新蔡縣馀店鎮(zhèn)項目區(qū)為井灌區(qū),F(xiàn)有農(nóng)用井大都成井于2007年至2009年,小部分成井于20世紀(jì)。由于當(dāng)時井工藝落后,建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低,井深淺,管理措施不足等原因,目前項目區(qū)內(nèi)井大部分廢棄,只能使用小部分,但也有帶病運行的情況,只能作為農(nóng)民正常的小流量灌溉用水源和農(nóng)藥噴灑用水源。
2井灌區(qū)灌水定額
新蔡縣余店鎮(zhèn)項目區(qū),根據(jù)《灌溉工程設(shè)計手冊》和項目區(qū)基礎(chǔ)資料,因項目區(qū)內(nèi)土壤為砂姜黑土,設(shè)計凈灌水定額由式(1)計算:m=667γshβ(β1-β2)(1)式中:m—設(shè)計凈灌水定額(m3/hm2);r—土壤密度(g/cm3);h—計劃濕潤層深度(m);β1—適宜土壤含水量上限;β2—適宜土壤含水量下限;β—田間持水量(重量比%)。根據(jù)項目區(qū)土壤情況和作物種植情況,土壤密度取1.42g/cm3,主要根系活動層深取0.55m,田間持水量為土壤干密度的25%,適宜土壤含水量上限取田間持水量的90%,下限取65%,計算得設(shè)計灌水定額為489m3/hm2,合48.80mm灌水水深。
3設(shè)計灌水周期
新蔡縣馀店鎮(zhèn)項目區(qū)4月下旬至5月上旬需水高峰時期(拔節(jié).孕穗和拔穗.開花期)需水強度EP為6mm/d,根據(jù)《灌水技術(shù)規(guī)范》公式,灌水周期為式(2)計算:T=m/EP(2)式:T-設(shè)計灌水周期(d)m-設(shè)計純灌水定額(mm)EP-作物臨界日均需水強度(mm/d)經(jīng)過計算,參考當(dāng)?shù)貙嶋H灌溉情況,t=8.10d>t設(shè)置,t設(shè)置=8d。設(shè)計凈灌水定額為48.80mm,作物灌水周期為8.10d,考慮區(qū)域土壤保水性差,實際取T=8d。
4單井出水量
井的深度根據(jù)該地區(qū)的地質(zhì)條件和設(shè)計單井出水量決定,單井出水量按公式(3)計算。Q=qhs(3)式中Q-單井出水量,m#/hq-含水層出水率,m#/hhhh-含水層厚度,m;S-計劃水深度、m。根據(jù)《新蔡縣水利區(qū)劃》的相關(guān)資料和該地區(qū)的地質(zhì)條件,含水層出水率q=1(m3/h)/m2,含水層厚度h=8~12m,取8m,抽水深度S=4m,計算單井出水量Q=1×8×4=32m3/h。
5單井控制面積
單井控制灌溉面積按公式(4)計算。F0=Qt3T2/1)/m2(4)式:F0-單井控制灌溉面積,hm2Q-單井出水量,32m3/ht3-灌溉期間接通電源時間,14h/dT2-每輪灌溉期間的天數(shù),8d.8d灌溉水利用系數(shù),0.82的1-妨礙抽水的水量削減系數(shù),0.16m2-每公頃灌溉定額,32.60m3F0=32×14×0.82×(1~0.16)/32.60
6井距
根據(jù)單井控制面積(F0),當(dāng)機井為方形布井時,井距L0按式(5)計算:L0=25.80(F0)1/2(5)式:L0-井距F0-單井控制灌溉面積,hm2。單井控制面積5hm2時,計算井距為L0=216m。
7井設(shè)計
①井深:井深為60.80m2種,孔直徑為800mm。②井型:選擇內(nèi)徑為40cm的鋼筋混凝土管構(gòu)成的筒井。井底部2節(jié)4m沉砂管采用鋼筋混凝土管,中部過濾管采用C25鋼筋混凝土管,上部3節(jié)6m采用保護管采用C25鋼筋混凝土管,井盤、過濾材料、井臺、井房、招牌等部分。③井管:井管有鋼筋混凝土管和鋼筋混凝土過濾管兩種。均為C25混凝土,前者用于保護筒和沉砂管,后者用于過濾管。其尺寸內(nèi)徑為40cm,外徑為50cm,長2m。濾水管開孔率不低于15%,井管采用焊接方式對接。井管間對接嚴(yán)密,應(yīng)用麻片或海綿填充,外用閉砂網(wǎng)包裹。④井管質(zhì)量要求:管體圓,內(nèi)徑偏差不得超過±3mm,厚度偏差不得超過+3~-2mm,彎曲度不得超過3mm/m,管端面平坦,與中心軸垂直,內(nèi)外表面不得有裂紋。⑤新打機井的位置離計劃道路.溝外5m的井深度在設(shè)計井深度的20cm以上,傾斜度在2°以下,井管外編織竹籠,在2層竹籠夾住2層500目尼龍網(wǎng),填充砂礫的網(wǎng)眼尺寸必須根據(jù)過濾材料粒徑的下限決定竹籠的規(guī)格?v條15mm×2mm(寬×厚度)、橫條6m×2m(寬×厚度)、墊寬度由穿孔管的大小和排列決定,厚度由竹棒的厚度決定,用10號鐵絲捆扎。⑥新打機井臺尺寸長1.30m×寬1.30m×高0.50m(地下0.20m),井臺采用C20澆筑混凝土,必須用機械振動。⑦洗井應(yīng)達(dá)到規(guī)定時間,從上層到下層,分層清洗,以清洗為基準(zhǔn),洗井結(jié)束后進行試驗抽水,泵出水后30min采用水樣,測量砂含量,中.細(xì)砂含水層不得超過1/20000。粗砂.砂礫.卵石含水層不得超過1/50000的竣工資料包括井結(jié)構(gòu)和地柱狀圖、巖層名稱、巖性說明、厚度和埋入深度、鉆孔和下管深度、井壁管和過濾器的規(guī)格和組合、地下水靜水位和動水位、電測井資料、試驗抽水結(jié)果、井水含砂量、井水出水量等。⑧井房采用玻璃鋼井房,井房規(guī)格為長0.86m×寬0.86m×高1.75m。
8井?dāng)?shù)的確定
機井?dāng)?shù)采用單井控制灌溉面積法計算井?dāng)?shù),其計算公式見式(6):N=F/F0(6)式中:F-計劃區(qū)內(nèi)灌溉面積(hm2)F0-單井控制面積(hm2)N-需要機井?dāng)?shù)(眼)的單井控制5hm2耕地計算,新的機井?dāng)?shù)為N=40000/75=533(眼)。按單井控制5hm2,井距不低于216m的標(biāo)準(zhǔn)合理布局井位,做到井.井臺.井蓋.水泵.地埋線.地埋管道齊全。為保證旱年地下水降滿足灌溉要求,井深根據(jù)項目區(qū)實際含水層埋深情況定為60.80.100m三種井型,井管內(nèi)徑40cm,出水量32t/h。
9排澇溝渠
排澇溝按支.斗.農(nóng).毛四級明溝排水系統(tǒng)設(shè)計。主要采用梳狀單向明流排水,高水高排,低水低排,排水不串。采用現(xiàn)有支溝方向、斗溝框、農(nóng)溝塊的形式。排水標(biāo)準(zhǔn):排水標(biāo)準(zhǔn)為5a。排水面積:各級排水溝按流域面積分,10km2以上為分支溝,1~10km2為斗溝,0.10~1km2為農(nóng)溝,0.10km2以下為毛溝。排澇流量:按照5a一遇除澇標(biāo)準(zhǔn),新蔡縣排水溝的排澇模數(shù)為K=1.62m3/s/km2。按公式(7)計算Q=qF(7)式中:Q—除澇流量,m3/s;F—排澇溝控制面積,km2;q—設(shè)計排澇模數(shù),m3/s.km2。經(jīng)計算各排澇溝流量為:Q支>16.20m3/s,Q斗=1.62~16.2m3/s;Q農(nóng)=0.16~1.62m3/s;Q毛<0.16m3/s。排水?dāng)嗝?排水溝斷面按照明渠均勻流動公式(8)計算:Q=AC(RI)1/2(8)式:Q-排水設(shè)計流量A-排水溝通水?dāng)嗝鍯-謝才系數(shù)C=1/nR1/6(n為粗糙度)R-水力半徑I-比下降。項目區(qū)排水溝一般采用梯形斷面、斷面面積、濕周、水力半徑按式(9)(10)(11)計算:A=h(b+mh)(9)X=b+2h(1+m2)1/2(10)R=A/X(11)式符號相同。排水溝斷面參數(shù)設(shè)計如下:溝深4m,底寬4m,邊坡比1:2斗溝:溝深2~3.50m,底寬2~3m,邊坡比1:1~1:2農(nóng)溝:溝深1~1.50m,底寬1~2m,邊坡比1:1。排濕溝的間隔和長度:斗溝:間隔500~1000m,長度1000~1500m。農(nóng)溝:間隔200~500m,長度500~700m。
10機井通電典型工程設(shè)計
①雙桿變壓器。柱上變壓器臺架采用等高桿方式,電桿采用非預(yù)應(yīng)力混凝土桿,桿高12m。②變壓器的選擇。根據(jù)每個眼井的最大功率和供電區(qū)域內(nèi)的機井?dāng)?shù)量,選擇單個配電臺區(qū)合適的配電變壓器容量,變壓器應(yīng)采用S13-100kVA低損耗變壓器。③10kV線路采用架空線路,導(dǎo)線截面一般為50mm2,采用LGJ-50架空線路,供電半徑不超過10km。④400V地埋線路采用YJLV2-3×25mm地埋線,地埋線截面根據(jù)負(fù)荷的分布和電壓損失選擇,根據(jù)地埋線的允許負(fù)荷流量進行檢查,最大作電流不得超過允許負(fù)荷流量。
11結(jié)語
新蔡縣馀店鎮(zhèn)項目完成后,新增耕地面積13.33hm2,新增灌溉面積1000hm2,改善灌溉面積1666.67hm2,新增除濕面積800hm2,改善除濕面積1600hm2,新增節(jié)水灌溉面積2666.67hm2,其中高效節(jié)水灌溉面積666.67hm2,年節(jié)約用水120萬m3,灌溉利用系數(shù)從現(xiàn)狀0.70提高到0.82,提高17%。加強農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),根本改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件。
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