农田水利规划设计,这些单体工程不能忘!
(一)工程等级及防洪标准
参照 《水利水电工程等级划分及洪水标准》分别确定出农田水利工程中水工建筑物、蓄水工程、引水建筑、泵站工程、排洪渠和灌溉渠道及渠系出版物的工程级别、建设规模、使用年限以及有防洪任务的建筑物的防洪标准。农田水利工程建设规模都不太大,建筑物一般为4等或5等以下建筑物。
(二)拦河坝设计
蓄水枢纽是以挡水建筑物—拦河坝为主体的水利枢纽。拦河坝的作用是拦截河道水流以积蓄来水,抬高上游水位以形成具有一定库容的水库。
坝是蓄水枢纽中的主要建筑物,根据不同的建筑材料将坝分为土石坝,浆砌石坝,混凝土坝。常见的坝型有土石坝,重力坝和拱坝。
农田水利工程中拦河坝多采用土石坝,砌石坝和混凝土坝。
土石坝设计
土石坝是指由土、石料等当地材料填筑而成的坝,是历史最悠久的一种坝型,是世界坝工建设中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。
土石坝按坝高可分为:低坝、中坝和高坝。
土石坝按施工方法可分为:碾压式土石坝,充填式土石坝。其中以碾压式土石坝应用最为广泛。
土石坝设计应包括以下内容:
(1)坝轴线选择及平面布置。
(2)坝基处理和岸坡连接
应做好土石坝坝基处理以及土石坝同岸坡的连接设计,使土石坝蓄水后不致于产生超过允许值的渗流量,既不会引起管涌、流土、冲刷等渗透破坏,也不会因坝基不均匀沉降导致坝体开裂、倾斜,以确保土石坝安全运行。在农田水利工程中常见到的地质有:岩石地基、土基、砂砾石地基、湿陷性黄土等地基。不同类型地基应采用不同的地基处理方式和岸坡的连接方式。
(3)土石坝坝型选择: 土石坝按土料组合和防渗体的位置不同,可分为均质土坝、心墙土坝、斜墙土坝和土石混合坝,主要是看当地的筑坝材料。
(4)土石坝断面尺寸拟定:主要尺寸有①坝顶宽度(坝高 小于10m时,可选2m宽)②土坝坝坡③坝高由防洪标准确定。
(5)排水体设计:有棱体排水和贴坡排水两种形式。
(6)土坝护坡设计:① 上游面可采用干砌石或浆砌石护坡②下游护坡可采用干砌石、浆砌石或草皮护坡。
(7)土坝的渗流计算:①确定坝体浸润线、坝体及坝基等势线或流网图,供坝休稳定计算或选定排水作用 ②确定坝体或坝基渗流量,用以估算水库渗流量③确定坝坡及坝基和岸坡连接的渗透比降,以判断其渗透稳定性。
(8)土坝的稳定计算:初步拟定了土坝的断面尺寸并进行了渗透计算后,还应进行土坝的稳定计算,以便决定土坝的边坡,或验算已选边坡的稳定性。
(9)土坝的溢洪道设计:按防洪标准设计(30年一遇设计,100年一遇校核
2. 浆砌石坝设计
⑴ 浆砌石坝类型
浆砌石坝按坝顶是否溢流,可分为溢流坝和非溢流坝两种,前者又称滚水坝,后者又称稳挡水坝。在一个工程中,常根据需要将一部分坝体设计成溢流坝,以宣泄洪水,而将另一部分坝体设计成非溢坝,用以挡水。一般溢流坝布置在河床中间,而将非溢流坝布置在靠岸边的两侧。其最大的特点是:就地取材。
⑵ 浆砌石非溢流坝断面尺寸的确定
①坝顶高程(满足防洪和库容要求) ②坝顶宽度
③上下游坝坡:④坝底宽度
⑶ 溢流坝断面拟定与下游消能
①剖面形状 (一般按实用堰设计)
②溢流坝坝顶高程确定
③下游防冲消能
⑷ 浆砌石坝防渗
① 水泥砂浆仔细勾缝 ; ②在坝上游做混凝土防渗面,抹面应分缝,缝内应设柔性止水带 ; ③粘土斜墙防渗(土办法)
⑸ 坝基处理和同岸坡的连接
土基和岩基则采用不同的处理方法。
3.混凝土坝的设计
混凝土坝的设计包括以下主要内容
(1)剖面设计:可参照已建类似工程,拟定剖面尺寸。
(2)稳定分析:验算坝体沿地基面或地基中软弱结构面抗滑稳定的安全度。
(3)应力分析:使应力条件满足设计要求,保证坝体和坝基有足够的强度。
(4)构造设计:根据施工和运用要求确定坝体的细部构造,如廊道系统、排水系统、坝体分缝等。
(5)地基处理:根据地质条件和受力情况,进行地基的防渗、排水、断层软弱带的处理等。
(6)溢流重力坝和泄水孔的孔口设计:包括堰顶高程、孔口尺寸、体形及消能、防护设计等。
(7)监测设计:包括坝体内部和外部的观测设计,制定大坝的运行、维护和监测条例。
(三)蓄水池设计
1. 蓄水池的结构形式
按其构造特点分为开敞型和封闭型两类。按其在地层中的建设位置分为平地式、半埋式和地上式三种。
2. 蓄水池容积的确定
水池的大小和布置数量要考虑水源情况、控制面积大小和投资情况而定。
3. 蓄水池选址
①地质条件好,无断层、滑坡等不良地质情况;② 运输条件较便于运送建筑材料; ③选择在供水受益区集中的制高点,使供水管道的距离较短;④不占耕地;⑤为降低工程造价, 蓄水池的几何形状优先选用圆形,依次为正方形、矩形,根据选址处的地质特点,选择开挖工程量小,最节省工程投资的形状。
4. 蓄水池建筑材料
浆砌石、素砼、钢筋砼,采用浆砌石时要作好防渗处理。
5. 做好蓄水池的基础处理:
蓄水池的基础处理非常重要,尤其是湿陷性黄土地区,如有轻微渗漏,将危及工程安全,基础处理不彻底, 蓄水池将发生开裂和倾覆等现象。
6. 砼水池分缝:
对于容积较大的砼水池,可设沉陷缝、温度缝,分缝处应设柔性止水和填充材料。
7. 其它设计
①内置爬梯 ②池底排污管 ③开敞式水池的护栏。
(四)塘坝工程设计
塘坝分类:
塘坝一般根据蓄水容量大小可分为小塘、大塘。小塘的蓄水容量在1万m3以下;大塘为蓄水容量在 1~10万m3之间的塘坝。
2. 塘坝的塘址的选择
①地形条件好;②地质条件好;③水源条件好;④靠近灌区;⑤施工、交通及管理方便;⑥行政区划单一,归属权界定清楚;⑦有人畜用水要求的尽量靠近村庄,或选择位置较高处能自压给水。
3. 塘坝供水量的估算
(1)塘坝供水量的估算
①复蓄次数法;②抗旱天数法;③塘堰径流法
(2)塘坝有效容量的确定
(3)塘坝实际蓄水量的计算
(4)塘坝灌溉面积的计算
4. 塘坝坝体设计
塘埂形式与断面设计要根据塘埂高度、筑埂材料、塘址的地形和地基条件以及当地的水文、气象、施工、劳动力等因素,因地制宜,进行综合分析。
(1)土质塘埂的形式
①均匀土质塘埂;②粘土心墙塘埂;③粘土斜墙塘埂。
(2)土质塘埂横断面
土质塘埂横断面随塘埂高度而变化,并受填土土质及密实度的影响。
(3)放、泄水建筑物的设计
①放水涵洞;②溢洪道。
(五)提灌站设计
提灌站分区方式:
①一站一区式,全灌区由一个泵站集中控制,泵站将水全部抽送到灌区的最高控制点,再由一条或多条输水管道分配将水分配到全部灌溉面积上;②一站二区式,当灌溉区的面积高差较大,分布在不同的位置时,可在灌区内建一座泵站,安装两台以上不同扬程的水泵,分别向不同高程的出水池供水,分别灌溉不同高程的农田。其优点是避免高水低灌,节约运行成本。
2. 站址选择
⑴ 水源条件:水量丰富、水位稳定、水质良好的河流、塘坝或水库上。
⑵ 地形:泵站应选在地形开阔,岸坡适宜的地方。
⑶ 地质:泵站的主要建筑物应建在基础坚固、抗渗性能良好的天然地基上,对于不良地基应慎重研究确定基础类型,采取相应的基础加固措施。(如淤泥、流沙、湿陷性黄土、膨胀土)。
⑷ 交通方便。
⑸ 泵站应尽可能靠近电源。
3. 泵站建筑物布置
泵站建筑物包括:①泵房 ;②进水建筑物(进水闸、引渠、前池和进水池等);③出水建筑物(出水管道、出水池或压力管道);④专用变电站;⑤管护用房;⑥对外交通。
4. 泵站设计参数 (Q,H)的确定
泵站设计流量(Q)和设计扬程(H)是水泵选型的基本依据,避免小马拉大车和大马拉小车现象。
⑴ 设计流量
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