庆城农田灌溉初步设计报告.docx
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庆城农田灌溉初步设计报告
庆城农田灌溉初步设计报告
第一章概况
1.1项目区概况
庆城县位于甘肃省东北部，泾河上游，东邻合水，西接黑河，与镇原县相望，南与西峰毗邻，北与华池、环县接壤。
地势由北向南倾斜，总土地面积2692.6km2,下辖5镇12乡，153个行政村，共有5.24万户、23.7万人、农业人口8.52万人，耕地面积81.88万亩，2009年农民人均纯收入2596.3元，农业总产值15933万元，财政收入为1.74亿元。
项目区驿马镇位于庆城县南部塬区，北与桐川乡相邻，南和西峰区毗邻，东接白马乡。
2012年项目区涉及杨湾、马园村2个行政村，13个自然村，635户，1869人，总耕地面积1.35万亩。
粮食作物主要有冬小麦、玉米、豆类，经济作物有油菜籽、黄花菜。
马园村人均收入2993元，杨湾村人均收入2653元。
本项目以建设高标准基本农田为中心，发展节约型灌溉，突出“沃土工程”、节水灌溉等措施。
1.2项目概述
1、项目范围：
项目区涉及驿马镇的马园、杨湾2个行政村13个自然村。
2、项目规模：
计划改造中低产田0.43万亩。
3、项目内容：
水利措施：
新打机井2眼，埋设dn90～75PVC-U（0.63MPa）低压输水管道8公里，架设高、低压输变电线路1.2公里，配套30KVA变压器2台。
农业措施：
改良土壤0.36万亩，其中：
平田整地0.28万亩，完成保护性耕作0.08万亩，全膜双垄沟播玉米示范0.06万亩，新修机耕路24公里。
林业措施：
农田防护林0.02万亩，在新修的机耕路两旁栽植胸径3厘米国槐8000株，株高2.5米,株距5米,成活率90%以上。
科技推广措施：
培训农民技术人员1400人（次），完成8期培训，发放各类图书1400套；示范推广新技术2项：
脱毒马铃薯种植0.05万亩，推广测土配方施肥技术0.43万亩。
4、投资估算和资金筹措（详见附表ZB-2）
项目计划总投资510万元，其中：
中央财政资金340万元，地方配套136万元（省级108万元，市级14万元，县级14万元），群众自筹（含投劳折资）34万元。
水利措施投资估算106万元。
农业措施投资估算345万元。
林业措施投资估算20万元。
科技推广措施投资估算19万元。
其它工程及措施20万元，其中：
管理费用16万元，工程管护费4万元。
5、工期：
2012年5月至2013年5月。
6、预期效益：
项目区建成后，可新增节水灌溉面积800亩，年节约水量7.54万m3,新增旱作农业面积600亩,新建高标准农田2800亩,新增农田防护面积2000亩。
项目区新增种植业总产值57.60万元，项目区农民纯收入增加总额52.62万元。
第二章总体设计
2.1项目总体规划设计原则及指导思想
2.1.1项目总体规划设计原则
1、坚持统一规划，集中投入，规模开发，综合治理，坚持建设高标准基本农田原则，充分发挥当地优势，大力提高农业综合生产能力。
2、坚持项目建设和新农村建设相结合的原则。
3、坚持节约资金，合理开发，保护环境，提高综合效益的原则。
4、坚持典型示范，引导农民走高效、低耗、高产、优质的农业产业化路子和旱作节水农业路子的原则。
2.1.2项目设计的指导思想
以科学发展观为主导，认真贯彻党中央、国务院和省委、省政府关于农业和农村经济发展的方针政策，坚持以科学发展观统领农业综合开发工作全局，按照推进社会主义新农村的总体要求，以提高农业综合生产能力为目标，以粮食稳步增产和农民持续增收为核心，以中低产田改造为重点，坚持把农田灌溉工程与农户人畜饮水工程相结合，把农田机耕路建设与村庄道路建设相结合，把农田防护林建设与绿色生态和谐家园建设相结合，把土地治理项目与产业化经营项目相结合，加强农业基础设施建设，改变农业生产条件，加快产业结构调整步伐，促进项目区农业和农村经济健康快速发展。
2.2规划设计采用的规范、取费依据及有关标准
1、财政部60号令《国家农业综合开发资金和项目管理办法》
2、国家农发办《国家农业综合开发土地治理项目建设试行标准》
3、甘肃省农发办《甘肃省农业综合开发土地治理项目初步设计编写提纲》（试行）
4、市农发办《关于编报2012年农业综合开发土地治理项目计划的通知》
5、庆城县《2012年驿马镇中低产田改造项目可行性研究报告》
6、项目区水文地质、自然条件、气候等资料。
2.3项目总体规划设计
项目区规划布局严格按照国家农业综合开发中低产田改造项目的设计要求，以农业灌溉为主，兼顾人畜饮水。
突出田成方、林成网、路相通、管相连、旱能灌的设计目标，综合应用水利、农业、林业、科技配套措施，着力从改善农业生产基础条件，增强农业发展后劲，提高农业综合生产能力等。
项目总体规划：
计划改造中低产田0.43万亩，新打机井2眼，埋设低压输水管道8公里,架设输变电线路1.2公里；改良土壤0.36万亩，其中：
平田整地0.28万亩，保护性耕作面积0.08万亩，全膜双垄沟播技术示范0.06万亩，新修机耕路24公里；营造农田防护林0.02万亩；培训农民技术人员1400人次，脱毒马铃薯种植0.05万亩，测土配方施肥技术0.43万亩。
2.4项目分村规划设计
项目区以改造中低产田为主，通过修筑机耕路，新打机井，维修机井，配套输水管道，进行有效灌溉。
实施土壤改良，发展马铃薯种植产业，引导农民走高产、高效的农业产业化路子。
2.4.1驿马镇马园行政村
水利措施：
新打机井1眼，埋设dn75～90PVC-U（0.63MPa）低压输水管道3.1公里，架设高、低压输变电线路0.6公里。
农业措施：
改良土壤0.23万亩，平田整地0.19万亩，保护性耕作0.04万亩，全膜双垄沟播技术示范0.03万亩，新修机耕路16公里。
林业措施：
农田防护林0.013万亩。
科技推广措施：
培训农民技术人员700人（次），示范推广脱毒马铃薯种植0.025万亩，测土配方施肥技术1项。
2.4.2驿马镇杨湾行政村
水利措施：
新打机井1眼，埋设dn75～90PVC-U（0.63MPa）低压输水管道4.9公里，架设高、低压输变电线路0.6公里。
农业措施：
改良土壤0.13万亩，平田整地0.09万亩，保护性耕作0.04万亩，全膜双垄沟播技术示范0.03万亩，新修机耕路8公里。
林业措施：
农田防护林0.007万亩。
科技推广措施：
培训农民技术人员700人（次），示范推广脱毒马铃薯0.025亩，测土配方施肥技术1项。
第三章项目主要措施及建筑物设计
3.1水利措施
项目区主要通过新打机井、埋设低压输水管道等措施，为项目区农田提供农业灌溉水源，发展节水灌溉面积800亩。
灌区建成后灌溉用水量可比漫灌节省70-80%，将为大田经济作物节水灌溉作出示范指导作用，并为果树高产、稳产提供保证，对促进产业结构调整起到一定的推动作用。
该项目区计划新打机井2眼，埋设低压输水管道8公里,输变电线路1.2公里。
3.2项目区水资源供需平衡分析
3.2.1项目区水资源概况
项目区主要可利用水资源为地下水，项目区位于庆城县驿马镇马园村、杨湾村，属董志塬边缘地带，境内单井日涌水量为200～400m3，因项目区属董志塬边缘地带，在确定地下水多年平均储量时采用多年平均降雨量的3.2%进行计算，新打机井分别位于马园村马园组、杨湾村程塬组，两组所在区域总土地面积约为16.5万亩，该区多年平均降雨量为498mm，经计算多年平均储量为19.12万m3/年，在P=50%的平水年，地下水储量为17.57万m3/年。
在P=75%的偏枯年，地下水储量为12.43万m3/年。
3.2.2新打及现有机井供水能力
项目区计划新打机井2眼，2眼机井日总供水能力共为360m3，年供水能力13.14m3万/年左右。
3.2.3项目区设计水平年（P=50%）可供水量、需水量平衡分析
因项目区属干旱缺水地区，项目区灌溉设计保证率按P=50%考虑。
项目区计划埋设管道8公里，设计管灌面积800亩。
综上所述，在P=50%的水平年，马园村马园组及杨湾村程塬组所在区域地下水动储量为17.57万m3/年，管灌属节水管灌灌溉项目，每年灌水三次，毛灌溉定额按75m3/亩计算，经计算灌溉需水量为6万m3/年；项目区现有人口1869人，人均日用水量为40升，大家畜743头，日用水量为35升/头，生活用水为3.4万m3/年，总需水量为9.4万m3/年，机井年供水能力为13.14万m3左右，所以能够满足灌溉及生活用水要求，水资源供给有保障。
经检测水质矿化度小于1g/l，经检测其它指标均满足农田灌溉用水水质要求，适宜灌溉。
需水量计算结果见下表4—1、水资源供需平衡见表4—2。
灌溉需水量计算表表4—1
工程区名称、灌溉面积（亩）
灌溉定额
（m3/亩）
灌溉需水量
（万m3/年）
驿马镇
800
75
6
水资源供需平衡计算表（P=50%）表4—2
项目区
名称
灌溉需
水量
（万m3）
生活用
水量
（万m3）
总需水量
（万M3）
水资源量
（万m3）
机井可供水量
（万m3）
水资源余量
（万m3）
驿马镇
6
3.4
9.4
17.57
13.14
3.74
从表二可以看出，在设计水平年（P=50%）年供水量能满足灌溉需水量的要求。
3.3水利措施主要内容
3.3.1新打机井
项目计划在驿马镇马园村马园组、杨湾村程塬组各新打机井1眼，在选择新打机井的位置时，主要按照以下原则布设，一是离机耕路较近；二是灌区能够集中取水的地方；三是靠近塬区中心地带，避免在塬边打井；四是机井之间的位置相距一般要超过0.5公里；采取合理布局、计划开采的方式逐步进行水资源的开发利用。
通过对相邻已有机井水量、水质的调查化验，灌溉水源有保证，水质符合国家GB/T系列农田灌溉用水质量标准。
建设内容：
井孔开凿、安装井管、洗井、安装深井泵、封堵、抽水试验、修建高位水塔、新修配电管理房等。
深度：
根据当地地下含水层分布与出水量要求，结合当地现有机井运行情况，马园村马园组新打机井深度按260m设计。
采用砼护壁管和钢护壁管2种形式，其中：
砼护壁管长180m，砼滤水管长20米，钢滤水管长50米；杨湾村程塬组新打机井深度按290m设计。
也是采用砼护壁管和钢护壁管2种形式，其中：
砼护壁管长200m，钢滤水管长80米；水泵选择：
根据当地气象资料，该区域年降雨量约在500mm左右。
农业灌溉实施管道轮灌，拟定灌溉周期为15天，每次灌水定额为30m3/亩次。
结合当地经验，在农作物生长需水期灌水。
由于项目区配套推广管灌技术，管道利用系数取0.9，水泵流量Q=20m3/h，每天工作9h。
杨湾村程塬组新打机井深度按290m设计，水泵安装深280m，考虑修建16m水塔和灌溉要求，根据计算，水泵选择200QJ20—338/25型潜水泵。
马园村马园组新打机井深度按260m设计，水泵安装深250m，考虑修建16m水塔和灌溉要求，根据计算，水泵选择200QJ20—297/22型潜水泵。
砾料：
为防止井孔抽水时造成坍塌、淤积，砾料选择为洁净圆滚河砾石，砾径5～10mm，围填量不能少于计算量的95％。
高位水塔：
为了满足管灌区水压技术要求。
2眼机井旁分别配套一座塔高16m（其中塔筒高12m，水箱高4m），容积30m3，水塔为砖混结构。
水塔砌砖基础直径为6.16m，高2.8m，底设15Cm厚的钢筋砼垫层，3：
7灰土垫层厚45Cm，翻夯2.0m，基础开挖直径10m，深5.5m，地面以上1m高塔筒直径为2.52m，M10水泥砂浆砌砖筒厚62Cm，上部高3.4m塔筒内直径为2.64m，M7.5水泥砂浆砌砖筒厚49Cm，上部高7.6m内直径为2.76m，M10水泥砂浆砌砖筒厚37Cm，顶部水箱高4m，水箱为C20钢筋砼结构，水箱壁厚15Cm，底板厚18Cm，顶板厚10Cm，水箱外设12Cm厚的砌砖保温层。
塔筒内安装上、供、排水管道和方便于维修的爬梯。
水塔基础开挖后经夯实处理，素土填层采用打夯机夯实处理，使是压实系数达到0.95以上，水塔基础土层夯实处理承载能力按13t/m2考虑，后加之3：
7灰土和砼垫层处理，经计算，依据建造水塔所用的各种材料的自重和水箱装满水重后合计重量为288.12t，水塔基础面积为29.8m2，荷载为9.67t/m2，所以本次设计的水塔基础满足塬面地基要求。
本水塔是在汶川5.12地震后依据农发部门的要求设计的，水塔几年来已建设十多座，未出现过沉降变形及任何异常现象。
水塔的地基稳定计算如下：
水塔传至基础上荷载包括水塔自身荷载，风荷载、设备自重、行人重。
水塔的地基极限荷载采用太沙基的基础极限荷载公式：
式中：
pu——地基极限荷载，kpa；
f——地基承载力，kpa；
NrNcNq——承载力系数，根据地基土的内摩擦角
查图中的实线得：
Nr=8，Nc=19，Nq=8.7。
γ——地基土的天然重度，KN/m，取15KN/m；
b0——基础地面直径，m；c——粘聚力，kpa；
d——基础埋深，m；K——安全系数取3；
水塔传至基础上荷载小于地基承载力，因此基础尺寸满足要求。
配电工程：
马园村新井安装30KV变压器1台，杨湾村新井安装30KW变压器1台，每眼机井各配配电盘1面，各架设高压输变电线路0.3公里，低压输变电线路0.3公里。
成果资料：
水源、上水管道、水塔施工完成后，施工方向委托方提供施工资料、水量测量数据记录等有关资料，委托方（或监理方）向建设单位和主管单位提供监理报告和有关监理资料，以备验收。
施工计划：
工程计划从2012年5月开始，到2013年5月底全面竣工，通过县级验收，投入运行。
在实施中，严格推行招投标制、工程质量监理制、项目法人制、资金公示制，确保工程质量达到优良标准。
3.3.2输变电工程
马园村新井配套安装30KVA变压器1台，高压输变电线路0.3公里，低压输变电线路0.3公里；杨湾村新井配套安装30KVA变压器1台，高压输变电线路0.3公里，低压输变电线路0.3公里。
3.3.3输水管道工程
3.3.3.1工程规划
马园、杨湾2个村共埋设低压输水管道8公里，其中马园村3.1公里，杨湾村4.9公里。
3.3.3.2工程设计
根据地形条件、地形高差和道路布置管网，地面坡降为1/500，农作物种植为南北东西交错，根据实际进行管网布设，干支管均沿路布设，共配闸阀井19座，其中马园村9座，杨湾村10座。
共建出水口71座，其中马园村25座，杨湾村46座。
机井日上水按9小时计算，管道水利用系数取0.95，计算结果表明设计流量与单井出水量均衡，故用20m3/h为设计流量。
农业灌溉实施管道轮灌，拟定灌溉周期为15天，每次灌水定额为30m3/亩次，每年灌溉3次。
3.3.3.2沿线流量和节点流量和各管段的计算流量
共埋设管道8公里，用单位长度的管段计算比流量，按最高日、最高时的用水量分别计算其比流量。
计算公式：
q比＝Qmhd/∑L
式中：
q——比流量
Qmhd——除集中流量以外的最高日最高时的均匀流量
∑L——管段的总长度
配水管网水力计算公式如下：
h损＝1.13×109×L/D4.871×（Q/C）1.852×k
式中：
hf－管段沿程水头损失；
k－局部损失加大系数，k=1.10；
C－塑管水头损失计算修正系数，C=150；
L、Q、D－计算管段长度（m）、流量（m3/h）、管径（mm）。
配水管道经济流速为0.6m/s，据公式
，用管段流量经计算得：
管道选压力为0.63MPa的PVC-U管。
其中：
Φ90为0.1公里，Φ75为7.9公里。
马园村马园组埋设管道3.1公里，其中：
Φ90长0.05公里，Φ75长3.05公里。
杨湾村程塬组埋设管道4.9公里，其中：
Φ90长0.05公里，Φ75长4.85公里。
根据以上水力计算与水量预测平衡计算以及管道分区情况及管线长度，确定出水口管径为D63，截阀体开关选择为D63。
以上管道从机井水塔的闸阀井供水，采用出水墩接尼龙软管实行轮灌，每50-80m间距设D63截阀体开关及出水口一处，水从出水口引入农田，辐射宽度为100～150米，一般为道路一侧铺设管道，交叉铺设部位设阀门井，每1公里管道区间设检修井及控制阀一处。
管道采用胶圈接口，配备各种管件，末端设有堵头，要求管道埋设深度1.2米。
阀门井为砖混结构，基础素土翻夯0.6m，干容重为1.6T/m³，井盖为钢筋混凝土预制板，井圈为C20钢筋混凝土，底为10cm厚现浇C20素混凝土，侧壁墙为M7.5砂浆砌砖，厚24cm,1:
3水泥砂浆抹面，底部直径为1.2m，净高1.3m，管道穿越井壁时填油麻。
出水墩为砖混结构，基础素土翻夯0.5m，干容重为1.6T/m3，内设D63直通管，出水口设截阀体，地面以下管道外部为M7.5砂浆砌砖砌护，深度为1.2m，地面以上用C15混凝土保护截阀体，高度为0.3m。
（管道布置详见设计图）
3.4农业措施
3.4.1改良土壤
项目区共改造中低产田0.43万亩.
3.4.1.1平田整地
1、平田整地工程建设的必要性
全县以梯田建设工程为重点的坡面治理有效改善了农业生产条件和生态环境，为区域经济的发展和农业产业化结构调整及农业生产趋于机械化打造了平台，成为山区农业增产增效农民增收的基础工程。
具体体现在：
一是有效拦蓄了坡面及地表径流，减少了入河泥沙。
通过坡改梯工程的实施，使大量的“三跑”田变为“三保”田，有效控制了水土流失，提高了水、土资源的利用率，有效改善了生态环境。
二是改善了农业生产基础条件，促进粮食生产和农业增效，促进农民增收。
据测产，在相同条件下每亩梯田比坡地增产40—100公斤，按每亩年平均增产60公斤计算，仅此一项全县每年可增产粮食25.80万公斤，梯田已成为解决粮食增产的基础工程。
三是促进了产业结构调整、农业生产机械化进程和区域经济发展。
随着梯田工程的大力实施，农业生产逐步向机械化耕作迈进，大量的减少人力、财力、物力等资源浪费。
同时在产业结构调整方面发展了果品业，中药材产业及畜草和瓜果产业在内的农业商品生产，提高了农民收入，促进了区域经济的发展。
近年来梯田建设虽然取得了显著成效，但仍存在一些不容忽视的问题。
一是剩余坡耕地梯田建设任务艰巨。
剩余坡耕地多分布在立地条件差、群众生活困难的边远山区。
二是梯田建设资金不足。
随着形式的变化，机修梯田已成为梯田建设的主要形式，资金短缺严重制约着梯田建设工程的顺利实施。
三是原有梯田标准偏低，存在田窄、田面不平，埂坎坍塌、道路不配套等问题，需更新改造。
2、建设规模及工程布局
（1）建设规模：
项目区总规划平田整地0.28万亩，主要分布在5°～10°的坡耕地上。
其中马园村0.19万亩，杨湾村0.09万亩。
（2）工程布局：
庆城县2012年中低产田改造项目平田整地工程优先安排在人均基本农田少、坡耕地面积较大、水土流失严重的驿马镇马园村、杨湾村2个行政村实施。
3、工程设计
（1）梯田规划
本次方案编制中以施工区为单元，实地勾绘1：
10000施工区土地利用现状图；依据“集中连片、规模治理、突出重点、因地制宜、统一规划”的原则进行梯田和田间道路规划，绘制1：
10000施工区梯田建设规划图；按施工区详细填写图斑规划登记表，标清每个图斑的地理坐标，确保图表对位一致。
制图标准依据《水利水电制图标准-水土保持图》（SL73.6-2001）。
（2）田块设计
田块设计依据《甘肃省机修梯田技术规程》B62/T1161-2004），田块布设基本做到大弯就势、小弯取直，设计田块田面水平，填方部位预留10cm的沉陷高度，设计标准按防御20年一遇3-6小时最大暴雨进行设计。
依据《甘肃省水文图集》，
=65mm，Cv=0.65，Cs=3.5Cv,经计算，实施区10年与20年一遇3h、6h最大暴雨量如下表。
实施区最大降水量表
频率
3h降水量（mm）
6h降水量（mm）
10％
63.46
76.38
5％
76.09
91.55
（3）设计要求
梯田设计主要是田块断面设计，即确定田面宽、田坎高度和田坎坡度的规格尺寸。
分坡度设计。
田面宽度一般8m——30m；
田坎高度一般不大于6m；
（4）梯田断面设计
依实施区具体地形、地貌变化，分坡度设计，计算出不同坡度下梯田的优化设计断面。
依据设计断面计算出不同坡度下梯田断面要素如下表，再依据各要素间的关系计算出工程量。
水平梯田断面要素设计表
地面坡度（º）
田坎高（m）
田坎侧坡
田面宽（m）
斜坡长（m）
占地
土方量（m3）
田坎（m）
田埂（m）
占地（%）
3～5º
0.25～0.88
85
15～30
15.51─31.74
0.51─1.73
1.47
8.29─13.2
323.07～1101.88
5～10º
0.5～1.67
75
15─30
16.23─34.36
1.22─4.31
1.66
10.67～25.41
676.18～2385.19
10～15º
0.83～2.51
70
15─30
17.67─37.81
2.63─7.68
1.76
23.43～37.37
1348.65～3934.23
①水平梯田断面要素
α一原地面坡度（°）
β一梯田田坎坡度（°）
H—梯田田坎高（m）
BL—原坡地面斜宽（m）
B—梯田田面毛宽（m）
B1—田埂上宽（m）
B2—梯田坎占地宽（m）
D2—田埂下宽（m）
D1—田埂上宽（m）
Dh—田坎高（m）
②各要素间关系
田面毛宽B=BLcosα
田坎高H=BLsinα=Btanα
原坡面斜宽BL=H/sinα
田坎占地宽B2=Hcotβ
田面净宽B1=H（cotαg-cotβ）
③田长
田长设计，应坚持在因地制宜的前提下，能长则长的原则。
一般为几十米到几百米，依具体地形、地貌变化而定。
④田埂
D2=D1+2Dh
田埂高度Dh在30cm以内，田埂上宽D1=30cm，田埂外坡角同田坎侧坡角β，田埂内边坡一般取1：
1，即45º或同外边坡。
（5）水平梯田工程量的计算
①土方量的计算
V=B1HL/8
V：
单位面积（hm2）梯田土方量（m3）；
L：
单位面积（hm2）梯田长度（m3）；
H：
田坎高度（m）；
B1：
田面净宽（m）。
单位净面积（hm2）土方量：
V净=1250H（m3/hm2）
单位毛面积（hm2）土方量：
V毛=1250HB1/B（m3/hm2）
②土方运输量的计算
土方运输量：
A'=1/12B1HLB
A'：
单位面积（hm2）土方运输量（m3.m）
土方运输量的单位为m3.m，是一复合单位，即需将若干立方米的土方量运若干米距离。
单位净面积（hm2）土方运输量A净'=833HB（m3.m/hm2）
单位毛面积（hm2）土方运输量A毛'=833HB1（m3.m/hm2）
（6）埂坎占地的计算
①埂坎长度的计算
LD=1000K/B（m）
其中:
LD—没公顷田埂长度（m）
B—田面平均毛宽
K—修正系数（1≤K≤1.3）
②埂坎面积的计算
①单位毛面积（hm2）梯田埂占地面积的计算
SD=BD*LD
SD—每公顷梯田埂占地面积
BD—田埂平均下宽
LD--每公顷梯田田埂长度
②单位毛面积（hm2）梯田坎占地面积的计算
SE=tanα/tanβ
（7）梯田面积的计算
梯田毛面积S毛=0.0001BL（hm2）
梯田净面积S净=0.0001B1L（hm2）（B1=B-B2）
4、施工要求
梯田施工包括定线、田坎清基、筑埂、保留表土、修平田面等五道工序。
（
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