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近年來．隨著人El增長、社會經濟的發展和農業結構調整，各行各業對土地的需求不斷增加，對耕地產生了巨大壓力．人地矛盾日趨尖銳為了提高耕地質量，合理、高效利用土地，改善農業生產條件、生態和環境，促進社會經濟的可持續發展，通過對土地的整理、灌排設施的配套和農田防護林的建設．增加耕地面積。加強農業機械化程度，建成高效、穩產、優質農業區，為實現農業產業化、現代化、規模化經營創造有利條件土地整理是人類利用自然和改造自然的措施．是社會經濟發展到一定階段解決土地利用問題的必然選擇。土地整理的基本內涵是在一定區域內．按照土地利用規劃或城市規劃確定的目標和用途．采取行政、經濟、法律和工程手段，對土地利用現狀進行調整改造、綜合整治，促進土地的合理利用，提高土地利用效率。改善生產、生活條件和生態環境的活動農田水利工程是土地整理項目規劃的重要組成部分，是指在對洪、澇、旱、漬、鹽、堿等進行綜合治理和水資源合理利用的原則下．對灌排渠系統及其建筑物等進行的建設。主要包括排灌工程、噴微灌工程、豎井(機電井)工程、排灌電氣工程等。而設計工作的好壞對整個工程有重要的作用．因此科學合理的設計非常重要對低山區土地整理中的農田水利工程灌溉水源選擇、水源工程和輸配水工程進行分析和研究．為進一步提高土地整理質量提供參考。

1項目背景

項目區位于河北省保定市順平縣北部的臺魚鄉西柏山村．太行山北段東麓山前平原．總的地勢由西南向東j匕微傾斜．地貌類型為低山丘陵。項目區地理坐標為東經115。0826．18”一1100917．76”．北緯38o5738．76"-38~5803．33”．共分為三個片區，片區一面積2．68hm．片區二面積21．41hm．片區三面積6．34hm2屬暖溫帶半濕潤區．大陸性季風氣候特征明顯，四季分明。年降雨量分配不均，易造成春旱秋澇．形成大面積的低產農田．致使土地利用率和產出率低下．限制了農業生產力的發展項目區水文地質條件比較復雜．全縣地下水比較豐富．均以潛水形式存在全部地下水資源總量為10001．32萬m，項目區土壤種類主要為褐土土類和潮土土類．項目區土地以種植業為主．主要栽培作物種類很多，主要有小麥、玉米、大麥、稻、高粱、山藥、芝麻等。

2農田水利工程設計

2．1灌溉水源的選擇項目區內灌溉水源選擇地下水．并根據當地技術人員勘測．確定新打機井位置．位于項目區片區二北部約280m．新打兩口井相距140m

2．2水源工程設計

2．2．1單井控制面積計算根據《機井技術規范》(SL256-2000)中2．4．5單井控制面積公式計算：Fo=QxTxtxrlx(1．0一r／1)／m，式中，一單井控制灌溉面積。hm；()——單井出水量，m3／h，根據當地水利部門提供資料為50m3／h：每次輪灌期的天數，取10d；——灌溉期每天開機時間，16h；叼——灌溉水利用系數，取0．9；叼——干擾抽水的水量消減系數。0．1；m——綜合凈灌水定額，m／hm，根據當地水利部門提供資料取450m3／hmz。則200m機井的Fo=50xl0xl6x0．9x(1．0—0．1)／450=14．4hm。

2．2．2井深與井徑設計根據《供水管井技術規范》(GB50296-99)Ⅲ規定，管井深度設計應根據擬開采含水層(組、段)的埋深、厚度、水質、富水性及其出水能力等因素綜合確定。據提供的資料，第三含水組底界埋深240～280m．含水層厚度為100～1301TI，砂層厚4080m。單位涌水量10～15m3／(m．h)，礦化度<lg／L。此含水組水質好，水量大，是目前機井主要的開采層段為保證項目區地下水的可持續利用，以及機井長期、穩定、高效運作，參考試驗井資料．確定成井深度為200In經計算，2001TI機井選用的潛水泵適宜的最小井管內徑為200mm根據《機井技術規范》(SL256-2000)，安裝泵段井管內徑應根據設計出水量及測量動水位儀器的需要確定．并且比選用的抽水設備標定的最小值大50rnm、因此．確定200m機井安裝泵段井管內徑為250mm。

2．3輸配水工程設計

在項目區三個片區分別在高點修建蓄水池．從新打機井鋪設上水管路．引水至最高點蓄水池．通過高差自流到各級支管片區一修建一座50m蓄水池．片區二修建兩座100m3蓄水池．片區j修建一座50ms蓄水池片區一及片區i采用提水管作為灌溉輸水管．片區二分別為蓄水池新布設兩條輸水管。蓄水池采用圓形敞開式設計，漿砌石結構，50m，蓄水池直徑6．0m，池深2．0m，池壁厚0．5nl，3cm厚抹面防滲．基礎深0．5m：1001"113蓄水池直徑7．0m，池深3．0m，池壁厚0．5m，3cm厚抹面防滲．基礎深O．5m。

2．3．1管道灌溉設計

1)灌溉制度。①設計灌水定額。根據《低壓管道輸水灌溉工程技術規范》(SL／T153-95)j公式2．2．5計算：m=loooydg3(／3：)，式中，m——設計灌水定額。mm：——計劃濕潤層深度，m，一般大田作物取0_3～0．4m；——計劃濕潤層土壤容重。t／m3；——土壤適宜含水量(重量百分比)上限，取田問持水量的60％75％：／3，——土壤適宜含水量(重量百分比)下限．取田間持水量的45％～60％：這里僅以需水量較大的大田作物小麥為對象進行計算項目區為潮土，計劃濕潤層深度h取0．4n：根據《管道輸水工程技術》，田間持水量為22％～30％，取26％；1取75％，／32取45％；為1．4t／m。m=1O00x0．4x26％x(75％一45％)x1．4=43．7mm⑦設計灌水周期。T理=m／E，式中：71理——理論灌水周期，d；m——設計灌水定額，ilm；E．廠作物最大日平均耗水量．mm／d：根據項目區的自然條件，設計作物最大日平均耗水量為4．2mm／d．則：T理=43．7／4，2=10．40d．考慮到作物生長期項目區的降水情況．將設計灌水周期定為10d，即71=10d。

2)灌溉設計流量。根據《低壓管道輸水灌溉rI=程技術規范》(SL／Tl53—95)公式3．1．1計算：Q＆=O．667xmxAx15／(Txtx~)，式中，Q設——灌溉設計流量，mS／h；m——設計灌水定額，mm；——灌溉總面積，取18．23hm。；卜設計灌水周期，取10d；——每天灌溉時間，取20h；卵——灌溉水利用系數，取0．9；各參數取值及計算結果見表1。Q設=0．667~43．7x18．23×15／(20×10×0．9)=44．28m3／h。

3)灌溉工作制度設計支管上給水栓的數量根據梯田田面來確定．每有一田面就設置一出水口．便于灌溉。由于原地面坡度不同。梯田田面寬各異．因此支管上的出水VI不是等距的．根據各支管長度及地面坡度計算的結果．大約需要給水栓200個分別以50m3蓄水池1和100m3蓄水池3為例～式中，7Vl_一輪灌組數；Q設——灌溉設計流量，mS／h；口廠一第個出水口設計流量。取8mS／h；n——系統出水口的個數蓄水池1灌區內有給水栓30個．蓄水池3灌區內有給水栓50個。經計算，蓄水池1灌區：輪灌組數Ⅳ為6．每個輪灌組同時開啟給水栓數為int(／Ⅳ)=5個；蓄水池3灌區：輪灌組數Ⅳ為10，每個輪灌組同時開啟給水栓數為int(n／N)=5個。

2．3．2管道水力計算

管道水力計算一般按如下步驟進行：

1)確定管道水力計算的控制點管道水力計算的控制點是指管網運行時所需最大揚程的出流點．即最不利灌水點．一般應選取離管道首端較遠且地面高程較高的地點。

2)確定管道水力計算的線路對于不同的輪灌組．水力計算的線路長度和走向不同．應確定各輪灌組的水力計算線路。通過計算比較。加以確定。經分析．蓄水池l灌區管道水力計算線路最長為500in：蓄水池3灌區管道水力計算線路最長為800m。

3)管段流量計算。根據灌區面積灌水定額計算出干管設計流量．再根據輪灌分組．確定出支管流量，此灌溉區干管流量為44．28mS／h．各支管人口管段流量均為22．14m。

4)管徑的確定。管徑確定的方法有計算簡便的經濟流速法和界限流量法．還有借助于計算機的多種管道優化計算方法。設計根據《土地整理工程設計》經濟流速法計算：1000、／一18．8、／V3600TryV為管道內水的經濟流速．鑄鐵管經濟流速為0．81．5rn／s。設計干管內經濟流速t，干=1．2m／s，支管內經濟流速t，=1．2m／s。經計算，干管管徑d干=ll4．27mm，支管管徑d支=80．80mm。結合市場情況，確定鑄鐵管經濟管徑(公稱外徑)為125mm、100mm。

5)各管段水頭損失水頭損失包括沿程水頭損失和局部水頭損失。管道沿程水頭損失根據《低壓管道輸水灌溉工程技術規范》(SL／T153-95)公式3．3．1計算：h：fQ"Z／db，式中，九廣管道沿程水頭損失，m；卜摩阻系數；p——流量，mS／h；附一流量指數；管道內徑，mm；6——管徑指數江——管長，m；鑄鐵管的各種參數．i-6．25x105，m=1．9。b=5．1。選擇管線較長、位置較高的給水栓作為最不利情況．按最大流量進行水利計算．蓄水池1灌區干管長425m．計算管道內徑為130mm。支管管長75m．計算管道內徑為105mm．計算結果為：h：6．25xlOSx44．28x425／130?+6．25xlOx22．14x75／1055．1=6．73m：蓄水池3灌區干管長514m．計算管道內徑為130mm，支管管長286m，計算管道內徑為105mm．計算結果為：ha=6．25xlOSx44．28Lgx514／130s+6．25~105x22．14L9X286／105s_1=10．30m為簡化計算．取局部水頭損失為沿程水頭損失的1O％～15％由于地塊起伏較大，故計算中取系數為15％，即：對于蓄水池1灌區：總水頭損失為總=6．73x1．15=7．74m．而蓄水池和最不利點的高差為20m．高差自流可以滿足灌溉需求對于蓄水池3灌區：總水頭損失為h10．30x1．15=11．85m．而蓄水池和最不利點的高差為45m．高差自流同樣可以滿足灌溉需求6)水泵選型。機井到最高點蓄水池引水管線長度為1860m．計算管道內徑為130mm．其水頭損失hc=fOmL／db=6．25xlOx44．28?×1860／130～=25．83m．其高差測量為115m．則水泵揚程應該大于136．97m。查水泵手冊，水泵選擇潛水泵，型號為：2O0QJ63—144／12。流量63m3／h，揚程14411．配套功率45kW。

2．3．3排水系統設計

1)排水溝設計流量計算項目區規劃采用明溝排水方式。根據灌溉排水的相關設計規范．項目區的排澇設計標準為十年一遇暴雨．一日暴雨2d排完。根據順平縣氣象資料。十年一遇一日暴雨量為130mm。設計流量根據《土地整理工程設計》相關公式進行計算：Q=axFxR／(86．4xT)，式中，9——設計排水流量．m3／s；a——徑流系數。根據順平縣水文資料，取0．15：卜某一級排水溝的控制排水面積，hm。；R——某一設計頻率下項目區一El最大暴雨量，取130mm：卜設計排澇歷時，根據小麥耐淹水深及土壤特點．規劃設計標準為一13暴雨2d排出，故此處取2d。計算得出斗、農溝控制面積和設計流量如表2所示。

2)排水溝斷面尺寸計算。排水溝的過流斷面根據《土地開發整理標準》(TD／T1012-2000)]C40均勻流公式進行計算：Q=A、／，式中，p——設計排水流量，m3／s：A——過水斷面面積，1''''1；C——謝才系數，m5／s；尺——水力半徑，m；——溝道比降；梯形溝道水力最優斷面水力要素計算，根據《灌溉與排水工程設計規范》(GB50288-99)公式H．0．1進行計算。99[nQbo=2(、v／1+／n2-m)hoAo=boh0+，砒o2Ro=AoNo。=Ao式中，——水力最優斷面水深，m；n——溝道糙率；p——設計流量，m3／s；m——邊坡系數；——坡降：6水力最優斷面底寬，m；A水力最優斷面的過水斷面面積，m2；廠水力最優斷面濕周，m；廠水力最優斷面的水力半徑，m；水力最優斷面流速，m／s。經計算．項目區各級排水溝斷面設計成果和設計參數如表3所示。

從農田整體規劃角度考慮，同時為方便工程施工．對排水溝尺寸進行了適當調整，使其規格較為統一．同時對調整后的設計流速進行校核。根據《灌溉與排水工程設計規范)(GB50288-99)，石質溝道的不沖流速為4-6m／s，取6m／s。排水溝的不淤流速可根據黃河水利委員會水利科學研究所的不淤流速公式進行計算，即耐：、／一，式中，廣不淤流速，m／s；C不淤流速系數，Q<5m／s時Co為0。4；p——設計流量，m3／s。具體數據見排水溝斷面設計成果和設計參數(表3)以及流速校核表(表4)。

3結論

經以上分析計算．項目區共規劃井深200ITI的機井2眼，井管采用鑄鐵管，井管直徑250mm，配套揚程144m的潛水泵2臺；機井房為3ITIx3ITI。鋪設地上低壓鑄鐵干管5967m，管徑125mm；鑄鐵支管2988ITI．管徑100mm；為了保證支管垂直田面布設時牢固穩定．根據實際情況大約每隔10ITI在梯田田面上布設一個鎮墩．共需280個．排水溝共分為斗溝和農溝兩級，其符合項目的蓄水、排水要求。土地整理能最大限度恢復土地的使用．研究結合具體土地整理項目．討論了在低山區土地整理規劃中農田水利工程設計的基本方法及相關水力計算分析認為．項目中的農田水利建設關系到未來土地的利用方式和生產率．合理規劃農田水利布局，使土地利用過程中做到旱能灌、澇能排，提高水資源的利用率改善區域用水狀況和農業水環境，優化區域灌溉系統．使土地整理T作造福于民，為進一步提高土地整理質量提供借鑒。