3土地整治项目工程设计

土地整治项目工程设计2014年8月主讲：王红雷2020/1/181内容提要一、工程设计的主要内容二、常用参考书籍三、设计成果2020/1/182一、工程设计的主要内容（一）工程设计主要工程1土地平整及土壤改良2灌溉排水3道路4农田防护等（二）工程施工设计内容1土地整理项目施工的特点2土地整理项目施工布置3土地整理项目施工方法4土地整理项目质量控制5土地整理项目进度管理2020/1/183二、常用参考书籍1《土地开发整理理论与实践》；2《农田水利学》；3《水土保持工程学》；4《渠道衬砌工程技术》；5灌区建筑物丛书，包括：《水闸》、《倒虹吸》、《渡槽》、《农桥》、《渠道输水工程》6《泵站》2020/1/184三、设计成果设计报告：1设计说明2施工组织设计3项目实施及运行管理图纸：1现状图2规划图3设计图2020/1/185第二部分工程设计一、土地平整二、灌溉排水(农田水利)工程三、道路工程四、农田防护和水土保持工程2020/1/186一、土地平整土地平整工程量的计算方法1方格网法：地形平缓或台阶宽度较大的地段，在田块平面形状比较方正的情况下，计算精度较高。2DEM法：测量精度比较高，高程点数据比较密集的区域比较实用。3散点法：地形虽然有起伏，但变化比较均匀，不太复杂的地形。这种方法的特点是测量不受限制，可以根据地形情况，布置测点。4其它方法：调查法；实物工程量法。2020/1/187土地平整分区类型1）按地形分1平原地区2丘陵地区2）特殊用地平整分区1采矿区(包括塌陷、地质沉降、矸石压占、弃渣压占)2灾毁地区(包括水毁、火烧、风蚀、地震、化学污损)3裸岩石砾地4紫色岩区5河滩地区(乱砾石地、砂土地)6盐碱、涝渍地区7居民点、工矿废弃地2020/1/188方格网法计算土地平整工程量实例：①划分方格；②确定各桩点设计高程：③计算零点位置；④计算土方工程量。43.2443.2443.1442.7943.0442.3543.4443.7243.3443.3443.2442.3643.6443.9343.5443.7043.4443.1843.8444.0943.7444.0043.6443.4344.04（设计标高）44.56（地面标高）43.9144.2543.8443.8916112712381349145101542.543.0043.5044.0044.50ⅠⅤⅡⅥⅢⅦⅣⅧ(a)(b)ⅤⅠ0ⅦⅥⅡⅢⅧⅣ123451098761112131415-0.35-0.69+0.280+0.29+0.16+0.25+0.26+0.52+0.31-0.35-23.33-192.0-1.92填方区+18.67+0.28+73.00+0.73+96.00+0.96+134.00+1.34+40.50+0.62+19.50+0.42+0.16+4.05-1.14-92.30-0.47-25.10-0.21-5.10-0.88-0.26-0.21+0.05挖方区零线角点号2020/1/189成果要求1平原区应将格田的田面设计高程逐块标注于规划图上；2梯田，不能将具体田块全部绘制在规划图上，应单绘梯田土方计算图。有两种方法：一是选取典型地块，采用横断面法计算典型地块的平整工程量，其典型面积不小于所代表面积的10％，需有平面图和断面图；二是进行坡度分区，根据不同坡度的田面宽及高度，分坡度计算单位面积的平整工程量，再按照项目区不同坡度面积计算项目区土地平整工程量。需有分区坡度图。3土地平整尽量做到格田内部挖填平衡，如为满足特殊要求而调整田面设计高程的，应尽量做到区域土方平衡，做好土方调配，降低工程造价。2020/1/1810灌溉排水工程设计2020/1/1811灌溉排水工程（一）作物灌溉制度（二）灌溉水源（地表水和地下水）（三）水土资源平衡分析（四）田间灌水方式（五）输水工程：渠道和管道（六）排水系统（七）渠系建筑物2020/1/1812灌溉标准灌溉保证率，常用下式进行计算：式中：p——灌溉设计保证率（%）；m——灌溉设施能保证正常供水的年数；n——灌溉设施供水的总年数。灌溉设计保证率因各地自然条件、经济条件的不同，多介于50~95%之间。一般缺水或以旱作物为主的地区，其灌溉设计保证率可低一些；而丰水或以水稻为主的地区，其灌溉设计保证率可高一些。2020/1/1813（一）作物灌溉制度灌溉制度：作物播种前（水稻插秧前）及全生育期内的灌水次数、每次的灌水日期、灌水定额和灌溉定额。灌水定额：一次灌水单位灌溉面积上的灌水量，各次灌水定额之和称为灌溉定额。2020/1/1814灌溉制度的制定1总结群众丰产灌水经验。多年来进行灌水的实践经验是制定灌溉制度的重要依据。灌溉制度调查应根据设计要求的干旱年份，调查这些年份的不同生育期的作物田间耗水强度(mm/d)及灌水次数、灌水时间间距、灌水定额及灌溉定额。根据调查资料，可以分析确定这些年份的灌溉制度。2根据灌溉试验资料制定灌溉制度。许多灌区设置了灌溉试验站，试验项目一般包括作物需水量、灌溉制度、灌水技术等。试验站积累的试验资料，是制定灌溉制度的主要依据。但是，在选用试验资料时，必须注意原试验的条件，不能一概照搬。3按水量平衡原理分析制定作物灌溉制度。在参考群众丰产潜水经验和田间试验资料的情况下，用水量平衡原理进行计算。2020/1/1815水稻泡田定额及生育期灌溉定额调查成果表（中等干旱年）单位：m3/亩2020/1/18161、泡田期灌溉用水量（泡田定额）)(667.0111101PteShM用水量平衡原理计算水稻灌溉制度2020/1/1817注：h0=30mm~50mm泡田定额与土壤、地势、地下水埋深和耕犁深度等因素均有关。不同土壤的泡田定额如下表：几种土壤的泡田定额2020/1/1818用水量平衡原理计算水稻灌溉制度2、水稻生育期内灌水量)(667.0111101PteShM2020/1/1819水稻生育期灌溉制度2020/1/1820水量平衡法制定旱作物的灌溉制度2020/1/1821EKP设计灌水率灌水率是根据全灌区各种作物的灌溉制度，及作物种植面积占总种植面积的比例计算制定的，利用它可以计算出灌区各级渠道的设计流量。如某种作物种植面积占灌区总种植面积的比例为a，其某次灌水定额为m（m3/亩)，则该作物本次灌水所要求的灌水率为：（m3/s/万亩）式中：T―本次灌水延续的时间（d）；t―每天灌水时数，一般自流灌区按24h/d计，扬水灌区按20~22h/d计主要作物的灌水延续时间如下：水稻：泡田期灌水7~15d；生育期灌水3~5d。小麦：播前灌水10~20d；拔节后灌水10~15d。棉花：苗期、花铃期灌水8~12d；吐絮期灌水8~15d。玉米：拔节抽穗期灌水10~15d；开花期灌水8~13d。2020/1/1822灌溉水源地表水a）引水工程：引水枢纽b）拦蓄工程：塘堰d）提水工程：泵站地下水源a）大口井b）筒井2020/1/1823引水枢纽引水枢纽又称为渠首工程，通常有坝（或者拦河闸）、进水闸、冲沙闸、沉沙池和上下游整治工程等。引水枢纽可分为有坝引水和无坝引水。2020/1/1824塘坝1、塘坝规划要素：集水面积（即来水量）调蓄容量，即合适的塘面、塘深和塘容灌溉面积，尽量做到自流灌溉2020/1/1825塘堰设计图2020/1/1826泵站1、泵站的设计内容抽水站的设计涉及泵站的规划选址、管道布设、水力学计算、水泵的选配、安装与维护保养等诸多内容。2、泵站组成抽水站一般由主机房、进水池、出水池、管道系统等组成。机房中的水泵机组，是抽水站的主要设备。3、水泵的主要参数①流量②扬程③允许吸上真空高度2020/1/1827根据提灌区的灌溉需水流量确定，可参照渠道设计流量的相关公式计算，但要考虑机械每天能够工作的时数。式中：Q—设计抽水灌溉流量（m3/s）；qi—第i种灌溉作物的灌水率（m3/s/万亩）(i=1,2,...,n)；Ai—第i种灌溉作物的灌溉面积（万亩）(i=1,2,...,n)；T—设计灌水周期（d）；t—抽水机的日工作小时数（h/d），一般可取16h/d；η—灌溉水的有效利用系数。灌水流量的确定2020/1/1828a）输水渠道设计b）输水管道设计输水工程——渠道或管道2020/1/1829①引水部分②输水、配水渠道③田间灌水系统（田间工程）④排水泄水系统⑤渠系建筑物渠系的组成2020/1/18301）渠道设计流量、加大流量确定2）渠道断面按形状可分：矩形断面、梯形断面和U形断面；按施工挖填方分：挖方渠道、填方渠道和挖填方3种。3)断面设计参数要素：①边坡系数m；②渠道超高a；③渠顶宽度d；④底宽b；⑤水深h；⑥比降i；⑦糙率n。渠道输水系统设计2020/1/1831渠道设计流量渠道工作制度轮灌渠道续灌渠道轮灌有利于减少输水损失，提高灌水效率，但同时也加大了设计流量，增加了工程量。一般在较大的灌区，斗渠以下实行轮灌。渠道设计流量=净流量+损失水量净流量=设计灌水率×控制面积2020/1/1832横断面选择渠道单体实例2020/1/1833尺寸设计•根据渠道断面类型用下式计算：2020/1/1834•先确定渠底宽度b、边坡系数m，试算设计流量时的h设计水深•加大流量时的h加大水深•h设计渠深=h加大水深+安全超高a•流速检验：v不淤v设计v不冲渠道设计参数确定2020/1/1835农渠纵横断面设计衬砌形式表各类防渗材料防渗效果比较防渗材料类别离防渗效果（减少渗漏量）（%）使用年限(a)优缺点比较三合土护面80～9510～25就地取材，造价低，施工简便，但抗冻性能一般较差，不宜在冻土地区使用砌石80～9025～50抗冻和抗冲性能好，施工简易，耐久性强；施工所需劳力多混凝土85～9540～60防渗、抗冲性能好，耐久性强，使用广泛，可现场浇筑或预制装配内衬塑料薄膜90～9510～15防渗效果好，质轻、运输便利、施工简单2020/1/1836主要设计内容：在已定线的渠线纵断面图上，推求设计水位线、渠底线、渠顶线，标出建筑物类型，计算土方工程量等。渠道纵断面设计2020/1/1837灌溉系统的一般设计程序明渠灌溉系统的一般设计程序为：灌溉方式及灌溉制度的确定→需水量计算→各级渠道设计流量的计算→确定渠道横断面尺寸→渠道纵断面设计（渠系建筑物设计、田间灌溉要求的水位推求）→绘制渠道纵断面图→渠首设计和其他建筑物设计→计算工程量2020/1/1838管道输水系统设计1、管材的种类①塑料硬管②软质管③水泥类预制管④金属管2020/1/1839管道输水系统设计2、设计流量3、管径选择管径在满足流量和压力的前提下按费用最小的原则进行选择。管道的管径选择一般是先根据各种不同管材的经济流速选定，然后进行水力学计算校核水头损失是否合理。4、管路水力计算①局部水头损失：②沿程水头总损失：2020/1/1840a）排水标准b）排涝流量和排渍流量c）排水沟间距d）排水沟道纵横断面设计排水工程2020/1/1841a）排水标准1、排水标准的制定排涝设计标准一般是用发生某一频率（或重现期）而不受灾的暴雨雨量和降雨历时来表示的，亦被称之为设计暴雨。目前，我国大多数地区采用重现期为5~10年一遇（频率P=20~10%）的暴雨作为排涝设计标准，条件较好的地区可适当提高标准。允许排水时间，不少地区采用一日暴雨两天或三天排除，三日暴雨三天或五天排除为标准。2020/1/1842b）排涝流量和排渍流量1、定义排涝设计流量：系指在发生排涝设计标准规定的暴雨时，排水沟所能通过的最大流量或平均流量，由排涝设计标准及排水沟道控制的排水面积大小决定。排水系统应按发生排涝设计标准规定的暴雨所产生的最大径流流量Qmax（洪峰流量）进行设计。排渍流量：与田间地表径流量一样，地下排水流量自降雨开始后也有类似的变化过程，同样存在一个流量高峰，此高峰要滞后于地面径流洪峰，地下径流高峰过后，地下水位将逐渐回落，直至某一要求的排水控制深度，之后排水沟排出的地下水流量称为日常设计流量或