□梁小娟（河南方正水利工程咨詢有限公司）

小型農(nóng)田水利項目設計要點

□梁小娟（河南方正水利工程咨詢有限公司）

為進一步加快農(nóng)田水利建設，獲嘉縣2013年度小型農(nóng)田水利重點縣結(jié)余資金項目工程設計從獲嘉縣實際出發(fā)，以提高農(nóng)田抗御旱澇災害能力、保障國家糧食安全和增加農(nóng)民收入、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村生態(tài)環(huán)境為目標，在原有布局的基礎上進一步完善和提高。根據(jù)實際情況，因地制宜，以項目區(qū)內(nèi)現(xiàn)有干、支渠為基礎，增設改造支、農(nóng)渠及配套工程；增加配套地下水水源工程。工程項目的實施，改善了水源工程和灌排骨干工程的運行狀況，擴大了有效灌溉面積，進一步提升農(nóng)業(yè)抗災減災能力，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，提高土地利用率，增加農(nóng)民收益，促進農(nóng)業(yè)發(fā)展。

農(nóng)田水利；工程設計；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

1 工程概況

項目主要規(guī)劃設計為：①水源工程：新打機井118眼，配套水泵118套，配套地埋線37.71km。②田間灌溉工程∶襯砌渠道14.82km，其中襯砌支渠2條，長1.38km；襯砌農(nóng)渠38條，長13.44km。③配套建筑物工程：渠系配套建筑物（節(jié)制閘30座、毛門360座），其他渠系建筑物74座（生產(chǎn)橋5座、過路涵69座）。

2 工程設計

2.1 灌溉渠道設計

獲嘉縣2013年度小型農(nóng)田水利重點縣結(jié)余資金項目設計方案：干渠按續(xù)灌渠道設計；支渠及其以下渠道按輪灌渠道設計。根據(jù)河南省人民勝利渠灌區(qū)節(jié)水改造成果，各級渠道水利用系數(shù)分別為：總干渠0.96、干渠0.93、支渠0.86、斗渠0.82、農(nóng)渠0.80、田間旱作0.9、田間水作0.95，旱作區(qū)設計凈灌水率為4.65m3/s·萬 hm2，水作區(qū)設計凈灌水率為 9.75m3/s·萬hm2，按設計水平年規(guī)劃。計算公式如下：

式中：Qs—渠道設計流量（m3/s）；As—該渠道灌溉面積（hm2）；ηs—該渠道至田間的灌溉水利用系數(shù)；N—輪灌組數(shù)，干渠續(xù)灌為1，支、斗、農(nóng)渠輪灌N＝3。

灌溉水利用系數(shù)按照該級渠道以下渠系水利用系數(shù)乘以田間水利用系數(shù)計算。

2.2 灌溉渠道斷面設計

獲嘉縣2013年度小型農(nóng)田水利重點縣結(jié)余資金項目有關(guān)設計渠底、設計水位及渠底比降，按明渠恒定均勻流公式對渠道設計斷面進行復核。

式中：Q—渠道設計流量（m3/s）；ω—渠道過水斷面面積（m2）；C—謝才系數(shù)；R—水力半徑（m）；i—渠底比降；n—糙率，取1.50×102；X—過水斷面濕周（m）。

2.3 灌溉渠道岸頂超高設計

堤頂設計依據(jù)規(guī)范要求，堤頂超高計算按公式：

式中：Fb—渠道岸頂超高（m）；hb—渠道通過加大流量時的水深。

根據(jù)獲嘉縣2013年度小型農(nóng)田水利重點縣結(jié)余資金項目灌溉渠道實際情況，渠道共設計5種斷面：

斷面一：設計底寬40cm，上口寬180cm，渠深70cm，堤頂寬 50cm，內(nèi)外邊坡均為1∶1，縱比降為1/3000，糙率取 1.50×102，設計水深33cm，設計流量0.09m3/s。C20現(xiàn)澆混凝土襯砌，襯砌厚度為7cm。主要適用于農(nóng)渠，項目區(qū)共設計該斷面渠道1481m。

斷面二：設計底寬40cm，上口寬150cm，渠深70cm，堤頂寬50cm，內(nèi)邊坡為1∶0.80，外邊坡為1∶1，縱比降為1/3000，糙率取1.50×102，設計水深33cm，設計流量0.08m3/s。C20現(xiàn)澆混凝土襯砌，襯砌厚度為7cm。主要適用于農(nóng)渠，項目區(qū)共設計該斷面渠道4057m。

斷面三：設計底寬30cm，上口寬110cm，渠深50cm，堤頂寬50cm，內(nèi)邊坡為1∶0.80，外邊坡1∶1，縱比降為1/3000，糙率取1.50×102，設計水深17cm，設計流量0.02m3/s。C20現(xiàn)澆混凝土襯砌，襯砌厚度為7cm。主要適用于農(nóng)渠，項目區(qū)共設計該斷面渠道7324m。

斷面四：設計底寬30cm，上口寬60cm，渠深50cm，堤頂寬50cm，內(nèi)邊坡為1∶0.30，外邊坡1∶1，縱比降為1/3000，糙率取1.50×102，設計水深17cm，設計流量1.20×102m3/s。C20現(xiàn)澆混凝土襯砌，襯砌厚度為7cm。主要適用于農(nóng)渠，項目區(qū)共設計該斷面渠道577m。

斷面五：設計底寬50cm，上口寬330cm，渠深140cm，堤頂寬50cm，內(nèi)邊坡為1∶1，外邊坡1∶1，縱比降為1/3000，糙率取1.50×102，設計水深85cm，設計流量0.66m3/s。C20現(xiàn)澆混凝土襯砌，襯砌厚度為7cm。主要適用于支渠，項目區(qū)共設計該斷面渠道1375m。

3 建筑物設計

3.1 水閘設計

農(nóng)渠節(jié)制閘均采用定型設計，由于流量較小，采用涵管式，按涵洞進行水力計算，計算公式如下：

式中Q—設計流量（m3/s）；m2—壓力流時流量系數(shù)；A—涵洞斷面面積（m2）；H0—計及流速水頭的涵洞進口水頭（m）；i—洞底坡降；L—涵洞長度（m）；∑ξ—局部水頭損失系數(shù)的總和；C—謝才系數(shù)（m1/2/s）；R—水力半徑（m）；h2—涵洞出口水深（m）。

農(nóng)門節(jié)制閘于設計流量均較小，計算所需涵管斷面面積也較小?？紤]灌區(qū)為渾水灌溉，易淤積，結(jié)合灌溉管理經(jīng)驗，閘門采用平面鑄鐵閘門，規(guī)格為PZ0.50m×0.50m，啟閉機采用0.50t螺桿式啟閉機。

3.2 橋、涵設計

橋梁荷載設計標準為公路二級折減,根據(jù)渠道斷面和道路交通要求，橋面凈寬度均為4.50m，橋墩采用M7.50砌石墩結(jié)構(gòu)，橋面為C25鋼筋混凝土板結(jié)構(gòu)，橋梁為一跨，跨度2m；過路涵管采用C25混凝土圓管涵，管徑分Φ40、Φ50、Φ60三種。

獲嘉縣2013年度小型農(nóng)田水利重點縣結(jié)余資金項目區(qū)規(guī)劃設計灌溉渠道生產(chǎn)橋2m跨5座，Φ40涵管52座、Φ50涵管1座、Φ60涵管14座、Φ100涵管2座。

4 機井工程設計

獲嘉縣2013年度小型農(nóng)田水利重點縣結(jié)余資金項目區(qū)采用井渠雙配套，單井控制面積4～5.33hm2。設計原則：①渠灌為主，井灌為輔，井渠結(jié)合，合理布置。②應與灌排渠道、道路的布置相協(xié)調(diào)，便于管理和運用。③對于純井灌地塊，地面坡度較陡或起伏不平，井位應布設在高處；地面坡度較平緩，井位居中布置。④盡量布置在斗、農(nóng)渠旁邊，以便利用斗、農(nóng)渠道輸水。

為增加機電井的濾水面積，提高出水量和便于安裝檢修設備，并結(jié)合實際情況選定井徑為φ300mm。根據(jù)項目區(qū)含水層情況，含水層厚30m左右，機電井設計深度40～60m。按照鉆井地層記錄，在含水層設置濾水井管，在非含水層設置普通井管，并在濾水管外圍填充足夠的砂石濾料，這樣成井后出水量設計流量可達30～40m3/s。

依據(jù)《獲嘉縣水資源調(diào)查評價報告》和實地抽水實驗，本次機井設計參數(shù)如下：單井出水流量為30m3/h；井徑為300mm；井深為48～80m。

經(jīng)計算單井控制面積為4hm2，計算井距217m，根據(jù)實際布置，最小井距在200m左右，局部存在一定的干擾。根據(jù)現(xiàn)有機井設計資料，參考各區(qū)域富水程度擬定井深分別為48m（靜水位6m，動水位15m）。機井井管內(nèi)徑300mm，成孔直徑600mm，井管采用C30鋼筋混凝土管，壁厚3cm；上部為鋼筋混凝土封閉實管，中部24m為鋼筋混凝土多孔濾水管，其開孔率≥15%，井底部放4m實管作為沉淀管。井管外圍包裹濾網(wǎng)并回填濾料；濾料頂部至頂口段采用粘土泥球封閉5m，并設C20混凝土井臺。

5 電力配套工程設計

獲嘉縣2013年度小型農(nóng)田水利重點縣結(jié)余資金項目區(qū)內(nèi)經(jīng)過電網(wǎng)改造及電力設施完善建設，已基本滿足用電要求，為保證生產(chǎn)用電安全，低壓輸電線選擇防鼠蟻農(nóng)用直埋鋁芯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套電纜線NLYV-Y3×16mm2，埋深在地面以下0.80m。為方便開挖，設計開挖溝槽深0.80m，溝槽寬0.50m，垂直開挖。根據(jù)工程布置，采用一井一線、一溝多線型式布設，共需埋設低壓電纜37.71km。

6 項目區(qū)工程標識設計

6.1 項目區(qū)標識牌設計

獲嘉縣2013年度小型農(nóng)田水利重點縣結(jié)余資金項目規(guī)劃設計立項目區(qū)標識牌，安置在項目區(qū)道路入口明顯位置處。外觀尺寸為高3.50m、長4m，展面內(nèi)容以外邊框均采用藍色，混凝土結(jié)構(gòu)。展面正反兩面為項目簡介和工程平面布置圖。

6.2 項目行政村公示牌設計

每個項目行政村設公示牌1座，安置在行政村主要道路明顯處，外觀尺寸為高1.30m，長1.40m，展面內(nèi)容為建設內(nèi)容、建設時間、建設單位、監(jiān)理單位、施工單位、監(jiān)督電話等內(nèi)容。項目規(guī)劃設計行政村公示牌7座。

6.3 建筑物標識牌設計

獲嘉縣2013年度小型農(nóng)田水利重點縣結(jié)余資金項目的建筑物設立標識牌。，灌溉渠道工程沿兩側(cè)相向設置一組標識牌，橋、涵、閘、機井各設對應標識牌1個。項目規(guī)劃設計標識牌302個，其中閘牌30個，橋牌5個，涵牌69個，渠道牌80個，機井牌118個。

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2017-6-23

編輯：左英勇