大石桥节水增粮项目区水源工程设计探讨

刘录良

(辽宁西北供水有限责任公司，沈阳110003)

大石桥节水增粮项目区水源工程设计探讨

刘录良

(辽宁西北供水有限责任公司，沈阳110003)

节水增粮行动工程的任务主要是确保项目区现有粮食作物及经济作物用水及发展需要，通过兴建水源工程可以大大提高灌溉用水有效利用系数，继而节约水量，使粮食产量大幅度增加。

水源工程;管灌;节水增粮;水量平衡

1 项目区概况

该项目片区位于大石桥市博洛铺镇华山村、劳动村、神树村，总面积300 hm2。输配电线路在项目区附近，且交通方便。

该区属季风气候，多年平均降水量652 mm，平均蒸发量1 620 mm，多年平均气温9℃，最大冻土层深度为1.1 m。土壤以砂壤土及棕壤土为主，地下水层厚度50～150 m。地下水矿化度＜0.3 g/L，符合灌溉水质标准。地形和土壤。该区域位于大石桥市东部、中部，土壤以砂壤土及棕壤土为主，土壤容重为1.42 g/m3。

华山村现有人口0.187万人，人均收入6 200元，劳动村0.15万人，人均收入5 900元，神树村0.094万人，人均收入6 000元。

2 工程设计

2.1 灌溉方式选择

根据项目区水源、地形，当地实际运行方式，灌溉方式采用管灌系统，在项目区内打深井一眼，出水量63 m3/h，水源井设计井房一座，其内布置水泵、逆止阀、IC 卡等首部工程［1］。

2.2 项目区水源条件分析

单井出水量63 m3/h，井深100 m，该片区水量充沛，地下水资源丰富，适宜发展管灌技术。

3 灌溉制度

3.1 设计灌水定额

式中:m为灌水定额，m3/hm2;γs为计划湿润层土壤干容重，kN/m3;h为土壤计划湿润层深度，m;β1为土壤适合含水量(重量含水量)上限，可取田间持水量0.9;β2为土壤适合含水量(重量含水量)下限，可取田间持水量0.65。计算得M=20.54 m3/hm2。

3.2 灌水周期

式中:T为灌水周期，d;m为设计灌水定额，mm;e为作物耗水量，mm/d。计算得T=6.16。取灌水周期为6 d。

4 水量平衡计算

式中:A为单井控制面积，hm2;Q为单井出水量，m3/h;T为灌一次所需时间，d;t为每天开机时间，h，t取20 h;η为田间水利用系数，η=0.8;m为灌水定额，m3/hm2。计算得A=294 hm2。典型地块面积287 hm2，该井可控制灌溉面积294 hm2＞287 hm2。

单井控制灌溉面积计算:

5 管网总体布置

典型地块面积287 hm2，长480 m，宽400 m，地势平坦，井位于地块中间位置。从水源井向地块内布置1条干管，长410 m，垂直于干管布置12条支管，每条支管长200 m，120 m，间距为80 m，每条支管设置出水口3个，2个，每个出水口布置一条毛管，出水口间距80 m。

5.1 管材选择

由于是固定管道，埋于地下，所以要求耐腐蚀，使用寿命长，能适应一定的地面沉陷，有一定的耐压性及综合经济等因素，干、支管选用硬聚氯乙烯管，立管选用钢管，毛管选用薄朔软带［2］。

5.2 管道流量

单井出水量为63 m3/h，每个出水口设计流量为11.44 m3/h，每次开5个出水口，干管设计流量为34.32 m3/h，每条毛管设计流量为25 m3/h。

5.3 管径计算

计算公式为:

式中:D为管道直径，mm;Q为管道流量，m3/h;v为经济流速，m/s，取1.2 m/s。

D干=101 mm，取干管管径为Φ110 mm。

D支==101 mm，取支管管径为Φ110 mm。

D毛==85.86 mm，取毛管管径为Φ90 mm

5.4 水头损失计算

水头损失计算公式为:

式中:hf为沿程水头损失，m;f为管材摩阻系数，取0.948×105;L为管长，m;Q为管道的设计流量，m3/h;m为流量指数，取1.77;b为管径指数，取4.77;D为管内径，mm。局部水头损失按沿程水头损失的10%计算。

5.5 系统扬程计算

计算公式为:

式中:Hp为水泵扬程，m;H0为管道系统设计水头，m;Z0为管道系统进口高程，m;Zd为泵站前池水位或机井动水位，m;Σhf为管道的总沿程水头损失，m;∑hj为管道的总局部水头损失，m;由此可得，Hp=62.55 m

6 水泵及动力机的选择

根据设计流量，设计扬程，查水泵样本，选取型号为 200QJ63—72/6，流量为63 m3/h，即扬程为62.55 m，配套电机功率22 kW。水泵性能参数见表1。

表1 水泵性能参数表

7 水源工程设计

7.1 管井设计

管井采用回转钻井，井深100 m。钻井孔径在第四纪土层及料必须是钢管，直径为Φ273 mm，管壁厚8 mm。滤水管安装长度根据钻井实际情况而定，但最短须满足10 m，周围包滤水片。成井后采用空压机和水泵进行联合洗井，洗井方式为从上至下，进行多次洗井，洗至水清砂净为止。

7.2 井房设计

工程首部工程配置了逆止阀、压力表、施肥罐等设施，为保障这些设施安全可靠、良性运行，需修建井房一座，井房尺寸:3 m×2.5 m×3.0 m，面积7.5 m2。

井房基础采用砌石结构，基础埋深1.2m;四周立墙采用砖混结构，墙宽24 cm，墙壁内外采用M7.5砂浆抹面2 cm厚;房顶采用角钢骨架，外设彩钢板屋顶;地面下层铺设30 cm厚的碎石基础，顶层砂浆抹面。

8 结语

通过采取以上方法对项目区水源工程的设计，不仅可以节约用水量，同时又能确保粮食增产增收，杜绝农水工用、跑冒滴漏、转嫁供水用途、改变用水性质的事情发生，合理区分农业用水、工业用水、生态用水和生活用水的界限，优先保证居民生活用水。及时了解掌握辖区水库蓄水动态和用水需求信息，改变过去只管渠首，不管渠道，只管放水，不管用水的传统管理模式，实现供水管理由口到线、到片的延伸，确保水资源的合理利用和有效保护。

［1］马金平，陈振宇，南建福.玉米覆盖技术节水增产效果及其生态效应分析［J］.安徽农学通报:上半月刊，2009，15(07):116－117.

［2］刘艳芬.节水增粮项目中玉米管溉典型设计分析［J］.黑龙江水利科技，2014，42(02):28 －30.

S274;S513

B

1007－7596(2014)07－0203－02

2014－03－05

刘录良(1980－)，男，辽宁沈阳人，工程师，从事水利工程建设管理。