農(nóng)田建設(shè)田間灌溉工程設(shè)計(jì)淺析
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摘要本文以鳳翔縣陳村鎮(zhèn)2萬(wàn)畝高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)田間灌溉工程設(shè)計(jì)為例，對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)灌溉工程設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，為同類工程建設(shè)提供參考。
關(guān)鍵詞高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田；灌溉工程；設(shè)計(jì)；研究
1工程概況
鳳翔縣陳村鎮(zhèn)位于鳳翔縣城西南15km處，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目涉及該鎮(zhèn)的尹家務(wù)村、老疙瘩村、王堡村、紫荊村、雒家務(wù)村、龐家務(wù)村、槐北村、李家堡村等8個(gè)行政村，計(jì)劃建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田2萬(wàn)畝，計(jì)劃總投資2773萬(wàn)元，其中財(cái)政資金2600萬(wàn)元，群眾自籌資金173萬(wàn)元。計(jì)劃新打機(jī)井46眼，修復(fù)配套機(jī)井8眼，配套輸變電線路24.46km，埋設(shè)低壓輸水管道113.52km，襯砌渠道21.45km，配套渠系建筑物229座；農(nóng)業(yè)措施改良土壤2萬(wàn)畝；林業(yè)措施計(jì)劃營(yíng)造防護(hù)林0.2萬(wàn)畝，栽植國(guó)槐、楊樹(shù)等苗木1.2萬(wàn)株；科技措施計(jì)劃技術(shù)培訓(xùn)5000人次，示范推廣小麥新品種面積0.2萬(wàn)畝；田間道路水泥硬化田間干道7km，砂石硬化田間支道26km。該項(xiàng)目以推進(jìn)農(nóng)村土地整治，加快農(nóng)村土地整理復(fù)墾，著力提高耕地質(zhì)量建設(shè)，大規(guī)模建設(shè)旱澇保收高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，夯實(shí)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化基礎(chǔ)為目標(biāo)。通過(guò)大力推進(jìn)農(nóng)村土地整治、大規(guī)模建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田，實(shí)現(xiàn)耕地?cái)?shù)量管控、質(zhì)量管理和生態(tài)管護(hù)目標(biāo)，促進(jìn)糧食安全、經(jīng)濟(jì)安全和生態(tài)安全的有機(jī)統(tǒng)一，建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田，能夠有效解決耕地分割細(xì)碎、水利設(shè)施短缺、質(zhì)量較低和農(nóng)田環(huán)境惡化等問(wèn)題，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)抗災(zāi)能力，提高糧食綜合產(chǎn)能，既可以提升糧食安全保障能力，又可以加快推進(jìn)以轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式為主線的中國(guó)特色農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，還有利于該項(xiàng)目區(qū)農(nóng)民收入持續(xù)增長(zhǎng)與宜居家園建設(shè)。
2水源工程設(shè)計(jì)
2.1抽水灌溉
項(xiàng)目區(qū)南部主要利用槐塬抽水站三級(jí)站進(jìn)行抽水灌溉。西三支渠、西四支渠為本項(xiàng)目的渠首工程，由于西三支渠和西四支渠襯砌時(shí)間較長(zhǎng)，渠道已有多處損壞，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)“跑、冒、漏”現(xiàn)象嚴(yán)重，實(shí)際運(yùn)行時(shí)流量達(dá)不到設(shè)計(jì)流量的要求，此次設(shè)計(jì)對(duì)損壞嚴(yán)重區(qū)段進(jìn)行改造修復(fù)。項(xiàng)目區(qū)北部以及地勢(shì)難以滿足渠道灌溉區(qū)域，主要開(kāi)采地下水作為補(bǔ)充灌溉水源。經(jīng)實(shí)地踏勘，項(xiàng)目區(qū)目前現(xiàn)有機(jī)井46眼，實(shí)際可運(yùn)行機(jī)井38眼（其中8眼主要用于人飲），出水量在為27m3/h~30m3/h；須修復(fù)機(jī)井8眼，修復(fù)完成后出水量可達(dá)25m3/h～30m3/h。為了滿足項(xiàng)目區(qū)灌溉的需求，本次設(shè)計(jì)新打機(jī)井46眼，出水量32m3/h，修復(fù)機(jī)井8眼，項(xiàng)目實(shí)施后可以滿足項(xiàng)目區(qū)的灌溉需求。
2.2機(jī)井工程
項(xiàng)目區(qū)屬于黃土塬區(qū)，塬面平坦，略有起伏，表面為黃土、黃土狀土、亞砂土及亞粘土等，總厚度在300m~1000m，該區(qū)含水層以中、細(xì)砂層、亞砂土層為主，雖含水量不很豐富，但含水層分布廣泛，含水層埋深在75m~250m之間，根據(jù)周圍機(jī)井出水量及電測(cè)分析，單井出水量27m3/h~32m3/h左右，參考項(xiàng)目區(qū)內(nèi)其他機(jī)井運(yùn)行情況，成井一般200m左右。根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件及地下水較深的情況，機(jī)井采用管井，井徑為300mm，井深180m。布置機(jī)井時(shí)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦魏退牡刭|(zhì)條件，并與溝、渠、路、林、機(jī)耕、輸電線路和作物布局等密切配合，所選井位與周圍的機(jī)井保持一定距離，以免相互影響減少出水量，根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，井間距采用200m。機(jī)井的井體結(jié)構(gòu)：井口必須牢固，防止井口周圍坍塌和漏水，同時(shí)為了便于送水到田間，防止地面水進(jìn)入井內(nèi)污染井水，井口必須高于地面約0.5m左右。透水管安裝在含水層處，起著護(hù)壁、攔沙、進(jìn)水的作用，根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)采用D300的多孔混凝土濾水管。不透水管安裝在不透水處及靠近地面的部位，起支撐井壁，防止坍塌及防井水被污染的作用，不透水管采用D300的預(yù)制混凝土管。底盤是水井的基礎(chǔ)，它承受管柱的全部重量，并將荷載傳送給地基，底盤選用鋼筋混凝土底盤。濾水層是包在透水井管四周的一圈礫石填料，填料厚度一般為75mm~100mm。在不透水管即實(shí)管四周可不填礫石而填礓石、磚渣，以降低造價(jià)。井管上部10m左右為防止雨水滲入及污染，必須用粘土圍填。濾料采用1.5#河卵石，過(guò)濾器為沙網(wǎng)、棕皮包扎，管口為瀝青粘合，竹板捆扎。為了便于機(jī)井管理及安全管護(hù)，建機(jī)井管護(hù)房一間9m2，為磚混結(jié)構(gòu)。
3輸水工程設(shè)計(jì)
3.1渠道設(shè)計(jì)
（1）流量設(shè)計(jì)：項(xiàng)目區(qū)渠系分為輸水渠道和灌溉渠道，輸水渠道為續(xù)灌渠道，灌溉渠道為輪灌渠道。本次設(shè)計(jì)項(xiàng)目區(qū)西三支渠和西四支渠兩條渠道為輸水渠道，西三支渠原設(shè)計(jì)流量0.56m3/s，西四支渠原設(shè)計(jì)流量0.35m3/s，對(duì)這兩條支渠道進(jìn)行修復(fù)改造。斗渠設(shè)計(jì)流量為0.175m3/s左右，分渠流量控制在0.062m3/s~0.08m3/s。（2）縱、橫斷面設(shè)計(jì)：渠道縱斷面設(shè)計(jì)主要是根據(jù)定線測(cè)量資料選擇合適的渠道比降，確定渠道水位銜接關(guān)系，一方面要使渠道能夠通過(guò)設(shè)計(jì)流量和保持渠床穩(wěn)定，另一方面還需要有一定的水位高程足以控制所轄灌溉面積，并使之能自流灌溉。根據(jù)灌區(qū)地形條件，經(jīng)勘測(cè)，斗渠比降采用1/500~1/1000，分渠比降均控制在1/300~1/500，確保田塊進(jìn)水口高程高于田面10cm。橫斷面選擇U型斷面接近水力最優(yōu)斷面，具有較大的輸水輸沙能力，占地較少，省工省料，而且由于整體性好，抵抗基土凍脹破壞的能力較強(qiáng)。（3）渠道設(shè)計(jì)要求：支、斗渠在原有渠系的框架上進(jìn)行改造，對(duì)于個(gè)別渠線不合理的渠段進(jìn)行局部改線調(diào)整，以滿足斗、分渠輸、配水要求，分渠以斗渠為基礎(chǔ)布置。為便于施工，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)實(shí)際農(nóng)田水利工程情況，渠道深度不足的一律按設(shè)計(jì)深度修建，保證地形因素變化或超量供水時(shí)渠道安全；渠道深度小于渠道設(shè)計(jì)依據(jù)地形情況確定渠底標(biāo)高，使設(shè)計(jì)渠底線高出田面5cm左右，以便自流灌溉；取水口高度和位置設(shè)置根據(jù)實(shí)地地形和田塊需水要求，在施工中預(yù)留。渠道砼強(qiáng)度等級(jí)為C15，抗?jié)B等級(jí)為W4，抗凍等級(jí)為F50。渠道開(kāi)挖后基礎(chǔ)應(yīng)先夯實(shí)，土方夯填干容重不低于1.60g/cm，夯填土方的密實(shí)度不低于0.95；渠道每隔4m設(shè)一道橫向伸縮分（縫寬20mm）采用聚氯乙烯膠泥填塞，再用M10水泥砂漿抹平。本次渠道設(shè)計(jì)：修復(fù)改造支渠2條，總長(zhǎng)5496m，新建斗渠12條，總長(zhǎng)3398m，新建分渠41條，總長(zhǎng)10428m。（4）渠系建筑物：渠系建筑物應(yīng)能滿足渠系輸水、分水、泄水等要求，保證渠道正常運(yùn)行，做到分水有門，過(guò)路有橋。渠道建筑物包括配水建筑物、聯(lián)接建筑物、交叉建筑物和量水建筑物，根據(jù)渠道所處的地形條件和需要設(shè)置。為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，渠道主要建筑物設(shè)計(jì)分別選用《陜西省農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)田間工程配套設(shè)計(jì)圖集》中的建筑物形式和尺寸。本項(xiàng)目共設(shè)計(jì)支渠閘門、斗渠引水閘及分渠引水閘55座，分渠分水口358座（其中雙向分水口57座），設(shè)計(jì)過(guò)路農(nóng)橋80座。
3.2管道設(shè)計(jì)
（1）管網(wǎng)布置：管網(wǎng)布置采用單井管道系統(tǒng)，即一眼機(jī)井一套管道系統(tǒng)，管道采用干管輸水、支管配水兩級(jí)固定管道，支管與干管垂直，出水樁間距30m，支管間距控制在60m~120m。管網(wǎng)在區(qū)內(nèi)布設(shè)長(zhǎng)度平均7m/畝。在管道系統(tǒng)首部安裝進(jìn)排氣閥、流量計(jì)、蝶閥等設(shè)備。灌溉工作制定擬定為每眼機(jī)井每次開(kāi)一條管道，一個(gè)給水栓，按地塊位置依次輪灌。管材采用PVC管，選用DN110PVC-U管，壁厚2.2mm，公稱壓力0.32MPa。為了不影響耕作及保證管網(wǎng)安全，管道埋深為0.8m，埋于凍土層以下，溝槽開(kāi)挖寬度0.6m。（2）管道系統(tǒng)水力計(jì)算分析：在低壓輸水管道系統(tǒng)中，因開(kāi)啟的給水栓不同，管道系統(tǒng)的工作水頭在一定范圍內(nèi)變動(dòng)，這一范圍的上、下界就是管道系統(tǒng)的最大、最小工作水頭。設(shè)計(jì)選取28#井作為典型機(jī)井，計(jì)算其在運(yùn)行過(guò)程中相應(yīng)的水頭損失，據(jù)此來(lái)選擇相應(yīng)的工作水泵。根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦危貕K較平整，高差只有0.55cm左右，該機(jī)井共布置南北3條支管，南邊支管最東端出水栓為供水最遠(yuǎn)點(diǎn)，即為整個(gè)系統(tǒng)的最不利點(diǎn)，機(jī)井運(yùn)行時(shí)只要滿足該點(diǎn)出水栓工作水頭，則其出水栓均可滿足。經(jīng)計(jì)算最大工作水頭為8.84m，最小工作水頭為0.67m。管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作水頭為4.76m，灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)揚(yáng)程為154.76m（3）水泵選型：項(xiàng)目區(qū)內(nèi)地下水流為承壓水，水位埋深80m左右，機(jī)井動(dòng)水位一般在130m~150m，機(jī)井靜水位一般在80m~90m。機(jī)井深度一般為160m~180m，機(jī)井水泵進(jìn)水口宜設(shè)在120m~160m。由水力計(jì)算結(jié)果看，灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)揚(yáng)程154.76m，因此選配200QJ32—169/13型農(nóng)用潛水泵，配套電機(jī)25KW，井用電纜規(guī)格3×25mm2。
4結(jié)語(yǔ)
田間灌溉工程的高標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃設(shè)計(jì)，對(duì)項(xiàng)目高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)起到極大的支撐作用，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)渠系得到較高標(biāo)準(zhǔn)襯砌配套和修建，水利用系數(shù)得到顯著的提高，新增改善灌溉面積2萬(wàn)畝，對(duì)項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的改善起到極大的促進(jìn)作用，為項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
作者：賈淼 王愛(ài)云 單位：鳳翔縣水利局