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农田水利施工方案规划
农田水利施工方案规划
第一章根本情况
一、自然概况
xx市地处陕西省关中平原中部，渭河中游北岸，地理坐标为东经108°74′9″—103°37′07″，北纬34°12′50″一34°26′53″，东邻咸阳市秦都区，南与周至、户县隔河相望，西邻武功，北与乾县、礼泉接壤。
市内地形北高南低，北部为渭北黄土台塬，南部为渭河冲积平原，海拔390—541.8米，黄土台塬塬面平坦，发育完整，渭河平原系渭河冲积而成，按其地貌形态分为漫滩与一、二、三级阶地，阶地发育完整，平整宽阔微向渭河倾斜。土壤由南向北依次为潮土、淤土、娄土、黄土四个土类，八个亚类，十五个土属。
二、气候条件
xx市属暖温带大陆性季风气候，雨热同季，四季清楚，春季温和少雨，夏季炎热干躁，秋季湿润，冬季干寒。据xx市气象局1959—～年44年资料分析：全市多年平均气温13.1℃，极端最高气温42.2℃(1996年6月19日)，极端最低气温-19.9℃(1969年2月5日)，全年无霜期218天。全市多年平均降水量579.5mm，最大年降水量933.9mm(1983年)，最小年降水量285.9mm(1977年)，且年内分配不均，7—9月份降水量占全年降水量的57％以上，1、2、12月份降水量占全年5％以下，年均湿润度65％，属半湿润地区。全市日照充足，全年日照总时数平均为2037.7小时，日照百分率为46％,
全年太阳总辐射为111.5千卡/cm2，最大冻土层深度为3lcm(1976年)，年内最长冻土天数8.5天(1966年)。冬季多北风和西北风，夏季多东风和东北风，最大风速为24米／秒，全年大风平均日数为3.3天，最大风力6级。1959—～年之间大旱年为13次，平均3.5年一次，伏旱根本上每年一次，多年平均蒸发量为1188.6mm，干旱是我市气象灾害中最为突出的一种。
三、水文与地质条件
(一)地表水资源
我市属黄河流域渭河水系，渭河自西向东从我市南部流过，境内流程30.5公里，多年平均径流量黑河口以上49.1亿立方米，黑河口以下55.7亿立方米。市内自产径流最终排入渭河，由于地形地貌等原因，渭河水目前难以开发利用。全市现有宝鸡峡南、北干渠各一条，支渠14条，斗分渠256条。近年来由于持续干旱，宝鸡峡水源紧缺，水的有效利用率较低，水中旱、渠尾旱连年出现，灌溉保证率低下，水已成为制约我市农业生产和农村经济开展的主要因素。
(二)地下水资源
我市是一个水资源贫乏的县〔市〕，全市地下水资源总量为1.68亿立方米，其中年可开采量1.34亿立方米，人均325立方米，亩均327立方米，是全国平均水平的1/10，全省平均水平的1/5，其中黄土台塬区0.67亿立方米，渭河平原区1.01亿立方米。黄土台塬区地下水埋深30一65米，由于黄土中的裂隙发育程度不均，其富水性一般随深度增加而减弱，单位涌水量5一10立方米/小时·米。渭河平原地下水位埋深1—30米，可分为三个明显的河谷阶地，一级阶地地下水位埋深1—3米，单位涌水量20—40立方米/小时·米；二级阶地地下水位埋深4—9米，单位涌水量18—30立方米/小时·米；三级阶地地下水位埋深15—30米，单位涌水量15—20立方米/小时·米。全市现有各类机井5096眼，其中中、深井713眼，小型抽水站10处。由于受宝鸡峡水源的影响,加之近几年的持续干旱,地下水位下降，局部机井吊空报废，加之群众采用传统的灌溉模式，水的有效利用率较低，农作物灌水矛盾极为突出,严重制约广阔群众生产生活水平的提高和全市经济的开展。
四、社会经济状况
全市国土总面积507.43平方公里，其中耕地面积53.44万亩，辖七镇四乡三个街道办事处，228个行政村，全市XX年底人口55.26万人，其中农业人口44.08万人，占总人口的79.8％，人口密度为1089人/平方公里，是陕西省人口密度最大的县(市)之一。全市～年底总产值38.5亿元，其中农业总产值4.23亿元,农业生产以种植业为主，主要作物为小麦、玉米、果树、蔬菜等。～年粮食播种面积78万亩，复种指数1.78，粮食总产20.81万吨，农民人均纯收入1260元。
五、示范区位置
为了充分表达科学用水原那么，大幅度提高灌溉水的利用率，增加农业生产的水利科技含量，开展“两高一优〞农业，配合我市农村产业结构调整，实现水资源的优化配置和可持续利用及农业增产增收，结合我市的实际情况，本着政策性、效益性和节水性的原那么，本次小型农田水利工程区选择在我市北部台塬区的xx镇及东城办。
工程区涉及xx镇的北市、陈文、陈良、子孝和东城办的北门、庄头、北仁、添户等八个行政村，总人口22510人，规划面积1200亩。主要种植作物以粮食为主，蔬菜为辅，其种植结构为粮食面积占85％，蔬菜果树面积占15％。
xx市农村小型农田水利补助工程区建设，是全市小型农田水利建设的重要组成局部，对全市下一步开展小型农田水利，改善农业根底设施具有十分重要的作用。
工程区的主要特点：
一是水利化程度相对较好，灌溉形式以井灌为主，兼有宝鸡峡引渭渠道浇灌。地下水埋深30—55米，单位涌水量15—20立方米/小时。
二是交通便利，市乡两级公路南北纵横，生产路四通八达。
三是该地区土地肥沃，是我市商品粮及果林的生产区之一，粮食及果林商品率较高。
四是水资源短缺，供需矛盾突出，特别是在夏秋干旱季节，地下水位急剧下降，井泵出水量锐减。
五是电力供给充足，特别是通过农网改造，为工程区创造了良好的电力条件。
六是该区经济根底较好，广阔群众开展小型农田水利的积极性较好。
七是随着西部大开发战略的实施，加快开展成为各级政府的主题，作为一个农业大市，开展小型农田水利势在必行。为此市委、市政府确定了以发 展为主题，以结构调整为主线，以科技进步为动力，以提高人民生活水平为根本出发点，围绕西部大开发的伟大世纪工程和建设开放型现代化经济强市的战略目标。实施农村小型农田水利工程是进一步改善水利设施条件，为促进农村产业结构调整的必然选择。
第二章建设内容
一、规划原那么
本工程建设旨在结合该地区自然、农业和经济条件探索适应本地区的小型农田水利模式及节水灌溉工程的建设和运行管理方法，进一步调整农业产业结构，通过工程区工程的建设和管理，总结经验，以点带面，充分发挥区位优势，引导和推动我市小型农田水利建设事业的正常开展。
二、工程建设内容
工程区实施总面积1200亩，工程分水源工程、暗管工程两局部实施。
1、水源工程：方案新打150米中深井8眼。
2、暗管工程：在新打中深井根底上每井配套低压输水管道900米，共铺设pvc输水管道7.2公里。
第三章技术设计方案
一、工程区总体布局
工程区要求规划合理，布局整齐，同时水利、农技、农机综合治理，充分发挥综合规模效益。详见xx市农村小型农田水利补助工程布置图。
二、技术设计方案
(一)水文地质状况
该工程区地处北部台塬区，作物灌溉以井灌为主。该区地下水埋深30—55米，含水层岩性为中上更新统及全新统的冲积砂砾石层及中粗砂，在150米深度内，分布着2—3层粗粒含水层，厚度110—120米。含水层厚度大，水位埋藏较浅，补给条件好，富水性强，单位涌水量15—20立方米/小时，含水层组水质良好，矿化度小于1克／升。
(二)分区布置
根据工程区的总体要求，工程区集中连片布设，考虑到管理及运用的方便和灵活性，管灌区以单井为一个单独系统小区。
〔三〕水源工程设计
1、工程区水资源开发利用根本情况
工程区选定在我市北部台塬区，区内土地肥沃，耕性良好，由水资源开发利用评价及潜力分析知：年平原平均w可采＝4855万m3/年，w巳开采＝527.38万m3/年，开发利用程度仅10％，区内以机井密度p＝n/f(平方公里机井眼数)计算，p＝8/2＝4.00眼/平方公里，参照机井密度参考标准，具有较大的开发利用潜力。
2、建井原那么以及根本数据确实定
〔1〕、结合现有机井运行情况，保证地下水资源的合理开发，以区内水文地质条件、农业生产特点，含水层埋深和单位涌水量及投资等因素确定新打井为钢筋砼管井。
〔2〕、以区内水文地质条件定井深，即以打穿浅层承压水，满足单井出水量拟定井深。由工程区原有井的地层剖面和抽水试验资料，成井深度等，确定新打水源井深150米左右。
〔3〕、由于含水层较厚，井径采用280mm。
〔4〕、由区内的机井密度p＝n/f(平方公里上机井数量 计算p＝4.00参照机井密度参考标准。
〔5〕、井距由单井控制面积定，lo＝25.8＝364.8m,
井距不得小于370米。
3、水源井设计
本次设计新打井井深150米，井径采用28cm钢筋砼管，上部100米钢筋砼管。滤水管50米，全部用铅线绑扎。周围回填12cm滤料。
〔四〕管道输水灌溉技术方案
管道输水以井灌为主，单井出水量为50m3/h，农作物种植以小麦、玉米为主，辅以林果和蔬菜,实施暗管输水工程1200亩。
1、规划主要技术参数
依据《低压管道输水灌溉工程技术标准〔井灌区局部〕》sl/t153—95，确定以下参数：
(1)设计灌溉保证率不低于75％；
(2)管灌系统水利用系数不低于0.95；
(3)田间水利用系数不低于0.90；
(4)灌溉水利用系数不低于0.80。
2、管网系统总体布置
〔1〕单井管道系统结合原有机井位置、地势和作物种植等因素，采用树状管网布设。
〔2〕干管平行种植方向，支管垂直干管布置于地头，采用单向灌水。
〔3〕出水口间距一般在60m左右，支管间距50—150m。
〔4〕管网在区内布设长度平均7m/亩，单井控制面积140亩左右。
3、田间灌水系统布置
(1)沟畦灌水规格
根据工程区内土壤透水性，地面纵坡及作物种植情况，参照标准要求及经验资料确定：
①冬小麦采用畦灌，其灌水要素确定为：畦长50—80米，畦宽厚2—3米，单宽流量4—8l/s·m。
②玉米、蔬菜、薯类及苗木采用沟灌，其灌水要素为沟长50—80米，最长为100米，入沟流量为5—10l/s。
(2)入沟(畦)输水方式
采用输水垄沟配合小白龙输水入沟(畦)，以减少输水渗漏损失。
4、灌溉制度拟定
(1)设计灌水定额
m=10hβ(β1-β2)γ土/γ水
式中m：设计灌水定额mm；
h：方案湿润层深度(cm)，大田作物取60cm；
y水：水容重(t/m3)，取1.0t/m3；
y土：方案湿润土壤干容重(t/m3)，取1．35t/m3；
β1：土壤宜含水量上限，取田间 持水量的95％；
β2：土壤宜含水量下限，取田间持水量的60％；
β：田间持水率，取22％；
经计算：
m=10×60×0.22×(0.95—0.6)×1.35=62.37mm=40m3/亩
(2)灌水次数和灌溉定额
冬小麦全生育期需水量为330—350m3/亩，除气候降雨因素外，根据多年经验需补充灌水量120—170m3/亩，灌水定额40m3/亩，需灌水3—4次，分为返青水、拔节水、抽穗水、灌浆水等，灌溉定额为120—160m3/亩。
区内夏玉米多年均受干旱威胁，需水量较大。玉米全生育期需水量为170—220m3/亩，灌水定额40m3/亩，需灌水4—5次，分为压茬水、拔节水、抽穗水、灌浆水等，其灌溉定额为160—200m3/亩。
(3)灌水周期
以玉米作物的需水规律，结合多年秋作物干旱威胁，需水顶峰期。包含降雨在内的日平均需水强度为e=5.7m3/d。
灌水周期t=m/e
式中：t一灌水周期
e一日均需水强度
t=40/5.7=7(天)
由于各井控制面积不同，灌溉中灌水周期为定值，适当调节日开机时间，以保证作物的需水要求。
(4)灌溉工作制度
根据引水流量、灌溉制度、畦田形状及地块平整情况，结合区内多年经验，采用满管充水，同时只开一个出水口的集中轮灌方式。
5、典型井工程设计
(1)单井控制面积计算
a=qηtt/αm
式中a：单井控制面积(亩)；
q：单井流量，50m3/眼；
o：控制性作物种植比例0.80；
t：日开机时数,16小时；
η：灌溉水利用系数，0.85；
经计算：a：148亩
为保证灌溉质量，单井管网控制面积不大于140亩。
(2)管材、管径选择
工程区地形较平整，压力波动小，水泵充裕扬程适宜，根据多年试验采用3.0mm厚的聚氯乙稀管，其最大耐压0.3mpa。
管径按公式d=18.8(q/v)1/2
式中v：管道流速，取1.5m/s；
计算得d=108mm，取φllopvc即可。
(3)管道水头设计
①距水源最近参考点1和距水源最远参考点2的沿程和局部水头损失。
1)沿程水头损失
hf=f·qm/db·l
式中hf:沿程水头损失
f：管材摩阻系数0.948×105；
d：管道内径108mm；
m:流量指数1.77；
b：管径指数4.77；
l：管长，l1=40m，l2=400m；
2)局部水头损失
按hj1=ζv2/2g理论计算,也可按沿程水头损失的14%计算,即
②管道系统最大，最小工作水头
hmax=z2－z0＋δz2＋∑hf2＋∑hj2
hmin=z1－zo＋δzl＋∑hfl＋∑hj1
式中hmax：管道系统最大工作水头(m)；
hmin：管道系统最小工作水头(m)；
z0：管道系统进口高程(m)；
z1：参考点1地面高程(m)；
z2：参考点2地面高程(m)；
δz1、az2：参考点1与参考点2处出水口中心线与地面高差(m)；
∑hfl、∑hf2：管道系统进口至参考点1的管路沿程水头损失与局部水头损失(m)；
∑hf2、∑心：管道系统进口至参考点2的管路沿程水头
损失与局部水头损失(m)；
由典型井管线布置情况，经计算
③管道系统设计工作水头
h0=(hmax＋hmin)/2=5.605m
④灌溉系统设计扬程
hp=h0＋z0－zd＋∑hf0＋∑hj0
hp：灌溉系统设计扬程
zd：机井动水位，该区静水位一般在30—50m，降深在10米左右；
∑hf0、∑hj0：水泵吸水管进口至管道系统进口之间沿程及局部水头损失
经查表计算得：
经计算，hp=65m
(5)选择泵型
根据设计扬程计算，保证水泵在高效区远行，该区井深一般在200米左右，结合原有井配套情况，采用200qj50—91潜水泵，配套功率27.5kw，即可满足要求。
第四章投资及资金来源
本工程共需投资93.0544万元。申请国投50万元，群众自筹43.0544万元。
1、水源工程：新打深井8眼需投资62.4144万元,其中申请国投40万元，群众自筹22.4144万元。
2、暗管工程：铺设pvc输水管道7.2公里需投资29.64万元，其中申请国投9万元，群众自筹20.64万元。
3、前期费及工程论证、设计费：1万元。第五章经济效益分析
小农水补助工程经济效益分析依据水利部《水利建设工程经济评价标准》(sl72—94)规定进行，效益计算采用分摊系数法，灌溉效益分摊系数取0.4。
一、投资与费用计算
(—)投资：小农水补助工程工程总投资为93.0544万元。
(二)年运行费：
工程运行费主要包括动力费、维修费、管理费。
1、动力费：工程区共有水源井8眼，动力设备电动机，每眼机井配套电动机功率为27.5kw。大田作物按年灌水5次计，蔬菜及其它经济作物按年灌水10次计，共用电33万度,电价按现行价0.5元／度，共需16.5万元。
2、维修费：水源工程及管灌工程按工程投资1％取，维修费共计0.92万元。
3、管理费：包括人员工资及办公费用，每年需管理费用0.8万元。
(三)折旧费:
按照动态折旧法计算：
工程折旧年限综合取15年，总投资为93.0544万元。动态折旧法计算公式为：d={i(1＋i)n/[(1＋i)n－1]}k
式中：d一折旧费用(元)；i一年利率(％)，取8％；
k一工程总投资(元)；n一折旧年限(年)；
(四)工程区工程总投资93.0544万元，年费用28.97万元，其中年运行费18.22万元，年折旧费10.75万元。
二、直接经济效益
1、节水效益
工程按年亩均节水150立方米，建成暗管工程1200亩，那么年可节水18万立方米。按灌溉水价0.3元／立方米计，年节水直接经济效益5.4万元。
2、节地、节电、省工效益
暗管输水与明渠相比拟，每万亩可节地120亩以上，每年节电30万度，节时2万小时。那么整个工程年可节约耕地14亩，年可节电9.6万度，年可节时6400小时合800个工日，每亩地按500元计算，电费按现行价0.5元计，每工日按23.9元计，那么年可节地直接经济效益1.92万元，节电直接经济效益4.8万元，节时直接经济效益1.91万元。
三、灌溉增产效益计算
作物增产增效表
作物类型灌前灌后净增产
粮食作物(公斤/亩)350600250
按b：=ξp(y—y0)m计算
其中：b为灌溉增产效益，ξ为灌溉增产效益分摊系数，取0.4；p为超购价格，取1元／公斤；y为利用工程的粮食单产500公斤／亩；y0为未实施前粮食单产350公斤／亩；m为作物种植面积(亩)。
经计算得，粮食作物年增产效益为25万元；果林及其他经济作物年增产效益为1000元／亩，经济作物年增产效益为20万元，那么灌溉年增产效益为45万元。
四、经济效益分析
工程区工程总投资93.0544万元，年费用为28.97万元，年增产效益45万元。
按静态法计算
1、还本年限t=k/(b－c)计算
式中：t一还本年限；k一工程投资；
b一多年平均灌溉增产效益；
c一多年平均费用(不含折旧费)；
那么t=93.0544/(45－28.97)=5.74(年)
2、总效益系数为e=1/t=1/5.74=
3、效益费用
五、技术经济指标
年亩均比照原井渠灌可节水：管灌工程150立方米。
年亩均可节电30度
年亩均省工0．25个工日
年亩均粮食增产150公斤
第六章建设组织与管理
1、健全机构，成立xx市农村小型农田水利补助工程领导小组，由市政府、财政、水利及工程乡镇主要行政领导组成。
2、在认真调查研究的根底上，搞好工程设计，力求设计合理，投资经济，运行高效。
3、建立一支高素质地施工队伍，实行工程质量终身制。
4、严格工程管理，严格执行工程法人制，工程监理制和施工招标制。
5、加强已成工程管理，建立管理专业队伍，并对局部工程进行承包经营试点。
总概算表
xx市新打机井估算表(150米)
低压输水管道概算表〔单井控制150亩〕