山區滴灌施工圖設計說明

2022-04-09 07:12:54 字數 4525 閱讀 2032

林州市東崗鎮萬寶山滴灌專案施工圖設計總說明

1.1工程概述

林州市萬寶山高效節水灌溉工程總灌溉面積約1300畝,種植結構為核桃間種油用牡丹,灌溉水源取用紅旗渠三幹二支渠輸水。工程主要內容包括:調蓄水池工程及田間灌溉工程。

1.2工程等級和建築物級別

依據相關規範,本次工程總灌溉面積小於0.5萬畝,屬於小型灌區,工程等級為v等,蓄水池及幫浦站等主要建築物級別按照5級進行設計。

按照業主前期提供的《萬寶山調蓄池施工圖設計》(以下簡稱「原設計),專案共規劃新建7座調蓄水池,原設計結構型式均採用c25鋼筋混凝土。根據前期制定的各蓄水池功能及設計成果,1#、3#、5~7#水池為高位水池,地面式結構,分別通過紅旗渠、2#及4#蓄水池進行補水灌溉;2#及4#蓄水池採用半地下式,均布置在紅旗渠附近,直接利用紅旗渠進行補水灌溉,其中2#池兼做3#池補水調蓄池,4#池兼做5#、6#池補水調蓄池。

接到設計任務時,3#池已開始施工,本次對3#池原設計成果進行複核後,發現其結構穩定性及配筋存在安全隱患。但限於其施工進度較快,主要結構已無法進行調整,故本次對3#池部分配筋進行了調整,並在其外圍增設m7.5漿砌石扶壁進行加固,扶壁間距4m,壁厚0.

5m,並在池壁及池底長邊中部增設二期澆築c30補償收縮混凝土,寬1m。

由於2#及4#池屬地下式結構,且大部分為石方開挖,考慮到混凝土澆築後模板一旦取出,池壁與基岩間隙填充較困難,且地下式結構其池壁穩定性要求相對較低,本次將原設計的0.3m厚鋼筋混凝土池壁調整為0.5m厚m7.

5漿砌石池壁,其中4#

南側池壁為臨空面,本次直接採用m7.5漿砌石重力式擋牆充當池壁,並在其臨水側採用0.15m厚的掛網現澆c25鋼筋混凝土進行防滲襯砌,在池壁及池底長邊中部增設二期澆築c30補償收縮混凝土,寬1m。

池底維持原設計0.3m厚c25鋼筋混凝土結構不變。

對於其餘4座蓄水池,考慮到正常蓄水後池壁將承受較大的水壓力,且均為地面式結構,本次將原設計0.3m厚c25鋼筋混凝土池壁調整為c25鋼筋混凝土扶壁式擋牆,牆身厚0.3m,扶壁間距4m,厚0.

4m,並在池壁及池底長邊中部增設二期澆築c30補償收縮混凝土,寬1m。池底維持原設計0.3m厚c25鋼筋混凝土結構。

新建蓄水池結構設計及配筋詳見相關圖紙。

本次田間灌溉工程設計主要包括:灌溉定額及年灌溉用水量、灌溉型式比選及滴灌系統設計三方面內容。

3.1灌溉定額及年灌溉用水量

專案區作物種植型別主要為核桃間種油用牡丹,故灌溉定額計算按照核桃及花卉定額進行確定。由於缺乏專案區氣象、土壤基礎資料及同類作物灌溉試驗資料,核桃及花卉灌溉定額無法進行精確計算,本次經過對國內大量農業研究成果的比較和篩選,並考慮到本次灌溉型式為高效節水灌溉,灌溉設計保證率不低於95%,初步確定核桃灌溉定額為195mm,花卉灌溉定額為1200mm,灌溉水利用係數均取0.9。

根據本次確定的核桃及花卉灌溉定額,考慮間種的種植方式,專案區綜合灌溉定額直接按照兩種作物定額的總量計算,為1395mm,年灌溉需水總量約為217萬m3。考慮到花卉灌溉定額遠大於核桃,微灌設計引數的制定參照花卉進行,詳見各蓄水池田間灌溉設計說明。

3.2灌溉型式論證比選

專案區主要種植作物為核桃樹間種油用牡丹,屬於高產值經濟作物,參考類似工程經驗,為了控制灌溉用水成本,一般採用微灌型式。本次結合作物型別、現場地形及投資估算,對微噴灌、滴灌、小管出流等常用的微灌型式進行論證比選。

1、小管出流

小管出流常用於果園或苗圃等灌水定額較大的高效節水灌溉專案,但由於專案區不僅種植核桃樹,另外還間種大量油用牡丹,花卉對水分較為敏感,一般需要精確控制灌溉水量,採用滴灌或微噴灌方式更有利於控制流量及水量。且核桃樹對水分的敏感性較低,其灌溉週期較長,可直接隨牡丹進行高頻灌溉,故本次不再考慮小管出流灌溉方式。

2、微噴灌及滴灌

微噴灌及滴灌可用於花卉、果樹、苗圃、草坪等需要精確控制灌水量的高效節水灌溉專案,適用範圍較廣。但微噴灌屬於面狀灌溉型式,容易受到地形、風向、風速等外部因素的影響,由於專案區位於山區,噴灑均勻度難以控制,故本次確定專案區高效節水灌溉型式採用滴灌。

3.3滴灌系統設計

滴灌系統設計主要結合專案區實際地形及業主建議,按照「高水高配、低水低配」的原則,以7座新建調蓄池為水源,分為7個獨立的滴灌系統,根據各水源分配地塊地形情況,分別進行灌溉週期、輪灌編組及系統工作制度等具體設計。

3.3.1系統布置原則

結合專案區實際地形及各調蓄池地塊分配,本次田間滴灌系統執行流程為「蓄水池出水口—首部樞紐(過濾、施肥、逆止閥、壓力表等)—灌溉管網」。灌溉管網採用「幹管—支幹管—支管—分支管」四級固定管道鋪設,在分支管上安裝滴灌帶,通過對固定管道的位置調節,使毛管始終平行於等高線布置。

3.3.2基本引數計算

鑑於核桃樹灌溉週期較長,可直接隨牡丹進行高頻灌溉,本次灌溉基本引數計算均以油用牡丹為主要作物進行選定。

1、毛管選擇

毛管初選採用重力式低壓內嵌貼片式滴灌帶,工作壓力0.05~0.15mpa,管徑初選為φ16mm,壁厚0.

3mm,鋪設行距1m,1根滴灌帶控制2行牡丹,滴頭間距0.3m,流量為1~2l/h。

2、最大淨灌水定額計算

最大淨灌水定額用下式計算:

mmax=0.001γzp(θmax-θmin)

式中 mmax—最大淨灌水定額,mm;

γ—土壤容重(g/cm3),按華北平原砂壤土,取1.4g/cm3;

z—土壤計畫濕潤土層深度(cm),牡丹為深根花卉,取60cm;

p—設計土壤濕潤比(%),按密植型植物滴灌,取80%;

θ—適宜土壤含水率上限(重量百分比,%),取田間持水量的90%;

θ—適宜土壤含水率下限(重量百分比,%),取田間持水量的80%。

將以上資料代入得:mmax=14.8mm。

3、灌溉週期計算

根據微灌規範及相關資料資料,牡丹設計耗水強度ea=5mm/d,因此,高峰期灌水時間間隔為:

t=mmax/ea=14.8/5=2.96d ,取t=3d。

4、一次灌水延續時間計算

一次灌水延續時間t按下式計算:

t=mmaxsesl/qd/η

式中 t—一次灌水延續時間,h;

mmax—最大淨灌水定額,取計算數值14.8mm;

se—滴頭間距,根據各蓄水池分配地塊高差,1#、2#及4#池取0.3m,其餘取0.5m;

sl—毛管間距,本次毛管布置間距均取1m;

qd—滴頭流量,根據各蓄水池分配地塊高差,1#、2#及4#池取1l/h,其餘取1.8l/h;

η—灌溉水利用係數,取設計值0.9。

計算可得,1#、2#及4#池一次灌水延續時間t=4.93h,其餘均為4.56h,本次均取5h。

5、毛管極限長度計算

首先計算灌水器允許水頭差

計算可得,1#、2#及4#池控制灌溉面積內單個灌水小區灌水器允許最大水頭差為1.7m,支、毛管允許水頭差按照1:1比例分配,則單個灌水小區內毛管允許最大水頭差δh毛為0.

85m;其餘4座調蓄池控制灌溉面積內單個灌水小區灌水器允許最大水頭差為3.4m,支、毛管允許水頭差按照1:1比例分配,則單個灌水小區內毛管允許最大水頭差δh毛為1.

7m。毛管極限長度按照下式計算:

計算可得,1#、2#及4#池控制灌溉面積內單個灌水小區毛管允許極限長度為89.14m,其餘4座調蓄池控制灌溉面積內單個灌水小區毛管允許極限長度為112m,由於毛管需要平行於等高線布置,結合現場地形,如直接按照極限長度布置,施工較困難,且將導致毛管水頭差過大,不利於後期執行管理,本次盡量採用「豐」字形雙向布置毛管,單側毛管不大於本次計算的毛管極限長度。

3.3.3管網水力計算及系統工作制度制定

由於山區地形較複雜,且各蓄水池控制面積不一致,本次按照7個獨立的系統進行管網布置及水力計算。

(1)1#調蓄池滴灌系統

1、管網水力計算

1#池控制灌溉面積為27.7hm2,利用5條幹管進行灌溉,本次對5條幹管控制面積內最不利的支幹管、支管及分支管進行水力計算,其餘固定管道均參照最不利管道水力計算結果進行布置。計算成果見附表1~6。

從表中可以看出,除4幹管2支管計算結果略低於灌水器設計最低壓力0.05mpa外,其餘均大於0.05mpa,考慮到自流灌溉時灌水器工作壓力主要受地面高差控制,不必要為滿足小範圍地塊工作壓力而擴大整個系統的管徑,1#池控制灌溉面積內滴灌管道系統基本滿足設計要求,只需在施工時現場避開區域性較高地塊即可。

對於分支管出口壓力大於0.15mpa,有可能對灌水器產生破壞的情況,本次通過在分支管出口設定節流閥的方式將毛管入口壓力調節至0.15mpa以下。

2、系統工作制度制定

按計算得出的高峰期灌水定額mmax=14.8mm,灌溉水利用係數取0.9,1#池控制灌溉面積為27.

7hm2,則高峰期單次灌水總量為4560m3;按設計輪灌週期3d,日執行時間取22h,則系統設計流量應不低於69m3/h。一次灌水延續時間為5h,故系統最大輪灌組數nmax=22×3/5=13組,3天輪灌一遍。考慮到夏季需要適時澆水的情況,輪灌週期調整為2d,一次灌水延續時間取3.

4h,則輪灌組數仍為13組,不影響管道水力計算。如需要繼續縮短輪灌週期,可維持本次設計輪灌組數,根據相應比例調整一次灌水延續時間即可。

根據現場地形,本次共布置灌溉小區78個,單個小區面積約0.36hm2,一次輪灌同時開啟6個小區,單個小區毛管長度3600m,灌水器12000個,則乙個輪灌組流量約為72m3/h,與總量複核基本一致,本次1#池系統設計流量取72m3/h。

(2)2#調蓄池滴灌系統

施工圖設計說明

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