灌溉与排水工程技术课程设计

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灌溉与排水工程设计规范 的最新版本是GB50288-99，有需要出红包给你发一个。

❷ 灌溉与排水工程

(一)水源工程

1.水源工程方案

从项目区的水资源储存状况和当地的种植、灌溉习惯看，项目区农田供水主要由山平塘、蓄水池等工程解决。

2.蓄水池设计

项目区规划新建蓄水池27口，其中容积为100立方米的蓄水池23口，主要用作灌溉；容积为200立方米的蓄水池4口，主要用作蓄水。大部分蓄水池主要靠天然降水蓄水，小部分蓄水池从项目区外的小溪取水，下面仅以100立方米蓄水池为例说明设计。

根据《雨水积蓄利用工程技术规范》(SL267—2001)、《水土保持综合治理技术规范》(GBT16453—2008)、《四川省坡改梯工程建设技术规范》及《节水灌溉技术规范》(SL207—98)，结合项目区实际情况，拦蓄坡面径流，自然蓄水，按p＝80%保证率、五级建筑物设计，集流面积确定按下式进行计算：

灾害损毁土地复垦

式中：w——年供水量，立方米；

S_i——第i种材料的集流面积，平方米；

p_p——保证率为p时的年降雨量，毫米(p＝80%，p_p＝1356毫米)；

K_i——第i种材料的年集流效率(0.45)；

n——材料种类数。

蓄水池容积公式：

灾害损毁土地复垦

式中：V——蓄水容积，立方米；

w——全年供水量，立方米；

α——蓄水池工程蒸发，渗漏损失系数，取0.05～0.1，本次取0.1；

k——容积系数，半干旱地区，人畜饮用工程取0.8～0.9，灌溉供水工程可取0.6～0.9；湿润、半湿润地区可取0.24～0.4，本次取0.3。水池超高值按0.3米计算。

根据上述公式，蓄水池直径设计为7.5米，深为2.7米，有效容积为100立方米的圆形蓄水池汇流面积为491.64平方米。

同样根据上述公式计算容积为200立方米的蓄水池，汇水面积为983.28立方米，设计直径为8米，深4.3米。

根据上述计算成果，选择汇流相对集中的地方布置蓄水池，避开填方或易滑坡地段，并配置引水渠、排水沟、沉沙凼。

根据农业生产要求和蓄水池功能设置，蓄水池修建在有良好汇流面的坡面。蓄水池采用圆形结构，容积为100立方米，直径7.5米，高2.7米。池壁用M10水泥砂浆砌标准砖，池底用C20砼现浇。在池顶布置砖砌防护栏板，并设置警示牌，在水池侧布置引水渠和沉沙凼，用来聚集坡面汇流和沉沙，引水渠和排水沟合计长50米，渠底用C20 现浇混凝土，两侧墙用浆砌标准砖，内墙和池底用M10水泥砂浆抹面；沉沙凼容积1.0立方米，用M10水泥砂浆砌标准砖，共修建引水渠长1.35千米(该区为丘陵地区，在设计蓄水池的汇流面积时采用山坡单面汇水，引水渠能满足491.64平方米的蓄水面积)，修建沉沙凼27 口。在水池的下方布置排水沟，用来排泄暴雨。

(二)灌溉渠

按《土地开发整理项目规划设计规范》(TD/T1012—2000)规定灌溉方法采用地面灌溉，干旱地区或水资源紧缺地区以种植旱作物为主的，灌溉设计保证率取50%～75%。根据项目区实际情况及当地水利建设实践经验，确定灌溉设计保证率为75%。

(1)断面形式选择。经现场调查，当地灌溉斗渠习惯上多采用梯形石渠，考虑施工方便，同时结合可研设计和当地群众的意见，经过比选，新建农渠断面设计为梯形石渠，项目区需要整治的农渠也按梯形石渠考虑。

(2)横断面设计。灌溉渠道中的水流可以认为是明渠均匀流，按照明渠均匀流公式推算渠道断面。灌溉渠水流量控制在0.3～0.5米³/秒；根据《灌溉与排水工程设计规范》，灌溉渠水流流速应小于防渗衬砌渠道允许的不冲流速2米/秒，同时也应满足小型灌溉渠道流速不小于0.3～0.4米/秒的要求。

过水流量计算采用明渠均匀流公式：

灾害损毁土地复垦

式中：Q——设计流量，米³/秒；

A——过水断面面积，平方米；

R——水力半径(米)，R＝A/x，x为湿周；

i——渠底比降，具体布置结合地形；

C——谢才系数，采用公式

进行计算，其中n为沟床糙率，浆砌料石取0.020，混凝土渠取0.014～0.017。

渠道的渠底比降可按下式计算：

V＝n^-1·R^2/3·i^1/2(10-14)

梯形断面的水力要素计算采用下列公式：

A＝(b＋m·h)h (10-15)

灾害损毁土地复垦

灾害损毁土地复垦

式中：x——湿周，米；b——底宽，米；m——边坡系数；h——水深，米。

表10-9 溉渠道水力要素表

项目区规划灌溉渠水利要素见表10-9，按照水力最佳断面的要求，对于项目区规划的30厘米宽的渠，水深25厘米，超高设计按1.30～1.50 倍流量来计算，渠道断面设计为30厘米×30厘米，坡比按1：0.2设计，设计流量为0.06＞0.04，满足要求。

(3)纵断面设计。为了保证渠道所控制的灌溉面积都能进行自流灌溉，各级渠道在分水点处都具有足够的水位高程。各分水口的水位控制高程，是根据灌溉土地的地面高程加上渠道沿程水头损失以及渠水通过各种水工建筑物的局部水头损失，计算公式为：

B_分＝A₀＋h＋∑l·i＋∑Φ (10-18)

式中：B_分——表示分水口要求的控制水位；

A₀——渠道灌溉范围内的地面参考点的高程，米；

h——所选参考点与该处末级固定渠道水面的高差，取0.1米；

l——各级渠道的长度；

i——各级渠道的比降；

Φ——水流通过渠系建筑物的水头损失。

根据式(10-18)验算各种渠道纵断面均满足要求。

(4)渠道衬砌形式。渠道衬砌形式在水利工程中占有十分重要的地位，它决定着工程的投资、效益、使用时间与管理费用。

渠道衬砌形式的选择一般应考虑以下原则：①设计应力求经济上合理，技术上可行；②工程施工做到不影响正常灌溉，施工方便，质量易控可行；③运行管理方便，使用期较长；④尽量采用地方材料。

根据项目区的自然与地理情况，结合目前当地渠道衬砌普遍采用的形式，对规划设计中的渠道采用浆砌卵石衬砌。

浆砌卵石衬砌的(底板为混凝土)主要优点为：①浆砌卵石衬砌的渠道抗冻和抗冲性能好，稳定性好，耐久性较强；②浆砌卵石施工简便，质量易控制；③衬砌所用卵石可以就地取材，价钱便宜；④该衬砌方案为当地普遍采用的形式。

根据需要，需在项目区整治灌溉渠990.00米，新建灌溉渠562.00米。

(三)截流沟

该项目截流沟主要布置在海拔高度相差较大的山坡底部，保护农田、村镇和其他设施免受洪水侵袭。项目区规划整治截流沟4条，共长950米。截流沟的断面要根据该区汇水面积及该区3小时或6小时最大降雨量进行计算，当排水地块集雨面积很小且无明显溪沟时，可采用坡面汇流法计算设计洪水，因地震区域多为山区，可采用简化方法计算洪峰流量：

采用公式(7-1)到公式(7-4)计算流速，如流速不致引起冲刷或淤积，则校核该断面能否达到设计要求的输水能力。如果流速偏大或偏小，则应改变断面规格，另行计算，直至计算流量与沟道设计流量一致时即可。如截流沟较长时，由于各沟段承接来水量不同，相应可采取不同的过水断面。

采用明渠均匀流确定截流沟断面，截流沟流水方向根据纵向排水沟的位置确定，条件允许时最好是分段双向流水，以减轻截流沟雍水现象发生，同时可适当减小截流沟断面。截流沟纵比降主要是根据地形确定的，同时尽量降低土石方开挖量，一般控制在1/800～1/1500。截流沟采用浆砌块石，石料特别充足的地区可以浆砌条石，沟壁厚度不小于30厘米，沟底采用浆砌块石，或浆砌条石(条石横向放置)，如石料缺少地区可以用C20 砼，但施工时最好设置横向沟痕，以降低流速，底板两侧应超出沟壁外壁10～20厘米，满足其使用寿命。

规划的截流沟设计为梯形，因项目区石料较充足，采取浆砌块石砌筑，不冲流速查表取3.0米/秒，不淤流速查表取0.4米/秒，糙率查表取0.025，纵比降设计为1/1000。根据甘溪水文站陈家坝水文观测点2008年9月23日，全天降雨量为255.5毫米，1小时降雨达10.64毫米，从现场观察，估算得出大竹村2组、3组坡面汇水面积不足1.0平方千米，按1.0平方千米计算。经过反复计算，底部宽180厘米，两侧墙体高200厘米，墙壁厚50厘米，坡比按1：0.3设计，底部与两侧墙体都采用浆砌块石，其中超高设计70厘米。过水断面面积2.847 平方米，设计水深1.3米，计算出截流沟流速为0.945米/秒，满足不冲与不淤流速要求，其断面设计合理。靠山坡一侧设置180厘米长，10厘米厚的C15 混凝土做溢流面，另一侧接生产路。

(四)排水沟

根据项目工程布局，排水沟基本与等高线垂直布置，主要用于排放多余的水。项目区需整治排水沟7 条，合计长度2162米。排水沟横断面设计为梯形，底部宽180厘米，两侧墙体高200厘米，坡比按1：0.3设计，底部与两侧墙体都采用浆砌块石修筑，其水深100厘米，超高设计100厘米。

(五)涵桥

项目规划设计的涵桥主要布置在沟渠与生产路交会处，方便当地农民行走、耕作。本项目区涵桥共7个，其中整治生产路与沟渠交汇较多，有6处需要设置涵桥，涵桥宽度设计为1米，跨径有2种规格，其中一种跨径为200厘米；一种跨径为400厘米，根据沟渠的宽度选择相应的跨径。涵桥底部两边分别各放置1个C20混凝土基础，基础尺寸为50厘米×30厘米×100厘米，基础上放置C20混凝土柱，混凝土柱尺寸为30厘米×150厘米×100厘米，混凝土柱顶部并排放置2块预制混凝土板，每块预制混凝土板规格为宽50厘米，厚12厘米，长度和两种跨径规格对应，分别为200厘米和400厘米。

(六)渡槽

项目规划设计的渡槽基本布置在灌溉渠与排水沟的交汇处，安置在排水沟的上方，确保灌溉渠的流通，避免被排水沟阻挡。项目区共规划5个渡槽，因为排水沟的宽度不同，渡槽也相应设计跨径400厘米和跨径200厘米两种规格，其中跨径400厘米的4个，跨径200厘米的1个，总长18米。本次渡槽设计为矩形，底部断面为12厘米×80厘米的钢筋混凝土预制板，两边墙体用浆砌标准砖，单边墙体断面为30厘米×24厘米。

(七)涵洞

项目区设计新建涵洞23 座，其中跨径400厘米的10个，设计净高300厘米，涵洞桥面宽500厘米，共一跨；跨径200厘米的7个，设计净高150厘米，涵洞桥面宽500厘米，共一跨；跨径300厘米的6个，设计净高200厘米，涵洞桥面宽500厘米，共一跨。桥基采用C20 现浇混凝土，桥台采用C20 混凝土现浇，桥面采用C25钢筋混凝土预制板。

涵洞桥身的基础下先铺设20厘米厚的砂砾石垫层，然后再现浇混凝土条型基础，基础应在地面或河床以下至少埋深1米。地基承载力特征值ƒ_αk应不小于200千帕。

桥梁盖板的承载力计算结果如下。

1.参数设置

涵洞桥面板，混凝土强度等级C25(ƒ_cd＝11.9 牛顿/毫米²，ƒ_td＝1.27 牛顿/毫米²)，纵向受力筋采用HRB335(Ф)，其余钢筋采用HPB235(Ф)。桥面活荷载标准值按四级公路、两车道荷载考虑，均布活荷载(人群荷载)取q_k＝3.0千牛顿/米²，跨中集中活荷载P_k＝130千牛顿(汽车荷载，按四级公路考虑)。

2.预制钢筋混凝土面板计算

每块面板宽1.0米，厚26厘米，计算长度l₀＝400厘米。砂浆容重20.0 千牛顿/米³；混凝土容重25.0千牛顿/米³。

(1)荷载计算。

a.永久荷载计算

栏杆柱 0.2×0.2×25＝1.0千牛顿/米

栏杆 0.1×0.1×25＝0.25千牛顿/米

扶手 0.2×0.15×25＝0.75千牛顿/米

混凝土面板 0.26×25×1.0＝6.5千牛顿/米

水泥砂浆面层 0.02×20×1.0＝0.4千牛顿/米

合计： g_k＝8.9千牛顿/米

b.可变荷载计算

均布荷载 q_k＝3.0×2.0＝6.0千牛顿/米

跨中集中荷载 Q_k＝130千牛顿×1/2＝65千牛顿

c.荷载设计值

均布荷载设计值 q＝1.2×8.9＋1.4×6.0＝19.08千牛顿/米

集中荷载设计值 Q＝1.4×65千牛顿＝91千牛顿/米

(2)内力计算。

按简支板计算跨中弯矩：

灾害损毁土地复垦

灾害损毁土地复垦

(3)正截面受弯承载力计算。

h₀＝h-40＝260-40＝220毫米

由M≤

ξ(1-0.5ξ)

解得：ξ＝0.257＜ξ_b＝0.55；

由A_s＝

＝

＝2246.00平方毫米

＞ρminbh₀＝max(0.002，45ƒt/ƒy)×1000×260＝520平方毫米；

取12Ф20(As＝3768平方毫米)(双层配筋)。

(4)斜截面受剪承载力计算。

选配Ф8＠200箍筋，受剪承载力验算如下：

灾害损毁土地复垦

＝0.7×1.27×1000×220＋1.25×210×

×220＝216.4千牛顿＞V＝83.06千牛顿，满足要求。

同理可对跨径为200厘米和跨径为300厘米涵洞的预制钢筋混凝土面板计算。

(八)RPVC管道

规划设计的RPVC管道是从项目区外的小溪中取水，主要用作灌溉和当地居民生产生活用水。本次项目的RPVC管道共2种，管径分别为Ф125和Ф50，管径Ф125的RPVC管道主要用于从小溪取水到蓄水池，管径Ф50的RPVC管道主要用于连接蓄水池。RPVC管道埋深80厘米，开挖线坡比为1：0.2。由于管道管径相对埋深较小，土方回填面积与土方开挖一致。

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首先明确要实现什么功能，设计范围。可从系统开始，先主管，后干管的顺序设计。