引水上山工程總體布置與措施設(shè)計分析

周占友

(遼陽縣水庫移民局，遼寧 遼陽 111200)

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引水上山工程總體布置與措施設(shè)計分析

周占友

(遼陽縣水庫移民局，遼寧 遼陽 111200)

通過對遼陽縣隆昌村南山片區(qū)引水上山工程的總體布置和各項措施的設(shè)計分析，該工程總體布置符合工程建設(shè)要求，工程設(shè)計因地制宜，符合工程建設(shè)的立地條件，滿足了工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。工程措施布局和工程措施設(shè)計為工程建設(shè)提供了詳實與可靠的前期理論數(shù)據(jù)依據(jù)，同時也為工程建設(shè)提供了堅實的基礎(chǔ)工作，為工程的順利實施奠定了堅實基礎(chǔ)保障。

灌溉工程；引水上山；總體布置；工程措施

1　工程基本情況

遼陽縣位于遼寧省中部、遼陽市南部，東與本溪、鳳城相連；南接岫巖、鞍山海城；西鄰遼中、臺安；北依遼陽市區(qū)和燈塔市，為遼寧工業(yè)城市中心地帶。工程位于遼陽縣隆昌鎮(zhèn)隆昌村西南方向2km的南山片區(qū)內(nèi)，工程區(qū)地理坐標(biāo)為東經(jīng)123°08′12.50"，北緯40°51′59.08"。工程所在的隆昌村土地總面積13.05km2，總?cè)丝?384人，非農(nóng)業(yè)人口240人。片區(qū)內(nèi)上山作業(yè)路為土路，路寬2.0～2.5m。同時，上山作業(yè)路路面狹窄，起伏較大，果農(nóng)運輸果品，上山除草、打藥極其不便。該溝道兩岸山坡現(xiàn)有果樹面積8 hm2，主要有南果梨，蘋果，榛子等果樹，果樹樹齡在3～10 a。工程區(qū)溝道內(nèi)溪水四季不斷，現(xiàn)無任何灌溉設(shè)施。通過修建蓄水池可以蓄存天然降水及山間溪水，蓄水灌溉。增加土壤的肥力，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，增加農(nóng)民的經(jīng)濟效益，帶動當(dāng)?shù)剞r(nóng)民致富，繁榮市場，穩(wěn)定社會秩序[1]。

2　工程任務(wù)及規(guī)模

遼陽縣隆昌村南山片區(qū)引水上山工程的建設(shè)任務(wù)就是修建蓄水池及鋪設(shè)果樹灌溉管線，解決果樹園區(qū)灌溉問題；修建作業(yè)路，為上山耕作及果品運輸提供方便；修建水源井一眼，滿足片區(qū)后期開發(fā)管理人員生活用水。通過工程項目的實施，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，增加農(nóng)民的收入，帶動當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟[2]。本工程修建蓄水池2座。于干作業(yè)路樁號0+500處修建1號蓄水池，規(guī)格為10×10m，池深2.80m。蓄水池四周為漿砌石擋土墻護(hù)砌，上游設(shè)置進(jìn)水口，下游設(shè)置溢流口。墻頂部為鋼筋混凝土梁，梁頂部設(shè)置鐵藝欄桿。于山頂處修2號建蓄水池1座，池直徑為6m，池深1.80m。基礎(chǔ)為漿砌石基礎(chǔ)，砌體為磚結(jié)構(gòu)，砌筑砂漿標(biāo)號為M15。于干作業(yè)路起點處新建水源井1眼，井深120m，井外徑為325mm。修作業(yè)路3條共1500m。其中干作業(yè)路1條，長度650m；支路2條，長度850m，其中1號支作業(yè)路370m，2號支作業(yè)路480m。干作業(yè)路路面為砂礫料結(jié)構(gòu)，寬度2.00m，鋪筑厚度0.10m；路基為砂礫石結(jié)構(gòu)，寬度2.50m，路基鋪筑厚度0.20m。支作業(yè)路為開挖及平整路面，寬度為2.50m，厚度為0.30m。鋪設(shè)灌溉管網(wǎng)11085m，其中引水上山供水管1條，管徑Φ40mm，長度為380m；管理區(qū)供水管線1條，管徑Φ40mm，長度300m；干管2條，管徑Φ50mm，長度為340m；支管5條，管徑Φ50mm，長度為880m；立管185條，管徑Φ25mm，長度為370m；毛管185條，管徑Φ25mm，長度為8815m。水源井配套100QJ4-25/20潛水泵1臺套；1號蓄水池50DL-8/7.5kw多級泵1臺套。配套5.5kw微機1臺套；11kw微機1臺套。

3　工程總體布置與措施設(shè)計

3.1總體布置

3.1.1工程布置

根據(jù)地形條件在干作業(yè)路樁號0+500處布置1號蓄水池，1號蓄水池內(nèi)設(shè)置水泵，水泵與上山干管相連接，灌溉期間將水引至山頂上的2號蓄水池內(nèi)，2號蓄水池修建山脊處，2號蓄水池內(nèi)下設(shè)分支管，分支管布置在果樹園區(qū)內(nèi)。其中，上山供水管線1條，灌溉管線5條。配套水泵2臺套，其中：深井潛水泵1臺套，蓄水池引水上山水泵1臺。配套微機變頻控制柜2臺套，其中5.5 kW微機變頻控制柜1臺套，11 kW微機變頻控制柜1臺套。

3.1.2工程設(shè)計內(nèi)容

根據(jù)土地利用規(guī)劃結(jié)果，通過對現(xiàn)有措施的配套完善，現(xiàn)初擬在工程區(qū)采取以下工程措施，主要有修建蓄水池2座，水源井1眼，修作業(yè)路3條共1500m，鋪設(shè)管路11085m。

3.2工程典型設(shè)計

3.2.1基本情況

土壤資料。果園內(nèi)主要為棕壤土，土壤容重為1.42g/cm3，田間最大持水量20%～22%，土層厚度8—15m。

灌溉系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)。設(shè)計土壤濕潤比為40～60%，取55%；設(shè)計灌水均勻度95%；灌溉水利用系數(shù)為0.95。

灌水器的選擇。灌溉區(qū)毛管采用PE∮25mm噴灌管。

3.2.2系統(tǒng)總體規(guī)劃布置

1)園區(qū)按固定式管道系統(tǒng)布置，鋪設(shè)灌溉管網(wǎng)11085m，其中引水上山供水管1條，管徑Φ40mm，長度為380m；管理區(qū)供水管線1條，管徑Φ40mm，長度300m；干管2條，管徑Φ50mm，長度為340m；支管5條，管徑Φ50mm，長度為880m；立管185條，管徑Φ25mm，長度為370m；毛管185條，管徑Φ25mm，長度為8815m。毛管位于地面以上，其余管線均埋設(shè)于凍土層以下。

2)灌水器布置形式。工程建設(shè)為噴灌區(qū)，噴灌區(qū)的毛管順作物行向布置，毛管間距為10m。

3)管道的規(guī)劃布置形式。由2號蓄水池處引出2條干管，管徑為Φ50mm，進(jìn)入園區(qū)后2條干管延伸5條支管，管徑為Φ50mm，每條支管分別向兩側(cè)延伸出26條毛管，管徑為Φ25mm。

3.2.2.1灌溉制度的確定

設(shè)計灌水定額。依據(jù)下式計算。

m=0.1γzp(θmax-θmin)/η

(1)

式中：m為設(shè)計灌水定額，mm；γ為土壤容量，工程區(qū)土壤為棕壤土，γ取1.42g/cm3；z為設(shè)計土壤濕潤層深度，z=1.1m；p為設(shè)計土壤濕潤比，p=50%；θmax-θmin為適宜土壤含水率上下限(占干土重量百分比θmax=28%、θmin=22%)；η為灌溉水有效利用系數(shù)，取0.95。

由以上參數(shù)計算結(jié)果為：果樹灌水定額m=542.85 m3/hm2。

3.2.2.2系統(tǒng)工作制度的確定

1)設(shè)計灌水周期。依據(jù)下式計算。

T=mη/Ia=9.37

(2)

取設(shè)計灌水周期為10d。

式中：T為灌水周期，d；m為設(shè)計灌水定額54.26mm；Ia為耗水強度5.50，mm/d；η為灌溉水利用系數(shù)，=0.95。

2)一次灌水延續(xù)時間。按照下式計算。

t=mStSr/nsqd

t=m×St×Sr/nsqd

(3)

式中：t為次灌水延續(xù)時間，h；m為設(shè)計灌水定額，54.26mm；St為出水點距離，取0.5m；Sr為毛管間距，取2.5m；qd為出水點流量，取22L/h；ns每顆果樹的灌水器個數(shù)。

計算得：t=mStSr/nsqd=3.08h(取t=3h)

3)輪灌組數(shù)目確定。公式如下：

N=T1×T/t

(4)

式中：N為灌溉組數(shù)，組；T1為系統(tǒng)每天工作小時數(shù)，取8h；T為灌水周期，取10d；t為一次灌水延續(xù)時間，取3h。則N=27組。

4)灌水制度的確定。參考多年果樹灌溉經(jīng)驗和研究數(shù)據(jù)，確定灌溉制度見表1。

3.2.2.3管網(wǎng)水力計算

現(xiàn)對一號灌溉區(qū)三分干進(jìn)行水力計算，下面分別對毛管、支管水頭損失進(jìn)行計算。毛管鋪設(shè)長度45m，果樹株距2.5m，出水點流量22L/h。

1)毛管流量的計算。按等流量設(shè)計方法，一條毛管進(jìn)口流量：

Q毛=N0×qd=396L/h

(5)

式中：N0為毛管上分流孔的個數(shù)，個；qd為每個出水點的流量，L/h。

2)支管流量的計算。每條支管接52條毛管，每條支管長度為50m。

Q支=∑Q毛=11.30m3/h

(6)

各管段流量計算見表2。

表1　灌溉制度表

表2　管段流量計算表

3)水泵的選型。為了使水泵安全運行考慮，水泵揚程在設(shè)計揚程基礎(chǔ)上加上5%～10%富余。由于灌區(qū)采用輪灌制度[3]，因此工程區(qū)提水水泵選型為多級泵：型號為50DL-8/7.5kW額定流量15m3/h，額定揚程84.8m，電機功率為7.5 kW。

3.3工程措施設(shè)計

3.3.1蓄水池設(shè)計

1號蓄水池規(guī)格為10×10m，池深2.80m，蓄水深度為2.00m。頂部為混凝土梁尺寸0.2×0.2m；混凝土沿于梁之上，護(hù)欄高度0.30m。蓄水池采用漿砌石基礎(chǔ)，基礎(chǔ)深1.20m，基礎(chǔ)底寬2.80m，砌石砂漿標(biāo)號M15。基礎(chǔ)墊層厚0.10cm，混凝土標(biāo)號為C25。蓄水池底部鋪設(shè)400g/m2土工膜一層和40cm厚的黏土。蓄水池上下游設(shè)置進(jìn)出水口，進(jìn)水口形式與出水口形式相同。采用M15漿砌石基礎(chǔ)、M15漿砌石導(dǎo)墻與C25混凝土溢流面。長5.00m，底寬2.50m，墻高0.80m。在蓄水池出入口開挖土渠與上下游溝道相同，上下游各15.00m，共計30.00m。2號蓄水池，蓄水池采用預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池深1.80m，直徑6.00m。基礎(chǔ)為漿砌石結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)厚度0.50m。池內(nèi)最大容積51.20m3。蓄水池蓋板為預(yù)制混凝土蓋板，板厚0.10m。

3.3.2水源井設(shè)計

根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況，新建水源井1眼，水源井位于干作業(yè)路起點處，設(shè)計井深為120m，井管上部采用Φ325鋼管，鋼管長15m，壁厚9mm，鋼管外圍采用黏土球封填范圍0～15m，混凝土封填范圍在14m～15m。井管下部采用原巖石層進(jìn)行濾水[4]。

3.3.3作業(yè)路設(shè)計

1)路面長度、寬度。在工程區(qū)內(nèi)修建3條作業(yè)路，總長為1500m，其中干作業(yè)路1條，長度650m；支路2條，長度850m，其中1號支作業(yè)路370m，2號支作業(yè)路480m。路面寬度為2.0m。

2)路面與路基結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)該工程實際情況，作業(yè)路基礎(chǔ)采用砂礫石[5]，設(shè)計路基寬度為2.5m，厚度0.2m。路面為砂礫料面層，設(shè)計路面寬度為2.0m，面層厚度為0.1m。

3)路面與路基技術(shù)要求。面層為砂礫料，鋪筑厚度為0.1m，路面不設(shè)置橫坡。基層為砂礫石材料，鋪筑壓實厚度為0.2m，礫石最大粒徑不宜大于60mm。如發(fā)現(xiàn)砂窩或石子成堆現(xiàn)象，應(yīng)將該處砂子或石子挖出，分別填入級配好的砂石。路基壓實度>85%。

3.3.4灌溉管網(wǎng)設(shè)計

管線鋪設(shè)11085m，其中：Φ40mm飲水上山管線及管理區(qū)供水管380m，Φ50mm灌溉干、支管線1220m，Φ25mm立管370m，Φ25mm毛管8815m。

供水管：為PE管，管道允許壓力1.68MPa，管徑Φ40mm。引水上山管線下端與蓄水池內(nèi)水泵連接，上端與山頂2號蓄水池連接，在上下兩端分別設(shè)置閘閥Φ40mm、止回閥Φ40mm，下端另設(shè)置泄水閥。水泵出水管與干管采取活接進(jìn)行連接，便于拆卸檢修。管理區(qū)供水管線接引至管理區(qū)內(nèi)[6]。

灌溉管線：為PE管，管道允許壓力0.8MPa。干、支管線管徑為Φ50mm，沿上水管平行布置，總長度1220，其中一分干管長度170m，二分干管長度170m；1支管長度140m，2支管長度160m，3支管200m，4支管長度210m，5支管長度130m。立管為Φ25mm，管道允許壓力0.88MPa。縱向垂直于支管沿等高線布置，長度為370m。毛管為Φ25mm，管道允許壓力0.88MPa。長度為8815m。在供水分支管較低端設(shè)置泄水管，保證排空管內(nèi)余水。

3.4機電設(shè)備

為滿足園區(qū)灌溉要求，在1號蓄水池內(nèi)設(shè)置多級離心水泵1臺，配套水泵型號為50DL-8/7.5kW，水泵流量為15m3/h，揚程為84.8m，電機功率為7.5kW，配套11kW微機變頻控制柜1臺套。水源井內(nèi)布置潛水泵1臺，水泵型號為150QJ5-142/5-4.0kW，水泵流量為5m3/h，揚程為142m，電機功率為4.0kW，配套5.5kW微機變頻控制柜1臺套。

4　結(jié)　語

綜上所述，遼陽縣隆昌村南山片區(qū)引水上山工程的總體布置和各項措施的設(shè)計分析，該工程總體布置符合工程建設(shè)要求，滿足了工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。通過引水上山工程項目的實施，完善了工程區(qū)內(nèi)灌溉制度，合理利用了水資源，減少了水資源的浪費，提高了經(jīng)濟效益，提高了農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，達(dá)到了增產(chǎn)增收，進(jìn)而提高了農(nóng)民的收入，促進(jìn)了農(nóng)村的經(jīng)濟發(fā)展。同時也體現(xiàn)了黨和政府對農(nóng)民生活的關(guān)心，落實了黨構(gòu)建社會和諧社會、建設(shè)新農(nóng)村的惠民政策；樹立了黨和政府良好的形象，密切了黨群關(guān)系和干群關(guān)系，同時對拉動內(nèi)需、保障經(jīng)濟增長也起到了積極作用。

[1]邊杰.王石鎮(zhèn)什司縣村南果梨基地引水上山工程分析[J].黑龍江水利科技，2014(10)：129-131.

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1007-7596(2016)06-0091-03

2016-04-16

周占友(1970-)，男，遼寧遼陽人，工程師，研究方向為水利水電工程、水利工程施工及移民工程等。

F327

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