大石橋節(jié)水增糧項(xiàng)目區(qū)水源工程設(shè)計(jì)探討

劉錄良

(遼寧西北供水有限責(zé)任公司，沈陽(yáng)110003)

大石橋節(jié)水增糧項(xiàng)目區(qū)水源工程設(shè)計(jì)探討

劉錄良

(遼寧西北供水有限責(zé)任公司，沈陽(yáng)110003)

節(jié)水增糧行動(dòng)工程的任務(wù)主要是確保項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)有糧食作物及經(jīng)濟(jì)作物用水及發(fā)展需要，通過(guò)興建水源工程可以大大提高灌溉用水有效利用系數(shù)，繼而節(jié)約水量，使糧食產(chǎn)量大幅度增加。

水源工程;管灌;節(jié)水增糧;水量平衡

1 項(xiàng)目區(qū)概況

該項(xiàng)目片區(qū)位于大石橋市博洛鋪鎮(zhèn)華山村、勞動(dòng)村、神樹(shù)村，總面積300 hm2。輸配電線路在項(xiàng)目區(qū)附近，且交通方便。

該區(qū)屬季風(fēng)氣候，多年平均降水量652 mm，平均蒸發(fā)量1 620 mm，多年平均氣溫9℃，最大凍土層深度為1.1 m。土壤以砂壤土及棕壤土為主，地下水層厚度50～150 m。地下水礦化度＜0.3 g/L，符合灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。地形和土壤。該區(qū)域位于大石橋市東部、中部，土壤以砂壤土及棕壤土為主，土壤容重為1.42 g/m3。

華山村現(xiàn)有人口0.187萬(wàn)人，人均收入6 200元，勞動(dòng)村0.15萬(wàn)人，人均收入5 900元，神樹(shù)村0.094萬(wàn)人，人均收入6 000元。

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 灌溉方式選擇

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)水源、地形，當(dāng)?shù)貙?shí)際運(yùn)行方式，灌溉方式采用管灌系統(tǒng)，在項(xiàng)目區(qū)內(nèi)打深井一眼，出水量63 m3/h，水源井設(shè)計(jì)井房一座，其內(nèi)布置水泵、逆止閥、IC 卡等首部工程［1］。

2.2 項(xiàng)目區(qū)水源條件分析

單井出水量63 m3/h，井深100 m，該片區(qū)水量充沛，地下水資源豐富，適宜發(fā)展管灌技術(shù)。

3 灌溉制度

3.1 設(shè)計(jì)灌水定額

式中:m為灌水定額，m3/hm2;γs為計(jì)劃濕潤(rùn)層土壤干容重，kN/m3;h為土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度，m;β1為土壤適合含水量(重量含水量)上限，可取田間持水量0.9;β2為土壤適合含水量(重量含水量)下限，可取田間持水量0.65。計(jì)算得M=20.54 m3/hm2。

3.2 灌水周期

式中:T為灌水周期，d;m為設(shè)計(jì)灌水定額，mm;e為作物耗水量，mm/d。計(jì)算得T=6.16。取灌水周期為6 d。

4 水量平衡計(jì)算

式中:A為單井控制面積，hm2;Q為單井出水量，m3/h;T為灌一次所需時(shí)間，d;t為每天開(kāi)機(jī)時(shí)間，h，t取20 h;η為田間水利用系數(shù)，η=0.8;m為灌水定額，m3/hm2。計(jì)算得A=294 hm2。典型地塊面積287 hm2，該井可控制灌溉面積294 hm2＞287 hm2。

單井控制灌溉面積計(jì)算:

5 管網(wǎng)總體布置

典型地塊面積287 hm2，長(zhǎng)480 m，寬400 m，地勢(shì)平坦，井位于地塊中間位置。從水源井向地塊內(nèi)布置1條干管，長(zhǎng)410 m，垂直于干管布置12條支管，每條支管長(zhǎng)200 m，120 m，間距為80 m，每條支管設(shè)置出水口3個(gè)，2個(gè)，每個(gè)出水口布置一條毛管，出水口間距80 m。

5.1 管材選擇

由于是固定管道，埋于地下，所以要求耐腐蝕，使用壽命長(zhǎng)，能適應(yīng)一定的地面沉陷，有一定的耐壓性及綜合經(jīng)濟(jì)等因素，干、支管選用硬聚氯乙烯管，立管選用鋼管，毛管選用薄朔軟帶［2］。

5.2 管道流量

單井出水量為63 m3/h，每個(gè)出水口設(shè)計(jì)流量為11.44 m3/h，每次開(kāi)5個(gè)出水口，干管設(shè)計(jì)流量為34.32 m3/h，每條毛管設(shè)計(jì)流量為25 m3/h。

5.3 管徑計(jì)算

計(jì)算公式為:

式中:D為管道直徑，mm;Q為管道流量，m3/h;v為經(jīng)濟(jì)流速，m/s，取1.2 m/s。

D干=101 mm，取干管管徑為Φ110 mm。

D支==101 mm，取支管管徑為Φ110 mm。

D毛==85.86 mm，取毛管管徑為Φ90 mm

5.4 水頭損失計(jì)算

水頭損失計(jì)算公式為:

式中:hf為沿程水頭損失，m;f為管材摩阻系數(shù)，取0.948×105;L為管長(zhǎng)，m;Q為管道的設(shè)計(jì)流量，m3/h;m為流量指數(shù)，取1.77;b為管徑指數(shù)，取4.77;D為管內(nèi)徑，mm。局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計(jì)算。

5.5 系統(tǒng)揚(yáng)程計(jì)算

計(jì)算公式為:

式中:Hp為水泵揚(yáng)程，m;H0為管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)水頭，m;Z0為管道系統(tǒng)進(jìn)口高程，m;Zd為泵站前池水位或機(jī)井動(dòng)水位，m;Σhf為管道的總沿程水頭損失，m;∑hj為管道的總局部水頭損失，m;由此可得，Hp=62.55 m

6 水泵及動(dòng)力機(jī)的選擇

根據(jù)設(shè)計(jì)流量，設(shè)計(jì)揚(yáng)程，查水泵樣本，選取型號(hào)為 200QJ63—72/6，流量為63 m3/h，即揚(yáng)程為62.55 m，配套電機(jī)功率22 kW。水泵性能參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 水泵性能參數(shù)表

7 水源工程設(shè)計(jì)

7.1 管井設(shè)計(jì)

管井采用回轉(zhuǎn)鉆井，井深100 m。鉆井孔徑在第四紀(jì)土層及料必須是鋼管，直徑為Φ273 mm，管壁厚8 mm。濾水管安裝長(zhǎng)度根據(jù)鉆井實(shí)際情況而定，但最短須滿足10 m，周?chē)鼮V水片。成井后采用空壓機(jī)和水泵進(jìn)行聯(lián)合洗井，洗井方式為從上至下，進(jìn)行多次洗井，洗至水清砂凈為止。

7.2 井房設(shè)計(jì)

工程首部工程配置了逆止閥、壓力表、施肥罐等設(shè)施，為保障這些設(shè)施安全可靠、良性運(yùn)行，需修建井房一座，井房尺寸:3 m×2.5 m×3.0 m，面積7.5 m2。

井房基礎(chǔ)采用砌石結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深1.2m;四周立墻采用磚混結(jié)構(gòu)，墻寬24 cm，墻壁內(nèi)外采用M7.5砂漿抹面2 cm厚;房頂采用角鋼骨架，外設(shè)彩鋼板屋頂;地面下層鋪設(shè)30 cm厚的碎石基礎(chǔ)，頂層砂漿抹面。

8 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采取以上方法對(duì)項(xiàng)目區(qū)水源工程的設(shè)計(jì)，不僅可以節(jié)約用水量，同時(shí)又能確保糧食增產(chǎn)增收，杜絕農(nóng)水工用、跑冒滴漏、轉(zhuǎn)嫁供水用途、改變用水性質(zhì)的事情發(fā)生，合理區(qū)分農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、生態(tài)用水和生活用水的界限，優(yōu)先保證居民生活用水。及時(shí)了解掌握轄區(qū)水庫(kù)蓄水動(dòng)態(tài)和用水需求信息，改變過(guò)去只管渠首，不管渠道，只管放水，不管用水的傳統(tǒng)管理模式，實(shí)現(xiàn)供水管理由口到線、到片的延伸，確保水資源的合理利用和有效保護(hù)。

［1］馬金平，陳振宇，南建福.玉米覆蓋技術(shù)節(jié)水增產(chǎn)效果及其生態(tài)效應(yīng)分析［J］.安徽農(nóng)學(xué)通報(bào):上半月刊，2009，15(07):116－117.

［2］劉艷芬.節(jié)水增糧項(xiàng)目中玉米管溉典型設(shè)計(jì)分析［J］.黑龍江水利科技，2014，42(02):28 －30.

S274;S513

B

1007－7596(2014)07－0203－02

2014－03－05

劉錄良(1980－)，男，遼寧沈陽(yáng)人，工程師，從事水利工程建設(shè)管理。