资源描述
综合说明山阴县大运路节水灌溉项目位于大运路两侧，属海河流域永定河一级支流桑干河流域中上游，为二十一世纪初期首都水资源可持续利用项目朔州项目区井区节水项目之一，涉及北周庄、岱岳、泥河3个乡（镇）13个行政村，总人口1.72万人，总面积13.98万亩，耕地面积6.1万亩，有效灌溉面积3.71万亩。该井片地处洪涛山前倾斜平原孔隙富水亚区，地下水资源较为丰富，单井涌水量4050m3/h，现状灌溉水利用系数仅为0.6，节水潜力大，对其进行节水技术改造可缓解日趋突出的供需水矛盾，实现水资源的可持续利用和农业的可持续发展。根据山西省发展计划委员会晋计农经发2001560号文,关于“朔州市山阴县大运路节水灌溉工程可行性研究报告”的批复、省厅及水利部海河水利委员会海规计200428号文的批复意见，本次设计节水规模为1.9万亩，节水形式安排为渠灌和管灌,渠灌面积为1.3万亩,由50眼机井控制，涉及北周庄乡的苑家辛庄、王家堡、永静城、北周庄、新岱岳、李家窑、兰家窑7个行政村；管灌面积为0.6万亩由25眼机井控制，涉及岱岳乡的安详寺、化家岭，泥河乡的东鄯河、西鄯河4个行政村。设计的主要工程项目为：建设管理房及井房650m2，渗水井78座，防渗渠82.87km，其它各种建筑物518处（座）；安装变压器7台，架设高低压线路12.7km，并增设单井智能收费系统，购置安装水泵42台（套）；管灌主管道32.4km。总用工4.89万工日，总工程量15.23万m3，其中土石方工程14.74万m3，混凝土工程0.49万m3。三材用量：水泥1703.51t，钢筋18.92t，木材62.05m3。概算总投资649.85万元，其中建筑工程338.86万元，机电设备及安装工程79.80万元，金属结构设备及安装工程81.83万元，临时工程19.41万元，其他费用99.01万元，基本预备费30.95万元。项目工程实施后每年可节水129.36万m3。经济、社会、生态效益显著。技术经济指标及工程特性表序号名 称单位数 量备 注综合管灌渠灌1设计节水面积万亩1.900.601.32设计保证率%75753灌溉水利用系数0.850.804年用水量万m3360.77109.25251.525年节水量万m3129.3645.5283.846工程建设亩用工工日1.593.017亩运行费元298亩年费用元9亩净增产值元241.8410亩装机功率Kw0.080.0660.06711亩年用电量Kwh81.2124.5956.6212经济内部回收率%19.213经济效益益本比1.5214经济净现值万元613.7515财务内部收益率%8.316财务净现值万元125.0617动态投资回收年限年14.81.项目区基本情况概述1. 1项目区概况桑干河属于海河流域永定河上游的一级支流，发源于宁武县管岑山天池，始称为恢河，流经宁武、阳方口，至朔城区太平窑水库接纳七里河，于马邑下游1km处的清河寺附近纳源子河汇流后便称为桑干河，该河由西南向东北流经整个大同盆地，于大同县固定桥进入册田水库库区，最后 经阳高县尉家小堡出山西进入河北省。大同盆地位于山西省境内东北部，呈北东南西向展布，长约150200km，宽约2070km；面积8500km2，包括怀仁、山阴、朔城区、应县、大同等县市。盆地四周山丘环绕，是一个由盆边向盆底逐渐倾斜的洪积、冲积平原。桑干河水系贯穿盆地，沿河两岸阶地平坦宽广，土层深厚，土质良好，由于冲积平原堆积基准面积的变动，形成两级平原，即一级阶地和二级阶地，是大同盆地平原部分的核心，为农业生产基地，山阴县大运路井片就位于该盆地范围内。山阴县大运路节水灌溉项目分布于大运路两侧，地理位置在北纬 39263939、东径1124511250之间。项目区总的地形是西高东低，地表高程在10811029m之间，高差52m，地面坡度13%，大致沿大运路南北向呈条带状分布。地貌属洪涛山前倾斜平原区，为堆积地形。项目区土地总面积13.98万亩，其中耕地面积6.1万亩，有效灌溉面积3.71万亩。本次规划节水面积1.9万亩，其中渠灌1.3万亩，管灌0.6万亩。规划面积及所在项目区详见表11。分片规划节水灌溉面积表11 单位：万亩灌溉形式北周庄片泥河片岱岳片合计渠灌面积1.31.3管灌面积0.320.250.6合计1.30.320.251.91.2水文气象 项目区属于干旱、半干旱大陆性季风气候，特点为寒冷、干旱、气温变化大，雨期集中。据岱岳气象站资料，项目区的多年平均气温6.9，极端低温是-31.6，极端高温是37.9，昼夜温差在18至25之间，历年平均日照时数2830.4h。每年一、二月份为主要降雪期，七至九月是主要降雨期，占全年降水量的70%左右，多年平均降水量377.59mm。多年平均水面蒸发量1152.1mm,冬春季以西北风为主，夏季以东南风为主，每年四、五月份风力最大，一般为3至5级，最大为8级，年均风速2.7m/s。每年九月下旬初霜，十一月初结冰，十一月中旬封冻，到次年三月开始解冻，四月下旬解霜，全年无霜期约130天，最大冻土深度1.27m。1. 3社经情况项目区总人口17163人，劳力5364个。土地总面积13.98万亩，耕地面积6.1万亩，有效灌溉面积3.7万亩。粮食总产1081.8万kg，油料总产16.9万kg，甜菜总产1828.2万kg。人均纯收入1823元，详见社经情况表。社 经 情 况 表表12村庄名称人口（人）劳力（人）总面积（亩）耕地面积（亩）水地面积（亩）粮食总产(万公斤)油料总产(万公斤)糖料总产（万公斤）人均纯收入（元）小计976434641013004527527240693.28.81692.6苑家辛庄1910730207007963300070.21.3131.71181王家堡58419232002287150027.30.258.51143永静城172847223500121107380146.42.1452.52045北周庄3173120025300121498500195.41.6603.72029新岱岳11815451170046863160761.53001986李家窑562165106002890215032.90.381.21762兰家窑6261606300319015501451.8651050小计48809232007551743956255安祥寺166850014900317423201302560化家岭9622532175850590252450先进22501703000115010461002580小计251997718400105365900133.68.1135.6东鄯河86930239002040160053.9557.61649西鄯河69429040002762180047.31.5521690泥河956385105005734250032.41.6261569合计17163536413977560985370961081.816.91828.218231.4灌溉工程现状项目区内田面平整，道路通畅，有较为完善的农电网络设施和机井设施，主要是渠系配套设施差。机泵设备老化，运行效率低，要依靠土渠输水，灌溉水的利用系数仅0.60，每年需抽取大量的地下水用于灌溉，水资源浪费较为严重。项目区现有变压器21台，总装机容量1760KVA，高压线10.1km，低压线30.9km，机井94眼，配套水泵94台，配套功率1292千瓦，防渗渠7.4km。2. 工程建设的可行性和必要性项目区工程可行性主要表现在以下五个方面：第、该区地下水储存条件好，水量充沛，水资源量有保证，节水潜力大。经计算， P=75%时，可节水129.36万m3/年。第二、经济效益显著。项目区节水、增产增收、节地等效益显著，经计算：经济内部回收率19.2%，经济净现值613.75万元，效益费用比1.52；财务内部收益率8.3%，财务净现值125.06万元，经济效益费用比1.10，均符合规范要求。同时也会产生很好的社会、生态效益。第三、多年来，项目区广大干部群众进行了大规模、高标准的农田水利基本建设，为大搞节水工程奠定了良好的基础。区域内田面工程较为平整，道路通畅，水源工程完好，还建有完善的农田防护林工程。第四、群众节水认识提高，增强了维护工程设施的自觉性。第五、自然地理条件优越，有利于农产品销售。项目区工程建设的必要性主要表现在以下三个方面：第一、置换出的节水水量,可缓解首都用水紧张局势，为提高首都地区生产和生活质量，提供可靠的水资源保证。 第二、改变现有粗放型灌溉方式、肥力流失和水资源浪费严重的现象。为农作物生长创造适宜的水份条件，促进农作物高产稳产，带动农业耕作技术、栽培技术等各项现代科技的发展。第三、有利于减轻农民负担，促进农业生产发展，提高农民收入。总之，从保护和节约水资源，实现水资源可持续利用，大力改善农业生产条件，推广应用新技术，提高效益等方面来看，实行节水灌溉是非常必要的。3. 项目区水文地质3.1地形地貌项目区总的地形是西高东低，地表高程在108l1029m之间，高差52m，地面坡度13%，大致沿大运路南北向呈条带状分布。地貌属洪涛山前倾斜平原区，为堆积地形。 3.2地质构造项目区属于大同断陷盆地南缘，东南部为恒山隆起，西北面是洪涛山隆起，期间为北东南西向断陷盆地。区内构造线方向以北北东、北东东和北北西、北西向断裂为主，其中北北东、北东东这两组断裂为控制性构造。主要有恒山大断裂、口泉大断裂、黄花梁隆起和基底隐伏断裂等。地震烈度为七度区。 3.3地层岩性本区出露地层由老到新有：1、太古界(Ar)地层：下太古界桑干群(Ar3)，分布于洪涛山东南麓，出露面积不大，上太古界五台群 (ArW)，分布于南部馒头山区。2、古生界地层，包括寒武、奥陶、石炭、二叠系，主要分布于项目区西侧洪涛山区。3、新生界(k2)第三系(N)，分布于项目区西部山区，包括中新统(N1)、上新统(N2)：第四系(Q)，呈条带状分布，岩性为砂土、砂卵石、砾石。据钻孔资料， 020m为(Q4PI)亚砂土，2 040m亚砂，亚粘及砂砾互层(Q3PI+dI)， 40m以下为(Q2PI+dI+ Q1PI+dI)亚粘含钙结核，粗中砂及亚砂土。 3.4水文地质条件3.4.1地下水类型及运动特征项目区地下水类型主要为第四系松散层孔隙水。地下水的来源主要是大气降水入渗补给和西部山区侧向径流补给两部分，地下水流运动方向呈WNSE向流动，天然排泄方式主要有侧向径流排泄。 3.4.2地下水水质类型项目区水化学类型为碳酸钙镁型水和碳酸钠型水，矿化度 0.10.9g/L，PH值79，属弱碱性地下水，符合农田灌溉用水标准GB5084-92。 3.4.3含水岩组项目区主要含水岩组包括全新统(Q4PI)，上更新统(Q3PI+dI)，中更新统(Q2PI+dI)，含水层岩性以砂砾石为主，水位埋深430m，主要含水层3至7层，平均含水层厚度12.8m。古河道与洪积扇轴部方向呈东西向，富水岩组展布基本与古河道及洪积扇轴部方向一致。含水层底板埋深 80m，单井涌水量4050m3/h。 3.5土壤调查 井片土壤母质为冲洪积物，土壤质地主要为亚砂土、亚粘土。4. 地下水资源情况4.1项目区水资源概况本区地下水埋藏较深，基本没有受到污染，水质良好，矿化度均小于0.9g/L，PH值为79，水化学类型为重碳酸钠型水及重碳酸钙镁型水，均符合农业及生活用水标准。4.2地下水补给排泄条件 根据山阴县地下水资源详查报告，该井片属洪涛山前倾斜平原孔隙水富水亚区，其地下水补给主要以侧向补给、大气降水补给和井灌回归补给量为主。地下水排泄方式主要是侧向排泄、人工开采和潜水蒸发量。 4.3水资源计算 根据机井技术规范SL2562000，设计保证率分别以多年平均和P=50% P=75% P=95%分别计算，计算方法采用水均衡法。根据补给与排泄条件，建立多年平均情况下的均衡关系式：W1+W2+W3=E1+E2+E3式中：W1降水入渗补给量W2地下水侧向补给量W3井灌回归补给量 E1地下水侧向排泄量 E2潜水蒸发量E3地下水人工开采量 4.4补给量计算 在地下水资源计算中，主要参照原雁北地区水利局地下水资源普查队编制的山阴县地下水资源详查报告及机井技术规范 SL2562000，选择参数进行计算。一、地下水资源补给量计算1、降雨入渗补给量W1 根据山阴岱岳气象站45年(19572001年)降雨资料，经频率计算，推出多年平均降雨量等有关参数，=377.59mm，Cv=O.24，Cs/CV=2.6，其结果详见表41、表42及图41。 图41岱岳气象站降雨量频率曲线图 表41岱岳气象站降雨量频率计算成果表 表42不同频率设计降雨量成果表根据山阴县地下水资源详查报告及机井技术规范SL256-2000，本区有效降雨系数取0.75，降雨入渗系数因本区地下水位埋深大于15m,用长观资料计算误差较大，一般选用经验值故取0.15，降雨入渗补给量按下式计算： W1=0.1PF式中：W1降雨入渗补给量，万m3/年；降水入渗补给系数，=0.15；P设计保证率下的年降雨量，（mm/年）；有效降雨系数0.75； F水文地质单元计算面积，km2；计算结果见表43。岱岳气象站降雨量频率计算表表41 均值=377.59 CV=0.24 CS/CV=2.6频率0.010.050.100.501.003.005.0010.0020.0025.00设计值852.68780.81748.73670.58634.90574.69544.58500.64451.15433.43频率30.0040.0050.0060.0070.0075.0080.0090.0095.0097.00设计值418.10391.39367.81345.45322.92311.05298.34267.25244.05230.16岱岳气象站降雨量频率曲线图图41不同频率设计降雨量成果表表42频率（）507595多年平均降雨量367.81311.05244.05377.59降雨入渗补给量计算表表43P（%）降雨量mm/年）有效降雨量（mm/年）降雨入渗系数计算面积（km2）补给量（万m3/年）合计北周庄泥河岱岳北周庄泥河岱岳50367.81275.860.15602015248.2782.7662.07393.175311.05233.290.15602015209.9669.9952.49332.4495244.05183.040.15602015164.7354.9141.18260.82多年平均377.59283.190.15602015254.8784.9663.72403.552、侧向补给量W2根据规范SDl8886，侧向补给量计算公式为：W2=36510-1KIBL 式中：W2侧向渗流补给量， 万m3/年； K侧补段渗透系数平均值； I天然状态下地下水水力坡度，； B平均含水层厚度， m； L计算断面长度，km。 计算结果见表44侧向渗流补给量计算成果表表44项目区渗透系数K水力梯度I含水层厚度B断面长度L侧向补给量W2（m/d）（m）(km)(万m3/年)北周庄4.90.02125214.62岱岳30.00811328.91泥河3.10.0084113.940.77合计284.303、井灌回归补给量W3目前，本区防渗程度低，节水效果差，灌水定额偏大，考虑有地下入渗，回归补给量按下式计算；W3=Wd式中：井灌回归系数；取=0.092 Wd井灌抽取地下水量，m3。根据井片现状灌溉情况，计算结果如下表45。井灌回归补给量计算成果表表45 单位：万m3/年项目区北周庄泥河岱岳合计Wd335.3690.2964.49490.14W330.858.315.9345.09根据以上计算，山阴县大运路井片三个项目区地下水多年平均补给量为732.94万m3，其中北周庄500.34万m3，泥河134.04万m3，岱岳98.56万m3计算成果见表46。项目区地下水补给量计算成果表表46 单位：万m3/年频率P(%)507595多年平均北周庄泥河岱岳合计北周庄泥河岱岳合计北周庄泥河岱岳合计北周庄泥河岱岳合计降雨入渗量W1248.2782.7662.07393.1209.9669.9952.49332.44164.7354.9141.18260.82254.8784.9663.72403.55侧向补给量W2214.6240.7728.91284.30214.6240.7728.91284.30214.6240.7728.91284.30214.6240.7728.91284.30井灌回归量W330.858.315.9345.0930.858.315.9345.0930.858.315.9345.0930.858.315.9345.09合计493.74131.8496.91722.49455.43119.0787.33661.83410.2103.9976.02590.21500.34134.0498.56732.944.5、地下水排泄量计算项目区排泄量主要为；项目区向下游的侧向排泄量；潜水蒸发量；项目区内的人工开采量。(1)侧向排泄量E1计算公式选用达西公式： E1=36510-1KIBL 式中：E1 侧向渗流排泄量，万m3/年； K侧向排泄段含水层平均渗透系数； I侧向排泄段地下水水力梯度； B侧向排泄段含水层平均厚度；L侧向排泄段计算断面长度，km。 计算结果E196.05万m3/年，见表47。 侧向排泄量计算表表47项目区渗透系数K（m/d）水力梯度I含水层厚度B（m）断面长度L(km)侧向排泄量E1（万m3/年）北周庄40.0111348.18泥河30.008411330.35岱岳30.00810217.52合计96.052、潜水蒸发量E2 本区地下水埋深在10m以下，大于规范对地下水埋深4m的临界要求，故不考虑潜水蒸发。3、人工开采量E3 根据农村生活需水定额农村人口20升/人日，大牲畜30升/头日，猪25升/头日，羊8升/只日，进行估算，三个片计算单元内人畜饮用水量120万m3/年，根据井片现状灌溉情况，多年平均开采量为490.14万m3，林木用水量25.81万m3，则年地下水人工开采量E3=635.95万m3。根据以上计算，多年平均排泄量总和为732万m3。计算成果见表48。4、地下水量的均衡计算根据规范SL2562000，在多年平均情况下，总补给量应等于总排泄量。以上计算结果多年总补给量为732.94万m3，总排泄量为 732万m3，补排基本平衡，计算结果可靠。计算成果见表49。多年平均排泄量计算程果汇总表表48 单位：万m3年侧向排泄量潜水蒸发量人工开采量总排泄量小计人、畜饮水林业用水灌溉用水量96.050635.9512025.81490.147324.6、可开采量计算 大运路井片水文地质单元是洪涛山前倾斜平原富水亚区，可开采量保证程度较高，据山阴县地下水资源详查报告，可开采系数取 0.85。按下式计算地下水可开采量：W可采=W总补式中：W可采地下水可开采量，万m3/年； W总补地下水总补给量，万m3/年； 可开采系数；计算结果详见表49。地下水可开采量计算成果表可开采量计算表表49 单位：万m3年 P（%）项目区 总补给量可开采量507595多年平均507595多年平均北周庄493.74455.43410.2500.34419.68387.12348.67425.29泥河131.84119.07103.99134.04112.06101.2188.39113.93岱岳96.9187.3376.0298.5582.3774.2364.6283.77合计722.49661.83590.21732.94614.12562.56501.686234.7地下水质评价 本区地下水埋藏较深，基本没有受到污染，水质良好，矿化度均小于0.9g/L，PH值为79，水化学类型为重碳酸钠型水及重碳酸钙镁型水，均符合农业及生活用水标准。4.8、水资源量评价据山阴县县地下水资源详查报告，项目区所处水文地质单元属山阴县强富水区，从该区地下水资源模数（1020万m3/km2）、地下水动态长期观察资料分析，本次以水均衡法计算的多年平均地下水资源量732.94万m3，可开采量623万m3是可靠的的。5、供需水量平衡计算项目区地质、地貌、土壤、种植习惯、耕作方式等情况基本相同。根据机井技术规范SL2562000，灌溉设计保证率确定为：P=75%，渠灌水的灌溉利用系数达到0.8，采用管灌水的灌溉利用系数为0.85。5.1灌溉定额与灌溉制度5.1.1作物生长期灌溉定额拟定一、有效降雨量根据山阴县降雨系列统计资料分析，P75时设计降雨量为311.05mm,相应典型年为1975年，根据该典型年的降雨月分配资料，计算P75时设计典型年的降雨月分配见下表51。作物生长期有效降雨量计算，参照外区经验并结合实地调查。拟定降雨的利用率为：日降雨量小于5mm的利用率为零，日雨量530mm的利用率为80%，日雨量3050mm的利用率为60%，日雨量 50lOOmm的利用率为40%。根据上述降雨利用率及作物生长期降雨量计算各典型频率有效降雨量，见表52。二、作物需水量及种植比例 根据有关资料和当地群众丰产灌水经验确定各种作物全生长期需水量为：玉米294m3/亩，谷黍260 m3/亩，土豆240经济作物280 m3/亩，其它作物200 m3/亩。作物种植比例根据近年作物种植情况，结合今后发展规划拟定为玉米45%，谷黍8%，土豆7%，经济作物30，其它作物10。三、作物灌溉需水量作物生育期的需水量扣除生长期有效降雨即为灌溉净定额。计算结果见表52。P75设计典型年的降雨月分配计算表表51月份123456789101112全年典型年3.503.18.417.017.3123.12587.026.63.22.4316.6设计典型年3.503.18.417.017.3120.02387.026.63.22.4311.05作物生育期有效降雨量及灌溉需水量计算表表52作物生育期4月5月6月7月8月9月有效降雨量需水量m3/亩灌溉需水量（m3/亩）合计(mm)m3/亩玉米4.219.306.7213.613.8498.482069.6222.24148.23294145.77谷黍4.219.256.7213.613.8498.482069.6222.24148.23260111.77土豆5.19.3013.613.8498.482069.6222.24148.2324096.25经济作物5.19.3013.613.8498.482069.6222.24148.23280136.25其它5.209.3013.613.8498.482069.6222.24148.2320056.255.1.2渠灌灌溉制度的拟定根据当地灌溉经验及作物种植情况，玉米考虑播前灌溉，其余作物均不考虑，故播前灌溉本次考虑节水总面积的45。作物生育期的灌水量根据作物生育期的关键水进行灌溉。5.1.2.1设计凈灌水率计算公式： 式中： 灌水率（m3/s/万亩）；作物种植百分比；灌水定额（m3/亩）；灌水持续时间（d）。为了科学地有计划的利用好有限的水资源量，根据各类作物不同生育阶段的关键水进行适时适量的科学灌溉。本次设计参照本地区已成节水灌溉工程的灌溉经验及省水科所灌溉试验研究成果，拟定该项目区的灌溉制度。设计凈灌水率计算结果见下表53及图51。P=75%设计凈灌水率计算表表53作物名称种植比例灌水次数灌水时间灌水性质灌溉定额（m3/亩）灌水定额（m3/亩）灌水天数设计凈灌水率（m3/s万亩）玉米4514.114.25播前6060150.25026.16.11拔节14648110.27337.97.19抽穗48110.27348.188.29灌浆50120.260谷黍816.126.17拔节1125660.10427.207.25抽穗5660.104土豆716.126.17开花964860.07727.207.25成块4860.077经济作物3015.205.3013640100.16726.307.84890.22238.98.174890.222其它1016.246.29565660.130P75灌水率图5.1.3灌溉需水量 根据灌区种植作物的种类及其种植面积，在计算用水量时，先求得综合凈灌水定额，计算公式如下： 凈m式中：m 凈灌区综合凈灌水定额（m3/亩） 作物的种植比例（） m作物的同一时间的灌水定额（m3/亩） 计算结果见下表54，综合净灌溉定额为154.78m3/亩 灌溉用水量根据下列公式计算： 式中：灌区用水量 毛灌区毛灌水定额毛凈/水； 凈灌区综合凈灌水定额； 水灌区灌溉水利用系数。管灌0.85，渠灌0.8； A节水面积（万亩）。管灌0.6万亩，渠灌1.3万亩。 灌区用水过程及用水量计算成果见表54P=75%灌水过程及灌溉用水量计算表表54作物种植比例灌水时间灌水天数灌水凈定额（m3/亩）灌水率综合净灌溉定额管灌A=0.6万亩水0.85渠灌A=1.3万亩水0.8综合毛灌定额毛灌溉用水量(万m3）综合毛灌定额毛灌溉用水量(万m3）玉米454.114.2515600.252731.7719.0633.7543.886.16.1111480.27321.625.4115.252735.17.97.1911480.27321.625.4115.252735.18.188.2912500.26022.526.4715.8828.1336.57谷黍86.126.176560.1044.485.273.165.67.287.207.256560.1044.485.273.165.67.28土豆76.126.176480.0773.363.952.374.25.467.207.256480.0773.363.952.374.25.46经济作物305.205.3010400.1671214.128.471519.56.307.89480.22214.416.910.141823.48.98.179480.22214.416.910.141823.4其它106.246.296560.1305.66.593.9579.1合计154.78182.09109.25193.48251.525.1.4节水工程实施后的年节水量该区节水工程实施以后，管灌面积达到0.6万亩，用水量109.25万m3,防渗渠灌节水面积达到1.3万亩，用水量251.52万m3。总节水面积1.9万亩，总用水量360.77万m3。 灌区现状灌溉水利用系数为0.6，在节水规划区内现状用水量用下式计算： 式中：w现节水区内现状用水量（万m3）； M凈综合凈灌水定额（m3/亩）；（M凈154.78） 现灌区现状灌溉水利用系数取0.6； A总规划节水总面积（万亩）。规划区内现状用水量计算结果w现490.14万m3/年，节水量为129.36万m3/年。5.2.供需水量平衡计算项目区现有水地面积共3.71万亩农业灌溉用水量除考虑本次节水规划的1.9万亩农业灌溉用水以外，还考虑部分未实施节水工程的耕地灌溉用水量；人畜饮水考虑到2010年近期发展规划目标，考虑了人口自然增长和畜牧业发展；项目区内现有林地0.22万亩。根据山西规划大纲及太原市绿化调查资料，林木年用水量为117m3/亩，则林业用水量计算如下：1170.22=25.81万m3各项目区需水量计算结果见表55。P=75%供需水量平衡计算表表55项目区地下水可开采量需水量平衡结果灌溉用水量其中人畜引水量林业用水合计余缺管灌渠灌非规划用地北周庄425.29328.91251.5277.395517.81401.7223.57泥河113.9363.7363.73355103.7310.2岱岳83.7745.5245.5230378.525.25合计623438.16109.25251.5277.3912025.81583.9739.03由以上供需水量平衡结果知，在灌溉保证率P75%时，可开采量均大于实际需水量，说明灌溉水源有保证。6节水灌溉工程设计6.1设计依据及技术标准根据山西省发展计划委员会关于朔州市山阴县大运路节水灌溉工程可行性研究报告的批复晋计农经发2001560号文及水利部海河水利委员会海规计200428号文的批复意见，该项目为纯井灌区，建设规模为节水灌溉面积1.9万亩，根据海委专家对其他井片审查时提出的意见，结合当地实际灌溉水平、种植结构等，立足于现有水源工程，本次初步设计建设规模不变，调整节水方式为：低压管灌0.6万亩，防渗渠灌1.3万亩。设计依据执行节水灌溉技术规范(SL207-98)、低压管道输水灌溉工程技术规范（井灌区部分）（SL/T153-95 ）、机井技术规范(SL256-2000) 、渠道防渗工程技术规范SLl8-91等规范。灌溉设计保证率75%，灌溉水利用系数管灌取0.85，渠灌取0.8。6.2工程设计6.2.1管灌工程设计低压管道输水灌溉工程节水面积0.6万亩 (400hm2)，布置在项目区的岱岳片、泥河片的两个乡六个自然村，其中岱岳片的安祥寺、化家岭、先进和泥河片的泥河、东鄯河、西鄯河。由25眼机井控制，固定管路以单井为单元进行工程布置。一、管灌系统布置低压管道输水灌溉系统由水源、主管路、给水栓、防冲池、闸阀、止回阀、压力表及田面工程等部分组成。枢纽部分由机井、水泵、井房、排气阀、闸阀、止回阀、压力表等组成。每眼井构成独立的管灌系统。管路系统由主管路、竖管、给水栓等组成，主管路垂直等高线布置。在每个给水栓出口处设防冲池一个，通过防冲池进入田间毛渠，由毛渠进入灌水畦块。主管路尽量布置于地块较高处，以利于灌溉。根据防冻要求，埋置于地表以下1.5m深处，给水竖管设置给水栓。给水栓间距50m；主管路末端设渗水井1眼。二、管道水力计算()管道设计流量的确定 根据设计灌水率q设0.273m3/s/万亩，推求的井灌各项目区设计灌溉总流量Q总如下表61项目区设计灌溉总流量计算表表61项目区灌溉面积（万亩）灌水率q设灌溉水利用系数水Q总（L/S）备注泥河0.350.2730.85112.41岱岳0.250.2730.8580.29对于井灌区而言，每眼机井相互独立，相当于每眼机井是一个独立的水源，根据机井的单井出水量及所配套的泵型，求的各项目区同一时间的最大取水量，本灌区机井多为4050m3/h，如果所有机井都按40m3/h考虑，计算的各项目区同一时段最大取水量计算见下表62项目区同一时段最大取水量计算表表62项目区管灌工程控制机井数单井出水量最大总取水量（L/s）T/hL/s泥河144011.11155.54岱岳114011.11122.21比较表61，表62同一时段的最大取水量均大于设计灌溉总流量，说明工程现有水源能够满足灌溉设计要求。根据管灌系统布置情况，每眼井构成独立的管灌系统，因此，以机井的单井出水量作为管道的设计流量是比较合理的。（2）管道直径确定灌区内地埋主管道选用PVC塑管，管径确定根据农用机井工程手册公式进行计算。采用公式d=1.13(Q/V)1/2式中：d输水管直径(m)Q管道设计输水流量，根据单井出水量取0.0139m3/s(50m3/h) 0.011m3/s(40m3/h)；V经济流速，取1.13(m/s)经计算，当机井出水Q50m3/h时，输水管径d=125mm，当Q40 m3/h时，输水管径d=110mm。需要指出，该计算管径结果仅为初拟值，具体管径确定还要根据水泵扬程和管路损失进一步确定。 ()管道水头损失计算沿程水头损失采用低压管道输水灌溉工程技术规范(SL/T153-95)中公式进行计算，局部水头损失按沿程水头损失的10%考虑。计算公式： 式中：hf沿程水头损失，m；f摩阻系数，为0.948105；L管长，m；Q流量，m3/h；d管径，mm；m流量指数，为1.77；b管径指数，为4.77；()管道系统最大与最小工作水头根据低压管道输水灌溉工程技术规范(SL/T153-95)公式进行计算：max=2-0+z2+hf2+hj2min=1-0+z1+hf1+hj1式中：max、min管道系统最大、最小工作水头,m；0 管道系统进口高程，m；1、2距水源最近、最远的出水口地面高程，m；z1、z2最近、最远出水口中心线与地面的高差，z1z20.3mhf1、hj1分别为管道系统进口至最近出水口的管路沿程水头损失和局部水头损失，m；hf2、hj2分别为管道系统进口至最远出水口的管路沿程水头损失和局部水头损失，m；(4)系统设计工作水头0（max+min）/2式中：0管道系统设计工作水头(5)系统设计水头的确定及水泵选型p=00dhf0+hj0式中：p灌溉系统设计扬程，m；d机井动水位，m；hf0、hj0水泵吸水管进口至管道系统进口之间的管道沿程水头损失与局部水头损失，m。三、首部枢纽室设计首部枢纽室设计为半地埋式砖砼结构，分地上、地下两部分，地下部分用C20现浇砼浇筑，墙厚24cm；上部墙体为M5.0水泥砂浆砌24cm砖墙，金属压型屋面。详见管灌首部枢纽及井房结构图。四、渗水井设计在管道分水处及地形较低处设置渗水井或阀门井。两种井采用同一种设计图，用M7.5水泥砂浆砌砖，上口内径60cm，底部内径102cm，井深200cm，壁厚12cm，井盖采用C20预制钢筋砼井盖。五、防冲池设计根据低压管道输水灌溉工程技术规范(井灌区部分) SL/T15395，防冲池底应低于地面15cm以上，防冲池采用C20现浇砼，长80cm，宽30cm，池深50cm，池厚6cm。 六、水泵选型设计项目区由原来的土渠输水变为管灌，原水泵扬程不能满足要求。固需更换部分水泵泵头。另有部分水泵由于经过长年运行管路也以生锈老化需更换。项目区管灌水泵更换对照表 表63项目区井号原配套泵型更新泵型泥河1、2、3、4、5、6、7、8、9、1011、12、13、14200QJ4065200QJ4078岱岳1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、200QJ4065200QJ40786.2.2渠灌工程设计规划渠灌工程节水面积1.3万亩(866.7hm2)，涉及北周庄乡的苑家辛庄、王家堡、永静城、北周庄、李家窑、兰家窑、新岱岳七个自然村。由50眼机井控制，渠道布置既适合单井浇灌又可以合流兼往下游调水。 6.2.1.1渠灌系统布置渠道输水灌溉系统由水源，防渗渠、大车桥、田间桥及田面工程等部分组成。枢纽部分由机井、水泵及井房等组成。每60m设出水口1个，根据当地地形及实测断面，渠道设计纵坡为1/8001/1000，又同一渠道合流井数最多为3眼，单井出水量为4050T/h，经计算采用D30“U”型渠即可满足合流要求，干渠布置于地块较高处，以利于灌溉。渠道选用D30“U”型断面，壁厚5cm，渠深40cm，按照灌溉耕作制度，田间运输等要求布置田间桥，田间桥每100m设置一座，田间桥采用C20钢筋砼预制涵管，对于30“U”型渠涵管内径为40cm，壁厚8cm，40“U”型渠涵管内径50cm，壁厚10cm，在现浇砼“U”型渠时一起浇注。一、渠道设计流量的确定渠道灌溉只涉及北周庄项目区，灌溉面积1.3万亩，根据设计灌水率q设0.273m3/s/万亩，计算的该项目区设计灌溉总流量Q总443.63L/s。北周庄项目区渠灌控制井数50眼，每眼机井任按40m3/h计算，同一时段的最大取水量为555.5L/S，说明现有水源工程能够满足灌溉设计要求。根据渠灌系统布置情况，一般情况下为单井灌溉，部分有2眼，3眼井合流。设计流量分别有120m3/h、 100 m3/h、 90 m3/h、 80 m3/h、 50 m3/h、 40 m3/h六种情况。二、渠道断面设计以最小纵坡及最大合流时考虑，采用明渠均匀流公式计算，计算公式为：式中：Q渠道设计流量（m3/s）W渠道过水断面积（m3）x湿周(m)R水力半径 R=W/xC谢才系数 n糙率 (n=0.017)i渠道比降 取i=1/1000不同设计流量与渠深计算对照见下表64流量与渠深对照表表64汇流形式流量渠道特征设计水深（m）防渗渠高（m）M3/hM3/s圆弧半径（r）外倾角（）纵坡(i)糙率(n)三井汇流1200.0330.15111/8000.0170.2620.45双井汇流1000.0270.15111/8000.0170.2320.4900.0250.15111/8000.0170.2210.4800.0220.15111/8000.0170.2050.35单井渠500.0140.15111/8000.0170.1560.3400.0110.15111/8000.0170.1360.3由上表计算可知，当机井最大合流时，计算的水深为0.262m,说明采用D30“U”型防渗渠能够满足灌溉设计要求。根据工程运行管理要求，考虑清淤等因素结合当地“U”型渠灌溉管理经验，防渗渠最小断面不得小于D30。因此，本项目防渗渠全部采用D30“U”型防渗渠。6.2.2.2渠道建筑物设计（一） 分水口设计分水口在有分水要求的情况下，一般50m设置一处，分水口采用D30预制U型槽，长度1.0m，壁厚5cm，垂直于防渗渠道布置，在现浇防渗渠时一起浇筑。（二） 过路桥本区共涉及过路桥36处，桥宽6.0m，桥墩采用M7.5浆砌石，盖板为C20预制钢筋砼，盖板厚15cm，桥内套现浇砼U型渠。断面形式见附图。（三）“U”型渠抗冻胀设计
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