白湖垸排水规划设计说明书.docx
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白湖垸排水规划设计说明书
第1章基本资料
一、地理及气候
南方，沿江滨湖圩垸区，地势低，比降一般在1/2000~1/6000之间，常受涝、渍灾害。
气候温和，雨量充沛，多年平均降雨1200mm，年内分布不均，雨季（5~9月）占70%；多年平均蒸发量1010mm。
二、耕地面积
白湖垸总面积60km2，耕地面积44.5km2（其中水田40km2，旱地4.5km2），村庄、道路、林地等10km2，白湖水面面积5.3km2。
三、治理要求
由于该垸地势较平坦，降雨集中，雨季新平江水位高，内水排泄不畅，易发生渍涝，夏季气温高，作物耗水量大，旱象也相当严重。
因此白湖垸经常遭受涝、渍、旱等灾害，农业生产受到严重影响。
为此，当地水利部门已着手对白湖垸进行治理，提出了下列规划标准及治理要求。
（1）除涝标准
十年一遇三日暴雨210mm，三日排至作物耐淹水深。
暴雨时期荒地、村庄、道路及林带等径流系数为0.6，水田有效滞涝水深为60mm，根据统计资料分析，暴雨期间三日水面蒸发量为10mm。
（2）排水闸
拟在白湖出口陈家村附近规划一座排水闸。
闸底高程19.5m，闸宽2m，闸高4m，白湖在新平江高水期间用以调蓄部分涝水，汛后（9月份以后）利用该闸把部分涝水排出，并要求双季晚稻收割前（10月5日），将白湖水位降至20.7m，以便落干水层收割双季稻，并有利于红花草子的生长。
本次规划要求进行汛后排水闸排涝能力演算，如不能如期达到要求，需要对闸的尺寸进行调整。
（3）排水泵站
雨季白湖日常水位控制在20.7m，暴雨后允许短期上升至22.0m，根据附近水文气象资料分析，雨季两次暴雨的间隙时间l0～15天，为了腾空白湖容积以迎接下次暴雨，在五、六、七月中，要求在雨后12天将白湖水位降至20.7m，外排站设计外江水位26.1m，设计水泵平均效率系数为0.75。
为此，拟在陈家村附近建一座电动排涝泵站，主要用来在汛期两次暴雨间隙腾空白湖容积以迎接下次暴雨，该站的外江设计水位为26.1m。
相应的排涝流量称排湖流量。
该排涝泵站还有另一个功能是在汛期暴雨期间抢排白湖蓄不下来的水。
相应的排涝流量称排田流量或抢排流量。
本部分要求对泵站进行设计，包括设计流量、扬程、功率等。
泵站的设计流量应取排湖流量和抢排流量中较大者。
（4）开闸期间降雨、蒸发及新平江水位资料
根据对降雨资料的分析，白湖垸大暴雨多发生在五、六、七月，在此期间为了发挥白湖的滞涝作用，白湖日常水位应控制在20.7m，进入八月后，雨量减少，白湖水位可适当升高，但不能超过22.0m。
汛后待新平江水位降至22.0m以后，可开闸排涝。
设计年开闸排水期间新平江日平均水位及白湖垸的降雨、蒸发资料见表1-1。
表1-1新平江开闸排水期间日平均水位
月
9月
10月
日
10
15
20
25
30
5
新平江日平均水位（m）
22
21.8
21.5
21.3
20.9
20.2
表1-2新平江开闸排水期间蒸发、降雨资料
月
9月
10月
日
10～15
16～20
21～25
26～30
1～5
蒸发量（mm）
17
15
14
15
19.9
降雨量（mm）
20
35
30
0
0
径流系数
0.4
0.4
0.4
（5）灌溉泵站
为了保证农业稳产、高产，拟在白湖镇设置灌溉泵站，以西河为灌溉水源，对垸内农田进行提水灌溉，设计灌溉保证率90％。
本次规划仅进行泵站位置的布置，不进行设计。
（6）地下水位控制
参照附近地区经验，根据作物对地下水位要求，垸内地下水位限制在离地面0.5m以下。
（7）沟道通航要求
由于垸内规划有公路网，因此一般河道均无通航要求，规划中仅考虑干沟通航民船。
因此，干沟中日常水深不得小于0.5m，沟道的宽度不小于2米。
四、设计内容
（1）排水系统的规划设计
1）排水和灌溉系统的规划布置。
一般只要求布置干、支两级；在白河下游靠近白湖较低的地区选择典型地块布置排水灌溉系统直到田间渠系，并绘制1/500平面规划布置图。
另外对相应的建筑物进行布置，包括灌溉泵站、排涝泵站、排涝闸以及交叉建筑物等。
2）排水沟道排涝流量计算。
主要计算干沟各段的设计排涝流量。
3）排水沟道纵横断面设计。
从各支沟选择参考点推求各支沟要求干沟的水位，并初步确定干沟的日常水位线和排涝水位线，划分抽排区和自排区。
根据设计排涝流量确定干沟各段的横断面。
最后绘制干沟纵横断面图。
（2）电动排涝泵站的设计流量和装机容量的确定。
根据排涝站排田（暴雨期间排走白湖蓄积能力的水）和排湖（在汛期两次暴雨间隙腾空白湖容积以迎接下次暴雨）两项任务，分别计算排田流量和排湖流量，并进行扬程和装机容量的确定。
（3）排水闸排涝演算，校核排水闸的尺寸。
根据汛后新平江的平均水位及相应的蒸发、降雨资料，校核排水闸的尺寸是否满足排涝要求，即排水闸是否在规定的时间内（9月10至10月5日），将白湖水位降至20.7m。
如不满足，需要重新调整排水闸尺寸。
第2章灌溉排水系统规划设计
一、灌溉系统布置（干、支渠）
1）水源：
西河
2）取水方式：
抽水。
取水口尽量位于区域高处，且有利于取水的地方。
3）干渠：
干渠布置在高处（南北两侧），有利于控制整个面积。
4）支渠：
支渠根据地形布置。
西部单面坡时，支渠单向控制，与支沟相邻布置；东部地形有起伏，支渠可沿脊线布置，采用双向布置，与支沟相间布置。
二、排水系统规划
排水系统的布置，包括承泄区和排水出口的选择、各级排水沟道的布置、闸泵湖联合运用必要的建筑物。
1）承泄区：
用于承泄灌区的涝水，本灌区新平江为承泄区。
2）白湖：
用于雨季滞涝，调蓄圩垸的涝水。
3）干沟：
白河。
4）支、斗、农布置：
支沟基本垂直于干沟，且垂直于等高线利于排水。
白湖附近局部地区难以自排入湖，可设置二级泵站，先将涝水排入沟中在提排至上级沟道或直接抽排至白湖。
具体抽排面积在纵断面设计过程中，由参考点要求干沟水位与干沟设计水位的关系确定。
5）排水闸：
新平江在白湖出口处陈家村已拟建一排水闸，汛期外江水位高时关闸，汛后外江水位低时开闸放水，本次需要校核拟建排水闸的排涝能力。
6）排涝泵站：
拟在陈家村建一排涝泵站。
排涝泵站有两个用途：
一是汛期两次暴雨间隙，12d内将白湖水位降至雨季正常水位，以腾空库容迎接迎接下次暴雨；二是在设计暴雨期间（3日暴雨内）需要抢排白湖无法容纳的水量。
第3章排涝流量计算
一、设计标准
10年一遇，3日暴雨，3日排除。
二、排涝模数计算
（由于水网垸区有一定的调蓄能力，不论排水面积多少，平均排除法是比较适用的）
式中q综合——综合排涝模数，m3/（s.km2）；
R综——综合径流深，mm；
t——规定的排水时间，d。
水田
旱地
带入数据，计算如下：
三、流量推算
干沟各段排涝流量的推求
支够流量推求
式中Q支——支沟的设计排涝流量，m3/s；
F支——支沟控制面积，km2。
干沟各段流量为该段之前汇入干沟的各支沟流量之和。
列表给出各支沟控制面积、支沟流量、干沟各段流量如下：
支沟
1
2
3
4
5
6
7
8
9
换算面积
4.95
4.40
7.29
9.90
5.32
6.27
4.71
7.76
3.92
Q设
2.602
2.311
3.831
5.202
2.794
3.295
2.473
4.077
2.061
干沟各段流量见下表
沟段
OA
AB
BC
CD
流量
2.602
8.208
14.512
23.790
第4章排水沟的设计水位和排水沟断面设计
一、排水沟的设计水位
1、排渍水位（日常水位）
排渍水位要求在日常能控制地下水位在一定深度。
通过在各支沟选择参考点推求各支沟要求干沟的水位Z排渍，将各支沟的Z排渍按桩号点会在图上，并于设计日常水位线进行对比。
各参考点在平面图上的位置也应该标记出来。
如果日常水位线在白湖入口处的高程Z沟末≥（20.7+0.2）m，且任何一条支沟的Z排渍均大于干沟的设计日常水位，则全圩垸的水均可自流。
否则部分不能自排，需要划分抽排区和自排区。
选择参考点：
要求每一支沟选择2个参考点，一个为最低点，一个为师出最远点。
干沟比降1/8000，支沟比降1/4000~1/10000，斗沟比降1/2000~1/5000，农沟坡降一般与地面坡降一致，取1/4000。
列表计算各支沟要求的排渍水位。
A0——参考点地面高程，m；
D农——农沟排渍水位离地面距离，本设计中要求地下水位限制在地面0.5m以下，由此确定D农（0.5+0.2～0.3＝0.7～0.8m）。
ΣLi——农、斗、支各级沟道沿程水头损失之和，m。
ΣΔZ——排渍水位线的局部水头损失之和，m。
包括闸、过路建筑物如过路涵、上下级沟道水位落差等的损失。
一般过闸水头损失取0.05-0.1，上下级沟道水位落差一般取0.1-0.2m。
其中
式中ΔH——作物生长要求控制的地下水埋深，取0.5m；
Δh——相临农沟中心处地下水位距离农沟水面的高度，一般不小于0.2-0.3m，取0.2m。
具体计算如表3-1所示：
推求设计日常水位时，从干沟入白湖点F（取20.9）往前推，依次减去各段干沟的沿程损失，并将其与排渍水位进行比较，结果如下表所示：
表4-2排渍水位与设计日常水位比较表
干沟点号
O
A
B
C
D
距A点距离（km）
0
1.78
2.98
5.18
6.88
排渍水位（m）
19.996
21.22679
21.48929
21.76429
22.06429
设计日常水位（m）
20.9
21.1225
21.2725
21.5475
21.76
根据表3-2中排渍水位与设计日常水位相对大小，并与表3-1中个支沟比较可得，在排渍水位时，所有支沟都可实现自排，但在入湖口处，需要抽排，需在白湖入口处O点建二级泵站。
2、排涝水位
选择参考点，列表计算各自的排涝水位
式中A0参考点地面高程，m；
Δh——农沟首端与田面的距离，m，一般为0.2m；
ΣLi——农、斗、支各级沟道沿程水头损失之和，m；
ΣΔZ——排涝水面线的局部水头损失之和，m。
通过在各支沟选择参考点推求各支沟要求干沟的水位Z排涝，将各支沟的Z排涝按桩号点会在图上，并于设计日常水位线进行对比。
各参考点在平面图上的位置也应该标记出来。
如果日常水位线在白湖入口处的高程Z沟末≥（22+0.2）m，且任何一条支沟的Z排涝均大于干沟的设计日常水位，则全圩垸的水均可自流。
否则部分不能自排，需要划分抽排区和自排区。
具体计算如表3-2所示：
推求干沟设计水位时，从干沟入白湖点F（取22.2m）往前推，依次减去各段干沟的沿程损失，并将其与排涝水位进行比较，结果如下表所示：
表4-4排涝水位与设计水位比较表
干沟点号
O
A
B
C
D
距O点距离（km）
0
1.78
2.98
5.18
6.88
排涝水位（m）
20.496
21.72679
21.98929
22.26429
22.56429
设计日常水位（m）
22.2
22.4225
22.5725
22.8475
23.06
根据表3-4中排涝水位与设计水位相对大小，并与表3-3中个支沟比较可得，在排涝水位时，所有支沟均需要抽排，故在入白湖口处建一座二级泵站，实现对支沟的抽排。
4-1排渍水位计算
支沟
A0
D农
L农
i农
ΣLi1
L斗
i斗
ΣLi2
L支
i支
ΣLi3
Σli
ΣΔz
B分
一支
最低
23
0.7
0
0.001
0
0
0.00025
0
0
0.000143
0.000
0.000
0.200
22.100
22.064
最远
24.5
0.7
700
0.001
0.7
1600
0.00025
0.4
2000
0.000143
0.286
1.386
0.350
22.064
二支
最低
23.2
0.7
0
0.001
0
0
0.00025
0
0
0.000143
0.000
0.000
0.200
22.300
21.764
最远
24.35
0.7
700
0.001
0.7
1800
0.00025
0.45
2700
0.000143
0.386
1.536
0.350
21.764
三支
最低
22.8
0.7
0
0.001
0
0
0.00025
0
0
0.000143
0.000
0.000
0.200
21.900
21.775
最远
24.5
0.7
700
0.001
0.7
1900
0.00025
0.475
3500
0.000143
0.500
1.675
0.350
21.775
四支
最低
22.8
0.7
0
0.001
0
0
0.00025
0
0
0.000143
0.000
0.000
0.200
21.900
21.227
最远
23.8
0.7
700
0.001
0.7
1350
0.00025
0.3375
3400
0.000143
0.486
1.523
0.350
21.227
五支
最低
22.3
0.7
0
0.001
0
0
0.00025
0
0
0.000143
0.000
0.000
0.200
21.400
19.996
最远
23
0.7
700
0.001
0.7
2160
0.00025
0.54
5000
0.000143
0.714
1.954
0.350
19.996
六支
最低
23.2
0.7
0
0.001
0
0
0.00025
0
0
0.000143
0.000
0.000
0.200
22.300
21.893
最远
24.55
0.7
700
0.001
0.7
2200
0.00025
0.55
2500
0.000143
0.357
1.607
0.350
21.893
七支
最低
22.8
0.7
0
0.001
0
0
0.00025
0
0
0.000143
0.000
0.000
0.200
21.900
21.489
最远
24
0.7
700
0.001
0.7
1500
0.00025
0.375
2700
0.000143
0.386
1.461
0.350
21.489
八支
最低
22.8
0.7
0
0.001
0
0
0.00025
0
0
0.000143
0.000
0.000
0.200
21.900
21.275
最远
23.8
0.7
700
0.001
0.7
1500
0.00025
0.375
2800
0.000143
0.400
1.475
0.350
21.275
九支
最低
22.3
0.7
0
0.001
0
0
0.00025
0
0
0.000143
0.000
0.000
0.200
21.400
20.325
最远
22.8
0.7
700
0.001
0.7
1300
0.00025
0.325
2800
0.000143
0.400
1.425
0.350
20.325
4-3排涝水位计算
支沟
A0
D农
L农
i农
ΣLi1
L斗
i斗
ΣLi2
L支
i支
ΣLi3
Σli
ΣΔz
B分
一支
最低
23
0.2
0
0.001
0
0
0.00025
0
0
0.000143
0.000
0.000
0.200
22.600
22.564
最远
24.5
0.2
700
0.001
0.7
1600
0.00025
0.4
2000
0.000143
0.286
1.386
0.350
22.564
二支
最低
23.2
0.2
0
0.001
0
0
0.00025
0
0
0.000143
0.000
0.000
0.200
22.800
22.264
最远
24.35
0.2
700
0.001
0.7
1800
0.00025
0.45
2700
0.000143
0.386
1.536
0.350
22.264
三支
最低
22.8
0.2
0
0.001
0
0
0.00025
0
0
0.000143
0.000
0.000
0.200
22.400
22.275
最远
24.5
0.2
700
0.001
0.7
1900
0.00025
0.475
3500
0.000143
0.500
1.675
0.350
22.275
四支
最低
22.8
0.2
0
0.001
0
0
0.00025
0
0
0.000143
0.000
0.000
0.200
22.400
21.727
最远
23.8
0.2
700
0.001
0.7
1350
0.00025
0.3375
3400
0.000143
0.486
1.523
0.350
21.727
五支
最低
22.3
0.2
0
0.001
0
0
0.00025
0
0
0.000143
0.000
0.000
0.200
21.900
20.496
最远
23
0.2
700
0.001
0.7
2160
0.00025
0.54
5000
0.000143
0.714
1.954
0.350
20.496
六支
最低
23.2
0.2
0
0.001
0
0
0.00025
0
0
0.000143
0.000
0.000
0.200
22.800
22.393
最远
24.55
0.2
700
0.001
0.7
2200
0.00025
0.55
2500
0.000143
0.357
1.607
0.350
22.393
七支
最低
22.8
0.2
0
0.001
0
0
0.00025
0
0
0.000143
0.000
0.000
0.200
22.400
21.989
最远
24
0.2
700
0.001
0.7
1500
0.00025
0.375
2700
0.000143
0.386
1.461
0.350
21.989
八支
最低
22.8
0.2
0
0.001
0
0
0.00025
0
0
0.000143
0.000
0.000
0.200
22.400
21.775
最远
23.8
0.2
700
0.001
0.7
1500
0.00025
0.375
2800
0.000143
0.400
1.475
0.350
21.775
九支
最低
22.3
0.2
0
0.001
0
0
0.00025
0
0
0.000143
0.000
0.000
0.200
21.900
20.825
最远
22.8
0.2
700
0.001
0.7
1300
0.00025
0.325
2800
0.000143
0.400
1.425
0.350
20.825
二、排水沟断面设计
1、干沟各段横断面设计
根据排涝设计流量确定沟道的过水断面。
设计底宽一般为0.5的整数倍，便于施工。
通航民船要求：
沟道的日常水深应不小于0.5m，宽度应不小于2.0m。
2、干沟纵断面设计
首先根据干沟沿线各桩号的地面高程线；然后，根据干沟对控制地下水位的要求以及选定的干沟比降，逐段绘出日常水位线；再根据通航、养殖要求所确定的干沟各段水深，定出沟底高程线；最后，再由沟底向上，根据排涝设计流量要求的水深，绘制干沟最高水位线。
纵断面设计和横断面设计是相互联系的，需要配合进行。
纵断面设计时注意减少雍水现象，发生该现象时，可通过调整底宽，从而改变设计水深。
纵断面图应包括桩号、地面高程、最高水位、日常水位、沟底高程、沟底比降、挖深等。
设计底宽一般为0.5的整数倍，便于施工
通航民船要求：
沟道的日常水深应不小于0.5m，宽度应不小于2.0m。
沟段名称
底宽b（m）
水深h（m）
边坡系数m
渠床糙率n
流量Q（m3/s）
设计流量Q（m3/s）
渠道输水能力校核
断面流速v（m/s）
不淤流速v'（m/s）
不冲流速v"（m/s）
OA段
6.5
2.85
2
0.025
23.066
23.790
0.030
0.663
0.35
0.851
AB段
5
2.45
2
0.025
14.340
14.512
0.012
0.591
0.35
0.810
BC段
4
1.99
2
0.025
8.158
8.208
0.006
0.514
0.35
0.765
CD段
2.5
1.3
2
0.025
2.550
2.602
0.020
0.385
0.35
0.682
第5章排涝泵站的设计流量和装机容量
一、排涝泵站的设计流量
1、绘制白湖水位~水面面积~蓄水容积曲线图
白湖水位（m）
17
18
19
20
21
22
23
水面面积（km2）
0
2
4
4.8
5.1
5.3
5.5
蓄水容积（104m2）
0
140
380
790
1260
1720
2180
由白湖水位-水面面积-容积关系表可得如下图表：
2、抢排流量（排田流量）计算
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