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        農(nóng)村節(jié)水井灌工程優(yōu)化設(shè)計探討實(shí)例剖析

        2012-08-13 08:57:40李桂梅
        黑龍江水利科技 2012年9期
        關(guān)鍵詞:細(xì)砂本區(qū)含水層

        李桂梅

        (鎮(zhèn)賚縣水利局水利勘測設(shè)計隊(duì),吉林鎮(zhèn)賚 137300)

        葦海村節(jié)水井灌工程所在區(qū)域歷年干旱少雨,年降水量不能滿足農(nóng)作物的需水要求,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)只能通過灌溉來解決。近幾年來,該區(qū)農(nóng)田節(jié)水灌溉效益明顯,但已建成水利灌溉工程存在著灌溉保證率低、農(nóng)作物布局不合理、以及管理體制不適應(yīng)等問題,嚴(yán)重制約著灌溉工程正常效益的發(fā)揮,也影響了灌溉事業(yè)的健康發(fā)展。因此為從根本上解決干旱問題,必須堅持打水源井,進(jìn)行節(jié)水噴灌,徹底解決農(nóng)作物耕種粗放的落后模式,實(shí)行科學(xué)種田與管理,發(fā)展效益經(jīng)濟(jì),改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件。本區(qū)地下水資源豐富,通過打水源井,采取小型移動式噴灌方式進(jìn)行節(jié)水灌溉,可長期解決干旱問題。區(qū)域內(nèi)耕地平坦,集中連片,便于大面積作業(yè),發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

        1 工程區(qū)自然環(huán)境概況

        葦海村節(jié)水井灌工程位于鎮(zhèn)賚縣縣城東南部,面積0.5 萬 hm2,其中,耕地0.028 萬 hm2,草原 0.25 萬 hm2。全區(qū)地勢平坦,地面平均坡降1/5 000,高程131.5~132.0 m。平地土壤主要是輕度和中度鹽化草甸土,崗地多為砂丘。

        本區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)干旱氣候,季節(jié)性變化較明顯,最高氣溫39℃,最低氣溫-35℃;多年平均降水量230 mm,降水量季節(jié)分配不均,主要集中在夏季,約占全年的76%左右。

        本區(qū)第四紀(jì)松散堆積物比較發(fā)育,下更新統(tǒng)白土山組厚為5~25 m,冰水沉積層,巖性為中砂,中粗砂,砂礫石及礫卵石,結(jié)構(gòu)松散,分布普遍。其后雙沉積了中更新統(tǒng)大青溝組系典型細(xì)顆粒湖相沉積,巖性為粉質(zhì)黏土,黏土及細(xì)砂,總厚30~60 m,粉質(zhì)黏土為灰色,稍濕,可塑—軟塑,黏土為灰色,稍濕,可塑,細(xì)砂為灰色,顆粒均勻,成分為石英,長石。上更新統(tǒng)雇鄉(xiāng)屯組在該區(qū)為沖積粉質(zhì)黏土,黏土,粉土,細(xì)砂組成,其中黏性土為上部土層,下部為細(xì)砂,粉土,黏性土淺黃色或黑色,可塑稍濕—濕,細(xì)砂為淺黃、灰色、顆粒均勻,含水。

        2 工程區(qū)水資源評價及供需平衡分析

        2.1 水資源評價

        本區(qū)可供農(nóng)田灌溉的水資源構(gòu)成主要是地下水,地質(zhì)分區(qū)區(qū)域系松嫩平原沉降的過度帶,為沖積、湖積低平原承壓水區(qū),大部分區(qū)域含水層厚度在30~90 m。含水層巖性結(jié)構(gòu)由中細(xì)砂、含礫粗砂組成,以中粗砂為主,富水性較好。第四紀(jì)淺層砂礫石含水層,含水層厚8~12 m,單井涌水量一般為20~30 m3/h,下部深層承壓水砂礫石含水層相對較厚,一般為12~20 m,單井涌水量80~100 m3/h。

        2.2 供需平衡

        工程區(qū)村民生活和牲畜用水總量為18萬m3/a,工程區(qū)原農(nóng)業(yè)用水為地表水,本區(qū)無工業(yè)企業(yè),經(jīng)計算本項(xiàng)目區(qū)總需水量178.98萬 m3/a(表1)。

        表1 工程區(qū)供需平衡計算表 萬m3·a-1

        本區(qū)地下水允許開采量為220萬m3/a,工程實(shí)施后需水量160.98萬m3/a,占允許開采量的73%,水量有保證,因此地下水資源能夠滿足項(xiàng)目區(qū)的需水量要求。本區(qū)所在地質(zhì)分區(qū)區(qū)域地下水為礦化度<0.5 mg/t的重碳酸鈣型水,符合農(nóng)田灌溉水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

        3 工程技術(shù)優(yōu)化設(shè)計

        結(jié)合縣小型農(nóng)田水利工程井灌項(xiàng)目建設(shè)的安排及該村地下水資源狀況,工程建設(shè)面積為74.6 hm2,采用地下水作為灌溉水源,計劃新打機(jī)電井8眼,配套小型噴灌設(shè)備8臺套。

        3.1 作物灌溉制度的確定

        工程區(qū)的種植作物主要以玉米、高粱、谷子、大豆、小麥為主,根據(jù)多年種植經(jīng)驗(yàn),參照《吉林省節(jié)水灌溉手冊》,設(shè)計工程區(qū)灌溉制度見表2。

        表2 工程區(qū)灌溉制度

        3.2 水源井設(shè)計

        3.2.1 管井設(shè)計基本數(shù)據(jù)的確定

        1)設(shè)計單井出水量。根據(jù)示范區(qū)灌溉用水要求,設(shè)計出水量50 m3/h。根據(jù)工程區(qū)水文地質(zhì)條件和現(xiàn)有井抽水試驗(yàn)成果,單井出水量在80~100 m3/h之間,均>50 m3/h。

        2)井距。工程區(qū)井群布置方式采用方形排列,根據(jù)公式:

        經(jīng)計算最小井距為300 m。

        3)井深。根據(jù)工程區(qū)地質(zhì)柱狀圖,典型井設(shè)計井深90 m,其中:井壁管71 m,濾水管15 m,沉淀管1 m。

        3.2.2 管井結(jié)構(gòu)設(shè)計

        1)濾水管結(jié)構(gòu)設(shè)計。工程區(qū)水源井設(shè)計為完整井,過濾器采用鋼筋籠骨架,外墊條采用10 mm×10 mm竹片,按縱向排列,應(yīng)≥8排,采用100目尼龍紗和樹棕包裹,外層用8#鐵線纏裹。填濾料高度30 m。濾料規(guī)格選用直徑2~4 mm礫石,纏絲寬度為0.8×2=1.6 mm,纏絲寬度直徑3 mm,則纏絲間距4.6 mm。墊條直徑 d1=10 mm,間距 m1=50 mm,d2=3 mm,m2=4.6 mm,孔隙率以下式求得 D≥203 mm,D 選用260 mm。計算公式為:

        2)井孔直徑。井孔直徑按濾水管外徑確定,填濾厚145 mm,則井孔直徑D=260+2×145=550 mm。

        3)井壁管。井壁管選用無筋水泥管,管內(nèi)徑240 mm,壁厚40 mm。

        4)封井止水措施。考慮承壓含水層易受到上部水的污染,在水層分區(qū)邊界處井管外壁的井孔內(nèi)填入膨脹土泥球進(jìn)行封閉,防止?jié)撍霛B,井口部位以水泥漿封閉,下部封閉段為1 m,井口周圍澆筑水泥漿0.3 m,寬度0.7 m,防止?jié)撍廴尽?/p>

        3.3 水泵與動力機(jī)選配

        根據(jù)水利計算結(jié)果,擬選用潛水電泵,型號為200 QJ50—52,額定狀態(tài)為流量50 t/h,揚(yáng)程52 m,符合工作要求,所選水泵性能及參數(shù)見表3。

        表3 200QJ50-52型潛水泵性能表

        3.4 管網(wǎng)工程設(shè)計

        1)設(shè)計參數(shù)的確定。管網(wǎng)設(shè)計參數(shù)確定依據(jù)《噴灌工程技術(shù)規(guī)范》(GBJ 85—85)確定保證率P=85%。

        2)灌水定額。經(jīng)上述計算旱田作物生育期中最大灌水定額為40 mm。

        3)日耗水量,最大日耗水量Ep=4.6 mm/d

        4)設(shè)計灌水周期。根據(jù)公式:

        經(jīng)計算T=6.95(d)(取T=7 d)

        3.5 噴頭選擇及組合間距的確定

        1)確定控制參數(shù)。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)土壤條件,其允許灌溉強(qiáng)度[C]=15 mm/h。風(fēng)系數(shù)kw按最不利情況風(fēng)向平行支管考慮,當(dāng) V=3.5 m/s時:kw=1.12V0.302=1.64,按單支管多噴頭同時全范圍噴灑間距布置,間距射程比a/R=0.75,允許最大灌溉強(qiáng)度 emax為 emax=[e]/kw.cp=5.05(mm/h)

        2)噴頭選擇。根據(jù)灌溉設(shè)備廠家提供的產(chǎn)品目錄,選擇zy-2型噴頭,其性能見表4。

        表4 噴頭性能參數(shù)表

        3.6 沿程水頭損失

        支管沿程水頭損失hf支=6.1 m,豎管沿程水頭損失 hf豎=0.3 m,則:hf沿=10.32 m。

        3.7 水泵選配

        根據(jù)水利計算結(jié)果,擬選用潛水電泵,型號為200 QJ50—52,額定狀態(tài)為流量50 t/h,揚(yáng)程52 m,符合工作要求,所選水泵性能及參數(shù)見表5。

        表5 200 QJ50—52型潛水泵性能表

        4 結(jié)語

        鎮(zhèn)賚縣沿江鎮(zhèn)葦海村節(jié)水灌溉工程,1 a完成全部工程,經(jīng)濟(jì)計算期為30 a。工程建成后,由于實(shí)施節(jié)水灌溉,有效提高水的利用系數(shù)。實(shí)施節(jié)水灌溉技術(shù),實(shí)現(xiàn)了旱田作物全生育期的噴灌,節(jié)水灌溉有了可靠的保證,農(nóng)民可以加大其它農(nóng)業(yè)措施的投入,可使農(nóng)作物增產(chǎn)4 500 kg/hm2。

        [1]付源瀚,張書文.淺析農(nóng)村水利工作的形式、方向及措施[J].中小企業(yè)管理與科技:上旬刊,2009(06):37-38.

        [2]井小波.水利工程設(shè)計中存在的問題及對策研究[J].陜西水利,2010(06):78-79.

        [3]翟利偉.淺談水利工程設(shè)計中存在的問題及改進(jìn)措施[J].中國水運(yùn)(下),2012(01):178-179.

        [4]張汛娣.水利工程設(shè)計方案的比較分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2012(01):93.

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