【文章內容簡介】 眼，已有機井 25眼，需要新打 機井 100 眼。 （四） 、機井設計 由于項目區(qū)地下水位埋藏較淺，單井出水量也較大，且淺層地下水，易于補給和恢復，開采費用低，因此項目區(qū)的地下水利用以開采淺層地下水為主。 機井型式采用管井，井徑為 500mm，井深 50m左右 ，單井出水量為 4045m3／ h。井管由井壁管（實管）、濾水管（花管）和沉淀管組成，井管采用混凝土管 ，管 壁 厚 10cm。 由于項目區(qū)的含水層主要存在粗細不等的砂層之中，為保證水井的質量，濾管除采用填礫、纏絲和包網(wǎng)等濾水措施之外，尚需回填礫石濾水層，其厚度一般為 75100mm，濾料粒徑為含水層粒徑的810倍。 機井構造設計見附圖。 二、 井灌低壓管道節(jié)水灌溉 典型地塊為項目區(qū)內一標準方田 （ 田塊 T7） ，南北寬 350m、東西長為 480m，面積為 250 畝。 作物南北向種植，區(qū)內地形平坦，地塊比較規(guī)則， 耕作層土壤為 沙 壤土 ，土壤平均容重 ／ cm3，田間持水率占土重的 25%。該區(qū)灌溉水源為淺層地下水。根據(jù)調查資料，區(qū)內地下水位埋深 3－ 4m，動水位最大埋深 15m，單井出水量一般在40m3/h，水質符合灌溉用水要求。種植作物主要有小麥、玉米等。 （一） 、作物需水量的確定 根據(jù)小麥、玉米的需水規(guī)律，其需水高峰在灌漿期間，包含平第 五 章 工程設計 16 均日需水強度 Ea＝ 5mm／ d。 （二） 、設計灌水定額及灌水周期 設計灌水定額 m =(θ max— θ min)β Zγ 式中： m—— 為設計灌水定額， mm； γ —— 為土壤容重， g／ cm3； Z—— 為計 劃濕潤層深度， m；取 Z＝ 60cm θ max、θ min—— 適宜土壤含水率上下限（占干土重的百分比）； β —— 為田間持水率。適宜土壤含水量上限取田間持水率的90%、下限取 65%。 按上式計算設計凈灌水定額，經(jīng)計算 m＝ 25（ 90－ 65）＝ ，即 38m3／畝 灌水周期 T＝（ m／ Ea） =247。 5=， 取灌水周期 10天 ，可提高灌溉保證率 。 式中： T—— 為設計灌水周期， d；其余符合意義同前。 由于項目區(qū)各井的出水量及控制面積有所不同，灌溉中以灌水周期控制，適當調 節(jié)每日開機時間，以保證作物的需水要求。 （三） 、工程總體布置 根據(jù)地形、地塊、道路等情況布置管道系統(tǒng)，使管線最短，控制面積最大，便于機耕，管理方便。并盡可能雙向分水，方便澆地、節(jié)水，長畦改短。 項目區(qū)內地塊大多為正方形和長方形， 典型區(qū) 選典型田塊 T2，第五章 工程設計 17 地塊 南北寬 350m、東西長為 480m， 面積 250畝， 管網(wǎng)布置以單井自成系統(tǒng)，根據(jù) 低壓管道輸水灌溉工程技術規(guī)范 （ sl/T15395） ,規(guī)定及典型區(qū)地形實際情況，管道布置用“土”字形布置，干管平行作物種植方向南北布置，干管長 240 米，支管垂直作物種植方向東 西對稱布置，共布置 6 條，每條支管長 180 米。給水栓沿支管布置，間距為 60 米， 單井 共布置 12 個給水栓，支管末端的給水栓距地邊 30m。給水栓雙向分入畦灌溉；給水栓上連接移動式輸水軟管，軟管與給水栓連接采用快速接頭，每個給水栓的控制面積為 。低壓管道灌溉典型工程設計布置圖 見圖 5—1 和附圖 01。 圖 51 低壓管道灌溉典型工程設計布置圖 （四） 、灌溉設計流量的確定 第 五 章 工程設計 18 根據(jù)設計灌水定額、灌溉面積、灌水周期和每天工作的時間，按下式計算確定系統(tǒng)灌溉設計流量。 Q 設 ＝ ／（η Tt） 式中： Q 設 —— 為管道系統(tǒng)的灌溉設計流量， m3／ h； η —— 為灌溉水利用系數(shù)，取 ； t—— 為灌水時間， h，取 18h； A— 單井控制面積，畝； m— 設計凈灌水定額； T— 灌溉周期 d； 其它符號意義同前。 則： Q 設 ＝ 118247。（ 10 18）＝ 30m3／ h，設計流量 Q 設 小于機井單井出水量 40m3／ h， 滿足灌溉要求， 故取 30m3／ h 作為設計流量。 （五） 、低壓管道灌溉系統(tǒng)工作制度確定 ①毛灌水定額 W 毛 ＝ W／η 水 式中： W 毛 —— 毛灌水定額（ m3／畝）； W—— 凈灌水定額（ m3／畝）； η 水 —— 灌溉水利用系數(shù)，取η 水 ＝ 。 則： W 毛 ＝ 38／ ＝ ／畝。 ②一次灌水的延續(xù)時間 t 次 ＝ W 毛 A0／ q0 第五章 工程設計 19 式中： t 次 —— 一次灌水的延續(xù)時間（ h）； A0—— 單口控制面積（畝），由管網(wǎng)布置知， A0＝ （畝）； q0—— 單口流量（ m3／ h），每次開 2個口， q0=15（ m3／ h）。 則： t 次 ＝ ／ 15＝ 33h ③輪灌組的劃分 N＝ int（ t 日 T／ t 次 ） 式中： N—— 輪灌組數(shù)（個）； t 日 —— 日運行小時數(shù)（ h）； int[]—— 取整符號； 其余符號同前。 則： N＝ 15 10／ 33＝ 4，取 4個輪灌組。為減少干、支管管徑，減少投資，采取兩條支管為一個輪灌組，每次開啟 2 個給水栓的運行方式。 （六） 、管網(wǎng)水力計算 系統(tǒng)流量的確定 由于在一個輪灌組中，每條支管只有一個給水栓工作，故支管流量 Q 支 ＝ 15m3／ h，干管流量Ｑ 干 =2Q 支 ＝ 2 15＝ 30 m3／ h。 干、支管管徑的確定 VQd ? 式中： Q—— 管道設計流量（ m3／ h） 第 五 章 工程設計 20 d—— 管道內徑（ mm） V—— 管道經(jīng)濟流速，干管取 1m／ s、支管取 ／ s。 則：支管管徑 ?d = 取 d 支 ＝ 90mm； 干管管徑 ?d =103mm 取 d 干 ＝ 110mm 管網(wǎng)水力計算 1）、 沿程水頭損失計算 hf =／ 式中： hf—— 管道沿程水頭損失， m； L—— 計算管道長度， m； Q—— 管道設計流量， m3／ h； d —— 管道內徑， mm。 地面塑料飲管的沿程水頭損失按上式計算后，根據(jù)軟管輔設順直程序及地面平整情況乘以 倍系數(shù)。 現(xiàn)以最不利輪灌組運行時的工作狀態(tài)來進行水力計算和水泵選型。最不利固定管道包括干管和支管及地面移動軟管，干管長 240m，支管長 180m，地面移動軟管 30m。 固定管道沿程水頭損失： hf固 ＝（ 94800 240 247。 ）第五章 工程設計 21 ＋（ 94800 180 247。 ）＝ ＋ ＝ 。 地面移動軟管沿程水頭損失： hf 軟 ＝ 94800 30 247。）＝ 。 2）、 局部水頭損失計算 局部水頭損失按總沿程水頭損失的 10%計。 （七） 、水泵選型 系統(tǒng)總揚程為 H 總 ＝ ∑ hf+∑ hf泵 ＋△ Z＋ hj+h 出口 式中： H 總 —— 為系統(tǒng)要求的總揚程， m； hf—— 為輸水管道沿程水頭損失， m； hf 泵 —— 為首部樞紐部分的沿程水頭損失， m； hf 泵 ＝ ／ ；經(jīng)計算， hf泵 ＝ ； △ Z—— 為機井穩(wěn)定動水位到田面控制點的高差， m；取 ； d—— 泵管管徑， d＝ 80mm； L—— 泵管長度， L＝ ； hj— — 首部樞紐局部水頭損失，取 3m； h 出口 —— 為地面移動軟管出水口工作水頭。 則： H 總 ＝ （ ＋ ） + ＋ 15＋ 3＋ ＝； 規(guī)劃項目區(qū)內 機 井配套潛水泵， 架設低壓線路并 埋設地下電纜，根據(jù)計算選用潛水 電 泵，流量 Q＝ 42 m3／ h，揚程 H＝ ； 井河雙灌試點區(qū) 配備 智能自動 控制系統(tǒng) 。 機井設計見附圖 。 三 、 排水工程設計 排水工程采用明溝排水系統(tǒng)，依支溝、斗溝、農溝順序設置，第 五 章 工程設計 22 由于灌溉渠道與排水溝分開布置，只按排澇設計流量進行設計?，F(xiàn)以項目區(qū)排水農溝設計為例，進行排水 溝工程設計。 （一）設計基本資料 田塊規(guī)劃成果 根據(jù)項目區(qū)地形，標準田塊長邊大致東西方向，規(guī)格為長約400500m，寬約 300400m左右，每個標準田塊的面積約為 250畝 以內 ，地形復雜地區(qū)因地制宜布設。 排水溝布置 ①農溝沿方田布置 在排水溝南北兩側 ，其長度為 350450m，間距為 300400m；控制面積一般在 250 畝左右。 ②斗溝垂直于農溝布置，根據(jù)地形和控制面積加以區(qū)分，一般布置于田間路的一側，其長度一般為按 17002021m考慮，間距一在400500m 左右。 ③項目區(qū)內澇水均經(jīng)各級排 水溝匯流至項目區(qū)內的各條骨干排澇河道中。 （二）排水溝設計 排水方式選擇：根據(jù)當?shù)貙嶋H選取明溝排水，采用梯形斷面土質渠，種植林草護坡。 排澇標準：五年一遇，一日暴雨， 2 天排出。 排水流量計算 排水流量采用平原排澇模數(shù)法公式計算： Q 澇 ＝ q 澇 F q 澇 F＝ R／ 式中： 第五章 工程設計 23 q 澇 —— 旱地排澇模數(shù)， m3／ s／ km2； F—— 排澇面積， km2； R—— 設計徑流深， mm； T—— 排澇歷時， 2 天； t—— 每天排水時間， 24小時。 據(jù)五年一遇一日暴雨的設計標準，由山東省水文圖集計算得到出項目區(qū)五年一遇年最 大 24 小時降雨量為 136mm，并由山東省暴雨徑流關系分區(qū)圖，查知該地區(qū)位于南四湖湖西平原萬福河以北，可由山東省暴雨徑流關系圖中山東省暴雨徑流關系使用范圍表，計算得出設計徑流深為 55mm，代入上述公式可得出排澇模數(shù)為 m3／ s／ km2。 計算結果如表 57 所示： 表 57 項目區(qū)各級排水溝排澇流量計算結果表 單位： m 3 排水溝名稱 單位 農溝 斗溝 支溝 排澇面積 km2 排澇模數(shù) m3／ s／ km2 排水流量 m3／ s 排水溝斷面設計 ①設計水位 根據(jù)控制地下水水位的要求，農溝水位低于田面 ，農溝與斗溝、斗溝與支溝交匯處水位跌差均取 。 ②排水溝橫斷面設計 項目區(qū)內土壤為中壤土、砂壤土，地形坡度較緩，根據(jù)《灌溉與排水工程設計規(guī)范》，選取各級排水溝設計參數(shù)見表 58。 第 五 章 工程設計 24 表 58 項目區(qū)各級排水溝參數(shù)選擇 表 土質特性 邊坡系數(shù) 糙率 n 坡降 i 不沖流速 （ m／ s） 不淤流速 （ m／ s） 農溝 中壤土 1／ 2021 斗溝 中 壤土 1／ 3000 支溝 中壤土 1／ 5000 對各級排水溝而言，其設計方法一般是按恒定均勻流公式進行斷面設計，為了減輕計算工作量，下面以農溝為例，說明排水溝橫斷面設計過程。 農溝采用全挖方的梯形斷面的排水溝，根據(jù)項目區(qū)內土壤情況，選邊坡系數(shù) m＝ ，糙率 n＝ ，取縱坡 i＝ 1／ 2021，底寬 b＝。 由于設計農溝是起排澇作用的末級固定排水溝，所以按控制地下水位 要求確定其深度和間距。溝深按下列公式計算： hq＝ h＋ △ h +h0 式中： hq——調控地下水位的末級固定農溝深度； h——地下水臨界深度，淺層地下水礦化度小于 2g／ l， h＝ ； △ h——剩余水頭，取 ； h0——排地下水時溝中水深，取 。 參 數(shù) 類 型 第五章 工程設計 25 經(jīng)計算， hq=。 本次規(guī)劃的排水溝為自流排水溝道，其斷面尺寸可根據(jù)明渠均勻流公式進行計算 。 Q C Ri