宿鸭湖灌区总干八斗典型工程设计建设可行性研究报告.docx

1、宿鸭湖灌区总干八斗典型工程设计建设可行性研究报告宿鸭湖灌区总干八斗典型工程设计第一节 基本情况一、 水利工程现状典型区属总干八斗控制的灌溉范围。自1959年开灌以来基本实现配套到农渠（即四级配套），但“75.8”灌区冲毁渠系工程严重,加之群众平渠种地,农毛渠基本上没有了。项目区现有斗渠1条，农渠30条，斗渠现有比较完好，农渠已经不复存在。现斗渠系统共有建筑物39座，其中进水闸1座，桥梁36座，渡槽2座，全部为砖结构，年久失修，损坏严重，同时高程低，不能满足自流灌溉要求，除少数可进行改建外，绝大多数已不能利用。斗沟现有生产桥18座，农毛沟生产桥15座，除少数为铪结构外，大多为砖拱结构，年久失修，

2、严重影响当地农民生产生活需要，均需重建。项目区内交通，生产道路网已形成，斗渠两侧已植树造林，形成了初具规模的林带。二、 存在问题除以上所说的农、毛渠需要新配套，渠系建筑物绝大部分需要修复外，灌排工程还存在以下一些问题。1、干、支、斗渠抗旱临时扒口多，不利于管理和计划配水；2、有些灌溉渠道没有固定的灌溉范围，有些排水沟没有明确的流域界线，渠和渠、沟与沟、渠与沟串联，既不利于灌溉，又不利于排水；3、现有斗、农渠断面很大，但渠堤高程低，如果利用现有工程输配水，很难满足自流灌溉水位要求。项目区干群迫切要求发展灌溉工程，走高效农业之路，提高粮食综合生产能力，从而达到粮食增产，农户增收的目的，促进项目区农

3、业经济的发展。第二节 灌溉用水计算1、灌溉设计标准灌溉设计标准，按灌区统一规定的75%灌溉设计保证率进行设计。2、灌溉制度设计1、作物需水量和灌溉定额：直接采用水利勘测设计院利用彭曼法和水量平衡法，分析计算和宿鸭湖灌区的作物需水量和灌溉定额成果。（见下表）作物需水量和灌溉定额单位：立方米/亩作物水文项目小麦晚秋旱秋水稻平均50%75%平均50%75%平均50%75%平均50%75%生育期需水量2535256246.3228.3224.9245.5299.2325.1287.1347354392有效降雨190716221799192.3224185.8278.4285.7222.33032512

4、02地下水利用量40140140123.223.223.251.751.751.7净灌溉额定额9080140666010065601003203144002、灌水定额：根据省水科所等单位试验，旱作物播前水的灌水定额取用60m3/亩，生育期采用40m3/亩。3、轮灌方式：根据宿鸭湖灌区总体规划，总干八斗渠实行续灌，一次灌水周期10天，所属农、毛渠采用轮灌，轮灌周期4天。3、灌水率计算（1）作物种植比例根据目前作物种植情况和农业发展规划，项目建成后，作物种植比例为：夏粮作物以冬小麦为主占81.6%，秋粮作物玉米占18%，花生18.4%，水稻占80%，复种指数达到1.98。（2）灌水率计算灌水率按下

5、式计算式中：q净-灌水率（立方米/秒.万亩）;mi-作物净灌水定额(立方米/亩);ai-作物种植面积百分数(%);T-次灌水轮灌时间(天);根据宿鸭湖水库灌区可行性研究报告第一册资料，选择平均年份的6月上旬旱作早秋生育期灌溉，晚秋灌播种水，水稻泡田水是灌水高峰时期，这期间需要灌溉作物及其所占耕地面积，百分数和灌水定额计算如下：1、斗渠灌水率Q净=(0.1860+0.81.1)/(8.6410)=1.15立方米/秒.万亩2、农渠灌水率Q净=(0.1860+0.81.1)/(8.644)=2.88立方米/秒.万亩第三节 工程规划1、规划原则（1）旱、涝灾害是影响项目区农业生产发展的主要因素，必须综

6、合治理，能灌能排，灌排分设，灌、排统一规划；（2）工程规划要着眼当前，立足长远，因地制宜，讲求实效，灌、排、布置力求整齐，灌（排）渠（沟）间距、长度满足除涝、排水和耕作要求；（3）充分利用现有工程设施，以减少工程量，节省投资和工程占地；（4）上、下游统筹兼顾，保证下游用水，干、支、斗、农、毛五级配套，尽量减少越级取水；（5）根据水法和灌溉排水渠系设计规范（SDJ217-84）R的有关规定进行工程规划设计，力求工程规范化，标准化；（6）工程规划在充分考虑自然条件的基础上适当考虑行政区划，并尊重当地群众习惯。二、灌溉系统规划根据规划区原则结合现有工程情况，项目区内共规划斗渠1条，农渠30条，毛渠8

7、2条。项目区除斗渠尚存外，其余农、毛渠全部为新规划。现分述如下：（一）斗渠系统项目区内共规划斗渠1条，从总干渠引水。根据河南省水利勘测设计院编制的宿鸭湖灌区复建改造工程可行性研究报告第一册的内容，总干八斗灌溉面积8262亩。根据项目区的实际情况，结合方田布置农、毛渠，农渠间距一般为200-300米，共布置农渠30条，总长19940米。每条农渠控制范围内布置2条毛渠，间距200-300米，共规划毛渠82条。(二)灌水沟规格和输水垄沟1、灌水方法项目区土壤是砂姜黑土，该土壤有效蓄水能力低（060厘米土层不足40立方米/亩），降雨又较多，且集中在6-9月，易涝易渍，这就决定只能是“小水（小灌水定额）

8、勤灌”一般畦灌很难实现小定额灌溉，据当地井灌经验，畦灌亩次灌水量一般不少于70立方米，渠灌更多，而且畦灌还有使土壤板结和发生裂缝的弊端。据省、市水科所等单位在宿灌区内试验，喷灌、鼠道渗灌（鼠道间距2-3米，深0.4米）和沟灌，三种灌水方法都适合砂姜黑土地区。喷灌可以根据作物需水要求，人为控制灌水定额的大小，灌水均匀，不破坏土壤结构，是砂姜黑土地区理想的灌水方法，但投资大，耗能多，浇地成本高，大面积使用国家和农民个人都难以承受。鼠道渗灌，灌水定额可控制在40-50立方米/亩/次。且地不板结，裂缝很少，既有利于作物根系生长，又有利于减少土壤蒸发也是一种好的灌水方法，但灌后表层10厘米左右土壤水分低

9、，不能满足种子发芽和苗期生长所需土壤水分，这个问题有待进一步研究解决。目前也不宜大面积推广使用。沟灌和鼠道渗灌相近，主要靠土壤毛管作用湿润土壤，故灌后地不板结，裂缝少，土壤水分布也比较均匀，灌水定额可控制在40-50立方米/亩/次，既可用于夏播作物，又可用于秋播作物，而且开沟简单成本低，是砂姜黑土地区目前可推广的一种灌水方法。2、灌水沟规格和灌水技术根据试验灌水沟的合适规格是：沟长50-80米，纵坡1/500-1/1000；沟深为沟首0.1米，沟尾0.2-0.3米，但不要穿透犁底层；沟底宽0.1-0.15米，沟距2米左右（播种机具宽的整倍数）。入沟流量与沟长、纵坡有关，沟长、纵坡小，入沟流量大

10、，反之则小，一般采用13升/秒。沟灌一般是九、十成改沟，即水流到沟长的90100%，要停止向沟内供水，砂姜黑土的沟灌，根据试验水到沟尾后，还要继续向沟中供水的时间，与灌水定额，一条沟控制面积大小，入沟流量以及土壤的渗透性能等因素有关，需要进行大量试验分析才能确定，根据现有试验资料灌水定额4050立方米/亩，灌水时间约需11.5小时。该灌水沟在灌溉后，在脱水过程中，土壤收缩会产生裂缝，再灌水时会沿裂缝产生大量渗漏，因此在灌水前最好对灌水沟裂缝作适当处理。如用细土粒填补裂缝，也可用旧塑料薄膜填在沟内或其他方法。3、输水垄沟输水垄沟属临时渠，在耕作时，允许破坏，但输水垄沟的进水口设有闸门是固定建筑物

11、，因此输水垄沟的位置和长度固定以后就不要变动，输水垄沟的间距是灌水沟的长度即5080米，输水垄沟长度是毛渠的间距即200300米，每条输水垄沟灌溉1535亩，输水垄沟纵坡应大于地面坡度，以减少占地，一般采用1/5001/1000，沟底宽0.20.3米，水深0.250.3米，边坡1:0.5左右，堤顶高出地面0.1米，输水垄沟流量：总干、干斗系统为6-15升/秒，支斗系统为16-37升/秒。三、排水系统规划（1）排水标准1、除涝标准根据宿鸭湖灌区规划要求和项目区排水河道荆河的现有排水能力，项目区排水系统按五年一遇除涝标准规划，交叉建筑物按十年一遇标准设计，其排水模数五年一遇为1.05立方米/秒/平

12、方公里,十年一遇为1.6立方米/秒/平方公里。2、防渍标准防渍标准的具体指标是作物在不同生长期要求保持一事实上的地下水适宜深度，即土壤里的水分和空气状况适宜于作物根系生长（有利于作物增产）的地下水深度，称为耐渍深度。根据生产实践和试验研究作物防渍有两项指标：一是作物生长期内要求保持的耐渍深度；二是短期允许的耐渍深度，也就是雨后地下水升高到地表以后，要求在一定时间内降低到一定的埋深。由汝南砂姜黑土排、灌技术试验区对玉米进行了排渍标准的试验，其结果是5年一遇降雨频率情况下雨后地下水埋深2天降到0.3米,4天降到0.5米以下,作物减产在10%以下。本次设计采用的防渍标准是：作物生长期地下水埋深经常控

13、制在0.8-1.0米以下，降雨期间允许地下水上升，但雨后4天需降至0.5米以下。（二）末级排水沟的规格布局末级排水沟即要及时排除地面涝水，又要在雨后及时降低地下水，使作物免受涝、渍灾害。综合汝南县砂姜黑土排灌技术试验区的成果分析，结合项目区已基本形成深1.0-1.2米，200200米或200300米的方田沟，田间排系网络的特点，在田间排水工程布局上为了满足排涝的要求，末级排水沟在沟深1.0-1.2米的情况下，间距一般以200200米为宜，对于超过300米的适当增加毛排；对于已经形成的方田继续使用，暂不改造；对于没有形成方田的地区，在末级排水工程配套上，不再搞方田而搞成条田，条田的间距200-3

14、00米，长度500-800米（即斗排的间距）。（三）斗沟及其以下排水系统的规划典型区斗沟及其以下排水系统基本形成，除极少数外，在部分排水沟布置合理。根据工程规划原则和末级排水沟合理布置要求，项目区共规划斗沟1条，农沟30条。1、排水系统总干八斗沟，全长5800米，控制流域面积5.51平方公里,斗沟由西向东流入韩坡干沟。2、农沟典型区内现有农沟11条，根据实际新规划19条，以满足雨期排涝要求。四、建筑物规划根据上述规划原则，项目区内共规划各类建筑物362座。1、配水建筑物：项目区规划范围内包括1座斗渠进水闸，其它的只是农、毛渠进水闸和输水垄沟进水口，共规划农渠以下配水建筑物112座，农渠进水闸3

15、0座，平均每座控制275亩，毛门82座，平均每座控制100亩，输水垄沟进水口137座，平均每座控制60亩。2、交叉建筑物：在渠道与排水沟、渠道、河沟与道路交叉处，视其相对位置，设渡槽、桥梁等交叉建筑物，其中交通桥按需要规划，斗渠、斗沟生产桥间距400米，农渠农沟和水稻区毛渠桥间距300米进行规划。项目区规划渠道系统各类桥梁共127座，其中斗渠交通桥2座，农渠生产桥22座，毛渠生产桥103座，由于现有桥梁高程低且为砖拱桥，年久失修，损坏严重，故不准备利用。排水系统共规划浆砌石砼拱桥91座，其中：跨径1.5米33座，跨径2米58座。3、硬化渠道：为充分发挥灌区效益，提高水的利用率，本次规划项目区内

16、斗、农渠全部硬化，共25.74公里。第四节 工程设计一、灌溉渠道设计斗渠有测量资料，按实际设计，农、毛渠无测量资料且数量多，拟按照灌溉面积分档设计，由于总干八斗渠是续灌，而农渠是轮灌，其灌水率不同。（见下表）渠系断面设计成果表渠系断面形式设计流量(m3/s)比降i糙率n内外边坡m设计水深h（m）设计底宽b（m）设计流速v（m/S）超高A（m）渠深H（m）堤顶宽d（m）总干八斗梯形0.81/80000.01511.041.00.250.261.61. 0农渠梯形0.071/10000.01510.40.50.400.200.500.50(一)各级渠道的工作制度总干八斗采用续灌,灌水周期10天,灌

17、水率1.15立方米/秒.万亩,下属农、毛渠实行轮灌，每条斗渠分两个轮灌组，农渠轮灌期4天，灌水率2.88立方米/秒.万亩，每条农渠亦分两个轮灌组，则毛渠轮灌期为2天，灌水率5.76立方米/秒.万亩。（二）设计流量和渠系水利用系数各渠设计流量按下式计算:Q设=Q净/nQ净=q.N=Q净/Q设=1/(1+.) =A/Q净m式中:Q设,Q净分别为设计流量和灌溉净流量(立方米/秒);n渠系水利用系数;q灌水率(立方米/秒.万亩);各渠灌溉面积(万亩);每公里渠道渗漏损失百分数(%);A.m分别与土壤有关的系数和指数，项目区土壤为中等透水性，查“84规范”A=1.9，m=0.4。田间水利用系数假定为0.

18、95，按上述公式计算，各级渠道水的利用系数是：毛渠0.920.94，农渠0.8660.91，八斗渠水利用系数为0.753。（三）纵横断面设计1、 渠道纵断面设计根据项目区总体规划，八斗进水闸前水位为 49.43米；为保证自流灌溉，斗渠控制水位按下式计算：B分=A0+h+Ii+式中：B分斗渠分水口要求的控制水位（米）；A0灌溉范围内地面参考点高程（米）；h输水垄沟水位与参与点地面高程差（米），取h=0.1米；I分水口至参考点之间各级渠道长度（米）；i农、毛渠和输水垄沟比降，输水垄沟用 1/1000，毛渠为1/2000，农渠为1/3000；分水口至参考点各级渠道建筑物局部水头损失（米）；按上述公式

19、，各斗渠选择并计算几个代表性分水口要求的控制水位，结合各渠道进水闸前水位，拟定渠道纵坡，计算水面线，分水口要求的控制水位应等于或低于设计水面，设计成果见各渠道纵断面图。2、 渠道横断面设计(1)水力要素的确定根据项目区土质和各渠道设计流量，对照“84规范”选定内外边坡系数为1，堤顶超高0.2米，堤顶宽斗渠1.0米，农渠0.5米，不淤流速0.3-0.4米/秒，不冲流速0.65-1米/秒。(2)渠道横断面设计本次设计斗、农渠均采用梯形，下面只以斗渠为例加以说明，由八斗过流量0.8推算，应采用较深的水力最佳断面，其计算公式如下：B=b0/h0=2()R0=h0/2X0=b0+2h0h0=1.189n

20、Q/（m1-m）m1=2式中：b0渠道底宽（米；） h0-水深（米）；R0水力半径（米）m内边坡系数；x0-湿周（米）n-渠道糙率；Q设计流量（立方米/秒）二、 排水系统设计（一）主要参数的选定1、上下级沟底高差根据“规范”斗沟出口处沟底，比干沟沟底及农（毛）沟出口处沟底高0.10.5米，采用0.2米。2、末级排水沟超高和局部水头损失,末级排水沟除涝水位低于面，即超高取0.2米，上下级沟道排涝水位衔接落差采用0.1米。3、排水沟纵坡斗沟纵坡由设计确定，末级排水沟选用1/30001/4000。4、排水沟糙率和边坡排水沟糙率采用0.015，斗沟边坡根据流量大小采用1:1.51:2.0，末级排水沟采

21、用1:1。5、排水沟不冲流速0.65-1米，不淤流速0.30.4米。（二）排水沟设计流量和水位计算1、排水沟流量（1）排水沟设计流量的组合排水沟流量包括排涝，排渍和日常流量三种流量。排涝流量按五年一遇排模，q涝=1.05立方米/秒.平方公里计算，日常流量即保持地下水位在作物生长期的适宜深度所需排除的地下水，参考有关资料，q地=0.02立方米/秒.平方公里。排渍流量即雨后地下水4日内由地表降到0.5米埋深所产生的流量，根据项目区土壤给水度0.036计算，q渍=0.360.5/(40.036)=0.05立方米/秒.平方公里为安全计，排水沟设计流量按以上三种组合而成。（2）排水沟设计流量的计算排水沟

22、流量按下式计算Q= q.A式中：Q排水沟流量（立方米/秒）； q排水模数（立方米/秒.平方公里）； A流域面积（平方公里）。末级排水农、毛沟条数多，逐条计算，工作量大，按流域面积分档计算，计算结果如下：流域面积小于100亩的，流量0.075m/s,排水模数1.12 m/（s.km）;流域面积101-300亩的，流量0.22 m/s，排水模数1.12 m/（s.km）。2、水位计算末级农、毛排水沟没有纵断面测量资料，不进行水位计算。 斗沟按下式计算：Z=Ao-D-式中：Z-农（毛）沟入斗沟处水位（米）；Ao-地面参考点高程（米），选择离沟较远比较低洼的点作为参考点：D-末级排水沟超高（米），取D

23、=0.2米；l-农（毛）沟长度（米）； i-农（毛）沟纵坡，i=1/3000-1/4000 z-农（毛）沟局部水头损失（米），上、下级沟道排涝水位衔接落差取0.1米，计算结果点绘在斗沟纵断面图上。（三）纵横断面设计1、纵断面设计根据韩坡干沟及现有排水沟断面情况，纵坡采用1/4000，超高0.2米，即除涝水位一般在地面以下0.2米左右。2横断面设计斗沟分段，农（毛）沟分档计算断面水力要素，其计算公式为：Q=A.CA=（b+mh）hX=b+2hR=A/xC=（1/n）R1/6式中:Q设计流量(立方米/秒);A-过水断面积(平方米);C- 谢水系数;R- 水力半径(米);i- 水面坡降;B- 沟底宽

24、(米);h- 沟水深(米);m- 边坡系数;v- 流速(米/秒);沟深变化采取1/1000坡过渡，沟底宽变化时采取渐变段过渡，设计流速在允许不冲不淤流速之间。末级排水农、毛沟底宽按构造断面底宽0.5米，水深1.0米，边坡1：1，比降1/3000计算，核算其过水能力为0.54立方米/秒，超过全部农、毛沟按排涝防渍要求的设计流量，故不再分档设计。三、建筑物设计（一）设计原则和标准1、设计原则（1）应使建筑物流态稳定，水头损失小；保证自流灌溉所需水位和除涝设计水位；（2）新修建筑物采用砼或铪和砌石结构，少用砖结构，以延长建筑物使用寿命；（3）根据规划建筑物数量多，但每座建筑物的工程量小，尽量采取用轻

25、型装配式结构，集中预制，既便于安装，又可节省投资；（4）为便于交通和群众生产，尽量避免爬坡过桥，过渠建筑桥梁采用平板式，排水沟采用拱式结构；（5）建筑物结构形式要方便管理和养护，能联合建筑的尽可能联合建筑。2、设计标准（1）建筑物设计标准按水利部1988年颁布的“水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（SD217-37，平原、淮海部分）”（试行）规定，本工程建筑物均按五级建筑物设计；（2）排水沟上交叉建筑物按十年一遇排涝标准设计；（3）桥梁荷载参照“公路工程技术标准（JTL-81）”交通桥按汽10级设计，桥面净宽5米，生产桥按汽-6级设计，净宽5米。（二）、渠系建筑物设计渠系建筑物主要有农、毛门，

26、输水垄沟进水口，进水闸、渡槽、桥梁等。1、农门及输水垄沟进水口按计算的过流量0.07立方米/秒,设计农渠进水闸，闸孔为0.50.5 平方米，采用预制装配式结构，以集中生产，节省材料和劳力，方便施工，门架横梁为C20铪，其他为C20砼结构，装配件接缝用M10水泥砂浆填充，农门及启闭设备，采用铸铁闸门及配套启闭机，这种启闭机具有启闭灵活方便，防水性能好，抗压强度高和有利管理等优点。输水垄沟进水口采用内径200毫米，长400毫米涵管上游加闸框及墙，均为砼结构，配以手提式砼闸门。2、交叉建筑物、渡槽：渡槽设计流量0.07立方米/秒，小于0.07立方米/秒采用矩形渡槽，为方便预制槽板，立柱栏杆条等采用铪

27、，下部为浆砌石，矩形渡槽上部为铪预板，里外用M7.5水泥砂浆抹面,槽深依流量和纵坡而定。、农、毛渠联合建筑物的形式为：闸门桥梁渡槽联合建筑物。联合建筑物上、下游均用翼墙连接渠道，并用砼块衬砌11.5米渠道，防止冲刷，槽台采用浆砌石，渡槽采用矩形，侧墙用浆砌石，槽底用铪预制板。3、进水闸：斗渠节制闸，闸孔尺寸为8080，闸门采用铸铁闸门并配套相应启闭机。4、桥梁：为方便农业生产、运输，有利水流条件，斗、农、毛渠均采用平板桥，上部桥板为预制铪平板，下部为浆砌石重力桥台，桥两边各有0.2米宽的路沿石，不设栏杆，设计跨度有4.0米,2.0米不等。（三）、排水系统建筑物设计排水系统建筑物主要是桥梁。桥梁

28、采用浆砌石砼拱桥，上部结构为砼拱圈，桥墩采用浆砌块石，跨度分别为：2.0米,1.5米.四、 建设规模(1)渠道衬砌典型区工程主要包括1条斗渠及30渠农渠，总长25.74km，经实地勘测，其中斗渠衬砌长度5.8km，农渠衬砌长度19.94km；面上排水工程利用原有排水沟进行开挖疏浚，不需重新开挖规划。 (2) 建筑物典型区内需建浆砌石砼板桥127座，其中2m板长103座， 4m板长22座，跨径16米板桥2座；进水闸113座，其中斗渠闸1座，农渠闸30座，毛门82座；渡槽31座，其中斗渠渡槽2座，农渠渡槽29座。第五节 编制依据一、河南省水利厅豫水建字200652号文颁发的河南省水利水电概预算定额

29、及设计概(估)算编制规定。二、 河南省水利水电概预算定额及设计概(估)算编制规定第四册、第五册建筑工程预算定额。三、河南省水利水电概预算定额及设计概(估)算编制规定第七册施工机械台时费定额。四、 设计估算编制中存在的其他应说明的问题1、基础价格 （1）工资单价：引水工程及河道工程工长5.18元/工时，高级工4.84元/工时，中级工4.15元/工时，初级工2.22元/工时。（2）主要材料、设备价：主要建筑材料价格按汝南县城现行市场价计算。机井配套设施价格采用市场上现行售价。（3）施工用水、电、风单价：水价1.0元/立方米；电价0.85元/度；风价0.10元/立方米。（4）机械台时费：将第一类费用

30、加上第二类计算所得费用之和。2、 取费标准(1)建筑工程费1.直接工程费：由直接费、其他直接费、现场经费三部分组成。其他直接费、现场经费以直接费为计算基数，根据河南省水利水电概预算定额及设计概(估)算编制规定费率表计取。2.间接费：根据工程种类按费率表计取。3.企业利润：按直接工程费和间接费之和的7%计算。4、税金：按直接工程费、间接费和企业利润之和的3.22%计算材料价差：材料预算价格与进入工程单价的价格之差乘以相应的材料用量。(2).施工临时工程：按建安工作量的2.3%计算。(3)独立费用建设管理费：按建安工作量的1.5%计算。工程监理费: 按建安工作量的2.5%计算。科研勘测设计费：按建安工作量的4.0%计算。（4）预备费：按第一、二、三部分的10%计算。五、 投资估算 工程总投资为600.94万元。其中:斗、农渠硬化332.46万元，建筑工程249.93万元，土方工程18.55万