引水上山工程總體布置與措施設計分析

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計分析，該工程總體布置符合工程建設要求，工程設計因地制宜，符合工程建設的立地條件，滿足了工程建設標準。工程措施布局和工程措施設計為工程建設提供了詳實與可靠的前期理論數(shù)據(jù)依據(jù)，同時也為工程建設提供了堅實的基礎工作，為工程的順利實施奠定了堅實基礎保障。

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，總人口2384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?shù)剞r(nóng)民致富，繁榮市場，穩(wěn)定社會秩序[1]。

2　工程任務及規(guī)模

遼陽縣隆昌村南山片區(qū)引水上山工程的建設任務就是修建蓄水池及鋪設果樹灌溉管線，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?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砌，上游設置進水口，下游設置溢流口。墻頂部為鋼筋混凝土梁，梁頂部設置鐵藝欄桿。于山頂處修2號建蓄水池1座，池直徑為6m，池深1.80m?；A為漿砌石基礎，砌體為磚結構，砌筑砂漿標號為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)路路面為砂礫料結構，寬度2.00m，鋪筑厚度0.10m；路基為砂礫石結構，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工程設計內(nèi)容

根據(jù)土地利用規(guī)劃結果，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，鋪設管路11085m。

3.2工程典型設計

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)設計參數(shù)。設計土壤濕潤比為40～60%，取55%；設計灌水均勻度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，其余管線均埋設于凍土層以下。

2)灌水器布置形式。工程建設為噴灌區(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延伸出26條毛管，管徑為Φ25mm。

3.2.2.1灌溉制度的確定

設計灌水定額。依據(jù)下式計算。

m=0.1γzp(θmax-θmin)/η

(1)

式中：m為設計灌水定額，mm；γ為土壤容量，工程區(qū)土壤為棕壤土，γ取1.42g/cm3；z為設計土壤濕潤層深度，z=1.1m；p為設計土壤濕潤比，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)設計灌水周期。依據(jù)下式計算。

T=mη/Ia=9.37

(2)

取設計灌水周期為10d。

式中：T為灌水周期，d；m為設計灌水定額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)三分干進行水力計算，下面分別對毛管、支管水頭損失進行計算。毛管鋪設長度45m，果樹株距2.5m，出水點流量22L/h。

1)毛管流量的計算。按等流量設計方法，一條毛管進口流量：

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，水泵揚程在設計揚程基礎上加上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工程措施設計

3.3.1蓄水池設計

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，護欄高度0.30m。蓄水池采用漿砌石基礎，基礎深1.20m，基礎底寬2.80m，砌石砂漿標號M15?；A墊層厚0.10cm，混凝土標號為C25。蓄水池底部鋪設400g/m2土工膜一層和40cm厚的黏土。蓄水池上下游設置進出水口，進水口形式與出水口形式相同。采用M15漿砌石基礎、M15漿砌石導墻與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，蓄水池采用預制鋼筋混凝土結構，池深1.80m，直徑6.00m?；A為漿砌石結構，基礎厚度0.50m。池內(nèi)最大容積51.20m3。蓄水池蓋板為預制混凝土蓋板，板厚0.10m。

3.3.2水源井設計

根據(jù)當?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行濾水[4]。

3.3.3作業(yè)路設計

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)路面與路基結構設計。根據(jù)該工程實際情況，作業(yè)路基礎采用砂礫石[5]，設計路基寬度為2.5m，厚度0.2m。路面為砂礫料面層，設計路面寬度為2.0m，面層厚度為0.1m。

3)路面與路基技術要求。面層為砂礫料，鋪筑厚度為0.1m，路面不設置橫坡?；鶎訛樯暗[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)設計

管線鋪設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，在上下兩端分別設置閘閥Φ40mm、止回閥Φ40mm，下端另設置泄水閥。水泵出水管與干管采取活接進行連接，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?？v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置泄水管，保證排空管內(nèi)余水。

3.4機電設備

為滿足園區(qū)灌溉要求，在1號蓄水池內(nèi)設置多級離心水泵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　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計分析，該工程總體布置符合工程建設要求，滿足了工程建設標準。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，達到了增產(chǎn)增收，進而提高了農(nóng)民的收入，促進了農(nóng)村的經(jīng)濟發(fā)展。同時也體現(xiàn)了黨和政府對農(nóng)民生活的關心，落實了黨構建社會和諧社會、建設新農(nóng)村的惠民政策；樹立了黨和政府良好的形象，密切了黨群關系和干群關系，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.

[2]李昊.南白石村引水上山工程設計分析[J].中國科技縱橫，2014(16)：132-133.

[3]白德斌.一畝泉村果樹微噴灌工程效益分析[J].河北水利，1994(03)：87-88.

[4]時光新，王相國，尹緒國.山丘區(qū)果園微灌效益初步研究[J].水土保持研究，2001(03)：52-54.

[5]陳偉.梨樹微噴灌節(jié)水及管道噴藥技術效益分析[J].南水北調(diào)與水利科技，1996(04)：9-12.

[6]才慶欣.南票區(qū)沙金溝小流域水土流失綜合治理分析[J].水土保持應用技術，2014(01)：42-44.

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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