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(yè)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(qū)、提高糧食綜合生產能力的重要前提條件，是發(fā)展現代農業(yè)、完善農業(yè)產業(yè)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(yè)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(tài)環(huán)境為目標。統籌安排當前和長遠農田水利建設、大力發(fā)展節(jié)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(yè)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(qū)涉及頓崗鄉(xiāng)：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(fā)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(yè)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(tài)環(huán)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(fā)展節(jié)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(chuàng)新，全面提高農田水利投資效益、灌溉水利用率和農業(yè)抗御自然災害能力，為促進農業(yè)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(guī)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(qū)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(qū)增配變壓器保證機井低壓管灌區(qū)及噴灌區(qū)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(yè)耕作措施、行政區(qū)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(guī)范》（井灌區(qū)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(qū)低壓管灌工程屬規(guī)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(qū)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(guī)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(guī)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(qū)實際調查，根據項目區(qū)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(guī)范》（JTGD60-2004）要求，按持久狀況承載能力極限狀態(tài)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(qū)所有機井均進行配套，對高效節(jié)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(qū)200QJ32-26/2型潛水泵配套電機額定功率4kw，一個臺區(qū)可輻射機井12～17眼，低壓管灌區(qū)共248眼機井，需要變壓器16個臺區(qū)。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(guī)格用于低壓管灌井泵。

8 機耕路工程設計

對項目區(qū)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(yè)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(yǎng)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(yè)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(tài)環(huán)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(xù)、健康發(fā)展。

TV93

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1673-8853（2017）09-0054-02

2017-6-22

編輯：左英勇