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0249水利工程2021-07-15 10:54:38
(一)工程等級及防洪標(biāo)準(zhǔn)
參照 《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》分別確定出農(nóng)田水利工程中水工建筑物、蓄水工程、引水建筑、泵站工程、排洪渠和灌溉渠道及渠系出版物的工程級別、建設(shè)規(guī)模、使用年限以及有防洪任務(wù)的建筑物的防洪標(biāo)準(zhǔn)。農(nóng)田水利工程建設(shè)規(guī)模都不太大,建筑物一般為4等或5等以下建筑物。
(二)攔河壩設(shè)計
蓄水樞紐是以擋水建筑物—攔河壩為主體的水利樞紐。攔河壩的作用是攔截河道水流以積蓄來水,抬高上游水位以形成具有一定庫容的水庫。
壩是蓄水樞紐中的主要建筑物,根據(jù)不同的建筑材料將壩分為土石壩,漿砌石壩,混凝土壩。常見的壩型有土石壩,重力壩和拱壩。
農(nóng)田水利工程中攔河壩多采用土石壩,砌石壩和混凝土壩。
土石壩設(shè)計
土石壩是指由土、石料等當(dāng)?shù)夭牧咸钪傻膲危菤v史最悠久的一種壩型,是世界壩工建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛和發(fā)展最快的一種壩型。
土石壩按壩高可分為:低壩、中壩和高壩。
土石壩按施工方法可分為:碾壓式土石壩,充填式土石壩。其中以碾壓式土石壩應(yīng)用最為廣泛。
土石壩設(shè)計應(yīng)包括以下內(nèi)容:
(1)壩軸線選擇及平面布置。
(2)壩基處理和岸坡連接
應(yīng)做好土石壩壩基處理以及土石壩同岸坡的連接設(shè)計,使土石壩蓄水后不致于產(chǎn)生超過允許值的滲流量,既不會引起管涌、流土、沖刷等滲透破壞,也不會因壩基不均勻沉降導(dǎo)致壩體開裂、傾斜,以確保土石壩安全運行。在農(nóng)田水利工程中常見到的地質(zhì)有:巖石地基、土基、砂礫石地基、濕陷性黃土等地基。不同類型地基應(yīng)采用不同的地基處理方式和岸坡的連接方式。
(3)土石壩壩型選擇: 土石壩按土料組合和防滲體的位置不同,可分為均質(zhì)土壩、心墻土壩、斜墻土壩和土石混合壩,主要是看當(dāng)?shù)氐闹尾牧稀?/p>
(4)土石壩斷面尺寸擬定:主要尺寸有①壩頂寬度(壩高 小于10m時,可選2m寬)②土壩壩坡③壩高由防洪標(biāo)準(zhǔn)確定。
(5)排水體設(shè)計:有棱體排水和貼坡排水兩種形式。
(6)土壩護坡設(shè)計:① 上游面可采用干砌石或漿砌石護坡②下游護坡可采用干砌石、漿砌石或草皮護坡。
(7)土壩的滲流計算:①確定壩體浸潤線、壩體及壩基等勢線或流網(wǎng)圖,供壩休穩(wěn)定計算或選定排水作用 ②確定壩體或壩基滲流量,用以估算水庫滲流量③確定壩坡及壩基和岸坡連接的滲透比降,以判斷其滲透穩(wěn)定性。
(8)土壩的穩(wěn)定計算:初步擬定了土壩的斷面尺寸并進行了滲透計算后,還應(yīng)進行土壩的穩(wěn)定計算,以便決定土壩的邊坡,或驗算已選邊坡的穩(wěn)定性。
(9)土壩的溢洪道設(shè)計:按防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(30年一遇設(shè)計,100年一遇校核
2. 漿砌石壩設(shè)計
⑴ 漿砌石壩類型
漿砌石壩按壩頂是否溢流,可分為溢流壩和非溢流壩兩種,前者又稱滾水壩,后者又稱穩(wěn)擋水壩。在一個工程中,常根據(jù)需要將一部分壩體設(shè)計成溢流壩,以宣泄洪水,而將另一部分壩體設(shè)計成非溢壩,用以擋水。一般溢流壩布置在河床中間,而將非溢流壩布置在靠岸邊的兩側(cè)。其最大的特點是:就地取材。
⑵ 漿砌石非溢流壩斷面尺寸的確定
①壩頂高程(滿足防洪和庫容要求) ②壩頂寬度
③上下游壩坡:④壩底寬度
⑶ 溢流壩斷面擬定與下游消能
①剖面形狀 (一般按實用堰設(shè)計)
②溢流壩壩頂高程確定
③下游防沖消能
⑷ 漿砌石壩防滲
① 水泥砂漿仔細勾縫 ; ②在壩上游做混凝土防滲面,抹面應(yīng)分縫,縫內(nèi)應(yīng)設(shè)柔性止水帶 ; ③粘土斜墻防滲(土辦法)
⑸ 壩基處理和同岸坡的連接
土基和巖基則采用不同的處理方法。
3.混凝土壩的設(shè)計
混凝土壩的設(shè)計包括以下主要內(nèi)容
(1)剖面設(shè)計:可參照已建類似工程,擬定剖面尺寸。
(2)穩(wěn)定分析:驗算壩體沿地基面或地基中軟弱結(jié)構(gòu)面抗滑穩(wěn)定的安全度。
(3)應(yīng)力分析:使應(yīng)力條件滿足設(shè)計要求,保證壩體和壩基有足夠的強度。
(4)構(gòu)造設(shè)計:根據(jù)施工和運用要求確定壩體的細部構(gòu)造,如廊道系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、壩體分縫等。
(5)地基處理:根據(jù)地質(zhì)條件和受力情況,進行地基的防滲、排水、斷層軟弱帶的處理等。
(6)溢流重力壩和泄水孔的孔口設(shè)計:包括堰頂高程、孔口尺寸、體形及消能、防護設(shè)計等。
(7)監(jiān)測設(shè)計:包括壩體內(nèi)部和外部的觀測設(shè)計,制定大壩的運行、維護和監(jiān)測條例。
(三)蓄水池設(shè)計
1. 蓄水池的結(jié)構(gòu)形式
按其構(gòu)造特點分為開敞型和封閉型兩類。按其在地層中的建設(shè)位置分為平地式、半埋式和地上式三種。
2. 蓄水池容積的確定
水池的大小和布置數(shù)量要考慮水源情況、控制面積大小和投資情況而定。
3. 蓄水池選址
①地質(zhì)條件好,無斷層、滑坡等不良地質(zhì)情況;② 運輸條件較便于運送建筑材料; ③選擇在供水受益區(qū)集中的制高點,使供水管道的距離較短;④不占耕地;⑤為降低工程造價, 蓄水池的幾何形狀優(yōu)先選用圓形,依次為正方形、矩形,根據(jù)選址處的地質(zhì)特點,選擇開挖工程量小,最節(jié)省工程投資的形狀。
4. 蓄水池建筑材料
漿砌石、素砼、鋼筋砼,采用漿砌石時要作好防滲處理。
5. 做好蓄水池的基礎(chǔ)處理:
蓄水池的基礎(chǔ)處理非常重要,尤其是濕陷性黃土地區(qū),如有輕微滲漏,將危及工程安全,基礎(chǔ)處理不徹底, 蓄水池將發(fā)生開裂和傾覆等現(xiàn)象。
6. 砼水池分縫:
對于容積較大的砼水池,可設(shè)沉陷縫、溫度縫,分縫處應(yīng)設(shè)柔性止水和填充材料。
7. 其它設(shè)計
①內(nèi)置爬梯 ②池底排污管 ③開敞式水池的護欄。
(四)塘壩工程設(shè)計
塘壩分類:
塘壩一般根據(jù)蓄水容量大小可分為小塘、大塘。小塘的蓄水容量在1萬m3以下;大塘為蓄水容量在 1~10萬m3之間的塘壩。
2. 塘壩的塘址的選擇
①地形條件好;②地質(zhì)條件好;③水源條件好;④靠近灌區(qū);⑤施工、交通及管理方便;⑥行政區(qū)劃單一,歸屬權(quán)界定清楚;⑦有人畜用水要求的盡量靠近村莊,或選擇位置較高處能自壓給水。
3. 塘壩供水量的估算
(1)塘壩供水量的估算
①復(fù)蓄次數(shù)法;②抗旱天數(shù)法;③塘堰徑流法
(2)塘壩有效容量的確定
(3)塘壩實際蓄水量的計算
(4)塘壩灌溉面積的計算
4. 塘壩壩體設(shè)計
塘埂形式與斷面設(shè)計要根據(jù)塘埂高度、筑埂材料、塘址的地形和地基條件以及當(dāng)?shù)氐乃?、氣象、施工、勞動力等因素,因地制宜,進行綜合分析。
(1)土質(zhì)塘埂的形式
①均勻土質(zhì)塘埂;②粘土心墻塘?。虎壅惩列眽μ凉?。
(2)土質(zhì)塘埂橫斷面
土質(zhì)塘埂橫斷面隨塘埂高度而變化,并受填土土質(zhì)及密實度的影響。
(3)放、泄水建筑物的設(shè)計
①放水涵洞;②溢洪道。
(五)提灌站設(shè)計
提灌站分區(qū)方式:
①一站一區(qū)式,全灌區(qū)由一個泵站集中控制,泵站將水全部抽送到灌區(qū)的最高控制點,再由一條或多條輸水管道分配將水分配到全部灌溉面積上;②一站二區(qū)式,當(dāng)灌溉區(qū)的面積高差較大,分布在不同的位置時,可在灌區(qū)內(nèi)建一座泵站,安裝兩臺以上不同揚程的水泵,分別向不同高程的出水池供水,分別灌溉不同高程的農(nóng)田。其優(yōu)點是避免高水低灌,節(jié)約運行成本。
2. 站址選擇
⑴ 水源條件:水量豐富、水位穩(wěn)定、水質(zhì)良好的河流、塘壩或水庫上。
⑵ 地形:泵站應(yīng)選在地形開闊,岸坡適宜的地方。
⑶ 地質(zhì):泵站的主要建筑物應(yīng)建在基礎(chǔ)堅固、抗?jié)B性能良好的天然地基上,對于不良地基應(yīng)慎重研究確定基礎(chǔ)類型,采取相應(yīng)的基礎(chǔ)加固措施。(如淤泥、流沙、濕陷性黃土、膨脹土)。
⑷ 交通方便。
⑸ 泵站應(yīng)盡可能靠近電源。
3. 泵站建筑物布置
泵站建筑物包括:①泵房 ;②進水建筑物(進水閘、引渠、前池和進水池等);③出水建筑物(出水管道、出水池或壓力管道);④專用變電站;⑤管護用房;⑥對外交通。
4. 泵站設(shè)計參數(shù) (Q,H)的確定
泵站設(shè)計流量(Q)和設(shè)計揚程(H)是水泵選型的基本依據(jù),避免小馬拉大車和大馬拉小車現(xiàn)象。
⑴ 設(shè)計流量:Q設(shè)=∑mA/3600Tt (m3/s)
⑵ 特征揚程
①設(shè)計揚程:是進水池水位與灌到農(nóng)田最高點的高差,再加上相應(yīng)的管路水頭損失。設(shè)計揚程為選擇泵型的主要依據(jù)。
②最低揚程:它是進水池水位和灌溉農(nóng)最低點的高差,再加上管路的水頭損失。最低揚程時水泵工況點應(yīng)在水泵的高效區(qū)范圍內(nèi)運行,這樣運行經(jīng)濟,且避免發(fā)生水泵汽蝕現(xiàn)象。
5. 泵站進出水口建筑設(shè)計
包括:①引渠;②前池;③進水池;④出水池(或壓力管道);⑤出水管道設(shè)計 管道管徑初選 D=13Q1/2 。
6. 泵房設(shè)計
包括:①泵房結(jié)構(gòu)形式選擇;②泵房各部分尺寸確定(長寬及設(shè)備);③泵房結(jié)構(gòu)設(shè)計
7. 泵站電力工程設(shè)計
包括:①線路(低壓380/220,高壓10kv)電桿; ②電氣(變壓器,泵站開關(guān),熔斷器,斷路器,避雷針)
(六)機井及井泵房設(shè)計
應(yīng)由水利或水文地質(zhì)部門依據(jù)《機井技術(shù)規(guī)范》 SL256—2000:結(jié)合當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)勘探資料對井深、單井出水量等進行機井工程規(guī)劃設(shè)計。
1. 單井出水量
1) 理論計算(D upuit )勘察規(guī)劃階段
2) 抽水實驗設(shè)計管理階段
2. 單井控制面積
f=QtT/m,以50—100畝為宜。
3. 機井結(jié)構(gòu)設(shè)計
1)井管材料:鋼管 鑄鐵管 塑料管 混凝土管
2)井管直徑:井孔直徑:定型產(chǎn)品
3) 機井結(jié)構(gòu):井壁管 濾水管 沉淀管
4.水泵選型
機井的單井出水量和動水位應(yīng)由抽水實驗資料確定或水文地質(zhì)勘探資料確定,依據(jù)上述資料確定設(shè)計流量和設(shè)計揚程,使水泵工況點在水泵的高效區(qū)運
5.填料和井管外圍封閉
不良含水層一般應(yīng)用粘土球封閉
6.井房設(shè)計
大小一間,房頂可設(shè)檢修孔
7.井蓋:
開敞式的機井應(yīng)配備井蓋或井臺
(七)管網(wǎng)工程設(shè)計
1. 管材選擇:⑴塑料管 (PVC管、PE管)⑵鋼管(水源點至調(diào)蓄水池的引水管或壓力大的地方局部)⑶砼管
⑷“小白龍”(田間出水口到間溝畦)
2. 管道輔助件:⑴鎮(zhèn)墩、⑵支墩、⑶排氣閥、⑷泄水閥;
3. 管件:⑴連接件、三四通;⑵控制件、閘門;
4. 管網(wǎng)布置形式:⑴樹狀網(wǎng);⑵環(huán)狀網(wǎng);
5. 管道鋪設(shè):管道埋深為80cm,長度也要準(zhǔn)確;
6. 管徑選擇:初選 D=13Q1/2
(八)灌溉渠道和排洪渠設(shè)計
1. 灌溉渠道設(shè)計
⑴ 設(shè)計流量:Q凈=Aq凈 Q設(shè) =Q毛 =Q損 +q凈
設(shè)計流量是確定渠道斷面和渠系建筑尺寸的主要依據(jù)。其大小與灌溉面積、作物組成(灌溉制度以及渠道的工作制度)等因素有關(guān)。
⑵ 渠道縱橫斷面設(shè)計: Q=AC(Ri)1/2:主要確定底寬、邊坡、比降等水力要素,采用梯形斷面。
⑶ 渠道建筑物設(shè)計:①引水建筑物:攔河壩、沖沙閘、進水閘;②配水建筑物:分水閘、節(jié)制閘;③交叉建筑物:隧洞、渡槽、倒虹吸、涵洞、橋梁;④銜接建筑物:跌水、陡坡; ⑤泄水建筑物:泄水閘、退水閘。
⑷ 渠道襯砌:砼或漿砌石
2.排洪渠
⑴ 排洪渠防洪標(biāo)準(zhǔn):渠10年一遇 ; 建筑物20年一遇。
⑵ 主干排洪渠: 規(guī)格為寬60—80cm×高50—80 cm的排水溝渠,斷面為矩形和梯形,襯砌材料為砼或漿砌石。
⑶ 工型支渠:規(guī)格為寬40—60cm×高30—50 cm的排水溝渠,斷面為矩形和梯形襯砌材料為砼或漿砌石。
⑷ Ⅱ型支渠:規(guī)格為寬30—50cm×高30—50 cm的排水溝渠,斷面為矩形和梯形,襯砌材料為砼或漿砌石。
⑸ 排洪渠斷面尺寸確定:排洪渠斷面的大小主要是由排洪渠擔(dān)當(dāng)?shù)呐潘蝿?wù)大小而定(排洪設(shè)計流量),進行舊改造后,由于水力條件的改善,斷面會比原來小一些,少占耕地。
(九)農(nóng)村飲水安全工程
1.供水規(guī)模和用水量確定
居民生活用水量、大小牲畜用水量、最高日用水量
2.取水構(gòu)筑物設(shè)計
1)取水構(gòu)筑物的型式和位置
2)管井結(jié)構(gòu)設(shè)計(井深、井徑和單井出水量)
3.輸配水管網(wǎng)設(shè)計
最大設(shè)計流量計算、管材和管徑確定、水力計算
4.供水站設(shè)計
1)設(shè)計參數(shù)
2)壓力罐選型設(shè)計(最低/最高工作壓力、壓力罐調(diào)節(jié)容積、壓力罐總?cè)莘e)
3)水泵選型設(shè)計(設(shè)計揚程、設(shè)計流量)
5.消毒設(shè)施設(shè)計(自動加氯機選型)
6.管理房設(shè)計(面積、結(jié)構(gòu)、管理區(qū))
7.電力配套 (低壓線路、配電盤)
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