罗家沟提灌改扩建工程初步设计修改稿.docx
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罗家沟提灌改扩建工程初步设计修改稿
罗家沟提灌改扩建工程
初步设计
1基本情况
1.1概况
1.1.1社会经济情况
牛林镇罗家沟提灌改扩建工程位于复麦区以西10km的牛林镇，地处羲皇大道路南，交通便利，该工程涉及罗家沟、高家湾、巷口3村，现有270户，共有3485人，6646亩耕地，2010年人均纯收入2560元。
项目区大部分已种植为果园，且多在南部山区，项目区土地平整，土壤肥沃，日照充足，自然资源较好，适宜种植果树等经济作物，作物种植以苹果为主。
属本地区近年来发展的优质果园，灌溉系统是项目区的基本设施，水是果园灌溉、优质高产的重要保证。
该地区原建提灌工程是2003-2004年修建的，为三级提灌工程，提水流量40m3/h,控制灌面1350亩，现存的主体工程基本完好，本次新增灌面2650亩，共计果园灌溉4000亩。
本次设计新增水源，再配套一部分主体及田间管网部分。
为了保证项目区水利工程建设，由TS市水利水电勘测设计院和TS市复麦区水利局勘测设计队会同项目区村委会、果园负责人经现场勘测，在充分利用现有水利设施的基础上，确定本次设计方案并且编制初步设计。
1.1.2自然概况
（1）地形地貌
项目区地形起伏较大，地形南高北低，向北东倾斜，呈台阶状。
地面高程在1100.00-1400.00m之间；地貌单元属于藉河西岸罗家沟一级阶地后缘。
（2）气象及水文
TS市复麦区属暖温带轻冰冻中温区，年平均气温10.9℃，极地最高气温38.3℃，极端最低气温-11.0℃；多年平均降雨量535mm，全年降雨量的60%集中在七、八、九三个月；年最大积雪厚15cm,最大冻土深61cm，年平均蒸发量1309.5mm，多年平均日照时数1935.4小时，全年主导风向为东风。
（3）地质构造
项目区位于秦岭纬向构造带与陇西旋卷构造带的复合部位，外围发育一系列走向NW、NWW向的断裂与褶皱。
新构造运动较为活跃，主要表现为不均匀升降运动和活动段裂发育，据地质分析，无不良地现象出现，对拟建工程构筑物无不良影响。
根据《中国地震烈度区划图》（1990年版），项目区地震基本烈度为8度。
（4）水文地质条件
通过钻孔水文观测，勘察区内地下水主要为第四系松散岩内空隙水，以下部第四系圆砾为含水层。
钻孔稳定水位埋藏深度13.1-19.0m，地下水水位相应标高1050.4-1091.0m。
地下水主要接受降水入渗和籍河河水补给。
据区域水文地质资料，该区地下水平均渗透系数约60-90m/d,勘察区地下水水位变幅在2m/年左右。
1.2工程现状及建设的必要性
复麦区罗家沟等村大部分耕地由于地处山区，水利设施建设滞后，农业生产用水主要依赖自然降雨，近年来严重的干旱少雨气候，使得果品产量逐年减少，极大地制约着当地果农经济的发展。
为了更好地发挥区域优势，增加当地群众的经济收入，加快新农村建设的进程，设计利用现有罗家沟村原建的主体工程，配套田间管网部分，以解决南山果园的灌溉问题，保证果园适时适量灌溉。
因此该项目的建设是十分必要的。
1.3工程任务及建设内容
工程任务：
该工程采取固定式管灌和半固定式滴灌方式，节水灌溉面积4000亩。
合理布置田间管网，节约水资源，提高水的利用系数，从而达到保证果树稳产高产，提高农民经济收入的目的。
工程等级为Ⅴ等小
（2）型，建筑物设计等级为5级。
工程主要建设项目为：
1、新打机井1眼，井深45m;
2、新建砖混结构泵房1座（20m2/座）；
3、铺设上水管道3690m，其中一级Dg125钢管850m，Dn125-1.6MpaPE复合管720m，二级Dn110-1.6MpaPE复合管1100m，三级Dn63-1.6MpaPE复合管1020m；
4、购安潜水泵3台套,型号分别为200QJ63-147/7、200QJ40-130/10、200QJ20-133/10；
5、架设变压器2台/套，其中63KVA变压器1台/套，50KVA变压器1台/套；架设高压线1.05KM,地埋电缆960m；
6、新建100m3圆型钢筋砼结构调蓄池12座；
7、新建检查井10座；
8、新建田间给水栓1000座；
9、铺设分池支管3600m，其中：
Dn63-1.6MpaPE复合管2100m，Dn40-1.6MpaPE复合管2670m；铺设田间管网D63PE管20000m，D50PE管24000m，D50维塑软管20000m。
1.4工程投资及主要工程量
修建该提灌改扩建工程，概算资金381.02万元。
其中建筑工程177.35万元；设备及安装工程191.91万元；临时工程15.43万元,其它费用38.20万元，预备费18.14万元。
主要工程量：
土方开挖40142.60m3,回填土方49143.36m3,砼及钢筋砼714.13m3,砌砖1471.43m3，砂浆抹面2059.20m2。
主要材料：
水泥348.26T,钢管12.75T，钢筋19.33T,石子587.18m3，砂子803.51m3，塑料管71610.00m，机砖765.14千块。
主要工日：
土方工28514.80工日，石方工2591.49工日，其它工16432.22工日。
1.5工程经济评价及环境影响
该工程建成后，可解决牛林镇罗家沟等村的4000亩果园的灌溉问题。
该工程实施由于资金有限，先配套2000亩苹果的低压管灌。
工程直接经济效益体现在节水、节地、增产效益。
适时适量灌溉，分摊系数0.4，直接经济效益可达115.84元，对该基地的经济发展有很大的促进作用。
其经济、社会效益十分显著。
工程实施后，围绕林果产业升级，开展农业高新技术引进、开发创新、试验、示范和推广，从而带动全区无公害农产品生产技术的推广，使产品优质化，市场销售品牌化，全程服务网络化。
增加政府的宏观控制能力，壮大经营规模，建立农业产业化、专业化、品牌化生产的流程和效益优先、稳步发展的格局。
1.6工程特性表
工程特性表
序号
项目
单位
指标
备注
一
气象
1
多年平均降雨量
mm
535
2
多年平均蒸发量
mm
1309.5
3
多年平均气温
0C
10.9
4
极端最低气温
0C
-11.0
5
极端最高气温
0C
38.3
6
多年平均冻土深度
cm
61
7
多年平均风速
m/s
1.2
二
工程规划
1
设计年限
年
30
2
灌溉面积
亩
规划4000
配套2000
3
供水规模
m3/日
1916.73
4
工程等级
小（Ⅱ）型
三
工程设计
1
200QJ63—147/7型潜水泵
台/套
1
2
200QJ40—130/10型潜水泵
台/套
1
3
200QJ20—133/10型潜水泵
台/套
1
4
63KVA变压器
台/套
1
5
50KVA变压器
台/套
1
6
10KV高压线路
km
1.05
7
地埋电缆
m
960
8
100m3圆型钢筋砼结构高位蓄水池
座
12
9
Dg125钢管
m
850
10
Dn125-1.6MpaPE复合管
720
11
Dn110-1.6MpaPE复合管
1100
12
D63PE管（供水管网）
m
23120
13
D50PE管（供水管网）
m
24000
14
D40PE管（供水管网）
m
2670
15
D40维塑软管（供水管网）
m
20000
16
检查井
座
10
17
给水栓
座
1000
四
工程投资
万元
381.02
2项目区概况
规划项目区为复麦区近期发展的高效经济农业区“一城两园”。
以种植苹果为主，为带动全区农业经济发展，区委、区政府非常重视项目区的基础设施建设，为能较好地发挥示范作用，同时考虑到示范区耕地分布、水源状况和群众的积极性，本次项目选定在复麦区牛林镇的罗家沟等村，对原有提灌工程进行改扩建，配套主体及田间管网，规划灌溉面积4000亩，本次由于资金有限，配套管网2000亩。
2.1自然概况
2.1.1地理位置及范围
规划项目区地处复麦区以西10km的牛林镇，地处羲皇大道路南，交通便利，该工程涉及罗家沟、高家湾、巷口3村的果园灌溉4000亩。
且多在南部山区，项目区土地平整，土壤肥沃，日照充足，自然资源较好，适宜种植果树等经济作物，作物种植以苹果为主。
2.1.2水文气象
TS市复麦区属暖温带轻冰冻中温区，年平均气温10.9℃，极地最高气温38.3℃，极端最低气温-11.0℃；多年平均降雨量535mm，全年降雨量的60%集中在七、八、九三个月；年最大积雪厚15cm,最大冻土深61cm，年平均蒸发量1309.5mm，多年平均日照时数1935.4小时，全年主导风向为东风，平均风速为1.6m/s，风力3-5级。
属典型的大陆性半干旱半湿润气候，适宜于牛林苹果生长。
2.1.3地质、地形、地貌及土壤
（1）地质构造
对该项目工程地质和水文地质勘察论证揭示，项目区大地构造单元属秦岭纬向构造带陇西旋卷构造带的复合部位，祁吕贺兰山字型构造体系的前弧。
项目区内未发现有构造断裂带及新构造活动。
根据收集到的历史资料，工程场区1KM范围内未见强震发生和破坏性的地震，项目区的地震危险性主要受周围地区强震的影响，其对场地影响最高在Ⅷ度。
场地第四纪覆盖层厚度为36.00m，依照GB50011—2001《建筑抗震设计规范》中附录A.O.20条规定：
项目区抗震设防烈度为Ⅷ度，设计基本地震加速度值为0.30g，属第一组，据GB18306—2001《中国地震动参数区划图》中标定，项目区地震动反应谱特征周期为0.4S。
（2）水文地质条件
项目区地处于藉河右岸Ⅰ级阶地与渭河右岸Ⅰ级阶地的交汇地带以西，地下水属藉河水系。
地下水较为丰富，以第四系孔隙潜水为主，第三系基岩风化裂隙水次之，主要由大气降水和藉河河水补给，水文地质条件简单。
地下水流向由西向东，水力坡度0.003，丰枯季地下水多年变幅1.00～2.00m，据勘探钻孔观测，地下水埋藏于河漫滩相圆砾层中，水位埋深14.50m，含水层厚度10.50m。
依据前人勘察资料，第三系基岩顶部风化层厚3～5m，虽然含水，但水量微弱，单井出水量仅1.90～3.02m3/d，无单独供水意义。
由于风化带发育不均匀，基岩裂隙水与第四系孔隙潜水构成统一含水层。
鉴于此，本报告对第三系基岩裂隙水不再论述。
依据含水层颗粒分析成果，项目区含水层岩性以第四系冲洪积成因圆砾为主。
地下水主要接受藉河河流和大气降水的入渗补给。
据勘察取水样分析资料，地下水水化学类型为HCO3-SO4·Na-Ca型水，矿化度1033.03～1108.17mg/l，场地地下水检测指标按GB5750—85农田灌溉用水水质标准规定，各项指标均符合农田灌溉用水标准。
（3）地貌及土壤
复麦区境内地形复杂，北秦岭从东向西延伸，地势差异较大，境内平均海拔1400m。
项目区内土壤类型为粉质壤土，土壤干容重1400kg/m3,土壤适宜含水率上限为21.25%，含水率下限为16.25%。
项目区内多为山台地，落差大，地块多，现绝大部分已经开发为果园。
2.1.4耕地及作物
项目区规划的4000多亩以种牛林苹果为主。
苹果株行距3×4m。
区内果品产量高、品质好，远销省内外，是当地农民增产增收的主要渠道。
2.1.5自然灾害
项目区自然条件严酷，加之近年来频繁发生的干旱，渭河及其相关支流常常发生断流，地下水位不断下降，干旱严重威胁着全区农业生产。
目前项目区已全部实现梯田化，主要以种植牛林苹果为主，使水土流失得到了节制，多年来未发生重大自然灾害。
2.2社会经济状况
牛林镇罗家沟提灌改扩建工程位于复麦区以西10km的牛林镇，地处羲皇大道路南，交通便利，该工程涉及罗家沟、高家湾、巷口3村的果园灌溉4000亩。
现有270户，3485人，2010年人均纯收入2560元。
项目区处在南部山区，土地平整，土壤肥沃，日照充足，自然资源较好，适宜种植果树等经济作物，作物种植以牛林苹果为主。
2.3基础设施
2.3.1水利工程现状
项目区2003年修建一处三级提灌工程，灌溉面积1350亩，工程于2003年10月开工，200年6月15日竣工。
工程建设内容为：
新打45米深机井一眼，出水量为40m3/h，建28m2泵房3座，100m3高位蓄水池3座。
铺设D100上水管道3690m，其中Dg100镀锌钢管850m，D110塑料管2840m，架设10KV供电线路1050m，50KVA变压器2台，埋设0.4KV地埋电缆960m。
三级总实际净扬程为265.50m（包括一级井深45m），其中一级净扬程85.50m（包括井深45m），安装200QJ40-117/9型22KW机泵1台套，铺设D100上水管1570m,其中钢管850m，塑管720m。
二级净扬程96.0m，安装200QJ40-117/9型22KW机泵1台套，铺设D110上水塑管1100m。
三级净扬程84.0m，安装200QJ40-104/8型18.5KW机泵1台套，铺设D110塑管1020m。
2.3.2田间工程现状
项目区以前灌溉形式全部采用的是大水漫灌，田间只有一些破旧的支渠，由于本次规划灌水形式采用节水灌溉中的管灌和滴灌，因此需配套提灌改扩建工程。
2.3.3交通及电力
项目区地理位置优越，交通便利，陇海铁路、310国道横贯全境，TS羲皇大道和天麦高速公路直通区中心，为西北地区重要的交通枢纽。
乡镇公路平坦，四通八达。
工农业生产用电可靠有保障。
2.4工程任务及规模
工程任务:
工程地处复麦区以西10km的牛林镇，地处羲皇大道路南的牛林镇罗家沟的南山干旱区，土地肥沃,适宜种植果树,但水利灌溉设施未完全配套,制约着示范基地的发展,本次工程主要任务是配套主体工程及田间管网，来解决果园灌溉用水。
工程规模:
该工程建设采用三级上水,总实际净扬程265.50m,灌溉果树面积4000亩。
依据《水利水电枢纽工程的等级和级别》（GB50288—99）,工程等级为V等小
（二）型,主要建筑物和次要建筑物均为5级。
3灌溉系统设计
工程系统设计灌溉面积4000亩，采用半固定式管灌和固定式滴灌形式。
3.1灌溉制度
3.1.1设计灌水定额
（3.1.1）
式中：
m——设计灌水定额，mm；
γ——土壤容重，项目区土壤为中壤土，γ取1.4g/cm3；
z——设计土壤湿润层深度，苹果树为1.0m；
p——设计土壤湿润比，苹果树管灌为40%，滴灌为20%；
θmax、θmin——适宜土壤含水率上下限（占干土重量百分比）；
θmax=23%、θmin=18%；
η——灌溉水有效利用系数，管灌取0.873，滴灌取0.922。
η=ηs×ηf
ηs——管道水利用系数，设计值≥0.97，取0.97；
ηf——田间水利用系数，设计值≥0.90；管灌取0.90，滴灌取0.95。
η管=ηs×ηf=0.97×0.90=0.873
η滴=ηs×ηf=0.97×0.95=0.922
由以上参数，计算结果为：
m管灌=31.62mm=21.09m3/亩
m滴灌=15mm=10m3/亩
3.1.2设计灌水周期
（1）周期
（3.1.2）
式中：
T设——设计灌水周期，d（天）；
e——控制区内苹果设计日需水量，取2.1mm/d；
——灌溉水有效利用系数，同（3.1.1）；
m——设计灌水定额，mm；
则T滴=7.13d，取8d；T管=15.05d，取16d。
（2）抗旱天数
抗旱天数是设计采用的无雨保丰收的天数。
即作物生长期，尤其是关键需水期，由于连续无雨或少雨，而需要灌溉的天数。
«水利水电工程水利动能设计规范»规定：
旱作物和单季灌区抗旱天数可为30-50天，双季灌区抗旱天数可为50-70天。
该灌区为半干旱地区，降水年内分布不均，为间歇性补充灌溉，结合当地实际情况及抗旱天数，本工程设计灌水周期取40天。
3.1.3一次灌水延续时间的确定
t=mSeSl/ηq（3.1.3）
式中：
t——一次灌水延续时间，h；
m——设计灌水定额，mm；
Se——灌水器间距，滴灌0.5m，管灌80m；
Sl——末级管（滴灌管、支管、出水口）间距，滴灌2m，
管灌25m；
η——灌溉水利用系数，取值同公式（3.1.1）；
q——灌水器流量，滴灌3L/h，管灌5000L/h。
经计算，t滴=5.42小时，t管=14.49小时。
3.1.4灌溉工作制度
苹果为深根作物，全生育期为3-8月，在西北干旱地区，为了吸取土壤中的水分，其根深最大可达2m，根系宽度可达2.5m，需水量较大。
芽期需要有充足的水分供给，以保证花穗分化和形成，该期为需水临界期，对水最为敏感，要求土壤湿度一般在田间持水量的70%-80%，因此，灌一次保墒水保证该期作物需求十分重要。
果实膨大期是需水高峰期，叶片蒸腾及果实吸水量大，光合作用强烈，土壤湿度为田间持水量的75%-85%，到成熟期需要较高的温度和光照以利果实的糖分转化，土壤湿度一般应控制在田间持水量的65%-70%。
苹果需水高峰期为12月至1月、4月下旬至5月中旬，设计耗水强度为2.1mm/d，因此，考虑采用在生长期补关键水的方式进行灌溉，初步确定在12月末1月初冬灌、4月末至5月初春灌，7月末至8月初果实膨大期各灌一次，共灌3次。
参考多年苹果树滴灌与管灌的研究和实践经验，确定灌溉制度如下表：
灌溉制度表表3-1
作物
名称
灌溉
方式
灌溉制度
12-1月
4-5月
7-8月
合计
苹果
滴灌
灌水定额（m³/亩）
10
10
10
灌水次数（次）
1
1
1
3
灌溉定额（m³/亩）
10
10
10
30
管灌
灌水定额（m³/亩）
21.09
21.09
21.09
灌水次数（次）
1
1
1
3
灌溉定额（m³/亩）
21.09
21.09
21.09
63.28
3.1.4.1苹果灌溉工作制度
全面积需水量，该果园苹果种植间距为2×4m，以每株苹果湿润半径1.6m计算，其湿润面积为8m2，每亩80株苹果树占湿润面积为640m2，相应灌水定额管灌为21.09m3/亩，滴灌为10m3/亩。
采用轮灌方式，整个灌区4000亩共设100m3调蓄池12座，每座100m3调蓄池平均控制300亩灌面，管灌区分为15个片区。
每2亩地设置一个给水栓，平均每个给水栓同时开启4个出水口，同时运行4条支管，每条支管的出水量为2.5m3／h。
每棵树灌水大约需要6分钟，每亩80棵树灌完需8小时，每条支管每天工作20小时可以轮灌2.5亩地，每个给水栓4条支管可轮灌10亩地，提水流量为103m3／h，可同时工作10个给水栓，每天可以轮灌100亩地，4000亩地40天可以灌完。
3.2灌溉用水量和用水流量计算
灌溉设计流量按下式计算
Q设=mA/（ηTt）
式中Q设—灌溉设计流量；
m—实际灌水定额,（m3/亩）；
A—灌溉面积，（亩）；
η—灌溉水利用系数,同（3.1.1）；
T—灌水周期,取40d；
t—每天灌水时间,取20小时
计算灌溉用水量及用水流量，并与提灌工程正常工作情况下的提水流量进行比较，分析水量平衡状况。
灌溉用水量和用水流量计算结果分别见下表3-2，表3-3。
灌溉毛用水量计算表表3-2
灌溉
方式
作物
灌溉定额
（m3/亩）
面积
（亩）
灌溉水利
用系数
净用水量
（m3）
合计毛用
水量（m3）
管灌
苹果
21.09
2500
0.873
52733.49
60404.92
滴灌
10
1500
0.922
14987.41
16264.15
合计
4000
67720.91
76669.07
灌溉设计流量计算表表3-3
灌溉
方式
作物
面积
（亩）
灌溉定额
（m３/亩）
灌水周期（天）
日净灌水时间（h）
灌溉水利
用系数
设计灌溉
流量（m3/h）
管灌
苹果
2500
21.09
40
20
0.873
75.51
滴灌
1500
10.00
40
20
0.922
20.33
合计
4000
95.84
该工程水源选在罗家沟，从罗家沟畔原有机井出水量调查，出水量可达到70m3/h。
由于该工程为改扩建工程，原有工程控制灌面1350亩，有一眼机井，出水量为40m3/h。
该工程本次设计新增灌溉面积为2650亩，共计灌面4000亩，设计流量为95.84m3/h，因此需在距原机井300m处另外新打机井一眼，出水量为63m3/h，富裕水量为7.16m3/h，因此水源水量可以满足工程所需。
3.3蓄水池设计
经过水量平衡计算，一个灌溉期内的需水量7.67万m3，灌水周期40天，日净时间20h，可计算出灌溉期限内一天的灌溉需水量为1916.73m3，灌溉流量为95.84m3/h。
本工程原来一、二、三级各有一座100m3高位蓄水池可以利用，由于扬程高，为三级提灌，田间原有调蓄池部分还能利用，考虑到停电等特殊因素的影响，为了确保设计流量和设计水头，故田间新建12座100m3高位调蓄水池供田间贮水、分片灌溉使用。
4主体工程设计
4.1水源工程
该工程水源选在罗家沟，从罗家沟畔原有机井出水量调查，出水量可达到70m3/h。
原工程在牛林镇罗家沟村畔罗家沟一级阶地前缘有机井1眼，井深45m，单井出水量40m3/h，为工程水源，灌溉面积1350亩。
本次设计在原工程的基础上改扩建，新增灌溉面积2650亩，共需提水流量为95.84m3/h，根据附近机井资料显示，水源有保证，因此在距原井300m处新打机井一眼，单井出水量63m3/h，两眼井并联提水，提水流量可达到103m3/h，富裕流量为7.16m3/h，可以满足工程所需。
4.2泵房设计
原工程一级机井上、二级、三级的泵房完好，建筑面积28m2，可以利用。
本次规划在2#水源井上再新建建筑面积为20㎡的砖混结构泵房1座。
具体详见泵房结构图。
4.3上水管设计
4.3.1灌溉设计提水流量按下式计算
Q设=0.667mA/（ηTt）
式中Q设—灌溉设计流量；
m—实际灌水定额,（㎜）；
A—灌溉面积，（亩）；
η—灌溉水利用系数；
T—灌水周期；
t—每天灌水时间,取20小时
4.3.2管径计算：
式中：
D—管道计算内径（m）；
Q—设计流量（m3/s），
V—管内经济流速（m/s），经济流速V取1.5-2.0m/s；
依上式，计算管径、流量结果见表4-1。
2#输水管管径、流量计算表表4-1
级别
管材
Q总
（m3/h）
Q2
（m3/h
∏
V（m/s）
D
（mm）
一级
钢管
95.84
55.84
3.14
1.50
114.
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