暗管排水技术导则.docx

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暗管排水技术导则

暗管排水技术导则

1总则

 为正确应用暗管排水技术，防治土壤盐碱化，保证工程质量，节省工程费用，提高工程效益，改善生态环境，促进农业持续发展，制定本导则。

 本导则适用于新建、扩建和改建的暗管排水工程的规划、设计、施工和管理。

 暗管排水工程，应根据工程建设要求，全面搜集分析所需资料，进行必要的勘测、试验，积极采用新技术、新工艺和新材料，做到与当地农业、水利区划相一致，全面安排，综合治理，并结合先进的灌溉和农业技术措施进行工程的管理运用，获取减灾增产的持久效果。

 暗管排水工程的建设和管理，必须遵守国家有关法规和技术政策，工程建设单位应持有符合规定的设计资质证书和施工许可证；工程管理单位应严格执行各项管理规章和工程维修养护制度。

 暗管排水工程的建设和管理，除应遵守本导则外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

1.0.6 暗管排水工程

2基本资料

2.1概述

选择最佳的暗管规划和设计，从而建成有成效的排水工程，在很大程度上取决于排水资料的充分和可靠。

选择好的排水规划以与进行排水系统的设计和施工，都要求基本资料有充分的代表性。

基本资料应包括：

（1）地形，包括地形等高线等；

（2）水文地质（3）土壤（4）土壤盐化与碱化（）

2.2地形

1.地形图，1/5000-1/50000;或实测地形图

2.遥感影像图，ETM+,SPOT5，IKNOS,QUICKBERD等

3.在地形图上增加有关排水设计的资料：

（1）现有排水系统、灌溉系统；

（2）地下水埋深、地下水位等值线图；

（3）土壤盐化界线；

（4）K值、地下水埋深测试点；

（5）暗管排水规划图常用图列

2.3水文地质

1含水层

2隔水层

3土壤包气带

4排水区地层剖面示意图

2.4土壤特征：

（1）水平与垂直方向土壤导水能力；Kh、KV定义与测定方法

（2）给水度

（3）土壤质地：

野外分类鉴定方法，质地分类表与粒径分类表

2.5土壤盐化与碱化

（1）盐性土（盐土、盐化土）与碱土（钠质土）的分类

电导率、交换性钠百分比、钠吸附比等与分类表

（2）土壤盐渍化分级：

重、中、轻，主要特征、含盐量围；等

（3）碱土特征与分布；

（4）土壤盐分平衡与冲洗需水量

土壤盐分平衡公式

不同植物耐盐度

冲洗需水量计算

ThesaltconcentrationCpcanbetakenasapartofthesaltconcentrationofthesoilintheunsaturatedzone（Cu）giving:

Cp=Le.Cu,whereLeisthe leachingefficiency.Theleachingefficiencyisoftenintheorderof0.7to0.8,[11] butinpoorly structured,heavy clay soilsitmaybeless.IntheLeziriaGrandepolderinthedeltaoftheTagusriverinPortugalitwasfoundthattheleachingefficiencywasonly0.15.[12]

AssumingthatonewishestoavoidthesoilsalinitytoincreaseandmaintainthesoilsalinityCuatadesiredlevelCdwehave:

Ss=0,Cu=CdandCp=Le.Cd.Hencethesaltbalancecanbesimplifiedto:

▪Perc.Le.Cd=Irr.Ci+Cap.Cc

SettingtheamountpercolationwaterrequiredtofulfillthissaltbalanceequaltoLr（theleachingrequirement）itisfoundthat:

▪Lr=（Irr.Ci+Cap.Cc）/Le.Cd.

SubstitutinghereinIrr=Evap+Perc−Rain−Capandre-arranginggives :

▪Lr=[（Evap−Rain）.Ci+Cap（Cc−Ci）]/（Le.Cd−Ci） [9]

Withthistheirrigationanddrainagerequirementsforsalinitycontrolcancanbecomputedtoo.

Inirrigationprojectsin （semi）aridzones and climates itisimportanttochecktheleachingrequirement,wherebythe fieldirrigationefficiency （indicatingthefractionofirrigationwaterpercolatingtotheunderground）istobetakenintoaccount.

3田间与室试验

3.1确定K值的钻孔试验

渗透系数又称水力传导度或土壤导水率，在农田排水设计中，宜用钻孔水位回升法现场测定，一般要求每平方公里不少于4个测点。

 1.试验设备：

荷兰钻、提筒、卷尺、浮子、计时秒表等

2.操作程序

1 基本方法     在预定地点用土钻打孔，孔径为8～10cm，孔深应低于地下水面60cm，待孔水面稳定至原地下水位高程后，从孔中汲走一部分水，立即测定孔下降后的水位回升速率，按式（A-1）和表A-1计算渗透系数值。

测定使用的工具与设备有土钻、汲水筒、透水网管和带浮子的测绳、标尺架与秒表。

     2 操作要点     1）钻孔过程中应尽量不使孔壁土壤结构变形，避免形成封闭层。

为此，钻孔完成后应进行3次以上的汲水作业，以恢复孔壁土壤的透水性。

对于土壤稳定性差的地区，应采用与孔径相近的透水网管保护孔壁。

     2）待孔水面稳定至原地下水位高程后，用汲水筒从孔迅速提出一定水量，使水位降深40cm左右，立即从标尺架上放下带浮子的测绳，开始计时并读取初始地下水位测深。

     3）量测孔水位的回升速率，可按相同的间隔时段△t（s）连续量测各时段的水位回升值△h（cm）5次以上。

     4）随时注意浮子的上升不受孔壁摩擦的干扰，始终保持其灵活性。

     5）当地下水位回升值累计达30cm左右时，一次测试结束。

     6）重复测试2～3次，取其平均渗透系数值。

3.计算

渗透系数计算式

4.试验装置示意图

3.2确定K值的浅孔注水试验（用于地下水位之上的土壤特性测试）

1.试验设备：

荷兰钻、提筒、卷尺、浮子、计时秒表等

2.操作程序

3.计算

3.3双环试验

3.4试坑法试验

操作程序

计算公式

K=1440Q/CaD

3.5室试验

1.土壤颗分

2.

4规划

3.1一般规定

3.1.1 暗管排水规划应在了解土壤改良区自然社会经济条件、水土资源利用现状的基础上，查明治理区的灾害情况和排水不良的原因，根据农业可持续发展、环境保护和盐碱综合治理的要求，确定排水任务和排水标准，遵照统筹兼顾、灌排结合的原则进行总体规划。

在按照不同类型治理区的特点进行具体规划时，应符合下列要求：

   1 平原区应充分考虑地形坡向、土壤和水文地质等特点规划调控地下水位的排水系统。

在低洼地分布区，可采用沟、井、闸、泵站等工程措施，有条件的地方还可采用种稻洗盐和节渗沟等措施；

   2 盐碱区应根据当地自然条件和盐分组成与含量等情况，同时进行灌溉与排水规划，采取冲洗改良技术和有效调控地下水位的排水措施，并结合灌溉、农业与生物等措施，改良盐碱地。

3 对已建灌区发生次生盐渍化或次生渍害的地区应以水盐平衡或水量平衡为依据，制定以调控地下水位为主的排水规划和必要的监测规划。

3.1.2 暗管排水规划的工程措施和排水分区应符合下列规定：

   1 因地制宜地选择水平或垂直排水、自流或抽水排水与其相结合的综合排水方式。

   2 排水系统通常可分为干、支、斗、农四级。

其中干、支级宜选用明沟，斗级以下的田间排水工程应视含水层富水性、土壤状况和排水任务，因地制宜地选取明沟、暗管、竖井等排水措施或不同排水措施结合的组合排水措施。

   3 治理区受上游高地地表径流或地下径流补给，需在其影响的前沿地带布设节渗沟进行截流或截渗排水时，必须遵守统筹兼顾上下游和左右岸的排水要求，不得造成水利矛盾。

   4 在水资源不足地区的农田排水工程，原则上应为排水再利用创造条件。

   5 排水应在总体规划的基础上，根据灾害类型、地形地貌、土地利用、排水措施和管理运用要求等情况，进行排水分区。

3.1.3 暗管排水规划应根据工程系统和排水控制要求等情况，布设排水建筑物，并应符合下列要求：

   1 排水建筑物应随暗管排水工程系统统一规划并布设到田间。

   2 排水泵站应尽可能结合灌溉，实行排灌两用。

3.1.4 暗管排水规划必须进行方案比较，择优选取的规划方案应符合下列规定：

   1 工程实用、管理方便。

   2 工程建设投资省、运行费用低、经济效益高。

   3 有利于改善治理区外生态环境和农业可持续发展。

3.1.5 暗管排水规划应根据经济条件和生产发展要求，实行长远与当前相结合，工程措施与生物措施相结合，从骨干到田间统一规划，并制定实施计划。

3.1.5 暗管排水目的、正负影响与效益分析

Theobjectivesofagriculturaldrainagesystemsaretoreclaimandconservelandforgriculture,toincreasecropyields,topermitthecultivationofmorevaluablecrops,toallowthecultivationofmorethanonecropayear,and/ortoreducethecostsofcropproductioninotherwisewaterloggedland.Suchobjectivesaremetthroughtwodirecteffectsandalargenumberofindirecteffects.

Thedirecteffectsofinstallingadrainagesysteminwaterloggedlandare（Figure17.2）:

-Areductionintheaverageamountofwaterstoredonorinthesoil,inducingdriersoilconditionsandreducingwaterlogging;

-Adischargeofwaterthroughthesystem.

Thedirecteffectsaremainlydeterminedbythehydrologicalconditions,thehydraulicpropertiesofthesoil,andthephysicalcharacteristicsofthedrainagesystem.Thedirecteffectstriggeraseriesofindirecteffects.Thesearedeterminedbyclimate,soil,crop,agriculturalpractices,andthesocial,economic,andenvironmentalconditions.

Assessingtheindirecteffects（includingtheextenttowhichtheobjectivesaremet）isthereforemuchmoredifficult,butnotlessimportant,thanassessingthedirecteffects.

Theindirecteffects,whichcanbephysical,chemical,biological,and/orhydrological,canbeeitherpositiveornegative.Someexamplesare:

-Positiveeffectsowingtothedriersoilconditions:

increasedaerationofthesoil;stabilizedsoilstructure;higheravailabilityofnitrogeninthesoil;higherandmorediversifiedcropproduction;betterworkabilityoftheland;

earlierplantingdates;reductionofpeakdischargesbyanincreasedtemporarystorageofwaterinthesoil;

-Negativeeffectsowingtothedriersoilconditions:

decompositionoforganicmatter;soilsubsidence;

acidificationofpotentialacidsulphatesoils;increasedriskofdrought;ecologicaldamage;

-Theindirecteffectsofdriersoilconditionsonweeds,pests,andplantdiseases:

thesecanbebothpositiveandnegative;thenetresultdependsontheecologicalconditions;

-Positiveeffectsowingtothedischarge:

removalofsaltsorotherharmfulsubstancesfromthesoil;availabilityofdrainagewaterforvariouspurposes;

-Negativeeffectsowingtothedischarge:

downstreamenvironmentaldamagebysaltyorotherwisepolluteddrainagewater;thepresenceofditches,canals,andstructuresimpedingaccessibilityandinterferingwithotherinfrastructuralelementsoftheland.

3.3暗管排水工程组成与布局

3.3.1 田间暗管排水工程一般由吸水管、集水管（沟）、附属建筑物和排水出路组成，应符合下列要求：

    1 吸水管应具有良好的吸聚地下水流和输水能力；集水管（沟）应能与时汇集并排泄吸水管的来水。

    2 暗管排水工程应视其具体情况，设置检查井、暗管口门和集水井等附属建筑物。

    3 田间暗管排水工程的排水出路通常为明沟系统，应保证其排水通畅和沟道稳定。

构成暗管排水系统时的排水出路应符合本规2.2.3的规定。

3.3.2 暗管排水系统的组成、分级与管道的类型、规格等，应根据排水规模、排水要求、地形、土质、管材、滤料和施工条件等因素，经技术经济比较确定。

3.3.3 暗管排水工程的布置应符合下列规定：

    1 平原区暗管的平面布设：

　    1）地形平坦区宜采用吸水管布设在集水管（沟）两侧呈正交或锐角斜交的形式；在缓坡地区利用灌排相邻的排水沟为集水沟时，宜采用吸水管布设在集水沟一例呈正交或锐角斜交的形式。

　    2）平原区的吸水管宜采用等间距布设，并与地下水流向垂直或呈较大夹角。

　    3）在水田或水旱轮作区，一条吸水管宜布设在同一田块，当相邻田块的高程相近和种植作物相同时可串田布设。

3.4.1 在含水层的水质和出水条件较好的地区可采用竖并排水，并实行井灌井排，调控地下水位，综合防治旱、涝、盐渍灾害。

3.4.3 组合排水应根据治理要求和具体条件选用，并符合下列要求：

    1 在涝、渍、盐碱兼治的地区，可根据土质、地形、治理要求与技术经济等条件，选用明沟与暗管相结合的排水系统，其布设应有利于综合治理。

    2 在旱、涝、盐碱兼治且利用浅层淡水灌溉的地区，可采用井灌井排与明沟相结合的排水系统进行综合治理。

当有地面灌水或降雨人渗补给条件的浅层微咸水和半咸水地区，亦可采用明沟与竖井结合，利用竖井抽水灌溉，或经淡化后灌溉，或将不宜利用的咸水排出区外。

    3 在粘质土地区采用暗管排水治理渍害时，可在田问增设临时性的浅明沟、鼠道或线缝沟，构成深浅相同或相交布设的组合排水，并宜辅助以增强排水效果的松土、改土等措施。

3.4.4 排水工程的综合利用必须通过可行性论证，并应符合下列规定：

    1 利用排水明沟蓄水、输水进行灌溉时，必须考虑工程系统调度运用的灵活性，并采取防止沟道泥沙淤积、边坡坍塌与水位超标而引起两岸土地发生或加重涝、渍、盐碱灾害的有效措施。

    2 利用排水沟网建闸蓄水回补地下水时，宜选在土壤渗透性较好的沟网区或沟段，并应处理好蓄水回灌与正常排水的关系，防止土壤次生盐碱化和涝渍灾害。

不得引用水质超标的污水与含泥沙的浑水进行回灌。

    3 利用排水沟网进行养殖和水运时，其水深和水面宽度可按有关规定确定，严禁在排水沟网上节节堵坝壅水，必需增加的附属设施不得影响正常排水。

4设计

4.1一般规定

补充设计流程图与分步说明

4.2排水标准

4.2.1 农田排水标准可分为排涝、治渍和防治盐碱化三类，均应根据当地的作物种类、土壤特性、水文地质和气象条件等因素，并结合社会经济条件和农业发展水平，通过技术经济论证确定。

4.2.2 防治盐碱化排水标准的确定应符合下列规定：

    1 通常应以地下水临界深度为工程设计标准，当采用小于临界深度设计时，应通过水盐平衡论证确定。

    2 防治盐碱化的排水时间一般可采用8～15d将地下水位降到临界深度，并达到以下要求：

　    1）在预防盐碱化地区，应保证农作物各生育期的根层土壤含盐量不超过其耐盐能力。

　    2）在冲洗改良盐碱土地区，应满足设计土层深度达到脱盐要求。

3 防治盐碱化排水模数和冲洗改良时的排水模数可分别用下列公式确定：

补充防治盐碱化时:

排水标准

改良盐碱地初期排水标准

土壤盐平衡公式

等等

4.4暗管排水埋深和间距

4.4.1 暗管的埋深和间距应满足治渍或防治盐碱化的排水要求，并符合下列规定：

    1 吸水管的埋深可按公式***计算，其中沟中水深改用暗管半径。

    2 集水管的埋深应保证吸水管在正常条件下自由出流，其间距视吸水管的平面布置形式和地形而定。

    3 暗管埋深宜大于最大冻土层厚度。

4吸水管间距

胡浩特公式

唐南公式

恩斯特公式

各公式的适用条件

计算需要的参数获取

计算软件：

4.4.2 暗管管材和外包滤料的选用应符合下列规定：

    1 管材应经济适用、形状规整、壁厚均匀、管体平直和满足安全荷载的强度要求，使用年限不得小于20年；吸水管的进水孔隙面积应大于1000mm2/m；刚性管自然衔接的缝隙不得超过3mm；机械铺设刚性管的节长宜为33cm，接口宜为承插式或其他套接形式；在松软土层宜采用整体性能良好的轻型、柔性管材。

    2 吸水管周围一般应设置取材容易、施工方便、耐酸碱、不易腐烂、对作物无害且不污染环境的外包滤料，其渗透系数应比管周围土壤大10倍以上。

集水管底部宜设稳定管体的垫层。

    3 外包滤料一般应整管均匀铺设，其厚度应根据当地实践经验或通过试验确定。

一般宜采用砂砾材料，铺设厚度视土壤淤积倾向而定：

淤积倾向较严重的土壤不得小于8cm，淤积倾向较轻的土壤可采用5cm，无淤积倾向的土壤尚可适当减薄或只在管顶和两侧铺设。

采用有机滤料时以上数值应为压实厚度。

各种化纤外包滤料应通过实验确定。

机械铺设吸水管时，应选用粒状滤料、管滤结合或预包成型的管材。

4.4.3 排水暗管径的确定应符合下列规定：

   1 排水暗管的设计流量可按下式计算：

Q＝CqA（-1）

式中Q——设计排水流量，m3/d；

C——与面积有关的流量系数，通常只设一级或两级暗管时，可取C＝1；

q——治渍或防治盐碱化的设计排水模数，m/d；

A——暗管的排水控制面积，m2。

    2 排水暗管的径可根据设计流量用下列要求确定：

　   1）吸水管应用非均匀流公式计算：

　   2）集水管应用均匀流公式计算：

式中d——排水暗管径，m；

i——水力比降；可采用排水暗管比降；

a——与管充盈度a有关的系数，按本规附录J选用；

n——管糙率，通常瓦管取0.014，混凝土管取0.013、波纹塑料管取0.016，光壁塑料管取0.011，其中刚性管制做工艺不良的糙率值可按增大10%～20%计。

  　3）吸水管和集水管实际选用径应分别为计算径的1.2和1.1倍，但最小选用值分别不得小于50mm和80mm。

非圆形管可按其断面积折算成圆形管。

设计中，每条吸水管宜取同一管径，集水管可根据汇流情况分段变径。

   3 排水暗管比降按下列要求确定：

　   1）排水暗管比降应满足管允许不淤流速的要求，管径小于或等于100mm时可采用1/300～1/600；大于100mm时可采用1/600～1/1500。

在地形平坦地区，吸水管首、末端的埋深差值不宜大于0.4m。

　   2）管平均流速用下式计算：

V=（d/2）2/3i1/2β/n（-4）

式中V——管平均流速，m/s；

β——与管充盈度a有关的系数，按本规附录J选用。

 检查井、吸水管口门和集水井等附属设施的设计应符合下列要求：

    1 检查井直径宜大于80cm；井吸水管底应高于集水管顶10cm；井底应留有30～50cm深的沉沙段；明式检查井应加盖保护，暗式检查井的覆土厚度应大于50cm。

    2 吸水管口门应按排水控制要求设计。

无控制要求时，出口段3m左右应改用不透水管材，并伸出沟坡10cm以上，还应对明沟坡面进行防冲处理。

    3 采用分片抽排方案时，应根据汇流水量和扬程选择水泵，按运用灵活和管理方便等要求设计汇流集水井。

4.6排水系统建筑物

4.6.1 排水系统建筑物的设计应符合下列规定：