农田水利工程规划设计优化方案

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：小型蓄水工程规划包括坝址、坝型选择，库容确定以及配套建筑物的规划设计。水稻区应能在晒田期内3～5d将地下水位降至设计排渍深度。

8.2.6.1　排灌系统规划

1.骨干沟渠规划布置

包括根据水源条件和地形条件确定骨干沟渠的位置和走向，测算其控制的灌排面积，在规划设计过程中应考虑上下级沟渠的协调配套。

2.田间排灌沟渠布置

平原地区田间沟渠，可依条件分别采用灌排相邻、灌排相间、灌排兼用布置。并根据灌排设计标准推算其设计流量，进行纵横断面设计和工程量计算。

丘陵山区田间沟渠、岗田间沟渠应垂直于等高线沿塝田的短边布置，可为双向控制或灌排两用。冲田沟渠布置可随地形在山坡来水较大的一侧沿山脚布置排水沟;山坡来水较小、地势较高的一侧，布置灌排两用渠，兼山坡或塝田排水。在开阔的冲田地区，可在两侧塝脚布置排水沟，在冲田中间布置排灌两用渠，控制两侧冲田。

3.地下排灌工程布置

应考虑渠(管)首(泵站)位置适中，渠(管)线最短;干支沟渠相互垂直，各级排灌设施配套;渠(管)线沿高地布置，路渠(管)结合。布置形式根据地形可分为:两边分水式、一边分水式。

4.排灌系统的其他工程规划

排灌系统的其他工程规划要满足渠系输水、分水、蓄水、泄水、排水及防洪等要求，保证渠系正常运行;建筑物数量、类型在满足安全运行、便于管理的条件下，做到数量少、工程量省，应尽量采取联合布置形式;应使流态稳定、水头损失小，能控制较大自流灌溉面积;保证灌区交通顺畅，满足生产生活需要。

小型蓄水工程规划包括坝址、坝型选择，库容确定以及配套建筑物的规划设计。小型抽水站规划包括抽水站布置与站址选择，抽水站流量、扬程的确定及机组配套与选择等。

排灌水工建筑物配置。必须保证排灌水顺利通过各种天然与人工的障碍，并能调节水量、联结工程等。其中包括引水建筑物、配水建筑物、交叉建筑物、衔接建筑物、泄水建筑物和量水建筑物等的配置。

5.喷微灌工程规划

根据地形、土壤、气象、水源、土地利用规划及土地利用方式，选定喷滴灌系统的类型。根据水源、地形、作物分区及喷微灌系统工作特性，对干、支管进行布置。微灌系统分干、支、毛三级管道，布置时应相互垂直。

6.竖井工程规划

竖井工程规划一般与灌排系统配合进行。包括井型选择、井数确定、井的平面布局等。竖井工程规划需要进行地下水资源估算，查清地下水储量、可采量及可利用量;计算降雨入渗补给、灌溉回渗补给、河渠引水补给及地下径流补给量;进行水资源采、供平衡计算，确定宜开采水层，合理规划井位、井距，确定井的数量。大面积开采地区，必须进行总体规划，避免造成地下水的恶化和产生地面沉降。

7.排灌电气工程规划

确定电力排灌设备总容量、受载系数和同时率，计算负荷量。合理布设变电站，确定主变容量和电压等级，确定馈线分布、负荷分配及保护方式，保证经济、有效、安全供电。

8.2.6.2　排灌工程设计

1.设计标准

(1)灌溉设计标准。灌溉设计标准是确定灌溉制度、设计灌水流量和设计灌水模数的主要依据，也是灌溉渠道工程规模和投资的决定因素。实际工作中，一般采用灌溉设计保证率作为灌溉设计标准，南方小型水稻灌区的灌溉工程也可按抗旱天数进行设计。

灌溉设计保证率是指灌区用水量在多年期间能够得到充分保证的几率。灌溉工程设计时，应首先确定灌溉设计保证率。灌溉设计保证率可根据水文气象、水土资源、作物组成、灌区规模、灌水方法及经济效益等因素，参考表8.1确定。

表8.1　灌溉设计保证率参考值

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(2)排水标准。排涝标准的设计暴雨重现期应根据排水区自然条件、涝灾的严重程度及影响大小等因素，经技术经济论证确定，一般可采用5～10年，或参照经国家或相关权威部门批准过的地区性提法。经济条件较好或有特殊要求的地区，可适当提高标准;经济条件目前尚差的地区，可分期达到标准。

设计暴雨历时和排除时间应根据排涝面积、地面坡度、植被条件、暴雨特性和暴雨量、河网和湖泊的调蓄情况，以及农作物耐淹水深和耐淹历时等条件，经论证确定。旱作区一般可采用1～3d暴雨从作物受淹起1～3d排至田面无积水;水稻区一般可采用1～3d暴雨3～5d排至耐淹水深。

设计排涝模数应根据当地或邻近地区的实测资料分析确定。无实测资料时，可根据排水区的自然经济条件和生产发展水平等，选用经过论证的方法如平原区设计排涝模数经验公式或平均排除法计算。

设计排渍深度、耐渍深度、耐渍时间和水稻田适宜日渗漏量，应根据当地或邻近地区农作物试验或种植经验调查资料分析确定。无试验资料或调查资料时，旱田设计排渍深度可取0.8～1.3m，水稻田设计排渍深度可取0.4～0.6m;旱作物耐渍深度可取0.33～0.60m，耐渍时间3～4d。水稻田适宜日渗量可取2～8mm/d(黏性土取较小值，砂性土取较大值)。

有渍害的旱作区，农作物生长期地下水位应以设计排渍深度作为控制标准，但在设计暴雨形成地面水排除后，应在旱作物耐渍时间内将地下水位降至耐渍深度。水稻区应能在晒田期内3～5d将地下水位降至设计排渍深度。土壤渗漏量过小的水稻田，应采取地下排水措施使其淹水期渗漏量达到适宜标准。

适于使用农业机械作业的设计排渍深度，应根据各地的农业机构的具体要求确定，一般可采用0.6～0.8m。

设计排渍模数应采用当地或邻近地区的实测资料确定;无实测资料时，轻沙壤土可取0.03～0.04m3/(s·km2)，中壤土可取0.02～0.03[m3/(s·km2)]，重壤土、黏土可取0.01～0.02m3/(s·km2)。

改良盐碱土或防治土壤次生盐碱化的地区，还应在返盐季节前将地下水控制在临界深度以下，地下水临界深度应根据各地区试验或调查资料确定。无试验或调查资料时，可按经验值确定，见表8.2。

表8.2　地下水临界深度参考值

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(3)防洪标准。防洪标准包括蓄水枢纽工程建筑物、引水及提水枢纽工程建筑物、灌排建筑物及灌溉渠道、潮汐河口灌排挡潮建筑物、排洪沟或撇洪沟的防洪标准。

一般工程级别不同其防洪标准也不同，工程等级划分可查《灌溉与排水工程设计规范》(GB 50288)确定，防洪标准应根据其级别查《灌溉与排水工程设计规范》(GB 50288)确定。

整理区内必须修建的排洪沟或撇洪沟，其防洪标准可根据排洪流量的大小，按重现期5～10年确定。

整理区内防洪堤或挡潮堤的防洪标准，应根据防护对象的重要程度和受灾后损失的大小，按《堤防工程设计规范》(GB 50286)的规定确定。

(4)灌排水质标准。以地面水、地下水或处理后的城市污水与工业废水作为灌溉水源时，其水质均应符合《农田灌溉水质标准》(GB 5084)的规定。

在作物生育期内，灌溉时的灌溉水温与农田地温之差宜小于10℃。水稻田灌溉水温宜为15～35℃。

灌区内外农田、城镇及工矿企业排入灌排渠沟的地面水和污水水质必须符合《地面水环境质量标准》(GB 3838)和《污水综合排放标准》(GB 8978)的规定;回灌地下水的水质除应符合上述规定外，还应该符合《农田灌溉水质标准》(GB 5084)的规定。

2.引水工程设计

渠道引水工程设计应根据河湖水位、沿岸地形、地质条件和灌溉对引水高程、引水流量的要求，经技术经济比较确定后选择采用无坝引水或有坝引水方式。

当沿岸地形较陡、岸坡稳定时，渠首工程宜采用岸边式布置;当沿岸地形较缓、岸坡不稳定时，可采用引渠式布置。

无坝引水的渠首的引水角度宜取30°～60°。引水角前沿宽度不宜小于进水口宽度的2倍。

3.灌溉泵站设计

灌溉泵站设计应对扬程、流量、泵的数量进行计算，泵址应根据地形、地质、水流、动力源等条件确定。泵站应进行泵房、泵房机电设备、进水管系、出水管系及配套设施的设计计算。灌溉泵站设计详见《泵站设计规范》(GB 50265)和《灌溉与排水工程设计规范》(GB 50288)。

4.机井工程设计

机井设计应根据水文地质条件和地下水资源可利用情况进行设计，并进行技术经济比较后确定。机井最大可能出水量、最大可能水位降落值、单井群井影响半径、机井数量及井距计算。详见《灌溉与排水工程设计规范》(GB 50288)。

5.灌溉输配水工程设计

输配水工程的作用是将适宜的水量逐级输送并分配到田间。这类工程包括渠道或管道系统及相应的建筑物等。

(1)灌溉渠道系统设计。输配水渠道系统通常分为干、支、斗、农渠四级。各级渠道上可根据需要修建渠系建筑物，包括分水闸、节制闸、渡槽、涵洞、倒虹吸、桥梁、跌水、陡坡和量水建筑物等。

灌溉渠道系统设计包括横断面设计和纵断面设计。灌溉渠道设计流量计算及渠道横断面、纵断面设计具体方法参见《灌溉与排水工程设计规范》(GB 50288)。

(2)灌溉管道系统设计。灌溉管道系统可根据地形、水源和用户用水情况，采用环状管网或树状管网。千亩以上连片农田的灌溉管道系统，宜采用优化方法进行设计。

各用水单位应设置独立的配水口，配水口的位置、给水栓的形式和规格尺寸，必须与相应的灌溉方法和移动管道连接方式一致。

各级管道进口必须设置节制阀，分水口较多的输配水管道，每隔3～5个分水口应设置一个节制阀;管道最低处应设置排水阀。

水泵出口逆止阀或压力池放水阀下游，以及可能产生水锤负压或水柱分离的地方安装进气阀。管道的驼峰处或长度大于3km但无明显驼峰的管道中段安装排气阀。水泵出口处安装水锤防护装置。在适当位置设置压力、流量计量装置。

灌溉管道系统进口设计流量应根据全系统同时工作的各配水口所需要设计流量之和确定，设计压力应经技术经济比较后确定。如局部地区水压不足，提高全系统工作压力又不经济时，可另行增压;部分地区水压过高时，应安装调减压装置。

管道沿程水头损失和局部水头损失计算可参见《灌溉与排水工程设计规范》(GB 50288)。管道设计流速应控制在经济流速0.9～1.5m/s，超出此范围时应经技术经济比较后确定。

管道的纵、横断面应通过水力计算确定，并应验算输水管道产生水锤的可能性及水锤压力值。管道转角不应小于90°。

所选管材和工作压力应大于或等于灌溉管道系统分区或分段的设计工作压力。固定管道宜优先选用硬塑料管、钢丝网水泥管或钢筋混凝土管，选用钢管、铸铁管时，应进行防腐蚀处理。

6.渠道防渗工程设计

渠道防渗工程是节约用水、保护水土资源、提高水的利用效率的重要措施。渠道防渗工程设计应结合当地的自然条件、灌区规模、水资源丰缺情况以及社会、经济、生态环境等诸因素评价，经论证确定，优选符合当地具体条件的防渗工程。

防渗材料的运用应坚持因地制宜、就地取材、量力而行和符合生态环境保护的原则。可选用土料、砌石、塑膜材料、沥青混凝土、混凝土等材料。各种材料的防渗性能应经过科学试验，材料配合比应经过试验确定。详见《渠道防渗工程技术规范》(GB/T 50600—2010)。

7.喷灌、滴灌系统设计

喷灌系统一般包括水源、动力、水泵、管道系统及喷头等部分。喷灌系统设计包括灌水定额和灌水周期的设计及计算喷头数、支管数、管道系统的水头损失及水泵和动力选择等。

滴灌系统一般包括压力源、输配水管路、滴头等部分。滴灌系统设计包括确定系统用水率、确定系统面积及进行滴灌系统布置设计、滴灌系统水力设计。

8.农田排水工程设计

农田排水方法有明沟排水、暗沟排水、竖井排水等。排水系统由田间排水集水沟、各级输排水沟道、承泄区以及附属其上的控制建筑物(水闸)、交叉建筑物(涵洞、渡槽、倒虹吸、桥梁等)、衔接建筑物(跌水、陡坡)组成。农田排水工程应进行排水沟设计流量、排水沟设计水位计算及排水沟纵断面、横断面设计。

农田水利工程规划设计优化方案

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