水利工程论文范文方家水库灌溉管工程设计

　　摘要:方家水库原来为1φ100水泥管泄洪灌溉洞，目前洞身已经错位、漏水，出口消能设施损毁。闸门漏水，启闭机不能正常工作，泄洪和灌溉放水无法运行。本次设计采用开敞氏溢洪道泄洪，埋设灌溉管用于灌溉，既保证了安全泄洪，又能保证灌溉放水，方便管理和运行，清除了水库的安全隐患。

　　关键词:水利工程论文范文,溢洪道,灌溉管,安全泄洪,消除隐患

　　1 概述

　　方家水库位于双阳区西侧，地理位置东经125°34′,北纬43°30′。距双阳区15km，隶属于长春市双阳区鹿乡镇方家村七社，水库所在河流为石溪河。

　　水库设计灌溉面积21公顷。方家水库是一座以防洪、灌溉为主，以水产养殖为辅的综合利用的小(2)型水库。

　　2 灌溉管工程地质条件评价

　　原泄洪灌溉洞损坏严重，不能正常运行，出口消能防冲设施损毁。按病险类型划分属于涵、洞渗漏问题和输水涵管损坏问题，应采取工程处理措施。

　　新建灌溉管位于大坝右端(桩号0+284)，根据工程地质剖面图按其岩性特征由上而下分述如下：

　　坝体土：褐色粉质壤土，可塑状态。厚度3.3m。

　　粉质壤土：褐色，可塑状态，含铁锰结核，渗透系数K=7.9×10-6，属微弱透水层。揭露厚度0.6～0.8m。

　　淤泥质粉质壤土：灰色、黑灰色，湿，软塑状态，渗透系数K=3.9×10-6，属微弱透水层。揭露厚度5.4～7.0m。

　　花岗岩：肉红色，全风化成砂砾，钻进厚度0.5m。

　　从工程地质剖面图可知，灌溉管基底主要由粉质壤土组成，但此层较薄，建议以下卧淤泥质粉质壤土层进行验算，其地基承载力特征值fak=100kPa，强度可否满足建筑物设计要求。为避免产生不均匀沉陷，建议采用碎石垫层。淤泥质粉质壤土可满足渗漏要求。淤泥质粉质壤土为强冻胀土，设计需加以考虑。施工时注意基坑排水及开挖边坡稳定问题。

　　3 灌溉管工程设计

　　为保证下游水田灌溉，本工程在原泄洪洞位置埋设灌溉管，灌溉放水管布置于溢洪道右侧，中心桩号0+284m,采用预埋铸铁管，进口底高程226.5米，出口接灌溉渠道，放水管上游侧设置闸阀，闸阀布置于检修井内，检修井采用钢筋混凝土结构。

　　3.1灌溉管路型式及管路布置

　　根据坝体断面尺寸、地形条件确定灌溉管走向，本工程灌溉管埋设于原泄洪洞处，将原泄洪洞拆除后埋设灌溉管。灌溉管进出口管底高程均与死水位齐平，为226.5m，拟采用φ300mm铸铁管，管中心高程226.65m。根据管路布置，管路总长度27.6m。根据《水力学》关于管流的计算原理，本工程的灌溉管按简单长管计算。

　　3.2 灌溉管过水流量

　　水库设计灌溉面积21公顷，核算为315亩，根据《长春市双阳区小型农田水利重点县工程》设计资料，双阳区水田高峰期用水流量模数为η=0.0234m3/s/100亩。

　　计算公式：Q=η×F

　　公式中：Q-流量;m3/s

　　η-水田用水流量模数，η=0.0234m3/s/100亩

　　F-设计灌溉面积，本工程315亩

　　经过计算：Q=0.074m3/s=74升/s

　　3.3 灌溉管作用水头

　　方家水库正常高水位为229.0m，根据水库运行管理经验，水库历年放水的最低水位为227.0m，根据管路布置，出口管中心高程为226.65m，因此灌溉管的计算水头范围为0.35～2.35m。

　　3.4 灌溉管直径D选择

　　按设计方案，灌溉管采用铸铁管，通常按正常旧管计算管道糙率n取0.0125。

　　拟定φ200mm、φ250mm、φ300mm、φ400mm各种方案进行比较。

　　计算公式：Q=K×(H/L)0.5

　　公式中：Q-流量;m3/s

　　K-管路流量模数，与管路断面尺寸糙率有关，查附表得到。

　　H-管路计算水头

　　L-管路长度，本工程为27.6m。

　　通过上表比较知道，灌溉管选择直径300mm时，在最低水位时灌溉管放水流量为0.113 m3/s>灌溉需水流量0.074 m3/s，满足灌溉要求，而且经济适用，因此本次设计灌溉管直径选择直径为300mm的铸铁管。

　　3.5 结构形式

　　阀门井为钢筋混凝土结构，顶高程230.3m，设置井盖，井内净尺寸1.0×1.0m，设置简易爬梯。井内设DN300闸阀一个。

　　铸铁管总长27m,管基础采用20cm厚素混凝土基础，混凝土包到管道中心。

　　灌溉管出口接出水池，池尺寸2.2×2.4m，深1.0m，按构造布置消力坎0.2m，出口接灌溉渠道。

　　4 结论

　　小型水库以防洪灌溉为主，以往的设计都是设置泄洪兼灌溉洞，采用启闭设施控制，泄洪闸门在灌溉期间频繁启动，增加了启闭设备的损毁几率，小型水库灌溉面积均较小，安全防洪为主，本次设计充分考虑到这一点，单独埋设灌溉管用于放水，采用闸阀控制，降低了工程造价，同时设置开敞氏溢洪道用于泄洪，方便水库管理和运行，既消除了安全隐患，又能保证灌溉放水，同时降低工程投资，在小型水库设计中值得借鉴。

　　参考文献：

　　(1)中国水利水电出版社《水力计算手册》武汉大学水利水电学院水力学流体力学教研室李炜主编

　　(2)水利出版社《水力学》陕西省水利学校主编