宁夏微灌工程规划设计技术导则.docx
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宁夏微灌工程规划设计技术导则.docx
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宁夏微灌工程规划设计技术导则
宁夏微灌工程规划设计技术导则
(试行)
二O一二年^一月
前言1
1总则1
2主要资料要求2
2.1地理位置与地形2
2.2气象与自然灾害2
2.3土壤2
2.4作物3
2.5工程地质3
2.6水源3
2.7水利工程现状与水资源管理4
2.8社会经济4
2.9相关规划设计5
3主要设计参数5
3.1设计保证率5
3.2灌溉水利用系数5
3.3日工作小时5
3.4工作水头5
3.5耗水强度5
3.6湿润深度6
3.7土壤湿润比6
4供水条件与灌区规模7
4.1水质要求7
4.2供水分析8
4.3灌区规模8
5水源工程9
5.1黄河水水源工程9
5.2地下水源工程13
5.3水库水水源工程13
6过滤系统与施肥设备13
6.1水处理途径与过滤设备13
6.2设备选型原则14
6.3黄河水过滤系统14
6.4地下水过滤系统14
6.5水库水过滤系统14
6.6施肥设备14
7管网工程布置15
7.1输配水管网工程15
7.2田间管网工程16
7.3灌水器选择17
8工程费用18
9设计文件要求18
9.1报告18
9.2图件18
附件A:
平流沉淀池的设计21
附件B:
不同类型过滤器参数表24
附件C:
施肥罐技术参数表26
附件D:
控制与量测设备27
附件E:
微灌设备材料质量29
附件F:
图件制作要求33
附件G:
2012年第一批宁夏市场节水灌溉材料设备生产企业推荐名录35
附件H:
不同灌区滴灌灌溉定额值参考表37
宁夏微灌工程规划设计技术导则
(试行)
、尸■、亠
前言
2011年中央1号文件明确提出要大力发展节水灌溉。
加强农业高效节水工作,是缓解宁夏干旱缺水矛盾,推动农业种植结构调整和耕作技术变革的重要举措,是促进传统农业向高效集约现代农业转变的根本措施。
同时是落实最严格水资源管理制度,全面提高农业用水效率,强化水资源合理利用的重要措施。
为推进宁夏高效节水灌溉工程健康持续发展,指导设计单位科学合理规划设计,有利于审查、审批部门把握工程建设关键环节,进行科学决策,为建设与管理单位更好的实施微灌工程提供技术支撑,宁夏水利厅组织编制完成了《宁夏微灌工程规划设计技术导则》(试行)(以下简称《导则》)。
本《导则》在调查研究宁夏微灌工程规划设计、建设及运行管理经验的基础上,按照国家相关标准、规范的要求,借鉴国内成功经验和设计成果,结合我区节水型社会建设实际情况,对宁夏微灌工程规划设计的主要内容进行了规范,提出了指导性意见,为宁夏微灌工程科学合理规划设计提供技术依据。
本《导则》在编制过程中,得到了宁夏水利厅和宁夏水利水电勘测设计院有限公司、银川市水电勘测设计院、吴忠市水利工程勘测设计院、固原市水利勘测设计院、宁夏农垦勘测设计工程有限公司和同心县水务局等有关单位、部门的大力支持。
在《导则》试行中,认为需要进一步补充完善的,请与宁夏水利厅科技教育处联系。
1总则
1.1为规范和指导宁夏相关部门推进和建设微灌工程,明确规划设计要求,依照国家有关规范、标准和自治区有关文件精神,制定本规划设计导则。
1.2本导则适用于宁夏微灌工程规划设计,灌溉方式主要包括滴灌、小管出流(涌泉灌)、微喷等;灌溉水源主要包括黄河水、水库水和地下水。
1.3微灌工程项目区规划设计要结合区域特点,适应宁夏高效节水灌溉发展水平,突出高效、增产和节水,做到规划科学、设计合理、配套完善、运行可靠。
1.4微灌工程规划设计应落实可持续的理念,注重水资源高效利用与农业高效、优质和用水户增收相结合,努力推行集约化生产模式。
1.5微灌工程规划设计要注重掌握微灌产品性能与技术指标,积极引进先进成熟、经济适用的技术与设备。
1.6微灌工程规划设计中,应注意与国家及自治区有关水利、节水、区域农业发展规划等相协调。
1.7微灌工程规划设计中,本《导则》若与国家相关规范强制性条款冲突时,应执行国家规定。
未涉及内容,继续执行国家已颁布规范、标准等。
2主要资料要求
2.1地理位置与地形
2.1.1收集地理位置资料,主要包括项目区所处的经纬度、海拔高程、范围和面积等,应在合适比例的行政区划图上标明项目区地理位置。
2.1.2灌溉面积5000亩以上微灌工程,规划总体布置图比例宜为1/5000〜1/10000地形图;灌溉面积小于5000亩微灌工程,规划总体布置图比例宜为1/2000〜1/5000地形图。
2.1.3微灌工程平面布置图应在1:
2000地形图上绘出。
2.2气象与自然灾害
2.2.1收集与微灌相关的项目区多年平均气象资料,主要包括降水、蒸发、气温、湿度、日照、积温、无霜期、风速风向、最大冻土深度等。
并注重对降水、蒸发等近三年月平均资料分析研究。
2.2.2收集项目区域气象灾害、洪灾及其他自然灾害情况。
2.3土壤
2.3.1收集项目区土壤资料,主要包括土壤质地、土壤容重、田间持水量、土层厚度、土
壤pH值和土壤肥力等。
对于盐碱地,还包括土壤盐分组成、含盐量、盐渍化及次生盐碱化分布情况、地下水埋深和矿化度等。
特别要收集作物根系层土壤资料。
2.3.2对于微灌工程规模小于5000亩或土壤条件单一、环境简单的微灌工程,在规划范围内须通过实测获得土壤资料;在特殊情况下,可结合现场查勘与调查方法,经合理性分析后确定。
2.3.3对于微灌面积大于5000亩或土壤环境复杂,应以实测数据为主获得土壤资料。
2.3.4宁夏主要土壤容重和田间持水量参考范围见表2—1。
2.4作物
241收集微灌项目区已有和拟种植粮食作物种类、品种、栽培模式(株行距)、耕作层深度、生育期、种植结构、种植面积、轮作倒茬计划、防护林布设等资料。
表2—1宁夏主要土壤容重和田间持水量表
土壤质地
容重(g/cm)
田间持水量
重量(%
体积(%
沙土
1.45〜1.65
16〜20
26〜32
沙壤土
1.36〜1.54
22〜30
32〜40
轻壤土
1.40〜1.52
22〜28
30〜36
中壤土
1.40〜1.55
23〜28
30〜35
重壤土
1.38〜1.54
24〜28
32〜42
粘土
1.30〜1.45
25〜35
35〜45
2.4.2收集微灌项目区已有和拟种植经果林树种、树龄、栽种方式(株行距)、根系活动层深度、种植行向、冬季是否埋土、田间管理等资料。
243收集微灌项目区现有作物灌溉方式、灌溉定额等资料。
244收集不同行政决策层面对微灌项目区农业种植意见与要求及相关作物规划情况资料。
2.5工程地质
2.5.1按照有关工程地质规范要求,要对微灌水源工程、输水工程等进行工程地质勘察,提出满足微灌工程规划设计要求的工程地质资料。
2.5.2对于微灌田间工程可采用调查方法获得满足要求的工程地质资料。
2.6水源
2.6.1灌溉水源为黄河水时,收集引、扬黄水渠道取水点(取水断面)多年相关资料,并注重对近三年供水流量、年供水量、供水时间及水质等资料分析研究,其中对年内水质变化较大的水源,应附不同时段的水质检测报告(不同灌溉季节的泥沙含量检测报告)并对取水点(取水断面)有影响的主要供水要素进行调查评价。
2.6.2灌溉水源为地下水时,收集机井数量,单井出水量、静水位、动水位、水质及其变化情况等资料,应附抽水试验及水质检测报告。
特别要对项目区运行多年的老机井运行情况进行调查评价。
263灌溉水源为库水时,收集水库原设计和除险加固设计等技术资料。
特别要收集近3〜
5年水库年际、月际的蓄水量、供水量、水位及水质变化情况等资料,分析评价存在的突出问题。
检测水库水质,应附水质检测报告。
2.7水利工程现状与水资源管理
2.7.1收集项目区所在县(市)用水量、初始水权分配与用水指标等相关资料。
2.7.2收集项目区及周边灌域现有渠道断面、流量及衬砌与配套情况,项目区灌溉水利用系数与渠道水利用系数,以及农田水利相关规划和布局等资料。
2.7.3收集项目区现有人工开挖、天然沟道情况资料。
2.7.4收集水源工程现状管理情况资料,主要包括隶属关系、供水成本、水价、年运行管理维护等资料。
2.7.5分析影响项目区微灌工程建设、运行存在的问题。
2.7.6收集水源管理单位及水行政主管部门对项目实施的意见与要求。
2.7.7收集项目区水资源论证的主要结论。
2.8社会经济
2.8.1收集当地行政区划资料,包括项目区所在的县(市)的名称,面积,所辖县(区)、乡(镇)、村的数量、人口、劳动力等。
2.8.2收集经济情况资料,包括当地工农业生产总值、产业结构特点、现有耕地、荒地等分布和面积,缺水地区的范围与缺水程度,当地及拟种植农产品价格,农民人均收入等。
2.8.3收集动力资料,包括当地电网供电条件、电费与柴油价格等。
2.8.4收集微灌工程材料及设备供应资料,包括水泥、砂、石、微灌设备、管材、管件材料供应及价格等。
2.8.5收集交通运输资料,包括主干道分布情况及运输价格等。
2.8.6调查当地传统主导产业情况,并分析拟发展产业的适宜性。
2.9相关规划设计
2.9.1收集当地或区域已建微灌工程规划、设计、建设等情况资料。
2.9.2收集有关综合发展规划资料,主要包括“十二五”高效节水规划以及所属市县级相关发展规划,农业发展规划与区划等,以及其他部门(农发、国土)等的相关发展规划。
分析微灌项目是否符合自治区发展规划中明确的产业结构及发展方向。
2.9.3收集相关文件资料,主要包括立项审批文件、可行性研究报告的批件、与项目有关的资金筹措文件等。
3主要设计参数
3.1设计保证率
微灌工程设计保证率不低于85%;对于经济价值高且有特殊要求的微灌项目区,经充分论证后,微灌工程设计保证率不低于90%。
3.2灌溉水利用系数
微灌系统灌溉水利用系数为滴灌0.9、涌泉灌0.85、微喷灌0.85。
3.3日工作小时
微灌系统设计日工作小时应根据不同水源、农业技术条件及管理水平确定,通过经济、技术综合比选后确定,一般取20〜22h。
3.4工作水头
3.4.1毛管首部设计工作水头应结合项目区地形、种植作物、毛管铺设长度和灌水器水力性能等因素综合比选确定。
342大田作物滴灌工作水头一般取7〜10m单翼迷宫式滴管带可降至6〜8m
3.4.2小管出流(涌泉灌)工作水头一般取6〜8m。
3.4.3微喷灌工作水头一般取10〜15m。
344温室大棚采用重力滴灌时,工作水头一般取2〜3m采用加压滴灌时,工作水头一般取4〜6m。
3.5耗水强度
设计耗水强度取值的大小直接影响作物产量,应按灌溉试验确定。
在缺乏相关试验
资料时,可参照《微灌工程技术规范》(GB/T50485-2009)有关要求确定,或按高产、高
效的要求,参照表3—1确定滴灌设计耗水强度
表3—1设计耗水强度单位:
mm/d
区域
玉米
马铃薯
葡萄
枸杞
枣树
设施
农业
露地
蔬菜
西甜瓜
北部
引黄
灌区
沙坡头自流灌区
5
4
6
5
4
4
7
-
青铜峡河东灌区
5
4
6
5
4
4
7
-
青铜峡河西银南灌区
5
4
6
5
4
4
7
-
青铜峡河西银北灌区
4.5
4
6
4.5
4
3
6
-
引黄灌区周边小扬水灌区
6
5
7
6
5
4
7
-
部旱卄方中干莽
扬黄灌区
6
4.5
7
6
5
4
7
3
井灌区
5
4
6
6
4
4
7
3
补灌区
4.5
4
6
6
4
4
7
3
南部
山区
库井灌区
4
3
4
5.5
3
4
5
补灌区
4
3
4
5.5
3
4
5
-
3.6湿润深度
设计滴灌湿润深度应根据作物根系分布情况确定。
不同作物滴灌湿润深度可参照表
3—2选定。
表3—2不同作物湿润深度单位:
cm
作物
玉米
马铃薯
葡萄
枸杞
枣树
设施农业
露地蔬菜
西甜瓜
湿润深度
50
30
60
70
60
25
30
30
3.7土壤湿润比
微灌设计土壤湿润比(P)是指被湿润土体积与计划土壤湿润层总土体体积的比值。
湿润比的大小取决于作物、灌水器流量、灌水量、灌水器间距、毛管间距、土壤理化特性和地面坡度等因素,并结合当地试验资料确定。
在无实测资料时微灌设计土壤湿润比可参考表3—3选取。
表3—3微灌土壤湿润比单位:
%
作物
玉米
马铃薯
葡萄
枸杞
枣树
设施农业
露地蔬菜
西甜瓜
土壤湿润比
55〜70
55〜65
30〜50
40〜55
30〜50
70〜90
60〜80
25〜35
注:
壤土、毛管双行布置宜取较大值,砂壤土、毛管单行布置宜取较小值。
4供水条件与灌区规模
4.1水质要求
4.1.1水源水质特点
(1)黄河水
黄河水是宁夏微灌的主要水源,其杂质主要为黄河水中的泥沙和藻类、微生物等。
黄河水泥沙中值粒径约为0.025mm,泥沙质地以石英为主。
细颗粒是引起微灌灌水器物理堵塞的主要因素。
(2)地下水
在宁夏微灌工程应用中,地下水一般指灌区及周边地区的浅层地下水,其杂质主要为砂粒及区域性化学杂质。
砂粒中值粒径约为0.075mm左右,化学杂质主要包括氯化物、硫酸盐等。
实践表明,当地下水矿化度大于300mg/L时,是引起微灌灌水器发生化学堵
塞的主要因素。
(3)水库水
宁夏中南部山区水库水是以拦蓄天然径流、洪水为主,其杂质主要为藻类、泥沙。
水库正常蓄水过程中,汛期洪水入库期间,水库坝前悬浮固体物浓度一般在1000mg/L
以上;其它时段水库坝前悬浮固体物浓度一般在80mg/L以下。
当水库水悬浮固体物浓度超过100mg/L时,易引起微灌灌水器发生堵塞。
4.1.2微灌水质要求
在宁夏微灌工程规划设计中,微灌水质除要符合《农田灌溉水质标准》(GB/5084-2005)与《微灌工程技术规范》(GB/T50485-2009)中有关规定外,还应满足以下要求:
(1)原水经首部净化设备处理后,微量进入微灌系统管网的泥沙、杂草、鱼卵、藻类等杂质不允许影响微灌系统正常运行。
(2)设计使用1年的滴灌带对水质要求是泥沙含量小于60mg/L;设计使用2〜4年的滴灌带对水质要求是泥沙含量小于50mg/L;设计使用5年以上滴灌管对水质要求是泥沙含量小于30mg/L。
(3)小管出流对水质要求是泥沙含量小于100mg/L。
(4)微喷灌对水质要求是泥沙含量小于100mg/L。
(5)水质的pH值一般应在5.5〜8.0范围内,水的矿化度不应大于200mg/b
4.2供水分析4.2.1微灌工程规划设计必须对水源的水量、流量和水质进行科学合理分析。
利用现有水源工程供水的微灌工程,应根据水源工程原设计和后期运行状况,分析确定向微灌工程项目区供水的可靠性;对需要新建水源工程的微灌工程,应根据来水条件,分析确定向微灌工程项目区供水的可靠性。
4.2.2以黄河水为水源时,由于黄河水源含有一定量的泥沙,以及引、扬黄工程可供水量与微灌工程项目区用水量可能出现的不协调性。
因此,应充分分析研究所选水源灌域供水计划、保证程度及运行方式,以确定微灌工程供水保证率要求下的水量调节方式(包括供水过程线、用水过程线、调蓄水流量过程、泥沙淤积过程)及调蓄水规模,提出解决突出问题的对策和措施。
4.2.3以地下水为水源时,在原有灌区基础上新发展的微灌工程项目,应根据已有成井资料,分析确定供水量;若无成井资料时,应对已有机井补做抽水试验,取得实测资料,合理确定满足项目区要求的供水量。
对微灌工程需要新建机井时,要在浅层地下水开采可能引起的水环境变化情况进行分析和预测基础上,确定机井供水量,并针对可能出现的突出问题,提出对策和措施。
4.2.4以水库水为水源时,要在水库原设计文件或除险加固设计文件基础上,复核分析水库的蓄、供水状况。
尤其注重对近3〜5年水库的可供水量、供水量和水质等情况的分
析,确定微灌工程项目区不同时段的供水状况
4.3灌区规模
4.3.1基本原则
(1)除要满足前述有关要求外,微灌工程项目区更要突出“以水定规模”、“以水定结构”原则,合理选定灌区规模;
(2)应有利于微灌项目区节水、用水户增产增收,并合理体现业主发展微灌工程的意愿;
(3)应有利于微灌工程的总体布置、项目资金的有效使用及微灌工程的良性运行管理;
(4)应有力克服微灌项目区土壤障碍、复杂地形、水源保证率低等不利因素对微灌
工程规模的影响;
(5)原则上不允许开采地下承压水发展微灌工程。
特殊情况下,要经水资源论证审
批。
4.3.2用水总量
(1)有微灌试验资料时,应按照试验成果明确的微灌灌溉定额和相关计算合理确定微灌项目区作物用水总量。
(2)无微灌试验资料时,应在宁夏水利厅颁布的微灌灌溉定额的基础上,对当地及周边地区同类作物、相同灌溉方式下的微灌灌溉定额进行实地调查与分析,结合本项目区实际要求及特点,合理比选确定微灌项目区作物用水总量。
4.3.3微灌单元
(1)在前述综合调查分析与初步确定主要灌溉参数的基础上,通过多方案比选,最终合理确定微灌项目区种植结构和灌溉面积。
(2)对项目区内的微灌单元,若水源为黄河水、水库水时,微灌单元规模宁夏北部地区一般为1500〜2500亩、南部地区一般为1500〜2000亩,特殊情况须充分论证;若水源为机井时,应根据机井流量确定微灌单元灌溉面积。
5水源工程
本导则微灌水源工程是指从水源取水满足微灌工程用水需要的工程设施,主要包括引水、调蓄水池(含沉砂)、过滤及加压等建设内容,水源主要为黄河水、地下水和水库水。
5.1黄河水水源工程
宁夏微灌工程主要依托灌区内现有干、支渠道季节性供水,而黄河水泥沙含量高、水量时空分配往往难以满足微灌工程对水量、水质的要求,几乎每一个微灌工程都需建设不同规模的调蓄水池(含沉沙)。
5.1.1工程总体布置
(1)北部引黄灌区一般采用灌区内从渠道引水、中小型调蓄水池(含沉沙)蓄水、首部枢纽净化与配水的工程总体布置。
根据作物种植要求及管理水平状况,水源深度净化宜采用过滤加压集中处理的方式。
(2)中南部扬黄灌区一般采用灌区内渠道(管道)引水、大中型调蓄水池(含沉沙)
蓄水、首部枢纽净化与配水的工程总体布置。
当微灌项目区地形高差小于30m时,采用
加压微灌方式;地形高差大于30m,宜采用自压微灌方式。
根据灌区分布、地形条件、作物种植要求、管理状况,水源深度净化一般采用过滤加压集中处理,特殊情况下,可采用分散处理方式。
(3)调蓄水池(含沉沙)应尽可能利用天然洼地布置;若无有利地形条件时,采用半挖半填的方式布置。
(4)首部枢纽内一般包括过滤设备、施肥设备及量测、控制设备与加压水泵等设备。
5.1.2调蓄水池(含沉沙)设计
微灌水源的调蓄水池(含沉沙)可分为为两类,一是专门为微灌工程供水的水池,二是为微灌、人饮等集成供水的水池。
(1)调蓄水池(含沉沙)规模与淤积年限
本导则调蓄沉淀池总容积由调节容积、淤积容积、水蒸发量、水渗漏量组成,计入超高容积后为调蓄水池(含沉沙)总规模。
调蓄水池(含沉沙)规模主要受微灌工程面积、作物种类、水源特点、调度方式等影响。
1调节容积。
在前述供、用水量等分析计算的基础上,确定调蓄水池的调节容积。
一般情况下,按照水池非连续补水工况设计,调节容积要能够满足控制灌溉面积作物的一次用水量。
2淤积年限与淤积量。
黄河宁夏段近年来,多年平均沙含量约3.5kg/m3左右,汛期
瞬时含沙量超过50.0kg/m3,若按照宁夏引扬黄渠道运行管理关于渠道不引高含沙水的规
定,宁夏微灌工程调蓄水池(含沉沙)规模与淤积年限确定为:
调蓄水池(含沉沙)小于1万m3,淤积年限取1年;1〜5万m3,淤积年限取2年;5〜10万m3,淤积年限取3年;10〜20万m3,淤积年限取5年;20〜50万m3,淤积年限取10年;〉50万m3,淤积年限取15年左右。
泥沙淤积量计算中,黄河水含沙量根据水源条件和调蓄水池运行工况取值,黄河宁
夏下河沿断面近三年来含沙量值见表5—1。
表5—1黄河水近三年逐月平均含沙量值(下河沿站)单位:
kg/m3
月份年份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2009
0.08
0.06
0.28
0.41
0.46
0.90
1.37
4.80
1.61
0.89
0.34
0.19
2010
0.18
0.09
0.10
0.22
1.35
1.49
1.91
3.02
1.70
1.34
0.41
0.20
2011
0.09
0.06
0.18
0.29
0.38
0.53
2.13
2.77
1.92
0.77
0.33
0.22
平均值
0.12
0.07
0.19
0.31
0.73
0.97
1.8
3.53
1.74
1.00
0.36
0.20
根据宁夏调蓄水池(含沉沙)调查,一般情况下,淤积量约占蓄水容积的5%〜10%
3蒸发量。
调蓄水池(含沉沙)水面蒸发量按调蓄水池月平均水面面积与当月平均月蒸发强度(mm/d)计算确定。
当缺乏实测资料时,可参考表5—2中的数值折算。
表5—2E601蒸发皿实测蒸发量参考值单位:
mm
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
沙坡头灌区
26.7
38.8
79.9
120.8
128.8
137.3
125.4
103.6
72.8
60.1
35.1
26.9
青铜峡灌区
23.9
38.5
67.7
105.2
118.8
129.5
120.5
100.7
68.7
68.7
43.5
27.7
折算系数(k)
1.04
0.96
0.92
0.87
0.94
0.94
0.99
1.0
1.03
1.07
1.10
1.07
注:
k为E601蒸发皿观测数值与水面实际蒸发量的折算系数。
根据宁夏调蓄水池(含沉沙)调查,一般情况下,蒸发量约占蓄水容积的6%〜8%
4渗漏量。
调蓄水池(含沉沙)渗漏损失主要包括池堤挡水体和池底基面渗漏,其渗漏损失因工程地质条件和水池防渗材料不同而差异较大。
国内已建成工程的实际渗漏量经验指标见表5—3。
表5—3调蓄水池渗漏量参考表单位:
%
水文地质条件
每月渗漏量占畜水容积
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