土地开发整理项目工程设计.pptx
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1、雷显龙北京国地土地整理规划设计研究院email:电话:010-88579571/72/73邮编:100081地址:北京市海淀区中关村南大街韦伯时代中心C座1401第1页/共84页第一部分简介一、工程设计的主要内容二、主要参考书籍三、设计成果第2页/共84页一、工程设计的主要内容(一)、工程设计主要包括1、土地平整2、土壤改良3、灌溉排水4、道路5、农田防护(二)、工程施工设计1、土地整理项目施工的特点2、土地整理项目施工布置3、土地整理项目施工方法4、土地整理项目质量控制5、土地整理项目进度管理第3页/共84页二、主要参考书籍1.土地开发整理理论与实践;2.农田水利学;3.水土保持工程学;4.
2、渠道衬砌工程技术;5.灌区建筑物丛书,包括:水闸倒虹吸渡槽农桥渠道输水工程6.泵站第4页/共84页三、设计成果设计报告设计说明施工组织设计项目实施及运行管理图纸现状图规划图设计图第5页/共84页第二部分 工程设计一、土地平整二、灌溉排水(农田水利)工程三、道路工程四、农田防护和水土保持工程 第6页/共84页土地平整土地平整工程量的计算方法1、方格网法:地形平缓或台阶宽度较大的地段,在田块平面形状比较方正的情况下,计算精度较高。2、断面法:地形起伏变化较大地区,或者挖填深度较大又不规则的地区采用,计算较为方便。3、散点法:地形虽然有起伏,但变化比较均匀,不太复杂的地形。这种方法的特点是测量不受限
3、制,可以根据地形情况,布置测点。4、其它方法 调查法;实物工程量法。第7页/共84页土地平整分区类型1)按地形分 1、平原地区 2、丘陵地区2)特殊用地平整分区 1、采矿区(包括塌陷、地质沉降、矸石压占、弃渣压占)2、灾毁地区(包括水毁、火烧、风蚀、地震、化学污损)3、裸岩石砾地 4、紫色岩区 5、河滩地区(乱砾石地、砂土地)6、盐碱、涝渍地区 7、居民点、工矿废弃地第8页/共84页方格网法计算土地平整工程量实例:划分方格;计算各桩点设计高程:计算零点位置;计算土方工程量。第9页/共84页成果要求1、平原区应将格田的田面设计高程逐块标注于规划图上;2、梯田,不能将具体田块全部绘制在规划图上,应
4、单绘梯田土方计算图。有两种方法:一是选取典型地块,采用横断面法计算典型地块的平整工程量,其典型面积不小于所代表面积的10,需有平面图和断面图;二是进行坡度分区,根据不同坡度的田面宽及高度,分坡度计算单位面积的平整工程量,再按照项目区不同坡度面积计算项目区土地平整工程量。需有分区坡度图。3、土地平整尽量做到格田内部挖填平衡,如为满足特殊要求而调整田面设计高程的,应尽量做到区域土方平衡,做好土方调配,降低工程造价。第10页/共84页灌溉排水工程设计第11页/共84页灌溉排水工程(一)作物灌溉制度(二)灌溉水源(地表水和地下水)(三)水土资源平衡分析(四)田间灌水方式(五)输水工程:渠道和管道(六)
5、排水系统(七)渠系建筑物第12页/共84页灌溉保证率,常用下式进行计算:式中:p灌溉设计保证率(%);m灌溉设施能保证正常供水的年数;n灌溉设施供水的总年数。灌溉设计保证率因各地自然条件、经济条件的不同,多介于5095%之间。一般缺水或以旱作物为主的地区,其灌溉设计保证率可低一些;而丰水或以水稻为主的地区,其灌溉设计保证率可高一些。灌溉标准第13页/共84页(一)作物灌溉制度灌溉制度:作物播种前(水稻插秧前)及全生育期内的灌水次数、每次的灌水日期、灌水定额和灌溉定额。灌水定额:一次灌水单位灌溉面积上的灌水量,各次灌水定额之和称为灌溉定额。第14页/共84页灌溉制度的制定1、总结群众丰产灌水经验
6、多年来进行灌水的实践经验是制定灌溉制度的重要依据。灌溉制度调查应根据设计要 求的干旱年份,调查这些年份的不同生育期的作物田间耗水强度(mm/d)及灌水次数、灌 水时间间距、灌水定额及灌溉定额。根据调查资料,可以分析确定这些年份的灌溉制度。2根据灌溉试验资料制定灌溉制度许多灌区设置了灌溉试验站,试验项目一般包括作物需水量、灌溉制度、灌水技 术等。试验站积累的试验资料,是制定灌溉制度的主要依据。但是,在选用试验资料时,必 须注意原试验的条件,不能一概照搬。3按水量平衡原理分析制定作物灌溉制度在参考群众丰产潜水经验和田 间试验资料,用水量平衡原理进行计算。第15页/共84页水稻泡田定额及生育期灌溉定
7、额调查成果表(中等干旱年)单位:m3/亩第16页/共84页用水量平衡原理计算水稻灌溉制度1、泡田期灌溉用水量(泡田定额)泡田定额与土壤、地势、地下水埋深和耕犁深度相类似田块的实测资料确定。不同土壤的泡田定额如下表:第17页/共84页几种土壤的泡田定额注:h0=30mm50mm第18页/共84页用水量平衡原理计算水稻灌溉制度 2、水稻生育期内灌水量 第19页/共84页水稻生育期灌溉制度第20页/共84页水量平衡法制定旱作物的灌溉制度第21页/共84页灌水率是根据全灌区各种作物的灌溉制度,及作物种植面积占总种植面积的比例计算制定的,利用它可以计算出灌区各级渠道的设计流量。如某种作物种植面积占灌区总
8、种植面积的比例为a,其某次灌水定额为m(m3亩-1),则该作物本次灌水所要求的灌水率为:(m3/s/万亩)式中:T本次灌水延续的时间(d);t每天灌水时数,一般自流灌区按24h/d计,扬水灌 区按2022h/d计 主要作物的灌水延续时间如下:水稻:泡田期灌水715d;生育期灌水35d。小麦:播前灌水1020d;拔节后灌水1015d。棉花:苗期、花铃期灌水812d;吐絮期灌水815d。玉米:拔节抽穗期灌水1015d;开花期灌水813d。设计灌水率第22页/共84页 灌溉水源地表水a)引水工程:引水枢纽b)拦蓄工程:塘堰d)提水工程:泵站地下水源a)大口井b)筒井第23页/共84页引水枢纽引水枢纽
9、又称为渠首工程,通常有坝(或者拦河闸)、进水闸、冲沙闸、沉沙池和上下游整治工程等。引水枢纽可分为有坝引水和无坝引水。第24页/共84页塘坝1、塘坝规划要素:集水面积(即来水量)调蓄容量,即合适的塘面、塘深和塘容灌溉面积,尽量做到自流灌溉第25页/共84页塘堰设计图第26页/共84页泵站1、泵站的设计内容 抽水站的设计涉及泵站的规划选址、管道布设、水力学计算、水泵的选配、安装与维护保养等诸多内容。2、泵站组成 抽水站一般由主机房、进水池、出水池、管道系统等组成。机房中的水泵机组,是抽水站的主要设备。3、水泵的主要参数流量扬程允许吸上真空高度第27页/共84页根据提灌区的灌溉需水流量确定,可参照渠
10、道设计流量的相关公式计算,但要考虑机械每天能够工作的时数。式中:Q设计抽水灌溉流量(m3/s);qi 第i种灌溉作物的灌水率(m3/s/万亩)(i=1,2,.,n);Ai 第i种灌溉作物的灌溉面积(万亩)(i=1,2,.,n);T 设计灌水周期(d);t 抽水机的日工作小时数(h/d),一般可取16h/d;灌溉水的有效利用系数。灌水流量的确定第28页/共84页a)输水渠道设计b)输水管道设计(五)输水工程渠道或管道第29页/共84页(1)渠系的组成 引水部分 输水、配水渠道 田间灌水系统(田间工程)排水泄水系统 渠系建筑物第30页/共84页(2)渠道输水系统设计1)渠道设计流量、最小流量和加大
11、流量2)渠道断面 按形状可分:矩形断面、梯形断面和U形断面;按施工挖填方分:挖方渠道、填方渠道和挖填方3种。3)断面设计参数要素:边坡系数m;渠道超高a;渠顶宽度d;底宽b;水深h;比降i;糙率n。第31页/共84页渠道设计流量渠道工作制度轮灌渠道续灌渠道轮灌有利于减少输水损失,提高灌水效率,但同时也加大了设计流量,增加了工程量。一般在较大的灌区,斗渠以下实行轮灌。渠道设计流量=净流量+损失水量净流量=设计灌水率控制面积第32页/共84页横断面选择断面形式衬砌材料第33页/共84页尺寸设计根据渠道断面类型用下式计算:第34页/共84页衬砌形式第35页/共84页渠道输水能力计算第36页/共84页
12、采用试算法先确定b、m,试算设计流量时的h设计水深加大流量时的h加大水深h设计渠深=h加大水深+安全超高流速检验:v不淤v设计v不冲第37页/共84页渠道纵断面设计主要设计内容:在已定线的渠线纵断面图上,推求设计水位线、渠底线、渠顶线,标出建筑物类型,计算土方工程量等。1渠道要求的水位控制高程 式中:Z0渠首或分水点水位控制高程(m);A0渠道控制范围内,选择的参考点高程(m),以此点高程推求出的水位控制高程,可保证85%以上的面积可自流灌溉,这种点一般位于离分水口最远,地面高程较大的位置;h参考点与末级渠道出水口处水面的高差(m),一般为0.10.2m;Ln各级渠道长度(m);in各级渠道的
13、相应比降(m);n水流通过渠系建筑物的相应水头损失(m)。第38页/共84页渠道纵断面设计图第39页/共84页管道输水系统设计1、管材的种类塑料硬管软质管水泥类预制管金属管第40页/共84页2、设计流量3、管径选择管径在满足流量和压力的前提下按费用最小的原则进行选择。管道的管径选择一般是先根据各种不同管材的经济流速选定,然后进行水力学计算校核水头损失是否合理。第41页/共84页4、管路水力计算 沿程水头损失:局部水头损失:第42页/共84页灌溉系统的一般设计程序明渠灌溉系统的一般设计程序为:灌溉方式及灌溉制度的确定需水量计算各级渠道设计流量的计算确定渠道横断面尺寸渠道纵断面设计(渠系建筑物设计
14、、田间灌溉要求的水位推求)绘制渠道纵断面图渠首设计和其他建筑物设计计算工程量 第43页/共84页a)排水标准 b)排涝流量和排渍流量c)排水沟间距d)排水沟道纵横断面设计(六)排水工程第44页/共84页a)排水标准1、排水标准的制定 排涝设计标准一般是用发生某一频率(或重现期)而不受灾的暴雨雨量和降雨历时来表示的,亦被称之为设计暴雨。目前,我国大多数地区采用重现期为510年一遇(频率P=2010%)的暴雨作为排涝设计标准,条件较好的地区可适当提高标准。允许排水时间,不少地区采用一日暴雨两天或三天排除,三日暴雨三天或五天排除为标准。第45页/共84页b)排涝流量和排渍流量1、定义 排涝设计流量:
15、系指在发生排涝设计标准规定的暴雨时,排水沟所能通过的最大流量或平均流量,由排涝设计标准及排水沟道控制的排水面积大小决定。排水系统应按发生排涝设计标准规定的暴雨所产生的最大径流流量Qmax(洪峰流量)进行设计。排渍流量:与田间地表径流量一样,地下排水流量自降雨开始后也有类似的变化过程,同样存在一个流量高峰,此高峰要滞后于地面径流洪峰,地下径流高峰过后,地下水位将逐渐回落,直至某一要求的排水控制深度,之后排水沟排出的地下水流量称为日常设计流量或排渍流量。2、计算方法经验公式法:平均排除法:第46页/共84页c)排水沟间距田间排水沟间距除满足除涝排水要求以外,还应根据机耕及其他方面的要求进行综合分析
16、确定。我国南方地区末级排水沟间距多为100200m。单纯排除地面水的排水沟沟深视排水流量而定,一般不超过0.81.0m,兼有控制地下水位作用的明沟,其深度则视防渍和防盐要求而定。第47页/共84页d)排水沟道横断面设计(1)排水沟的比降i。一般要比灌溉渠道坡度为大,平原地区可参照以下范围选择:斗沟 1/20001/5000,农沟1/10001/3000。(2)排水沟道的边坡系数m。一般比灌溉渠道边坡为缓。(3)排水沟道的糙率n。由于排水沟内常年有水,且养护管理情况一般较灌溉渠道差,所以进行纵横断面设计时应选择较大糙率,通常取值0.0250.03。(4)排水沟的不冲、不淤流速和灌溉渠道的设计一样
17、,排水沟道纵横断面设计的最小流速(即不淤流速)一般采用0.20.3m/s。不冲流速主要决定于土壤质地。(5)其他指标 沟道的最高水位一般低于地面0.20.3m以上;下级沟道沟底不得高于上级沟道沟底;上下级沟道衔接处要有一定的水位落差(一般为0.10.2m)。第48页/共84页第49页/共84页(七)渠系建筑物(1)引水建筑物:渠首进水闸、有坝引水时的引拦河坝、冲沙闸、进水闸、渠首的提水灌溉水泵站;(2)配水建筑物:配水建筑物主要包括分水闸和节制闸;(3)交叉建筑物:隧洞、渡槽、倒虹吸、涵洞,桥梁等;(4)衔接建筑物:跌水和陡坡;(5)泄水建筑物:渠岸上溢流堰或泄水闸,干、支、斗渠的末端退水闸和
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