1、小型农田水利项目工程施工组织设计第一章设计提要1.1工程项目及地理位置XX市2010年中央小农水项目区位于XX乡的XX引水渠以北、XX路和XX铁路以南、引黄总干以西的范围，涉及村庄36个村，人口1.44万人，总面积30000亩。主要包括：（1）对6处末级渠系进行配套改造，共18450亩；（2）建设高效节水灌溉工程1处，共2771亩；（3）新建小型水源工程2处，共8779亩。1.2建设缘由XX为XX省重要的粮食生产基地，县内有XX灌区，紧靠黄河，引水条件好。多年来通过引黄灌溉，灌区生产条件显著改善，有效促进了当地经济的发展。但是，沿黄河以北、XX河以南为沿黄高亢地带，地面高程高于XX引黄灌溉水位
2、，引用黄河水十分困难。1.3编制依据1.XX县小型农田水利重点县建设方案；2.XX县小型农田重点县建设2010年度实施方案3.XX省水资源综合规划；1.4实施方案的主要内容XX县小型农田水利重点县建设2010年度实施方案于2010年5月由XX省海河流域水利管理局勘测设计研究院编制完成；于2010年5月23日在济南由省水利厅组织有关专家进行了评审，根据专家意见5月底编制完成了修改稿，并同时上报。其主要内容和投资：1.5工程规模1.设计标准灌溉设计保证率取75%，管道灌溉系统水利用系数0.95，田间水利用系数0.90、灌溉水利用系数为0.85。项目区地震动峰值加速度为0.10g，相应地震基本烈度为
3、7度,地震动反应谱特征周期为0.40s。依据水工建筑物抗震设计规范（DL 5073-2000）确定工程抗震设防类别为丁级，地震设防烈度为7度。1.6工程投资及主要工程量主要工程量为：开挖土方6.7626万m3，填筑土方6.2876万m3，砼及钢筋砼2099m3。浆砌块石100.9m3。主要材料用量为：钢筋30.26t，水泥340.955t，砂子684.221m3，碎石595.468m3，汽油1.68t，柴油23.15t。第二章项目区概况2.1区域社会经济发展概况2.1.1XX县社会经济概况XX县地处XX省西北部，德州市南部，徒骇河中游。东与临邑县、南与齐河县、北与平原县毗邻，西与聊城市接壤，南
4、北58km，东西33km，总面积990km2。XX县的农业生产以大中小型拖拉机、收割机、播种机等现代农业机具为主，基本上形成了农业机械化生产的格局，耕、耙、收、运、脱机械化程度达到95%以上。2.1.2自然灾害情况XX县属北温带大陆性半湿润季风气候区，全市多年平均降水量580mm，年际间变化悬殊，最大年（1964年）为1144.4mm，最小年(1968年)为239mm，年内也极不平均，春季干旱多风，夏季炎热多雨，又有地区间旱、涝之分，秋季雨量渐少有形成秋旱，冬季干燥寒冷，形成春旱、夏涝、晚秋又旱的特点，由于其地理位置及其自然气候特点所致，所以历史上水旱灾害频繁发生有时还伴有冰雹。据史料记载：“
5、赤地千里、道殣可见、骼无余肉”的大旱及“房庐漂没、人多溺死、流琈相望”的洪涝灾害屡有发生。2.1.3农业生产现状农业生产实现稳步增长。认真贯彻中央文件精神，坚持不懈强化“三农”工作，狠抓农业增效，农民增收，着力夯实小康基础，以结构调整为主，提高农业综合生产能力，农业经济全面发展。全市农林牧渔业总产值达到30.36亿元，其中农业总产值15.23亿元，林业总产值1.04亿元，牧业总产值11.3亿元，渔业总产值0.78亿元。农林牧渔业结构为53.7：3.7：39.8：2.8。XX县农业生产现状有以下特点：一是农业结构具有单一性，与其他产业之间的关联度较高。XX县土地资源特点属于黄河下游冲积平原，我市
6、的土地资源类型较单一，有平原地及洼地，这就决定了我市农业结构的单一性, 2009年，全市粮食作物、经济作物种植结构为64。主要种植小麦、玉米等农作物，XX县是全国商品粮基地，XX县粮食产量连年增加。农业与其他产业的关联度较高，近几年与农业密切相关的交通运输业、食品加工业、服务业、包装业等都得到较好的发展，从一定程度上促进了农业的整体发展。二是农业国际竞争力较强，农业区域化建设发展速度快，走产业化道路。XX县农产品区域化建设走在我省的前列，由于我市农业区域化建设的快速发展，产生了规模经济的效应，其农产品价格优势也正在进一步地显现，从而使我市农产品在国际市场上具有很强的竞争力。2.1.4水利现状X
7、X县属海河流域，分徒骇、德惠两个水系。境内主要有流域面积在30Km2以上的干支流河道23条，其中徒骇河流域16条，德惠新河流域7条。河道经采用“64年雨型”除涝、“61年雨型”防洪标准治理后，初步建成了遇旱有水、遇涝排水，又能改碱的比较完整的排涝系统，为工农业生产的发展提供了防洪安全和水资源保证。2.2水文气象XX县属暖温带半湿润大陆季风气候区，光照充足，热量丰富，四季分明，水热同期，降水偏少、时空分布不均。而1986年至2005年间由于“厄尔尼诺“现象的不断出现，故造成干旱、暴雨、冰雹、干热风等异常天气多有发生。2.3工程地质与水文地质1、工程地质XX县属于黄河下游冲积平原，上部为全新纪（Q
8、4）砂壤土、壤土、粉细砂、粉质粘土，地层分布不均，厚度不一，颜色多为棕黄浅灰褐黄色，层位变化较大。在大地构造单元上属华北地台辽冀台向斜，上覆第四系全新统冲积层。2、水文地质XX县地处黄河下游冲积平原，属孔隙水水文地质单元区。水文地质特征受古黄河运动的控制，浅层含水层岩性以细砂、粉细砂、中砂为主，深层含水层以中细砂和粗砂为主，隔水层为粘土和亚粘土。在垂直方向上含水层与隔水层相互迭加成薄透晶体镶嵌迭加，水平方向上呈带状分布，延伸方向与历代黄河流向一致。2.4地形地貌XX县属黄河下游冲积平原，地势平坦，由于黄河多次泛滥改道形成了岗洼交错的高、坡、洼微地貌类型，其中项目区主要为洼坡地、浅平洼地及河滩高
9、地。土壤类型以潮土为主，占土地总面积的97.5%，有少量的盐化潮土及盐土。2.6土壤、植被黄河沉积物为禹城唯一成土母质，土层厚达数百米，其岩性可分为粉砂、亚砂、亚粘和粘土四个类别。地表耕层由于千百年的风化、水蚀，人类的开发垦殖，新组合的地表耕层的土壤岩性大概分为六大类：松沙土、紧沙土、砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土。其中中壤土面积为49.62万亩，占可利用面积的47.44%。项目区以中壤土为主，其次为砂壤土。2.7小型农田水利工程的投入及成效2.7.1小型农田水利现状建国以来，特别是“十一五”五期间，随着党中央出台的各项惠农政策的逐步实施，XX县委、市政府对农田水利事业高度重视，2008年，市
10、政府成立了“XX县农田水利规划编制领导小组”，并组织有关人员编制完成了XX县农田水利综合规划（20092020年），使XX县农田水利得到了快速发展，形成了具有一定规模的农田灌溉排涝体系，为全市农业的健康发展提供了有力保障。表2-2 XX县20052009年度实施小型农田水利项目一览表项目名称实施地点建设内容投资（万元）资金来源文件批号年度单位世行三期项目张庄、辛店改造中低产田2.6万亩1167.7世行463万元，省390万元，地市54.5万元，县90.7万元，自筹169.5万元德农开办200617号2006开发办世行三期项目伦镇改造中低产田2.4万亩1139.3世行193.8万元，省414.5
11、万元，地市53.1万元，县106.1万元，自筹371.8万元德农开办200829号2008开发办XX县基本农田保护示范区土地整理项目XX县 市中办土地平整、农田水利、田间道路、其他工程5803.00省投资鲁国土资发2008204号2009国土局标准粮田一期房寺镇14个村庄农田工程584.71中央、省级、自筹资金鲁农发计字【2008】15号2008-2009农业局标准粮田二期市中办5个村庄、安仁镇6个村庄农田工程443中央、地方配套资金鲁农发计字【2008】77号2009农业局2.7.2小型农田水利工程存在的问题XX县小型农田水利工程建设开始于六十年代，大部建成于七十年代，八十年代以后引进外资一
12、期、二期及国家商品粮基地项目等逐渐完善，工程施工技术从人民公社的民工人海战术、到现在机械化作业，工程管理从乡镇集体管理逐步向用水户协会过渡，农田水利工程建设也随着时代发展与时俱进，已建成旱涝保收面积57.6万亩，有效灌溉面积 67.52 万亩，占全市耕地面积86.42%。抗御自然灾害能力显著增强，多年粮食丰收，全市粮食亩产量连续5年突破1吨，取得了举世瞩目的成绩。但是，由于缺少统一规划，资金投入不平衡等原因，目前小型农村水利工程还存在以下问题：1、农民观念不适应 项目区农民特别是中老年型的纯农业经营者，他们既不从事个体私营经济，也不外出打工，认为自己灌溉机具齐全，用水随心所欲，想自流灌时也能灌
13、溉，自由自在，谁也管不了，对此积极性不很高。 2、工程设施配套不完备目前项目区受资金的制约田间工程配套不完全，量水设施不健全，无法实行对用水户计量收费，水资源浪费严重。由于引黄水不计量，用的还是“大锅水”，节水工程不足，大水漫灌，灌溉水的利用率不足55%。第三章工程设计3.1工程任务和规模按照项目区尽量成方连片、规模化推进的原则，2010年项目区位于XX镇乡的五干引水渠以北、XX路和济邯铁路以南、引黄总干以西的范围，总面积30000亩。XX县小型农田水利重点县2010年建设项目主要建设任务：1.对6处末级渠系进行配套改造，共18450亩；2.建设高效节水灌溉工程1处，共2771亩；3.新建小型
14、水源工程2处，共8779亩。3.2设计标准项目区地震动峰值加速度为0.10g，相应地震基本烈度为7度,地震动反应谱特征周期为0.40s。依据水工建筑物抗震设计规范（DL 5073-2000）确定工程抗震设防类别为丁级，地震设防烈度为7度。灌溉设计保证率取75%，管道灌溉系统水利用系数0.95，田间水利用系数0.90、灌溉水利用系数为0.85。单位面积固定管道长度，软管配水时不低于6m/亩。3.3依据的规范、规程及标准1.灌溉与排水工程设计规范(GB5028899)2.渠道防渗工程技术规范（SL182004）3.节水灌溉技术规范（GB/T50363-2006）4.低压管道输水灌溉工程技术规范（G
15、B/T 20203-2006）3.4基本资料3.4.1水文气象项目区属暖温带半湿润大陆季风气候区，冬冷夏热，春秋温和，冬春干燥，夏秋多雨。多年平均气温13.1，年极端最高气温42.2，年极端最低气温-25，无霜期210d，平均日照总数2514h，日照率56.2%；平均风速3.2m/s，西南风最多，其次是东北风，最大冻土深度47cm,平均绝对湿度64%。3.4.2工程地质及水文地质1、工程地质XX县属于黄河下游冲积平原，上部为全新纪（Q4）砂壤土、壤土、粉细砂、粉质粘土，地层分布不均，厚度不一，颜色多为棕黄浅灰褐黄色，层位变化较大。在大地构造单元上属华北地台辽冀台向斜，上覆第四系全新统冲积层。3
16、.5工程总体布置XX县小农水重点县2010年建设项目覆盖范围、工程类型、分布区域和工程地点如下：1大型灌区末级渠系配套改造工程（1）郭牛自流支渠工程：控制：小王庄、齐集、靛池、小邵庄、马庄、郭牛庄、司庄7个村。面积4213亩。2小型水源工程（1）皮孙北提水支渠工程： 控制：皮孙以西、小范以北、和铁路以东以南，控制面积806亩。3.6工程设计3.6.1大型灌区末级渠系配套改造工程3.6.1.1项目概况XX县大型灌区末级渠系配套改造工程位于莒镇五干引水渠的渠首部。渠道多为土渠，由于年久失修，管理不便，调、控水不灵，渠道输水期间跑、渗、漏现象严重。配套建筑物大多年久失修，且建设标准低，同时缺乏正常维
17、修资金的投入，现均已严重老化，目前不同程度的存在倒塌、裂3.6.1.2典型设计郭牛自流支渠工程灌溉控制面积适中，作为大型灌区末级渠系配套改造工程的典型设计。郭牛自流支渠工程所辖各渠道长度及灌溉面积名称长度(m)灌溉面积(亩)支渠4213支渠上24002129农1825280农2827281农3816277农422978农5722245农6679230农7663225农8547186农9505171农10461156斗渠22002084农1779264农2574195农3582197农419968农5585199农6734249农7594201农8589200农9745253农10762258二
18、、斗、农渠设计1.典型片渠道流量推算郭牛自流支渠工程灌溉工作制度为支、斗渠续灌，农渠轮灌。每5条农渠作为一个轮灌组，且各轮灌组面积相差不大。农渠田间毛流量计算Q农净=Q斗净（A农/A农组）Q斗净A斗qQ农毛=Q农净/田式中：Q农净农渠的田间净流量，m3/s； A农农渠的净灌溉面积，万亩； A农组农渠轮灌组面积，万亩； A斗斗渠的净灌溉面积，万亩； q用水模数，m3/s万亩，取0.5m3/s万亩； 田田间水利用系数，为0.9。郭牛自流支渠工程渠道流量计算成果表名称长度(m)灌溉面积(亩)计算流量（m3/s）设计流量（m3/s）支渠4213支渠上24002129农1825280农2827281农3
19、816277农422978农5722245农6679230农7663225农8547186农9505171农10461156斗渠22002084农1779264农2574195农3582197农419968农5585199农6734249农7594201农8589200农9745253农107622582.渠道纵断面设计（1）渠道比降：项目区自然地势比较平缓，比降选定力求减少水头损失，扩大自流灌溉面积，并使渠道有一定的挟沙能力。根据灌溉与排水工程设计规范（GB5028899）公式（6.1.15）0.275n式中：i渠道比降 n渠床糙率； 浑水渠道水流挟沙能力（kg/m），出口流量不大于10m/
20、s。取10kg/m。 Qh浑水渠道设计流量（m/s） W泥沙沉降速度（mm/s），沉沙池出口粒径不大于0.05mm计取0.167 m/s。支、斗渠取1/5000，农渠取1/3000。（2）边坡边坡系数确定项目区渠道深度范围内土壤岩性以粘土、壤土和砂壤土为主，地下水埋深大部分在渠底以下，考虑尽量减少挖筑土方工程量和渠道衬砌后的边坡稳定，仍采用原边坡系数。边坡系数支渠、斗渠采用1.5，外边坡采用1.5。边坡稳定分析计算 根据堤防工程设计规范（GB 50286-98）中之规定， 当坡式护岸自身结构不紧密或埋置较深不易发生整体滑动时，应考虑经护坡内部的稳定计算。一般不稳定破坏发生在枯水期。护坡体和岸坡
21、是两种不同抗剪强度的材料，水位较低时，往往沿抗剪强度较低的接触面向下滑动，假定滑动面经过坡前水位和坡岸滑裂面的交点，全滑动面为abc折线。折点b以上护坡体产生滑动力，依靠下部护坡体的内部摩阻力平衡。1) 维持极限平衡所需的护坡体内部摩擦系数f2值按下列公式计算:计算利用土质边坡稳定分析程序STAB2005。支渠最大水深为1 m。经过计算边坡稳定系数K=1.231.05（规范要求的稳定安全系数），满足边坡稳定要求。（3）堤顶宽度的确定根据灌溉与排水工程设计规范(GB5028899)，结合项目区实际运行情况，确定支渠、斗渠堤顶宽度为1.0m，农渠堤顶宽度0.6。有堤顶路的按堤顶路宽度。（5）堤顶高
22、程的确定根据灌溉与排水工程设计规范(GB5028899)中6.1.23中之规定：“4、5级渠道岸顶超高可按公式（6.1.23-1）计算确定。公式如下：Fb=hb+0.2式中：Fb渠道堤顶超高（m）； hb渠道通过加大流量时的水深（m）; 堤顶高程按下式确定：经计算，渠顶宽0.5m；水位超高0.3m。斗渠断面设计成果详见表4-10及附图。表4-10 典型片支、斗、农渠断面设计因素表渠道名称流量(m/s)水深(m)底宽(m)边坡系数糙率比 降渠顶超高(m)渠顶宽度(m)农渠0.031.00.0141/30000.10.3斗渠0.0931.50.0161/50000.30.4支渠0.1961.50.
23、0161/50000.30.55、斗农沟设计排水沟布置，按鲁北地区的常规要求排涝、排渍要求的水位确定，借鉴以前规划经验，斗沟间距一般350750m，沟深2.53.0m，底宽0.5m，边坡为m=1.5。农沟间距可控制在400500m，沟深2.02.5m，底宽0.5m，边坡为m=1.5。表4-11 自流区典型片万亩扩大指标表名称条数长度（Km）C20混凝土板衬砌（m3）建筑物（座）工程量三材提水泵站进水闸生产桥土方土方（万m3）砼及钢筋砼（m3）砌体（m3）钢材（t）水泥（t）木材（t）总合计2一、支级沟24.2236.315.84115.51025.61.2渠24.010802421.0847.
24、2219.32153.43.4路24.20.84一、斗级沟89.621414.482.510.01747.12.3渠89.320658141.595.611.226.611.51.0路89.61.92一、农级沟4044.547.3渠4044.53792401.4715.7675.6822.31.0路4031.24.03.6.2郭口灌区末级渠系工程建设与改造1.灌区末级渠系改造工程概况该末级渠系控制灌溉面积0.31万亩，项目区位于郭口灌区末端，原属郭口灌区东干渠二支渠，区内农田灌溉主要依靠从排涝河道提取灌区尾水进行灌溉，区内渠系配套不全，仅有的土渠渗漏严重。中心河灌溉尾水比较充足，且中心河与国侯
25、沟相通。为充分运用中心河的灌溉尾水，本次设计在国侯沟建提水泵站，对国侯村、苏庄、胡坑3个村施行PVC管道灌溉，控制灌溉面积0.31万亩。4.系统设计流量的确定根据设计灌水定额、灌溉面积、灌水周期和每天工作时间，按下式计算确定系统的灌溉设计流量。Q设=0.667mA/(Tt)式中：Q设管道系统的灌溉设计流量，m3/h；灌溉水利用系数，取0.8；t每天开机灌水时间，取20h；A控制灌溉面积；T每次轮灌期的天数，取11d。Q设=0.66767.863100/（0.81120）=797.24 m3/h故取Q设=800 m3/h作为设计流量。5.管道灌溉系统工作制度确定毛灌水定额毛灌水定额按下式计算：
26、W毛=W/式中：W毛毛灌水定额（m3/亩）； W净灌水定额（m3/亩）； 灌溉水利用系数，取=0.8。则：W毛=45.26/0.8=57m3/亩。一次灌水的延续时间t次= W毛A0/q0式中：t次一次灌水的延续时间，h； A0单口控制面积，亩，由管网布置知，A0=3100/388=8（亩） q0单口流量，m3/h，每次开24个口，q0=800/24=33.33m3/h则：t次=578/33.33=13.68h轮灌组的划分N=int(t日T/t次)式中:N轮灌组数，个；t日日运行小时数，h；int取整符号；其余符号同前。则：N=2011/13.68=16.08,取16个轮灌组。为减少干、支管管径
27、，利于一家一户灌溉农田，减少投资，采取4条干管，每条干管上3条支管为一个轮灌组、每条支管开启2个给水栓的运行方式。6.管网水力计算1）系统流量的确定根据工程布置和实际操作，主管道自东向西共8个干管分支。在一个轮灌组中，同时开4条干管，每条干管开3个支管，每条支管2个给水栓工作，主管流量为800m3/h，干管流量为Q设的1/4，即Q干=200 m3/h；支管流量为Q干的1/3，为66.67m3/h。2）管径的确定式中：Q管道设计流量，m3/h； d管道内径，mm； V管道经济流速，取1.3m/s。则：主管管径：故取d主=500mm。干管管径故取d干=250mm。支管管径：故取d支=140mm。3）管网水力计算a、沿程水头损失计算hf=94800Q1.77L/d4.77式中: hf管道沿程水头损失，m； L计算管道长度，m； Q管道设计流量，m3/h； d管道内径，mm。地面塑料软管的沿程水头损失按上式计算后，根据软管铺设顺直程度及地面平整情况乘以1.11.5倍系数。
