2019 12 28 1 灌溉與排水工程設計 2019 12 28 2 第一節土地開發整理灌溉與排水工程設計的主要內容 一 蓄水 提水工程二 灌溉輸配水系統三 排水系統四 田間工程五 灌排建筑物六 噴灌系統 2019 12 28 3 第二節蓄水 提水工程 一 蓄水工程1 蓄水工程的定義土地開發整理項目工程設計涉及的蓄水工程主要是指項目區內或項目區附近有河流通過 利用蓄水設施調蓄河川徑流 通過修建塘堰等蓄水工程 對徑流進行調節 以解決供需水不相適應的矛盾 2 土地開發整理蓄水工程的主要形式 1 壩 鋼筋混凝土溢流壩 石籠潛水壩 橡膠壩 2 方塘 坡塘 平塘 2019 12 28 4 一 壩工程設計 一 壩定義壩屬于地表水攔蓄工程 對于地表水豐富的地區適宜修建 二 壩設計 1 壩位置的選擇 2 壩防洪標準及泄流量的確定 3 壩結構設計 混凝土 漿砌石三 壩灌溉系統設計 1 確定灌溉范圍 2 灌溉方法的選定 3 灌溉類型的選定 4 首部樞紐布置 橡膠壩1 充水式2 充氣式 2019 12 28 5 鋼筋混凝土溢流壩剖面 修建攔蓄建筑物一般規模比較大 修建前最應與當地水利設計部門進行方案比較 論證 因為水力邊界條件及防洪標準水利部門比較清楚 2019 12 28 6 二 方塘工程設計 一 方塘定義方塘屬于地表水匯集工程 對于地表水豐富的地區及項目區低洼適宜修建 二 方塘設計 1 方塘位置的選擇 2 方塘容積確定 3 結構設計三 方塘灌溉系統設計 1 確定灌溉范圍 2 灌溉方法的選定 3 灌溉類型的選定 4 首部樞紐布置 5 田間管網布置 2019 12 28 7 方塘結構圖 2019 12 28 8 方塘提水點剖面圖 塘堰是小型蓄水工程 主要攔蓄當地地面徑流 一般有山塘和平塘兩種 在坡地上或山沖間筑壩蓄水所形成的塘稱山塘 在平緩地帶挖坑筑堤蓄水所形成的塘稱平塘 2019 12 28 9 一 大口井1 大口井定義及適用條件2 大口井類型3 大口井構造 二 提水工程 2019 12 28 10 3 1大口井下部結構3 1 1鋼筋混凝土結構大口井構造井筒 進水部分 濾料 刃腳和底盤 3 1 2磚石結構大口井構造井筒壁 井壁進水結構 濾料等 3 2大口井上部結構井臺 井沿 欄桿等 2019 12 28 11 鋼筋混凝土結構 井筒厚度 井徑小于4米時 井筒壁上部250mm 下部為350 400mm 井徑大于4米時 井筒壁上部250 300mm 下部為400 500mm 刃腳結構 2019 12 28 12 鋼筋混凝土結構大口井剖面圖 2019 12 28 13 2019 12 28 14 2019 12 28 15 采用沉井法施工 井筒壁厚可按經驗數值選用 磚石加鋼筋砌筑的井筒 井徑小于5m時 井筒壁厚上部為240 370mm 下部為470 500mm 井筒材料強度等級應采用 磚大于M7 5 2019 12 28 16 2019 12 28 17 2019 12 28 18 砌石結構大口井 基本結構 1 井壁 井底同時進水 2 上部漿砌石封井 3 井壁進水部分及井底按照級配做濾料 4 進水結構為干砌石預留縫 5 每4米做一道混凝土圈梁 2019 12 28 19 二 管井1 管井類型2 管井構造3 管井設計4 管井成井工藝 2019 12 28 20 2019 12 28 21 2019 12 28 22 2019 12 28 23 管井及井房剖面圖 管井一般結構 包括井口 井壁管 亦稱實管 濾水管 亦稱花管 和沉淀管等幾部分 管井種類 1 潛水井 2 承壓水井 3 完整井 4 不完整井 管井設計出水量與降深 應采用抽水實驗資料確定 資料不足時 可采用探采結合井的實測資料或根據附近同類條件的機井資料確定 2019 12 28 24 2019 12 28 25 各種過濾器的適用條件及適用管材表 井壁管和濾水管根據井深 水質 技術和經濟條件等 選用鋼管 鑄鐵管 鋼筋混凝土管 塑料管 混凝土管 無砂混凝土管等管材 各種管材的適宜深度按下表規定取值 各種管材適宜深度表 2019 12 28 26 3 3m磚混井房施工圖 2019 12 28 27 圖1 2019 12 28 28 圖2 2019 12 28 29 圖3 2019 12 28 30 圖4 2019 12 28 31 5 4m輕鋼彩板井房施工圖 2019 12 28 32 圖1 2019 12 28 33 圖2 2019 12 28 34 圖4 2019 12 28 35 圖5 2019 12 28 36 三 井群規劃與布置 1 井位的選定 2 井網的布置 2019 12 28 37 2 井網的布置 2019 12 28 38 1 設計標準2 工程布局3 流量確定4 設計揚程5 水泵類型及選型6 泵房7 進 出水建筑物設計 四 泵站 泵站按照用途分 灌溉泵站排水泵站 2019 12 28 39 一 設計標準 排灌泵站分等指標 泵站建筑物級別劃分 2019 12 28 40 泵站建筑物的防洪標準 二 泵站工程規劃布局 1 灌溉泵站規劃布局 2 排水泵站規劃布局 2019 12 28 41 一區一級供水 二區一級供水 一區三級供水 分區分級供水 提水灌區分區分級的種類 2019 12 28 42 一級排水方式 二級排水方式 一級 二級排水結合方式 排水分區分級的種類 2019 12 28 43 三 泵站設計流量1 灌溉泵站設計流量 1 按照灌水定額計算 2 按照灌水率計算 2019 12 28 44 2 排水泵站設計流量排水泵站設計流量 Q qA 1 排澇模數 平均排除法 1 平原區旱地設計排澇模數 2 平原區水田設計排澇模數 2019 12 28 45 四 泵站設計揚程 泵站總揚程為出水池和進水池的設計水位之差 進 出水池的水力損失 進 出水流道或進 出水管道損失 包括局部損失和沿程損失 之和 2019 12 28 46 五 水泵類型及選型 1 常用泵型離心泵 混流泵 軸流泵 2 水泵結構形式 3 水泵選型的方法和步驟 臥式 立式 斜式 2019 12 28 47 六 泵房 1 設備布置 單排與雙排布置 2 泵房尺寸的確定 1 泵房寬度的確定 2 泵房長度的確定 3 泵房高度的確定 2019 12 28 48 常規分基型泵房水泵安裝圖 泵房高度為設備高度與設備起吊高度之和 2019 12 28 49 3 常用泵房形式 1 磚混結構 2 輕鋼彩板結構 4 泵房結構 1 泵房基礎 2 泵房墻面 3 泵房屋面 2019 12 28 50 2019 12 28 51 2019 12 28 52 2019 12 28 53 2019 12 28 54 結構設計依據1 水工混凝土結構設計規范 SL 191 962 混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖 03G1013 砌體結構設計規范 GB50003 2001 2019 12 28 55 1 進水池1 進水池形狀和尺寸的確定 2 進水池喇叭口直徑的確定 3 進水池寬度B的確定 4 懸空高度P的確定 5 淹沒深度的確定 6 進水池長度 2 出水池1 出水池類型 2 出水池各部尺寸的確定 3 出水池底板高程 4 出水池池頂高程 七 進 出水建筑物 2019 12 28 56 第三節灌溉輸配水系統 1 總體布置2 各級渠道設計流量3 灌溉渠道的橫斷面設計4 灌溉渠道縱斷面設計5 渠道的放線和施工6 渠道防滲襯砌7 灌溉管道系統 2019 12 28 57 一 渠系灌排總體布置示意圖 2019 12 28 58 一 干渠的布置原則 1 干渠渠線應選在整個灌區的較高位置 在保證足夠的設計縱坡下 盡量于等高線平行 以控制最大的自流灌溉面積 2 干渠渠線應選在地質條件較好 土壤滲透性較小的地段 以增加渠道岸坡的穩定和減少水量滲漏損失 3 干渠的位置應盡可能做到多方利用水源 4 為保證干渠和沿線建筑物的安全 在干渠末端及沿線應選擇合適位置設退水閘 二 支渠 斗渠的布置原則 1 支渠和斗渠的布置應考慮到機械化的發展 因此渠線宜盡量整齊平直 使田塊形狀有規則 以利機耕 2 斗渠的間距決定了農渠的長度 在平原地區要能滿足機耕方面的要求 其間距最好使田塊長度不少于400米 農渠不小于100米 三 排水系統的布置原則 1 排水溝宜布置在低洼地帶 并盡量利用天然河溝 2 1 3級排水溝線路宜避免高填 深挖和通過淤泥 流沙及其它地質條件不良地段 3 排水線路宜短而直 4 1 3級排水溝之間及其與承泄河道之間的交角宜為30 60度 5 排水溝出口宜采用自排方式 2019 12 28 59 灌溉標準 設計灌溉工程時應首先確定灌溉設計保證率 灌溉設計保證率可根據水文氣象 水土資源 作物組成 灌區規模 灌水方法及經濟效益等因素 按照下表確定 灌溉設計保證率 2019 12 28 60 二 各級渠道設計流量 選擇輪灌制度 一般干渠 支渠續灌 斗渠 農渠輪灌 1 輪灌渠道設計流量的推算 1 自上而下分配末級續灌渠道的田間凈流量1 計算支渠的設計田間凈流量2 由支渠分配到每條農渠的設計流量 2 自下而上推算各級渠道的設計流量1 計算農渠的凈流量2 計算各級渠道的設計流量 毛流量 2 渠道最小流量和加大流量的計算 2019 12 28 61 北方主要旱作物的灌水定額和灌溉定額 2 灌溉制度 主要包括 灌水次數 灌水時間 灌水定額 灌溉定額 大面積水稻灌區 萬畝以上 的設計凈灌水率 大面積旱田灌區 萬畝以上 的設計凈灌水率 水田 旱田均有的情況加權平均 灌溉面積較小的斗 農渠 幾十 幾千畝 q凈可適當加大 3 灌水模數 2019 12 28 62 2 渠底比降山區 一般為1 2000 1 5000 流量不滿1 0立米 秒時 比降可陡些 平原區 一般為1 5000 1 10000 支 斗渠可在1 1000 1 3000 3 寬深比的選擇 4 渠道不沖不淤流速渠道的設計流速V設應符合以下條件 即 V不淤 V設計 V不沖 1 渠道橫斷面尺寸計算按明渠均勻流量公式計算 5 安全超高 6 堤頂寬度 加大水深 三 灌溉渠道的斷面設計 2019 12 28 63 灌溉渠道常用形式 2019 12 28 64 1 灌溉渠道的水位推算2 渠道縱斷面圖包括 沿渠地面高程線渠道設計水位線渠道最低水位線渠底高程線堤頂高程線分水口位置渠道建筑物位置及其水頭損失等 四 灌溉渠道縱斷面設計 2019 12 28 65 渠道縱段圖 2019 12 28 66 五 渠道工程施工 1 渠道的放線2 渠道的施工3 渠道工程量計算 2019 12 28 67 紅線部分表示機械挖土 黑色填充部分表示人工修坡 因此渠道開挖計算工程量時要分兩部分 分別計算 計算渠道挖方時 應采用將設計斷面與實測斷面相結合的辦法來計算工程量 2019 12 28 68 一 渠道襯砌的類型二 砌石與混凝土防滲工程施工 一 砌石防滲工程施工 二 混凝土防滲工程施工三 襯砌渠道有關規定 六 渠道襯砌 2019 12 28 69 渠道防滲襯砌設計應符合國家現行標準 渠道防滲工程技術規范 SL T18的規定 常用渠道防滲形式 1 塊石護砌2 混凝土板3 土工膜4 膜袋混凝土 防滲渠道的斷面形式 a 梯形斷面 b 弧形底梯形斷面 c 弧形坡腳梯形斷面 d 復合形斷面 e U形斷面 f 矩形斷面 g 城門洞形暗渠 h i 正反拱形暗渠 j 圓形暗渠 2019 12 28 70 土地開發整理項目常用護砌形式 2019 12 28 71 七 灌溉管道系統 一 基本情況 二 井灌區管灌系統的設計參數 三 灌溉制度及工作制度 四 設計流量及管徑確定 五 管網系統布置 六 設計揚程計算 七 首部設計 八 低壓管道工程量計算 2019 12 28 72 管網布置 灌溉方式采用半固定式管道灌溉 即埋設干管 支管 支管安裝立管 立管安裝給水拴 由給水拴臨時接引小白龍軟管 引水到田間 管網布置為 豐 字形 由主干管向兩側分水 給水栓橫向間距100米 縱向間距100米間 在水泵的出水口與干管用 80鋼管連接 并設置電控調壓表 以控制管網壓力值 干管與支管連接處設閥門井 在每條干管尾部設泄水井 2019 12 28 73 管道田間給水系統布置形式 2019 12 28 74 管網水力計算 管網水力計算以項目區田塊 和田塊 為例 1 灌水定額與灌水周期 2 干管設計流量 3 給水拴的數量確定 4 管徑計算 5 管道水頭損失計算 6 水泵揚程計算與水泵選擇 2019 12 28 75 水泵規格性能表 水泵設計揚程計算過程一覽表單位 m 2019 12 28 76 管道系統典型布置圖 2019 12 28 77 2019 12 28 78 低壓管灌規劃成果表 1 管道挖方計算底寬B1 D 2b其中 B1 渠道底寬 米 D 管徑 米 b 工作面寬度 米 頂寬B2 B1 2mhm 邊坡系數 h 挖深 米 一個斷面挖方量 2 管道長度及管件計算結合平面布置圖 系統圖 縱斷圖計算管道長度及管件 管道分 干管 支管 立管管件主要包括 三通 四通 彎頭 各種控制閥 給水栓 堵頭等 2019 12 28 79 閥門井結構圖 2019 12 28 80 第四節排水系統 1 排水方式2 排水規劃布置原則3 排水系統的組成4 排水標準5 排水設計流量6 排水溝橫斷面設計7 排水溝縱斷面設計 2019 12 28 81 三 設計排澇流量采用平原排除法平原區計算公式計算確定 二排水標準 1 排澇標準2 防漬標準3 防鹽排水標準 一 排水方式1 自排2 機排 四 排水溝斷面設計排水溝斷面設計主要任務是確定排水溝縱橫斷面尺寸和水位銜接條件 校核排水溝排澇能力和不沖不淤條件 根據排水溝設計流量并參考當地經驗擬定斷面尺寸 2019 12 28 82 排水溝橫剖面圖 排水系統的設置應與灌溉渠道系統相對應 排水溝宜布置在低洼地帶 并盡量利用天然河溝 排水溝一般布置在田間路 生產路一側或兩側 2019 12 28 83 2019 12 28 84 2019 12 28 85 2019 12 28 86 第五節田間工程 1 旱田典型設計 田間灌溉灌水溝系統 排水系統 道路 設計高程 林帶 配電及建筑物 2 水田典型設計 田面灌溉格田系統 排水系統 道路 設計高程 林帶 配電及建筑物 混凝土護砌水田輸水溝 2019 12 28 87 2019 12 28 88 水田格田典型田塊示意圖 2019 12 28 89 2019 12 28 90 水田格田典型田塊 2019 12 28 91 旱田管道灌溉典型地塊示意圖 PVC干管 支管埋于地下 田面給水栓結合軟管灌溉 2019 12 28 92 旱田溝灌典型田塊 2019 12 28 93 旱田管道灌溉典型地塊示意圖 2019 12 28 94 2019 12 28 95 棚菜區典型設計 2019 12 28 96 梯田典型田塊 2019 12 28 97 第六節灌排建筑物 1 水閘2 渡槽3 涵洞4 跌水與陡坡5 斜管倒虹 根據項目區的實際情況設計修建灌排建筑物 2019 12 28 98 一 常用水閘1 節制閘 與分水閘一起考慮修建 2 分水閘 分水渠道進口處 3 泄水閘 在重要建筑物上游 4 退水閘 在干 支渠末端 一 水閘 2019 12 28 99 常用水閘示意圖 進水閘與節制閘 分水閘 泄水閘 退水閘 2019 12 28 100 閘剖面圖 閘是農田水利工程中最常用的建筑物 在整個灌溉排水體系中承擔了重要作用 在進行閘設計時 一定要按照流量 水位來推求各部位尺寸 確保灌排暢通 2019 12 28 101 平原區水閘樞紐工程分等指標 2019 12 28 102 水閘樞紐建筑物級別劃分 平原區水閘洪水標準 2019 12 28 103 二 水閘結構1 前鋪蓋2 閘室部分 閘底板 閘墩 檢修橋 工作橋及上部結構等 3 消力池4 海漫5 上 下游連接段6 閘門及啟閉設備 2019 12 28 104 水閘剖面圖 止水大樣圖 消力池 海漫 閘底板 前鋪蓋 閘墩 2019 12 28 105 閘孔總凈寬 2 穩定計算 1 滲透計算 采用直線法或阻力系數法 計算滲透壓力和揚壓力 2 穩定計算 滑動 抗傾覆 地基承載力驗算 1 水利計算 三 水閘計算 2019 12 28 106 2019 12 28 107 2019 12 28 108 2019 12 28 109 2019 12 28 110 二 渡槽 1 渡槽槽身橫斷面2 渡槽槽墩和槽架3 渡槽基礎4 進出口建筑物5 渡槽的水力計算 2019 12 28 111 渡槽設計 1 槽身比降的確定一般槽內流速都大于渠道流速 設計流速可控制在1 2m s 常用槽身比降為1 500 1 1500 2 槽身斷面的確定槽身高度 槽內設計水深h 超高 一般取0 15 0 2m 當槽身長度L小于20倍渠道水深H時 槽身寬度按堰流計算 當槽身長度L大于20倍渠道水深H時 槽身寬度按明渠均勻流計算 2019 12 28 112 上游渠道 進口 槽身 出口 下游渠道 渡槽按照槽身斷面結構形式來分可分為 1 矩形斷面渡槽2 U形斷面渡槽 土地開發整理項目涉及到的渡槽多為小型渡槽 通常設計成梁式 結構簡單 施工方便 進出口常做成八字墻與渠系連接 2019 12 28 113 渡槽剖面圖 渡槽槽身橫斷面圖 渡槽槽身配筋圖 渡槽工程量計算主要包括 C20混凝土槽身 基礎 C15混凝土墊層 漿砌石槽墩 鋼筋 瀝青木板 止水 2019 12 28 114 2019 12 28 115 2019 12 28 116 1 無壓涵洞的水力設計在灌溉渠道中 涵洞設計流量即為灌溉渠道的加大流量 在排水溝道中 涵洞設計流量即為排水溝的設計流量 2 有壓涵洞的水力設計有壓涵洞有自由出流和淹沒出流兩種情況 1 自由出流 2 淹沒出流 2019 12 28 117 2019 12 28 118 涵洞統計表 內容包括涵洞標號 與規劃設計圖一致 所屬溝渠 所屬道路 規格型號 2019 12 28 119 2019 12 28 120 穿堤涵施工圖 2019 12 28 121 2019 12 28 122 涵洞剖面配筋圖 2019 12 28 123 2019 12 28 124 涵洞剖面配筋圖 2019 12 28 125 2019 12 28 126 截水環剖面配筋圖 2019 12 28 127 四 跌水與陡坡 設計渠道時為了滿足不沖不淤的要求 需要維持一定的渠底縱坡 如果地形較陡就會出現大挖方和大填方 這時可以通過把渠道分成幾段 把水面落差集中起來 用跌水或陡坡連接上下兩條渠道 水流成自由拋射形式和下游連接的叫跌水 水流沿斜坡面流動和下游連接的叫陡坡 2019 12 28 128 1 進口 通過漸變段加以連接 2 跌水口及側墻 跌水口的形式有矩形和梯形兩種 側墻是擋土墻 有直立式和斜坡式 鋼筋混凝土或漿砌石結構 3 消力池 同 水閘 4 水力計算 驗算過流能力 跌水與陡坡的布置和構造 2019 12 28 129 渠道 排水溝 經過陡峻的地段時 可設置跌水或陡坡 跌水或陡坡的型式應根據跌差和地形 地質等條件確定 跌差小于或等于5cm時 采用單級跌水或單級陡坡 不經濟時 可采用多級跌水或陡坡 一般由進口 跌水墻 側墻 消力池和出口等部分組成 跌水平面 剖面圖 2019 12 28 130 陡坡剖面圖 陡槽由漿砌石或混凝土做成 縱坡一般為1 3 1 5 過水斷面可以是矩形或梯形 前者邊墻做成擋土墻式 后者做成護坡式 護坡厚度0 15 0 4米 陡槽護底厚度0 3 0 5米 出口段 陡槽 消力池 進口段 2019 12 28 131 進口 中間 出口剖面圖 2019 12 28 132 五 倒虹吸 一 倒虹吸管的型式布置形式有豎井式 斜坡式 二 倒虹吸管的布置倒虹吸管一般由進口 管身和出口組成 三 倒虹吸管的進出口 四 管身型式有矩形和圓形兩種 管身材料主要有混凝土管 鋼筋混凝土管 鑄鐵管和鋼管 2019 12 28 133 水頭小于5米 管徑小于0 3米時 可采用混凝土管 管壁厚度5 7厘米 水頭為5 8米 管徑小于0 3 0 5米時 可采用150號混凝土管 每米長度內可配置5 6圈直徑為6毫米的鋼筋 沿管長配置9 11根直徑為6毫米的縱向鋼筋 1 斜管式倒虹 2019 12 28 134 2 豎井式倒虹 2019 12 28 135 六 初步設計與施工圖設計 1 初步設計初步設計的目的是為了確定項目設計原則和技術條件 提出在經濟 技術上合理的設計方案 主要體現的是單體工程的幾何尺寸 滿足投資概算的指標要求 初步設計應當通過多個方案的設計比較 優選來實現 嚴格按照施工規劃和施工組織設計 按照合理文件要求進行 并要切實 合理的選用費用指標和經濟指標 正確的確定設計概算 經審批后的設計概算限額便是下一步施工祥圖設計控制投資的依據 2 施工圖設計施工圖設計階段是根據批準的初步設計 提出符合生產 施工要求的施工圖 目的是為了滿足招投標及工程施工的要求 主要體現的是單體工程的幾