小型农田水利工程设计研究

近年来，我国把粮食安全和解决三农问题放在国民经济和社会发展的重要位置，水利基础设施建设已列入改善农业基础设施的首位。农田水利建设对于增加粮食产量、促进经济发展有着重要意义。对于农田水利工程设计，汪顺生等［2］对丘陵灌区的灌溉工程设计做了技术总结，康璇等［3］对灌溉工程中的输水工程、灌溉制度、排水沟设计做了充分研究，但因采用的均为非自动灌溉系统，没有涉及自动灌溉的电力系统布置设计。本文结合社旗县小型农田水利建设项目，对项目中的水井、水泵、管道工程、电力系统布置做了分析研究，为类似工程设计提供了参考。

1 水文地质概况

项目所在地位于南阳市社旗县，社旗县地处北亚热带，多年平均径流深257mm，有较丰富的地表水和地下水，水质良好，适用于农田灌溉。水资源总量3.28亿m3，水资源可利用量1.67亿m3，从形式上可分为地表水和地下水两大类。地表水资源在社旗县境内主要指河流、鸭河灌区和小型水库，地表水资源可利用量0.80亿m3。社旗县地下水资源可开采量0.87万m3。社旗县地下水可分为3种类型：

1.1 浅井区

地下水埋深20～60m，含水层约3～4层，含水层厚度6～8m，岩性以半粗砂为主，部分有粗砂和砾石。

1.2 中井区

地下水埋深60～130m，含水层约3～4层，含水层厚度5～8m，岩性以中粗砂为主。

1.3 深井区

地下水埋深130m以上，含水层3～5层，含水层厚度5～8m，岩性以中细砂为主。

2 机井工程设计

2.1 机井设计

机井采用管井，其结构包括井口、井壁管和沉淀管。机井口由井台、井堡、井盖构成，滤料顶部至井口段，采用黏土球封闭2m。管井井口井台为C20混凝土，高0.45m，埋深0.2m。井管采用钢筋混凝土焊接管，管内径300mm，管壁厚50mm，滤水段长27m，在透水层填充滤料，非透水层填充黏土球。过滤器采用钢筋混凝土透水管，外部包缠尼龙纱并用4根竹片捆扎增加其整体性，然后填砾，项目区含水层多为中粗砂，滤料营选用磨圆度较好的硅质砂、砾石充填。沉淀管长4m，采用钢筋混凝土实体管，管径300mm，管壁厚50mm。井底设井底盘。通过对当地水文地质条件、含水层性质、厚度及项目区现状机井运行资料等因素进行分析，结合物探参数，确定设计单井出水量为35～45m3/h，根据井灌区水文地质及现有成井资料和物探成果，该区成井深度一般80m，动水位47～50m。稳定抽水降深为3～4m。

2.2 单井控制面积

单井控制面积依式（1）～式（3）［6］计算：

式中 F0为单井控制面积（hm2）；Q为单井出水量，取32m3/h；T2为每次轮灌周期，设计为8d；η为灌溉水利用系数，取0.8；η1为干扰抽水的水量削减系数，取0.2；t3为灌溉期每天开机时间，取16h；m2为每次综合平均灌水定额，取 540m3/hm2；L0为井距（m）；F4为规划区内灌溉面积（hm2）；N为规划区需要打井数（眼）。

计算求得单井控制面积为F0=4.85hm2，灌区面积为，共需打385眼机井，井距为220.05m。

3 灌溉制度

3.1 灌水定额

根据项目区内土壤种类，土壤干容重14.3kN/m3，田间持水量25%，取计划湿润层深度0.6m，则设计灌水定额［1］按式（4）计算：

式中 m为设计灌水定额（m3/hm2）；γs为土壤干容重（kN/m3）；H 为土壤计划湿润层深度 （m）；β1，β2为适宜土壤含水量占土壤含水率的上下限。

根据有关资料，取大田作物低压管计划湿润层深度 0.6m，项目区土壤干容重14.3kN/m3，田间持水率25%（占干土重的百分数），适宜土壤含水率上、下限分别取田间持水量的90%和65%，即β1=22.5%，β2=16.25%，计算得 m=536m3/hm2，考虑水分损失，则灌水定额为540m3/hm2。

3.2 灌水周期

灌水周期按SL/T153—95《农田低压管道输水灌溉工程技术规范》［5］公式进行计算：

式中 T为设计灌水周期 （d）；m为设计灌水定额（mm）；Ea为主要作物日需水量（5.5mm/d）；η 为灌溉水利用系数，取0.85。

计算得T=8.3，取T=8d。

3.3 同时工作出水口数

同时工作的出水口数取决于设计流量、土壤质地，入畦单宽流量和畦宽，按照SL/T153—95《农田低压管道输水灌溉工程技术规范》［5］要求，设计单宽流量取 4～6L/（s·m），畦宽 2.0m。 其公式：

式中 N为同时工作出水口数；Q为设计流量（m3/h）；q 为入畦宽流量 4～6L/（s·m）；B 为畦宽（m）。

文章来源：《电力系统自动化》 网址: http://www.dlxtzdhzz.cn/qikandaodu/2020/1228/655.html