高標準糧田項目設計方案

□許曉霞（河南方正水利工程咨詢有限公司）

高標準糧田項目設計方案

□許曉霞（河南方正水利工程咨詢有限公司）

河南省涉農資金管理改革試點補助資金項目的高標準糧田是農業基礎設施建設的重要組成部分，是新蔡縣打造糧食生產核心區、提高糧食綜合生產能力的重要前提條件，是發展現代農業、完善農業產業體系的有效途徑，是全面建設小康社會的重要基礎保障。新蔡縣2016年度省級涉農資金管理改革試點補助資金項目，以提高農業特別是糧食綜合生產能力、保障國家糧食安全、改善農村生態環境為目標。統籌安排當前和長遠農田水利建設、大力發展節水灌溉，適度增加灌溉面積，全面提高農田水利投資效益、灌溉水利用率和農業抗御自然災害能力為基礎。文章結合實際就高標準糧田，糧食安全，工程設計的重點和要點提出了自己的見解，希冀為類似工程的建設和管理有所裨益。

高標準糧田；糧食安全；工程設計；重點和要點

1 項目概況

新蔡縣地處淮河流域，境內有汝河、小洪河、大洪河、洪河分洪道4條骨干河道，同屬于洪汝河水系，水域面積占土地面積的8.67%。新蔡縣2016年度省級涉農資金管理改革試點補助資金項目，建設面積0.13萬hm2，其中低壓管灌建設面積0.13萬hm2，改善除澇面積0.09萬hm2。項目區涉及頓崗鄉：沈崗、林堯、雙莊、吳張莊、黃家冢、楊寨、蘇灣、頓崗等8個行政村，65個自然村，1.69萬人。主要工程形式有低壓管道灌溉工程、小型水源工程、溝渠疏浚及配套建筑物等。

2 工程設計指導思想

樹立和落實科學發展觀，貫徹黨中央、國務院關于“三農”和水利工作的一系列方針、政策，按照水利部黨組治水新思路，以提高農業特別是糧食綜合生產能力、保障國家糧食安全、改善農村生態環境為目標，統籌使用各類涉水資金，統籌安排當前和長遠農田水利建設、大力發展節水灌溉，適度增加灌溉面積，加強農田水利工程建后管理，加快體制改革和機制創新，全面提高農田水利投資效益、灌溉水利用率和農業抗御自然災害能力，為促進農業現代化、社會主義新農村和和諧社會建設，為全面建設小康社會奠定堅實基礎。

3 機井工程設計

機井規劃：機井應緊靠生產路布置，便于輸水和交通。根據計算，低壓管灌設計單井控制面積5.33hm2。井型選擇：根據項目區的水文地質資料和新蔡縣農用機井的建設經驗，井深確定為50m，井內徑40cm，單井出水量30～40m3/h，設計取32m3/h。水泵型號：200JQ32-26/2，配套電機功率為4kw，應用于低壓管灌田塊。井堡設計：機井工程及配套設備都在野外，應加強保護，均設計井臺井堡，井臺采用固定封閉形式，為1.40m×1.40m的方形現澆C20混凝土構件，安裝好后其井臺高出地面28cm，上部增設玻璃鋼井堡。井堡采用玻璃鋼井堡，長1m，寬1m，高1.40m，其中設機井控制柜。機電設備：由于農村電壓不正常，缺相和欠壓情況較為普遍，因此按臺區增配變壓器保證機井低壓管灌區及噴灌區供電。從變壓器到機井鋪設地埋電纜，實行單井單線，根據現場勘查及典型設計確定地埋電纜長度。

4 管網工程設計

4.1 管網布置

管道系統布置應與當地道路、林帶、供電、農業耕作措施、行政區劃等密切結合，統籌兼顧；管網布置要做到管線平順，盡量減少拐彎、起伏現象，力求使管線最短、控制面積最大；在地形條件允許的情況下，應盡量使管道雙向控制，使單位面積管道用量最少，以減少工程投資；出水口位置、間距以按灌溉面積均衡布置為原則，同時兼顧農戶管理、使用方便，本設計確定主要建設干支管道，給水栓間距為50m，采用塑料軟管輸送井水到田間地頭，每次通過開啟給水栓實施輪灌。

4.2 管材選用

對于田間灌溉系統，根據鋪設技術簡易，施工工期短，質量標準易保證，造價低廉等原則，干管選用低壓PVC-UΦ110（0.40MPa）塑料硬管，各種管件采用廠家定型配套產品。

4.3 管徑選擇

地埋管道干支管管徑采用經濟流速法來計算。當動力為電動機時，按式（1）計算：

式中：D—經濟管徑(mm)；Q—設計流量(m3/h)，取水泵出水流量Q=32m3/h計算；—經濟流速，根據不同管材經濟流速表查得，PVC-U管材經濟流速為1.20m/s。

由上式計算可得D=97.10mm，參考類似低壓管灌的實際經驗，確定干管、支管均采用Ф110、公稱壓力0.40MPa的低壓PVC-U硬管。給水栓以外采用Ф90錦塑軟管（公稱壓力0.40 MPa）。

4.4 管網水力計算

干支管沿程水頭損失按《低壓管道輸水灌溉工程技術規范》（井灌區部分）中的公式（2）計算如下：

式中：hf—沿程水頭損失(m)；L—管道計算長度(m)；f—沿程水頭損失摩阻系數；Q—流量(m3/h), 取32m3/h；m—流量指數；b—管徑指數；d—管徑（mm）。

4.5 管網設計揚程

灌溉系統的設計工作水頭是水泵選擇的重要依據，其計算公式（3）：

式中：H—低壓管灌系統設計水頭（m）；Zd—典型井的供水地面高程（m）；Zs—水源水面高程（m），取動水位-15m；△h—最不利點與供水地面高差，m；Hp—地面移動軟管出口工作水頭(m)，按0.20m計；∑hf—由水泵進水管至塑料軟管出口處管道的沿程水頭損失（m）；∑hj—由水泵進水管到塑料軟管出口處管道的局部水頭損失（m）；根據典型機井的水力計算，機井的設計揚程為21.26m。

4.6 水錘壓力及防護措施

在低壓管道系統中，壓力較小且管內流速不大，一般情況下水擊壓力不會過高。本項目區低壓管灌工程屬規模較小的管道輸水灌溉工程，所以不再對系統管網進行水錘壓力驗算。注意在操作過程中，應緩慢啟閉閥門以延長閥門啟閉時間，從而避免直接水擊并可降低間接水擊壓力。

4.7 管道埋設深度

根據凍土層深度和耕作要求，埋深取0.80m。

5 排水溝設計

5.1 排澇模數的確定

依據河南省水文水資源局2007年編制的《河南省水資源》，項目區徑流深R=170mm，按5a一遇，1d降雨1d排出的排澇標準。排澇模數采用平均排出法，這種方法就是按排水面積上的設計徑流深在規定排水時間內平均排除的要求計算排澇模數，其計算公式（4）∶

式中：qp—排澇模數，(m3/s)/km2；R—設計徑流深，mm；T—規定的排水天數，T=1d；t—每天排水時間，對于自流排水，t=24h。

計算排澇模數為：2.78(m3/s)/km2。

5.2 排澇設計流量的確定

設計排澇流量公式：

式中：Q—設計排澇流量，m3/s；qp—設計排澇模數。F—流域面積，根據項目區實際調查，根據項目區實際調查，典型斗溝控制面積為0.50～0.70km2；農溝控制面積為0.20～0.40km2。

由此計算得：Q斗=1.40～2m3/s；Q農=0.60～1.20m3/s。斗、農排斷面均采用梯形，斷面設計按明渠均勻流計算。設計A、B型斗溝和A、B型農溝共四種型式斷面的排水溝作為典型設計。

6 生產橋涵設計

設計標準∶設計生產橋均為道路、渠道和排水溝上生產橋。安全等級∶根據《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2004）要求，按持久狀況承載能力極限狀態設計時，公路橋涵結構的設計安全等級劃分為三級。根據本次工程實際，橋涵結構為小橋（lk＜30m），因此橋涵設計安全等級為三級。④汽車荷載標準∶生產橋設計標準按農橋-Ⅰ級。

6.1 鋼筋混凝土板橋結構設計

①上部結構∶混凝土平板橋，上部結構型式C25為現澆鋼筋混凝土橋面板。②下部結構∶下部結構采用重力式混凝土橋臺結構，混凝土強度等級為C20，內墻垂直，外坡比1：0.30，基礎采用C20混凝土結構，厚度50cm，基礎擴大30cm。

7 電力工程設計

對項目區所有機井均進行配套，對高效節水田塊鋪設地埋電纜，配備變壓器。變壓器以上高壓線路協調當地電力部門進行解決。

設計采用S11-100KVA變壓器，低壓管灌區200QJ32-26/2型潛水泵配套電機額定功率4kw，一個臺區可輻射機井12～17眼，低壓管灌區共248眼機井，需要變壓器16個臺區。為了保證生產用電安全，低壓輸電線選擇交聯塑料絕緣低壓鎧裝電纜。從變壓器房到各機井鋪設電纜線，單井單線布置電纜線，電纜線設計采用鋁芯導線，16mm2規格用于低壓管灌井泵。

8 機耕路工程設計

對項目區部分必要的道路進行整修，主要以機耕路建設為主，能滿足中型以上農業機械通行。設計中主要遵循標準新、技術可行、價格低、選材合理、施工方便、利于養護等原則，設計標準為四級公路，正常維修情況下，使用年限10-15a。

設計機耕路總寬6m，中間采用18cm厚4m寬水泥路面，路面由中心線向兩側均設1%的橫坡以排除路面積水；路基為原路基面，施工前進行清掃、整平、壓實；路面兩側各設1m寬素土夯實路肩，素土夯實，為防公路被水流沖蝕，路肩兩側種植綠化樹各1行，樹間距2m。

9 結語

新蔡縣2016年度省級涉農資金管理改革試點補助資金項目建設設計，改善了農業生產條件，提高了新蔡縣糧食綜合生產能力，改善了農村生態環境，提高了農民收入，帶動了全縣農田水利基本建設，促進了全縣農田水利基本建設深入、持續、健康發展。

TV93

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1673-8853（2017）09-0054-02

2017-6-22

編輯：左英勇