农田水利工程初步方案设计

WORD格式编辑整理东北农业大学学士学位论文学号：农田水利工程初步设计Irrigationandwaterconservancyprojectpreliminarydesign学生姓名：指导老师：所在院系：网络教育学院所学专业：水利水电工程研究方向：农田水利工程初步设计东北农业大学中国·哈尔滨2015年10月专业知识分享\nWORD格式编辑整理摘要农田水利工程建设是水利工程的不可缺少的部分，而灌溉工程规划设计是农田水利工程建设的重要组成部分，对整个农田水利工程起着至关重要的作用。所以科学地设计和合理地进行施工是保证农田水利工程建设顺利进行的一个根本保障。本文通过分析农田水利灌溉工程规划设计要点，本文通过分析农田水利灌溉工程规划设计要点,结合工程实例对农田水利工程建设进行了探讨，希望对农田水利灌溉工程的建设提供重要的借鉴和依据。关键词：农田水利工程初步设计【abstract】irrigationandwaterconservancyengineeringconstruction isanabsolutelynecessarytpartofthe waterconservancyproject,andirrigationengineeringplanninganddesignofirrigationandwaterconservancyengineeringisanimportantpartoftheconstructionofthefarmlandwaterconservancyengineeringplaysanimportantrole,soScientificdesignandReasonableconstructionisaFundamentalguaranteetodevelopirrigationandwaterconservancyengineeringconstruction.Thispaperthroughtheanalysisoffarmlandwaterconservancyirrigationengineeringplanninganddesignpoints,Combinedwithpracticalengineeringtodiscussofirrigationandwaterconservancyengineeringconstruction,andIhopetoirrigationandwaterconservancyirrigationengineeringplanningandconstructiontoprovideimportantReferenceandbasis【keywords】irrigationandwaterconservancyengineeringconstruction；preliminarydesign专业知识分享\nWORD格式编辑整理目录摘要I前言-1-一、农田水利工程的前景-1-1.1我国农田水利工程的发展-1-1.2农田水利工程的经济效益-1-二、农田水利灌溉工程设计原则-2-2.1、农田水利灌溉设计标准-2-2.2、灌溉取水设计要点-2-2.3、灌溉渠布置设计要点-3-2.4、干渠与支渠布置设计要点-4-三、现阶段我国农田水利改造建设中出现的问题及解决措施-4-3.1存在的问题-4-3.2解决的措施-6-四、实例分析—小型农田水利工程-8-4.1工程简介-8-4.2工程的测量及渠道底坡设计-8-4.3渠道的土方开挖及回填-8-4.4土模的碾压及回填-9-4.5混凝土施工-9-五、结束语-12-【参考文献】 -12-致谢-12-专业知识分享\nWORD格式编辑整理前言随着社会经济的快速发展，如何利用新技术、新材料使我国农业经济提升一个新的台阶，是我国目前着力研究发展的重要课题之一。而对于农田来说，农田灌溉是至关重要的组成部分。而目前的农田水利渠道建设情况却不容乐观，一些年久失修、设计布置不合理的传统灌溉仍然占了我国农田水利渠道的绝大多数。因此我们应从设计入手，将科学、合理的水利灌溉施工应用于我国农田之中。保证农田水利灌溉设计的合理性及安全性，提高农田水利工程质量，促进我国农业经济的发展是我们当代人的责任。一、农田水利工程的前景1.1我国农田水利工程的发展目前，建设水利工程项目主要是建设“最后一公里”项目中。除了政府部门所大力倡导的大型水利工程项目的发展以外，各个乡镇企业均对小型农田水利工程积极的响应，这些项目主要包括由水坝主渠道向支流渠道引流，在农田区域建设小型水泵站及打井。通常在政府部门的领导下，大型水利工程可以有规划的、科学的完成，可以将其应用的效益充分的发挥出来，然而由于某些原因，作为县镇级构建的水利工程，在建设中经常性的会出现各种各样的问题，诸如建设工程项目较为随意，缺乏合理全面的布局，进而造成合理建设、工程技术与社会效益无法兼顾。1.2农田水利工程的经济效益专业知识分享\nWORD格式编辑整理建设完成小型农田水利工程以后，通常规划区的经济效益、社会效益及环境效益会非常显著。通过水源工程建设和灌区渠道续建配套，在很大程度上强化了农业生态环境及农业生产基础条件，肥沃了土地，改善了自然环境，减少了水土流失，更作物绿化土地，改善了自然环境。并且将农民耕种的风险减小了。与此同时，净化了社会空气，农民群众的文化生活得到极大的丰富。增收增产，和谐的社会环境得以构筑，社会矛盾得以减少，避免了因泛滥的内涝洪水所带来的环境污染，有着显著的环境效益，对农业现代化和农村现代化的实现有着非常重要的作用。二、农田水利灌溉工程设计原则2.1、农田水利灌溉设计标准1、灌溉工程设计保证率要符合设计标准农田水利灌溉工程在长时间使用过程中，灌溉所用水的满足年数在总年数中的百分数比例，即P值。灌溉设计人员在设计灌溉工程的时候，要依据工程所在地的水源情况、作物种类来决定灌溉的规模，以保证灌溉工程规划设计的保证率。一般情况下，水源缺乏或者作物种类为旱性作物的地区，其灌溉规划设计的保证率P值在50%至80%之间，而水源丰富或者作物种类为水稻的地区，其灌溉规划设计保证率P值在70%至95% 2、灌溉工程设计抗早天数要符合设计要求在连续日降雨量少于日蒸发量的时候，即连续无雨的情况下，灌溉供水能满足该地区作物灌溉用水量的天数，即抗旱天数。工程设计人员在设计过程中，要依据地区的实际情况来设计其抗旱天数，尤其是在地区作物灌溉用水量紧迫的时候。2.2、灌溉取水设计要点1、有坝灌溉取水设计灌溉地区的河流水源虽然丰富，但是由于地区地势和水位较低，所以不能达到自流灌溉取水的目的，所以工程设计人员在设计的时候可以在河道上增加一些堑水的建筑物，以提高该地区的水位，实现自流灌溉取水的目的。专业知识分享\nWORD格式编辑整理2、无坝灌溉取水的设计设计人员在无坝灌溉取水的情况下，以按照灌溉地的实际情况来实行建闸设计或者不建闸设计。如果实行建闸，可以保证洪水汛期水流量的稳定性，保证灌溉渠的安全。主要是通过进水闸中心线和河道流水的方向形成的夹角，即取水角，可设计成锐角即在30°至45°之间，可以控制进入灌溉渠的水流速度水量，防止引水口下部受到冲蚀。如果实行不建闸，在洪水汛期的时候，不能有效的控制入渠的水量，灌溉渠道将会被洪水冲垮，农田也会淹没。所以实行建闸措施较为合理。2.3、灌溉渠布置设计要点1、在进行灌溉渠布置设计的时候，工程设计人员要按照地区国土整治情况，山水、农田、树林、道路的规划设计以及用水部分实际需要等进行全面的、合理的设计，以保证灌溉渠布置的经济效益及社会效益2、灌溉渠的地形要求：在灌溉渠布置设计时，尽可能将其布置在地形较高的位置，而排水渠则应布置在地形较低的位置，以实行自流灌溉和自流排水的目的，同时也使得灌溉和排水能够独立存在。但是在局部存在高地或者洼地的地区，则应该实行小片提灌或者提排的方法，以保证灌溉工程的整体效果。再者，要灌溉渠道的顺直、整齐，尽量避免交叉建筑的产生，以免农田和民宅被侵占。3、灌溉渠的安全要求：正在设计灌溉渠布置位置时，必须保证灌溉渠的安全性和可靠性，尽可能不要将灌溉渠道布置在高填方、施工难或者深挖方的地段。如果灌溉地为山丘地形，灌溉渠不可布置在靠近河流或者溪流的地方，防止灌溉渠被洪水冲垮。其灌溉干渠布置位置必须具有良好的地质条件，不要将干渠布置在岩层破碎带或者透水较强的土质地带。在灌溉渠周围设置排洪防汛设施，以保证灌溉渠的安全。专业知识分享\nWORD格式编辑整理4、即结合当地水力、水电以及灌溉渠道，开展各种经营活动，实行一水多用的效果。同时可以把水库、鱼塘、灌溉渠结合在一起，并将蓄水、引水及提水三者结合，形成综合性的灌溉系统。2.4、干渠与支渠布置设计要点1、在山地或者丘陵地区，地形起伏大、坡度较陡，且耕地为梯田和坡地，导致灌溉渠道弯曲且长、交叉建筑多、施工难度大[4]。所以灌溉干渠在布置时，要注意灌溉地所处实际情况，包括布置线是否与河流方向处于平行关系、上游坡度的大小以等。同时保证地区水位，以实现自流灌溉的目的。而支渠则是在干渠中引出，这样的设计即可以控制灌溉面，也可以起到防洪的作用。2、冲积平原地区，水源丰富、排水能力较好，则可以实行灌排分开的方式来布置，灌溉渠道既可以进行农田灌溉，又达到冲洗压盐的效果，而排水渠道不仅可以排涝和防渍，而且可以避免土壤产生盐碱化的反应。这种灌排分开布置设计，提高地下水位，防止洪涝、土壤盐碱对农田的影响。3、山麓平原地区，虽然排水能力好，但是水位低、施工难，所以大多数都采用井灌或者井渠灌溉的方法。干渠主要沿着山麓的方向布置，而支渠则和干渠形成垂直关系，但是还要依据地区实际情况来决定。（4）在平原地区，地形开阔，耕地集中，所以设计时要与当地洪涝、干旱等灾情联系在一起，保证干渠和支渠布置的合理性。三、现阶段我国农田水利改造建设中出现的问题及解决措施3.1存在的问题专业知识分享\nWORD格式编辑整理1、农田水利的改造建设缺乏指导一方面，由于多数领导对于农田水利的改造建设不够重视，因而在这上面投入的人力物力十分有限。在这种背景下，相关的农田水利的改造建设就成为了一场走秀，不能起到实质性的作用。另一方面，由于农田水利的改造建设涉及多个方面，需要综合如土壤、地理走势和人们的使用习惯等多方面的因素，进行适当的取舍才能得出一个最优的方案，因而其对于参与改造建设人员的专业知识要求较高，而我国则较为缺乏这方面的基层人才，这就使相关的农田水利的改造工程缺乏一些专业的理论指导，缺乏必要的专家的监工，其改造的结果也必然差强人意。在这种情况下，即使相关的领导足够重视也于事无补。2、农田水利的改造建设的相关体制不够清晰由于农田水利的改造建设涉及到农民的相关利益，所以水利设施的所有权通常是国家掌握，在这种情况下，要想对农田水利设施进行相应的改造建设就必须按照相关的流程取得合法的许可证。然而由于我国水利改造工程的机制还不够完善，因而水利工程具体由哪些部分负责还不够完善，具体要对农田水利设施改造多少，实际采取哪些方案都需要经过多个部门的协商，这就使得相关的农田水利改造建设工程变得十分的繁琐和僵硬，不能够很好的适应农民生产生活的相关要求。此外，值得一提的是，由于相关农田水利改造建设工程缺乏必要的监理，所以相关的施工会出现混乱，施工质量也不能得到有效的保障，这就使后期不得不进行重复的施工，进而使本就不多的建设资金变得更加的捉襟见肘。3、技术落后专业知识分享\nWORD格式编辑整理我国由于人口众多，人均耕地面积较少，在这个大环境的影响下导致了农民增收困难，受到这一条件的制约使得农业在技术投入改革上一直发展较慢。在我国绝大多数的农田灌溉技术还较为落后，仍旧沿用了传统的漫灌方式进行农业灌溉，不但效率低而且对于水资源的浪费也十分的严重。据不完全统计，我国采用漫灌的农田占到了耕地面积的2/3，而这一切都是源于长期不合理的体制构建。由于体制的缺陷、组织管理的不到位，资金的匮乏，使得很多先进的节水灌溉技术无法得到推广使用，滴灌技术、喷灌技术、渗灌技术都是目前较为先进的灌溉技术，若是我国农田灌溉中能够大规模推广这些技术，则能够大大改善目前耕地严重缺水的现象。3.2解决的措施1、加强相关的宣传力度，提高领导人的思想觉悟首先要加强对于各乡镇有关领导人的思想教育，要使他们充分意识到农田水利改造建设工程在防洪抗灾，提高农业生产效率中所发挥的重要的作用；要培养他们的全局观念，不要因为拘泥于眼前短暂的利益而放弃长远的利益，教育他们不要舍不得改造建设的工程款；要培养他们的危机意识，使他们明确若是水利工程长久失修的后果，要提醒他们若是遇到极端恶劣天气，老旧的水利设施无力应对这种情况，可能就会面临颗粒无收的结果。只有这样动之以情，晓之以理，才能使相关的领导人充分认识到水利设施改造的重要性，从而带领相关的人员重点进行改造，保质保量。其次则要在此基础上对相关的民众进行宣传教育工作，只有这样才能使他们充分理解政府的工作，从而积极的支持和配合农田水利的改造工作。而有了民众的支持，相关的工作开展起来就会十分容易。2、规范相关的机制，简化相关的流程专业知识分享\nWORD格式编辑整理由于农田水利的改造建设是一项关乎国计民生的重要基础建设，所以政府部门一定要在建设过程中承担起应付的责任。首先，政府部门应该单独设立一个机构，全权负责农田水利的改造建设工作，只有这样，才能起到一个集中的良好效果。其次，政府部门则应该聘用相关的专家，对相关的农田水利现状进行实地的考察，从而确定出一个最佳的施工方案，这样就可以有效避免施工过程中因设计不佳而反复修改施工方案的情况的发生；最后，政府则应该设立清晰明确的机制，只有这样，才能将相关的责任和权力精确到每个部门甚至是每个人，从而使他们充分明确自己的任务，充分调动自己的积极性进行相关的建设。这样在出现相关事件的时候，也可以有效的避免“踢足球”的现象的发生，进而进行必要的奖惩，进一步提高工作效率。值得一提的是，在政府实施这一系列的操作的过程中，最重要的是确保农田水利改造建设工程的资金投入要足够充足，否则这一切都只是“纸上谈兵”，没有物质作保障，相关水利工程改造建设的质量肯定要大打折扣。3、加强农田水利改造建设工程的相关管理农田水利的改造建设也是一项工程建设，而一旦涉及到工程建设就不可避免的要提到工程管理，此处也不例外。在进行具体的建设时要聘用相关的专业管理人员进行建工，只有这样，其才能合理的协调好施工原料，施工人员和施工进度之间的关系，避免出现因原料短缺而贻误施工或是因追赶工期而强迫工人加班等现象的发生，在最短的时间内以最小的成本完成农田水利的改造建设工程项目的施工，与此同时保障项目施工的质量。否则，项目就会因为缺乏合理的资源配置而出现一些混乱的局面，这样不仅会延误工期，造成施工成本的升高，更是使施工质量无法得到保障。4、以法治理在改造建设时，必要时我们可以使用法律这个工具保障农村水利工程改造建设的效果。在施工前要依法办理相关的手续，取得相关的合法凭证；在施工中要依法监理，坚决杜绝贪污工程款等现象的出现，运用法律武器捍卫人民的利益；而在施工后则可以设立相关的地方法对改造后的农田水利工程进行管理，只有这样才能保证相关水利设施的寿命。值得一提的是，在管理时最好以区乡或灌区、渠系成立工程管理单位，只有这样才能对农田水利设施进行集中的管理，从而取得较好的管理效果。5、构建科学体系专业知识分享\nWORD格式编辑整理我国农田水利设施建设中既存在因经费投入不足而导致的增量乏力，也存在因管理不善而导致的存量浪费，所以，完善我国农田设施建设制度的一个很重要的方面就是逐步构建科学的管理体制。首先，明确各级政府在农田水利设施建设中的投资管理主体地位。其次，创建产权明晰的农村水利社会化管理体制。最后，加强基层水利服务机构建设。四、实例分析—小型农田水利工程4.1工程简介混凝土U型渠灌工程是河北省承德市2014年小型农田水利工程中的一个片区，工程位于承德市承德县。该工程分为主干渠2．0km、分干渠2．60km、支渠8．637km；主干渠及分干渠断面尺寸为DN80型，支渠断面尺寸为DN60型。该工程在村东汾河边建一小型高灌泵站，经DN500PVC管道将汾河水输送到主干渠首进水池，通过各级渠道进行灌溉，灌溉面积约为230hm2。4.2工程的测量及渠道底坡设计测量时，要在渠道轴线按每50m处打一木桩，测桩顶高程，也要对应将每一地块地边的高程测量并记录，便于综合比较，确定渠道的底坡。将每条渠道轴线上的高程及对应地块的高程测量完后，进行数据处理，按支渠向分干渠、主干渠反推设计底坡的原则，确定每条渠道的不同底坡。4.3渠道的土方开挖及回填专业知识分享\nWORD格式编辑整理由于每条渠道都在地块地边施工，所以施工前首先要将渠道轴线两侧的垃圾、砖块、杂草等清理干净。清理干净后要将地表的松散土进行碾压、达到要求后再将合格的黏土分30cm逐层碾压、直至回填到设计渠顶。土方开挖采用小型挖掘机进行开挖。开挖前要进行一次轴线上的测量放线，在轴线上每隔30cm打一木桩，并测出高程，按设计的底坡，计算出每个木桩桩顶高程的下挖深度。开挖至设计渠底高程5～10cm处，开挖宽度两侧要比设计渠宽宽50cm。挖机开挖完成后，在初步挖出的渠底，重新放样中轴线，每隔30m设中桩，并测出桩顶高程，在每两个木桩顶拉一工程线，根据测量结果，人工清除多余的土，要比设计渠底预留出高3cm的土，然后用小型振动碾碾压，碾压后，此渠底将作为标准的渠底。4.4土模的碾压及回填土模是用厚度为2．2mm的钢板弯曲，里面用加肋板和角铁加固制作成，断面尺寸为混凝土与土方接合部的尺寸。为便于土模移动，可分为四段或六段，每段长为1m长。将几段土模沿轴线方向对齐放置固定后，土模两侧倾角下部分由人工进行回填，用特制工具夯实，其余部分30cm分层用小型振动碾碾压，碾压至设计渠顶，渠顶两侧宽度要比设计宽度有富余，便于后面人工削坡。土模完成150m后，为防止土模渠床表面干燥，可开始进行混凝土衬砌，并始终保持前面做土模后面浇混凝土，连续作业。4.5混凝土施工混凝土施工采用成型的衬砌机衬砌，根据渠道断面的大小选用不同型号的衬砌机，本工程采用的是断面为D60和D80两种型号。1、混凝土材料1）混凝土拌和用水。本工程使用生活用水来进行混凝土的拌和和养护。2）水泥的质量控制。在施工现场选择地势较高且具有排水、通风条件较好的库房存储水泥。对运到工地的水泥，应有生产厂家的出厂质量证明书。对于存储超过3个月的水泥，应复试并按复试结果使用。3）砂的质量控制。本工程使用的砂为中砂，采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的文水天然河砂，砂的细度模数控制在3．0～2．3，含泥量不大于3％，含水量不大于6％。专业知识分享\nWORD格式编辑整理4）石子质量要求。由于本工程中的U型渠道断面衬砌厚度为6cm、8cm两种，石子应采用二级配，粒径为5～40mm，并控制各级骨料的超、逊径含量。石子含泥量小于1％，含水率小于2．5％，针片状颗粒含量小于1．5％。5）外加剂。本工程中U型渠道抗冻要求为F150，抗渗要求为W4。PC－2型引气剂，具有引气、减水、提高混凝土抗渗和抗冻性能的功能，引气剂的掺量一般为水泥质量的0．05％～0．012％；M型减水剂，其主要化学成分为木质素磺酸酸钙，具有减水、增气、提高强度和防渗防冻性能，减水剂掺量一般按水泥质量的0．2％～0．3％加入。2、混凝土配合比混凝土施工前可将施工中将要使用的水泥、砂子、石子等原材料，送到有资质的试验室进行检验，合格后再按照施工中混凝土强度C20、抗冻F150、抗渗W4要求，配制合适的配合比，并经施工监理审批后方可使用。混凝土施工中必须严格按照混凝土配合比配料，严禁擅自更改。3、混凝土的拌和运输1）混凝土的拌和。在混凝土施工中，要根据渠道的分布情况及周边环境，选择距渠道合适的地点设立拌和站。本工程采用小型强制式搅拌机，施工中必须要根据选定配合比进行配料。混凝土的拌和物应具有合适的和易性，以利于现场浇筑。部分渠道浇筑施工完毕后，如果发现运距远、拌和物分离严重等现象，可考虑更换合适的拌和场地。2）混凝土的运输。根据工程特点和渠道周边环境，本工程采用的是3台小型三轮翻斗车，可方便、快捷、高效地将混凝土运输到浇筑现场。在运输中要注意防止拌和物发生分离现象，如果发生可在现场入仓前进行人工拌和。施工中要根据要求调整混凝土的坍落度和和易性，以利于现场施工。4、混凝土的浇筑专业知识分享\nWORD格式编辑整理本工程采用配套的是U型渠道衬砌机衬砌，该设备由牵引部、料仓、柴油机、下部偏心块振动器、托模、收边器、减震带、振动模、导向模等构成，它集牵引、振捣、衬砌一体。施工时柴油机带动钢丝绳、牵引部和导向模沿提前做好的土模匀速向前移动，同时人工可将由三轮车上卸下的混凝土连续倒入托模上的进料口，并开动振动器，渠道衬砌一次成型。为确保衬砌质量和其它工序的连续性，衬砌速度可控制在25m/h左右，同时在渠道边放几张2m×1m的铁皮，作为混凝土的放置物。根据衬砌速度，可将后面的一张铁皮向前倒换，以保证混凝土倾倒的位置与衬砌机同步。5、5U型渠道表面收面为更好地降低渠道表面糙率，提高渠道的输水能力，增强渠道的防渗效果，在衬砌过后要对渠道表面进行人工压光收面工作。收面应在渠道衬砌机过后，用混凝土表面的原浆收面，要求做到表面平整光滑，无蜂窝麻面。6、混凝土的养护由于U型渠道混凝土结构具有壁薄、外露表面积大等特点，如果养护不及时，表面就会出现干裂缝隙，影响工程质量，必须安排专人负责。常用的养护方法是在混凝土的表面收面后用塑料薄膜覆盖和洒水养护相结合的方法，养护时间不得少于28d。7、渠道伸缩缝施工伸缩缝是渠道横向缝，是为避免因温度、冻胀等原因引起渠体破坏而设置的，本工程为隔每4m设一伸缩缝，缝深为4cm，缝宽为2cm。工程采用的填充材料是沥青水泥砂浆，施工时可将各种材料按照比例先后放入容器内，待充分搅拌颜色一致后即可使用。施工前需要提前将伸缩缝内的灰土和杂物清理干净，然后人工用灰刀将适量拌和物嵌入缝内，并使砂浆高度和缝两侧的混凝土面高度一致。专业知识分享\nWORD格式编辑整理五、结束语综上所述，农田水利工程的设计与施工是保证水利工程灌溉效益的重要环节之一，农田水利工程的好坏决定了粮食生产产量，所以农田水利工程的合理规划与设计对于提升灌溉水源利用率来说是非常重要的。为保证农田灌溉的安全和顺利进行，相关人员一定要保证设计和施工过程这个重要的环节，为我国的农业建设提供更好的条件和基础。【参考文献】 　[1]何少艺.—农田水利学[M].北京：中国水利水电出版社，2010（12）. 　[2]俞先法、俞先伟、梁民阳—灌溉渠道设计中有关问题的探讨[M].浙江水利科技，2002[3]李永善、陈珍平—农田水利[M].水利电力出版社，1995[4]郭萍.农田水利灌溉工程的规划设计[J].中国新技术新产品,2011,10(04):90-91.[5]蒙亚红.农田水利灌溉工程的规划设计[J].中国高新技术企业,2010,8(07):78-79.[6]卢伟敏.农田水利灌溉工程的规划设计[J].江西建材,2012,30(04):89-90.[7]周富强.农田水利工程灌溉规划设计分析[J].中国水运(下半月),2012,15(03):67-68.致谢时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。离校日期已日趋渐进，毕业论文的完成也随之进入了尾声。从开始进入课题到论文的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！在此我向所有的老师表示衷心的感谢，谢谢你们三年的辛勤栽培，谢谢你们在教学的同时更多的是传授我们做人的道理，谢谢三年里面你们孜孜不倦的教诲！专业知识分享