引水上山工程总体布置与措施设计分析

周占友

(辽阳县水库移民局，辽宁 辽阳 111200)



引水上山工程总体布置与措施设计分析

周占友

(辽阳县水库移民局，辽宁 辽阳 111200)

通过对辽阳县隆昌村南山片区引水上山工程的总体布置和各项措施的设计分析，该工程总体布置符合工程建设要求，工程设计因地制宜，符合工程建设的立地条件，满足了工程建设标准。工程措施布局和工程措施设计为工程建设提供了详实与可靠的前期理论数据依据，同时也为工程建设提供了坚实的基础工作，为工程的顺利实施奠定了坚实基础保障。

灌溉工程；引水上山；总体布置；工程措施

1　工程基本情况

辽阳县位于辽宁省中部、辽阳市南部，东与本溪、凤城相连；南接岫岩、鞍山海城；西邻辽中、台安；北依辽阳市区和灯塔市，为辽宁工业城市中心地带。工程位于辽阳县隆昌镇隆昌村西南方向2km的南山片区内，工程区地理坐标为东经123°08′12.50"，北纬40°51′59.08"。工程所在的隆昌村土地总面积13.05km2，总人口2384人，非农业人口240人。片区内上山作业路为土路，路宽2.0～2.5m。同时，上山作业路路面狭窄，起伏较大，果农运输果品，上山除草、打药极其不便。该沟道两岸山坡现有果树面积8 hm2，主要有南果梨，苹果，榛子等果树，果树树龄在3～10 a。工程区沟道内溪水四季不断，现无任何灌溉设施。通过修建蓄水池可以蓄存天然降水及山间溪水，蓄水灌溉。增加土壤的肥力，提高农业产量，增加农民的经济效益，带动当地农民致富，繁荣市场，稳定社会秩序[1]。

2　工程任务及规模

辽阳县隆昌村南山片区引水上山工程的建设任务就是修建蓄水池及铺设果树灌溉管线，解决果树园区灌溉问题；修建作业路，为上山耕作及果品运输提供方便；修建水源井一眼，满足片区后期开发管理人员生活用水。通过工程项目的实施，提高农业产量，增加农民的收入，带动当地的经济[2]。本工程修建蓄水池2座。于干作业路桩号0+500处修建1号蓄水池，规格为10×10m，池深2.80m。蓄水池四周为浆砌石挡土墙护砌，上游设置进水口，下游设置溢流口。墙顶部为钢筋混凝土梁，梁顶部设置铁艺栏杆。于山顶处修2号建蓄水池1座，池直径为6m，池深1.80m。基础为浆砌石基础，砌体为砖结构，砌筑砂浆标号为M15。于干作业路起点处新建水源井1眼，井深120m，井外径为325mm。修作业路3条共1500m。其中干作业路1条，长度650m；支路2条，长度850m，其中1号支作业路370m，2号支作业路480m。干作业路路面为砂砾料结构，宽度2.00m，铺筑厚度0.10m；路基为砂砾石结构，宽度2.50m，路基铺筑厚度0.20m。支作业路为开挖及平整路面，宽度为2.50m，厚度为0.30m。铺设灌溉管网11085m，其中引水上山供水管1条，管径Φ40mm，长度为380m；管理区供水管线1条，管径Φ40mm，长度300m；干管2条，管径Φ50mm，长度为340m；支管5条，管径Φ50mm，长度为880m；立管185条，管径Φ25mm，长度为370m；毛管185条，管径Φ25mm，长度为8815m。水源井配套100QJ4-25/20潜水泵1台套；1号蓄水池50DL-8/7.5kw多级泵1台套。配套5.5kw微机1台套；11kw微机1台套。

3　工程总体布置与措施设计

3.1总体布置

3.1.1工程布置

根据地形条件在干作业路桩号0+500处布置1号蓄水池，1号蓄水池内设置水泵，水泵与上山干管相连接，灌溉期间将水引至山顶上的2号蓄水池内，2号蓄水池修建山脊处，2号蓄水池内下设分支管，分支管布置在果树园区内。其中，上山供水管线1条，灌溉管线5条。配套水泵2台套，其中：深井潜水泵1台套，蓄水池引水上山水泵1台。配套微机变频控制柜2台套，其中5.5 kW微机变频控制柜1台套，11 kW微机变频控制柜1台套。

3.1.2工程设计内容

根据土地利用规划结果，通过对现有措施的配套完善，现初拟在工程区采取以下工程措施，主要有修建蓄水池2座，水源井1眼，修作业路3条共1500m，铺设管路11085m。

3.2工程典型设计

3.2.1基本情况

土壤资料。果园内主要为棕壤土，土壤容重为1.42g/cm3，田间最大持水量20%～22%，土层厚度8—15m。

灌溉系统设计参数。设计土壤湿润比为40～60%，取55%；设计灌水均匀度95%；灌溉水利用系数为0.95。

灌水器的选择。灌溉区毛管采用PE∮25mm喷灌管。

3.2.2系统总体规划布置

1)园区按固定式管道系统布置，铺设灌溉管网11085m，其中引水上山供水管1条，管径Φ40mm，长度为380m；管理区供水管线1条，管径Φ40mm，长度300m；干管2条，管径Φ50mm，长度为340m；支管5条，管径Φ50mm，长度为880m；立管185条，管径Φ25mm，长度为370m；毛管185条，管径Φ25mm，长度为8815m。毛管位于地面以上，其余管线均埋设于冻土层以下。

2)灌水器布置形式。工程建设为喷灌区，喷灌区的毛管顺作物行向布置，毛管间距为10m。

3)管道的规划布置形式。由2号蓄水池处引出2条干管，管径为Φ50mm，进入园区后2条干管延伸5条支管，管径为Φ50mm，每条支管分别向两侧延伸出26条毛管，管径为Φ25mm。

3.2.2.1灌溉制度的确定

设计灌水定额。依据下式计算。

m=0.1γzp(θmax-θmin)/η

(1)

式中：m为设计灌水定额，mm；γ为土壤容量，工程区土壤为棕壤土，γ取1.42g/cm3；z为设计土壤湿润层深度，z=1.1m；p为设计土壤湿润比，p=50%；θmax-θmin为适宜土壤含水率上下限(占干土重量百分比θmax=28%、θmin=22%)；η为灌溉水有效利用系数，取0.95。

由以上参数计算结果为：果树灌水定额m=542.85 m3/hm2。

3.2.2.2系统工作制度的确定

1)设计灌水周期。依据下式计算。

T=mη/Ia=9.37

(2)

取设计灌水周期为10d。

式中：T为灌水周期，d；m为设计灌水定额54.26mm；Ia为耗水强度5.50，mm/d；η为灌溉水利用系数，=0.95。

2)一次灌水延续时间。按照下式计算。

t=mStSr/nsqd

t=m×St×Sr/nsqd

(3)

式中：t为次灌水延续时间，h；m为设计灌水定额，54.26mm；St为出水点距离，取0.5m；Sr为毛管间距，取2.5m；qd为出水点流量，取22L/h；ns每颗果树的灌水器个数。

计算得：t=mStSr/nsqd=3.08h(取t=3h)

3)轮灌组数目确定。公式如下：

N=T1×T/t

(4)

式中：N为灌溉组数，组；T1为系统每天工作小时数，取8h；T为灌水周期，取10d；t为一次灌水延续时间，取3h。则N=27组。

4)灌水制度的确定。参考多年果树灌溉经验和研究数据，确定灌溉制度见表1。

3.2.2.3管网水力计算

现对一号灌溉区三分干进行水力计算，下面分别对毛管、支管水头损失进行计算。毛管铺设长度45m，果树株距2.5m，出水点流量22L/h。

1)毛管流量的计算。按等流量设计方法，一条毛管进口流量：

Q毛=N0×qd=396L/h

(5)

式中：N0为毛管上分流孔的个数，个；qd为每个出水点的流量，L/h。

2)支管流量的计算。每条支管接52条毛管，每条支管长度为50m。

Q支=∑Q毛=11.30m3/h

(6)

各管段流量计算见表2。

表1　灌溉制度表

表2　管段流量计算表

3)水泵的选型。为了使水泵安全运行考虑，水泵扬程在设计扬程基础上加上5%～10%富余。由于灌区采用轮灌制度[3]，因此工程区提水水泵选型为多级泵：型号为50DL-8/7.5kW额定流量15m3/h，额定扬程84.8m，电机功率为7.5 kW。

3.3工程措施设计

3.3.1蓄水池设计

1号蓄水池规格为10×10m，池深2.80m，蓄水深度为2.00m。顶部为混凝土梁尺寸0.2×0.2m；混凝土沿于梁之上，护栏高度0.30m。蓄水池采用浆砌石基础，基础深1.20m，基础底宽2.80m，砌石砂浆标号M15。基础垫层厚0.10cm，混凝土标号为C25。蓄水池底部铺设400g/m2土工膜一层和40cm厚的黏土。蓄水池上下游设置进出水口，进水口形式与出水口形式相同。采用M15浆砌石基础、M15浆砌石导墙与C25混凝土溢流面。长5.00m，底宽2.50m，墙高0.80m。在蓄水池出入口开挖土渠与上下游沟道相同，上下游各15.00m，共计30.00m。2号蓄水池，蓄水池采用预制钢筋混凝土结构，池深1.80m，直径6.00m。基础为浆砌石结构，基础厚度0.50m。池内最大容积51.20m3。蓄水池盖板为预制混凝土盖板，板厚0.10m。

3.3.2水源井设计

根据当地地质情况，新建水源井1眼，水源井位于干作业路起点处，设计井深为120m，井管上部采用Φ325钢管，钢管长15m，壁厚9mm，钢管外围采用黏土球封填范围0～15m，混凝土封填范围在14m～15m。井管下部采用原岩石层进行滤水[4]。

3.3.3作业路设计

1)路面长度、宽度。在工程区内修建3条作业路，总长为1500m，其中干作业路1条，长度650m；支路2条，长度850m，其中1号支作业路370m，2号支作业路480m。路面宽度为2.0m。

2)路面与路基结构设计。根据该工程实际情况，作业路基础采用砂砾石[5]，设计路基宽度为2.5m，厚度0.2m。路面为砂砾料面层，设计路面宽度为2.0m，面层厚度为0.1m。

3)路面与路基技术要求。面层为砂砾料，铺筑厚度为0.1m，路面不设置横坡。基层为砂砾石材料，铺筑压实厚度为0.2m，砾石最大粒径不宜大于60mm。如发现砂窝或石子成堆现象，应将该处砂子或石子挖出，分别填入级配好的砂石。路基压实度>85%。

3.3.4灌溉管网设计

管线铺设11085m，其中：Φ40mm饮水上山管线及管理区供水管380m，Φ50mm灌溉干、支管线1220m，Φ25mm立管370m，Φ25mm毛管8815m。

供水管：为PE管，管道允许压力1.68MPa，管径Φ40mm。引水上山管线下端与蓄水池内水泵连接，上端与山顶2号蓄水池连接，在上下两端分别设置闸阀Φ40mm、止回阀Φ40mm，下端另设置泄水阀。水泵出水管与干管采取活接进行连接，便于拆卸检修。管理区供水管线接引至管理区内[6]。

灌溉管线：为PE管，管道允许压力0.8MPa。干、支管线管径为Φ50mm，沿上水管平行布置，总长度1220，其中一分干管长度170m，二分干管长度170m；1支管长度140m，2支管长度160m，3支管200m，4支管长度210m，5支管长度130m。立管为Φ25mm，管道允许压力0.88MPa。纵向垂直于支管沿等高线布置，长度为370m。毛管为Φ25mm，管道允许压力0.88MPa。长度为8815m。在供水分支管较低端设置泄水管，保证排空管内余水。

3.4机电设备

为满足园区灌溉要求，在1号蓄水池内设置多级离心水泵1台，配套水泵型号为50DL-8/7.5kW，水泵流量为15m3/h，扬程为84.8m，电机功率为7.5kW，配套11kW微机变频控制柜1台套。水源井内布置潜水泵1台，水泵型号为150QJ5-142/5-4.0kW，水泵流量为5m3/h，扬程为142m，电机功率为4.0kW，配套5.5kW微机变频控制柜1台套。

4　结　语

综上所述，辽阳县隆昌村南山片区引水上山工程的总体布置和各项措施的设计分析，该工程总体布置符合工程建设要求，满足了工程建设标准。通过引水上山工程项目的实施，完善了工程区内灌溉制度，合理利用了水资源，减少了水资源的浪费，提高了经济效益，提高了农业产量，达到了增产增收，进而提高了农民的收入，促进了农村的经济发展。同时也体现了党和政府对农民生活的关心，落实了党构建社会和谐社会、建设新农村的惠民政策；树立了党和政府良好的形象，密切了党群关系和干群关系，同时对拉动内需、保障经济增长也起到了积极作用。

[1]边杰.王石镇什司县村南果梨基地引水上山工程分析[J].黑龙江水利科技，2014(10)：129-131.

[2]李昊.南白石村引水上山工程设计分析[J].中国科技纵横，2014(16)：132-133.

[3]白德斌.一亩泉村果树微喷灌工程效益分析[J].河北水利，1994(03)：87-88.

[4]时光新，王相国，尹绪国.山丘区果园微灌效益初步研究[J].水土保持研究，2001(03)：52-54.

[5]陈伟.梨树微喷灌节水及管道喷药技术效益分析[J].南水北调与水利科技，1996(04)：9-12.

[6]才庆欣.南票区沙金沟小流域水土流失综合治理分析[J].水土保持应用技术，2014(01)：42-44.

1007-7596(2016)06-0091-03

2016-04-16

周占友(1970-)，男，辽宁辽阳人，工程师，研究方向为水利水电工程、水利工程施工及移民工程等。

F327

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