传感器、PH传感器等反馈植物生长各种环境信息给中央计算机，计算机通过计算、判断，编制灌溉制度，实施灌溉。灌溉系统自动化控制与手动比,更可以满足作物需水，改善作物生产质量和提高；节省灌溉管理劳务费；可以大量节省水费；手动控制系统随意性大，因控制人员责任心而易；人工编程，定时、定量自动化灌溉和手动系统相比至少可节约20%用水量；中央计算机控制灌溉与自动定时/定量控制器灌溉相比,有可节水30%左右。实施智能化管理，精准灌溉，精准施肥，可以将多个系统集中控制，达到区域性节水，建立节水型社会；62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告4.6.2控制系统确定为能达到最佳的灌溉控制效果，最大化提高水的利用率，能使示范园起的最好的示范性，选择一套中央计算机控制系统。考虑到电磁阀数量较多，并呈一字排列，所以卫星站和电磁阀之间采用解码器系统。计算机和田间控制器（卫星站）之间采用点到点的无线电通讯。同时每个控制器还需要具有手动功能，即SENTINEL卫星站使控制器坏了，也能手动启动灌溉。为了使系统更加灵活，为灌溉系统配备遥控控制功能。要求在灌区内任何位置能开启灌区内任何一个电磁阀。要求即使计算机系统关闭或有故障，也能操作遥控系统。结合所有这些特点，选择一套Sentinel中控系统。SENTINEL遥控4.6.3Sentinel中控系统的功能和参数1、控制999个卫星站2、在卫星站上设置的程序可下载到中央电脑上。3、数据同时存储在电脑和卫星站上，当电脑断电时候，卫星站可以继续运行。4、62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告控制器可调节降雨停灌天数、灌水百分率调整，根据气象站调节ET值。5、报告：运行时间、水量使用、报警、系统更新日记。6、可以从新拟定阀门的灌溉顺序，不需要在卫星站上重新改线。7、微软Microft认证合作伙伴。8、可远程对PC进行援助。9、NSN可对卫星站进行诊断和复制。10、支持可用电话、E-Mail或电脑在线。11、站点地图根据系统状态实时显示，系统信息可按卫星站来显示。4.6.4计算机部分系统软件安装。1)对计算机硬件的要求PentiumIV1.5GHzCPU或以上512MB内存1680x1050或1280x1024，256色显示器两个Serial口及USB口网卡CDROM驱动器2)对计算机软件的要求MicrosoftWindowsXPOperatingSystemMicrosoftNETFramework2.0SentinelWMS3.062 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告4.6.6计算机部分连接安装1)连线安装如图所示将interface（1）盒通过RS232数据线和电脑的serial口连接，再将Toro公司提供的天线（4、5、6、7）和interface（1）连接，将interface（1）接上电源（3）。1)Sentinel转换器2)RS232九针数据线3)变压器4)天线5)天线转接接头6)接头固定螺丝7)天线电缆8)电话调制解调器9)变压器62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告10、11)数据电缆线12)电话线4.6.7卫星分控箱1、连接安装田间控制器的组成1、不锈钢箱体10、空开插座2、不锈钢盖板（门）11、变压器3、门锁12、控制板4、门钥匙13、电磁阀信号线接头5、箱体上盖14、Sentinel主控制器6、接收天线15、传感器信号线7、防尘、防雨垫16、传感器接线端子8、设备安装板9、电源安装底座4.6.8控制系统的调试、试运行控制系统包括电磁阀、控制电线、卫星控制器、中央控制计算机。在安装完成后，对整个灌溉控制系统进行调试试运行。62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告1）检查所有控制设备的连接安装状况，保证各连接部位按照到位。检查控制器控制电磁阀状态完好。2）收集数据，包括电磁阀编号及相应控制的流量、控制器编号及相应控制的区域、水泵控制区域及管路分布情况；各区域植被种植表、各地块区域土质、地形高差。3）把收集数据输入中央控制计算机。4）与葡萄种植管理人员一起定制灌溉运行时间段。由计算机自动分析后，进行试运行阶段。5）在调试运行阶段同时向业主方技术人员、维护人员进行技术操作培训，为使用方的熟练操作提供先期服务。4.6.9解码器系统和传统系统的区别解码器系统最大的特点安装维护简单，和传统的系统相比节约大量直埋电缆和安装费。1.5.1TORO解码器系统2.5mm2电缆从控制器到解码器的最远距离为4500米（在同时开启20个电磁阀的情况下）。注：最远距离不是在开启20个电磁阀的前提下说的。接控制器121Decoder11262 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告4.6.10VantagePro气象站VantagePro电子气象站是面向气象服务、面向移动服务的小型气象站。气象站由传感器单元(ISS)、显示控制器(Console)和记录器/软件(WeatherLink)组成。无线站---传感器上的信号（ISS）是由无线传送到显示控制器上的，距离大约200-300米。VantagePro可以测量空气温度、空气湿度、风速、风向、降雨和气压6要素电子气象站；VantageProPlus增加了太阳辐射和紫外辐射组成8要素的电子气象站。62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告5工程管理5.1编制依据（1）国务院办公厅国办发〔2002〕45号文转发的《水利工程管理体制改革实施意见》；（2）水利部、财政部水办〔2004〕307号文颁发的《水利工程管理单位定岗标准（试点）》、《水利工程维修养护定额标准》；（3）国家及地方颁发的有关水利工程管理法规。5.2工程管理机构由**市兴龙葡萄专业合作社全面负责工程的管理和维护，该合作社于2007年成立，地点设在王屋水库管理局院内，管理人员10人。5.3管理设施根据工程管理需要，由合作社组织人员进行必要的日常管理，不再另行配备管理设施。5.4工程运行管理工程建成后，产权归兴龙葡萄专业合作社所有，形成以用水户管护为主、基层水利服务组织指导为辅的工程管护机制，实现工程的长期高效运行。62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告在兴龙葡萄合作社内，根据项目目标化管理的要求，结合项目特点，并和当地政府相结合，提出《**市兴龙葡萄专业合作社灌溉运行管理章程》管理办法和规章制度，制定有关工程灌溉工程运行、调度、管理、维护的制度。根据总的管理目标要求，层层落实责任，实行责任制，责权利明确。5.4.1小水源工程管理小水源工程包括建设灌溉泵站2座、配套高位蓄水池2座，改造塘坝4座，由**市兴龙葡萄专业合作社管理。5.4.2微喷灌溉工程管理1、微喷工程建成后，应根据工程规模、投资性质、葡萄园管理形式等，建立相应的管理体系。每片微喷灌区配备专管人员1名(专管人员必须懂技术、会操作且责任心强)。2、每年首次运行前，一是检查过滤器滤网或其他部位有无问题；二是要进行管道冲洗，冲洗顺序应按设计轮灌区的灌溉顺序依次进行，冲洗方法是：冲洗前先将被冲洗管路中的支管、毛管末端堵头依次打开，然后进行冲洗，冲洗时间每个轮灌组以10分钟左右为宜，并查看各级管道水流中有无杂物，若有应继续冲洗，待管道内杂质冲洗干净后再依次将支、毛两级管道末端堵头关闭，方可进入正常运行。3、要按设计的轮灌区依次进行灌溉，严格执行设计灌溉制度及操作要求。4、运行时要做好开车记录，对田间工程的维修和更新也要做好记录。5、在运行过程中，若发现枢纽前后压力表差值大于0.3kg／cm2时，说明过滤器内泥沙或其他杂物过多，此时应打开过滤器的反冲装置，将其杂物冲刷掉。62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告6、停灌季节，应将首部枢纽内存水放掉，滤网拿出清洗、修补；铁件、螺丝、阀门(田间)等要全部上油。冬季要对田间的阀门采取防冻措施。7、配合上级业务部门搞好试验观测，做好记录。8、加强业务学习，提高操作技能，及时排除故障。62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告6施工组织设计6.1施工任务工程建设主要内容:一是小水源工程。维修加固塘坝4座,新建泵站和高位蓄水池各2座；二是田间灌溉工程。发展葡萄微喷3.02万亩，其中安装数据采集、土壤墒情监控、自动灌溉控制系统1套，控制面积1008亩；铺设U-PVC输水管道485.1km，架设φ25PE毛管1682.4km、φ20PE毛管3124.4km，φ4微管1502.1km，安装微喷7件套100.14万套。主要工程量：土方工程32.8万m3，砌石0.13万m3，混凝土0.21万m3。工程总投资5010万元。6.2施工条件6.2.1水文、气象条件项目区属暖温带半湿润季风型大陆性气候，四季分明，夏热多雨，冬寒少雪，春旱多风，秋旱少雨，季节性干旱特别严重。多年平均降水量586mm，多年平均径流深180mm，多年平均蒸发量在1243.4mm，相对湿度为69%，属于半干旱半湿润地区。区域多年平均气温11.6℃，最高气温38.3℃（1972年7月5日），最低气温-21.3℃（1977年1月26日）。无霜期190天，历年最大冻土深0.42m，多年平均最大风速19.18m/s。62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告我省规定，每年12月11日至次年3月3日为冬季施工，该期间施工的混凝土及浆砌石工程应采取保温措施，否则不能施工。每年6月1日至9月30日为汛期，该期间施工时，一定要考虑度汛安全。6.2.2对外交通项目区公路交通十分发达，村村通公路，施工机械、材料、生活等施工需要物资均可通过四通八达的公路由汽车运输到施工现场。并有多条交通路可通往附近的各个村庄，对外交通条件较为方便。6.2.3供水、供电及通讯条件1、施工供水、供电工程施工水、电设施齐全。2、通讯条件工程位于王屋水库两岸，区域内通讯系统发达，施工期间可视具体情况分别配备程控电话、手机和对讲机等以解决通讯问题。6.3施工排水工程位于**市南部山区，地势较高，地下水不会对施工造成影响。在无法避开雨季施工时，工程施工排水可采取自由导流与挡围堰配小型柴油机泵排水相结合。6.4主体工程施工一、施工规范工程的62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告施工严格执行水利部1997年7号令《水利工程质量管理规定》，《微灌工程技术规范》和《喷灌工程技术规范》中得工程施工规定，中华人民共和国电力行业标准《水工混凝土施工规范》及其它规范。并严格按照低温季节施工要求施工。二、管网施工1、管道沟槽开挖（1）根据施工放样轴线和标明的槽底设计标高进行开挖，不得挖至槽底设计标高以下。如局部超挖则应用相同的土壤填补夯实至接近天然密实度。管槽底宽应根据管道的直径与材质及施工条件确定，清除管槽底部石块杂物，并一次整平。（2）管槽经过岩石等容易损坏管道的地方应将槽底至少再挖15cm，并用砂或细土回填至设计槽底标高。（3）管子接口槽坑应符合设计要求。（4）固定墩坑、阀门井开挖宜与管槽开挖同时进行2、管槽回填（1）管及管件安装完毕，应填土定位，经试压合格后尽快回填。（2）回填前应将沟槽内一切杂物清除干净，积水排净。（3）回填必须在管道两侧同时进行，严禁单侧回填，填土应分层夯实。（4）管道应在地面和地下温度接近时回填；管周填土不应有直径大于2.5cm的石子及直径大于5cm的土块。三、塘坝及管理房工程浆砌施工62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告工程用石料、砂、水泥必须符合要求，砂浆采用机械拌合，随拌随用。砌石要求平整、稳定、密实、错缝。各种砌体保证所用石料清洁，并保持砌筑时石块表面湿润，分层铺浆砌筑，随铺随砌，保证灰浆饱满，不出现干缝。砌体灰缝：乱石砌体不大于30mm，块石砌体不大于25mm，料石砌体不大于20mm，砌体勾平缝。四、高位蓄水池防渗施工所有材料及混凝土配合比必须符合要求，人工上料机械拌合混凝土，人工运输熟料，平板震动器振捣。表面需混凝土原浆抹面，不允许用水泥砂浆抹面。混凝土浇筑完毕后，应及时洒水养护，以保持混凝土表面经常湿润。五、建筑物工程工程建筑物大小不一，分布较散，可分别作单项工程施工，根据建筑物的种类、规模确定具体的施工方案，混凝土、钢筋混凝土工程、砌石工程等都必须严格按设计图纸、施工技术规范施工，确保工程质量。6.5施工进度安排工程计划2011年11月正式开始施工，2012年4月20日前完成全部建设内容。2011年11月初完成施工准备，确定项目法人，招投标确定施工队伍，完成施工所必需的临时建筑工程。2011年11月至2012年4月20日前完成灌溉泵站、高位蓄水池、塘坝改造、葡萄微喷灌溉自动化控制示范区及微喷灌溉主体工程建设。62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告6.6施工组织机构本工程由**市高效节水灌溉试点县项目建设工作领导小组办公室负责组织工程施工，并成立项目建设指挥部。本工程实行项目法人制，项目法人对工程进度、工程质量、工程投资全面负责，并对工程负终身责任。本项目实行招标投标制，项目法人通过招标确定施工队伍，并直接与各中标施工单位签订合同。本项目实行监理制，开工前项目法人通过招标确定监理单位，由监理单位对整个工程施工实行全面监理。6.7工程临时占地范围及数量工程施工临时占地情况详见表6.7—1。表6.7-1工程施工临时占地统计表序号项目位置荒地（亩）1施工单位临时占地王屋村、常伦庄村1.146.8施工安全安全是为了生产，生产必须安全。本工程工期短、任务重、施工机械较多，地势较高、崎岖不平，且各工种、各工序之间相互穿插进行，因此施工中必须要特别注意安全。1、工程建设指挥部成立安全领导小组。由项目管理主要负责人任组长，小组成员由指挥部有关62 小型农田水利微喷灌溉工程设计报告监理员、总监理工程师和各施工单位负责人组成，并设专职安全员负责工地安全工作。定期检查，发现不安全因素及时消除切实做到防患于未然。2、安全领导小组要制定安全工作条例，各施工单位要根据安全工作条例结合本单位施工特点制定安全规程，并严格执行，时刻提醒大家“安全第一”。3、做好安全生产宣传和教育工作，参加施工的人员都要树立“安全为了生产，生产必须安全”的思想。做到人人重视安全，人人关心安全。工程建设管理处和各施工单位要不定期召开安全生产会议，通报前阶段施工安全情况，部署下阶段施工安全措施，做到安全施工。6.9施工机械设备供应微喷工程主要机械设备供应见表6.9-1。表6.9—1施工机械设备供应序号机械设备名称单位数量1单斗油动机械挖掘机(1.0m3)辆52推土机(74kw)台33混凝土搅拌机台34砂浆搅拌机台25自卸汽车8t(柴油)辆46双胶轮车辆1562'