3.1.2 排水设计中,应按所在流域或地区的防洪规划和GB50201—94《防洪标推》的规定,确定圩垸堤防、泵站和其他排水工程的设计要素。
3.1.3 农田排水工程设计文件的编制及工程投资和经济效益分析,应按水利水电工程有关的设计报告编制规程和SL72—94《水利建设项目经济评价规范》等有关标准执行。 3.1.4 治理区土层的渗透系数、给水度和稻田渗漏率等参数,宜按本规范附录A~附录C确定。
3.2 排水标准
3.2.1 农田排水标准可分为排涝、治渍和防治盐碱化三类,均应根据当地或临近类似地区排水试验资料或实践经验,按照治理区的作物种类、土壤特性、水文地质和气象条件等因素,并结合社会经济条件和农业发展水平,通过技术经济论证确定,并应符合本节有关规定。
3.2.2 排涝标准的确定应符合下列规定: 1 设计暴雨重现期可采用5~10年。
2 设计暴雨的历时和排出时间,应根据治理区的暴雨特性、汇流条件、河网湖泊调蓄能力、农作物的耐淹水深和耐淹历时(按本规范附录D选用)及对农作物减产率的相关分析等条件确定。旱作区可采用1~3d暴雨1~3d排除。稻作区可采用1~3d暴雨3~5d排至耐淹水深。
3 排涝模数应根据近期内当地或邻近地区的实测资料确定。无实测资料时,可根据治理区的具体情况,采用所在流域机构认可的方法或按本规范附录E选用适宜的公式计算确定。
3.2.3 治渍排水标准应综合农作物生长和农业机械作业的要求确定,并符合下列规定: 1 治渍排水工程应以满足农作物全生育期要求的最大排渍深度为工程控制标准,一般可视作物根深不同而选用0.8~1.3m。旱作区在渍害敏感期间可采用3~4d内将地下水埋深降至O.4~0.6m;稻作区在晒田期3~5d内降至0.4~0.6m;淹灌期的适宜渗漏率可选用2~8mm/d,粘性土取较小值,砂性土取较大值。
2 农业机械作业对排水要求的排渍深度,一般应控制在0.6~0.8m,排渍时间可根据各地的耕作要求确定。
3 治渍排水模数可用下式计算:
式中
——调控地下水位要求的治渍排水模数,m/d; q △— —满足治渍要求的地下水位平均降深值,m;
t ——排水时间,d,应按本条中的治渍要求确定;
(3.2.3-1)
μ ——地下水位降深范围内的平均给水度。
3.2.4 防治盐碱化排水标准的确定应符合下列规定: 1 通常应以地下水临界深度(按本规范附录F选用)为工程设计标准,当采用小于临界
深度设计时,应通过水盐平衡论证确定。
2 防治盐碱化的排水时间一般可采用8~15d内将地下水位降到临界深度,并达到以
下要求: 1)在预防盐碱化地区,应保证农作物各生育期的根层土壤含盐量不超过其耐盐能
力。
2)在冲洗改良盐碱土地区,应满足设计土层深度内达到脱盐要求。 3 防治盐碱化排水模数和冲洗改良时的排水模数可分别用下列公式确定:
防治盐碱化时
冲洗改良时
(3.2.4-1)
(3.2.4-2)
式中
——排水过程中的地下水平均蒸发强度,m/d;
(3.2.4-3)
——水面蒸发强度,m/d,若根据当地具体条件可以不考虑蒸发影响时,应取εε0
0=0;
——起始地下水埋深,m; h0
——设计地下水埋深,m,通常可用临界深度替代; ht
——地下水停止蒸发或微弱蒸发深度,m; hε
——地下水蒸发与埋深关系指数,通常n≥1; n
——排水地段内的地下水面形状修正系数,通常明沟取0.7~0.8,暗管取0.8~Ω
0.9;
——冲洗定额,m; m △ω ——冲洗排水前后的土壤含水量增值,m;
——防止土壤返盐的排水时间或冲洗排水时间,d。 t
3.3 明沟排水
3.3.1 各级明沟排水的设计流量,应根据其控制面积与产汇流条件,按设计标准推算求得,亦可采用与排水任务相应的排水模数乘其控制面积确定,并应符合下列规定: 1 单一排水任务的沟道,应按排涝、治渍或防治盐碱化的要求确定排水设计流量。在盐碱化地区有冲洗要求时,应以冲洗排水流量作校核流量。 2 在涝、渍、盐碱共存地区,应按设计标准确定排涝、治渍和防治盐碱化的排水流量,从中选定设计流量和校核流量。
3 排、引、蓄、灌等综合利用的沟道,在满足排水设计流量的条件下,还应考虑其他利用方式的流量要求。
3.3.2 末级固定沟的深度和间距应按与排水任务相应的排水标准确定,并应符合下列要求:
1 排涝末级固定沟的间距应根据地形条件、耕作要求、田块大小和田间灌溉渠道等情况选定,沟深应按断面设计计算确定。
2 调控地下水位的末级固定沟深度可用下式计算:
hq=h十△H十hO
式中
——调控地下水位的末级固定沟深度,m; hq
——排渍深度或临界深度,m; h △H ——剩余水头或滞流水头,m,一般采用0.2~0.3m; h0— —排地下水时的沟中水深,m,一般采用0.1~0.2m。
3 调控地下水位的末级固定沟间距可用以下三种方法确定:
1)排水试验法,按SLl09—95《农田排水试验规范》要求确定; 2)公式计算法,按本规范附录G选用适当公式计算确定;
3)经验数值法,按当地或类似地区实践经验确定的经验值选用。 4 兼有排涝和调控地下水位作用的末级固定沟,一般应按调控地下水位要求确定沟深和间距,按排涝设计流量、边坡稳定和施工要求确定断面。
3.3.3 排水沟道的断面设计应满足输水能力、水位控制、上下级沟道和建筑物的水位衔接、边坡稳定、不发生冲淤以及工程量少、便于人力施工或机械作业等基本要求,并符合下列规定:
1 排水沟的过流断面应用设计流量计算确定,有关设计参数按本规范附录H选用。 2 排水沟深大于5m时,宜采用便于施工和管理的复式断面,可在沟底以上每隔3~5m深度设宽度不小于0.8m的平台。 3 排水沟道在交汇处的水位衔接:
1)通过设计流量时,下级沟道水位应低于上级沟道水位0.1~0.2m; 2)通过校核流量时,允许下级沟道对上级沟道有暂时的水位顶托现象; 3)自流排水条件下,干沟出口的设计水位和日常水位应高于或等于承泄区的设计水位和日常水位;
4)对于不能达到上述规定的沟道,可采用抽水排水的连接方式。
(3.3.2-1)
3.3.4 根据排水分区和不同排水措施,选择有代表性的斗沟范围内进行斗、农沟和田间沟、渠、路、林的全面布设以及土地平整等典型设计。 3.3.5 排水系统中各级沟道设计水位的确定应符合下列规定: 1 各级沟道出口处的排涝设计水位可用下式计算:
ΖL=Ζo-ΣLi-Σ△Ζ
(3.3.5-1)
式中
——各级沟道出口处的排涝设计水位,m; ΖL Ζo ——起排点水位高程,m,应低于治理区内有代表性的地面点高程0.2~0.3m; ——各有关沟道的长度,m; L
——各有关沟道的纵比降; i △Ζ ——各有关沟道的水位衔接值和过流建筑物的水头损失值,m。 2 末级固定沟排地下水的设计水位和各级沟道出口处排地下水的设计水位可用下式
计算:
Ζn=Ζo-h-△H
Ζd=Ζn-ΣLi-Σ△Ζ=ΖL-h-△H
式中
——末级固定沟排地下水的设计水位,m; Ζn Ζd ——各级沟道出口处排地下水的设计水位,m;
——治渍地区为设计排渍深度,防治盐碱化地区为临界深度,m。 h
3 当按排地下水设计流量确定的沟道断面用排涝设计流量校核时,所得的排涝水位线
应低于或等于排涝设计水位线,否则应采取增加底宽以扩大断面的措施调整断面设计。 4 若按排涝设计流量确定的沟道断面用排地下水设计流量校核时,所得的排地下水水位线应低于或等于排地下水设计水位线,否则应采取增加底宽或沟深的措施调整断面设计。
5 承泄区的设计水位应根据各地具体条件通过技术经济分析确定,一般可采用与排水治理区设计暴雨的同期同频水位。若治理区与承泄区不属同一暴雨区时,应通过两者的遭遇分析确定水位。当承泄区设计水位高于治理区排水出口设计水位时,可采用以下处理设计:
1)当水位差小于0.3m时,可适当放缓排水系统的纵坡,争取自流排水; 2)当水位差为0.3~0.5m时,在其壅水范围内可采用缓排或局部抽排; 3)当水位差超过0.5m时,应采用抽排。
3.3.6 不稳定沟段的边坡处理设计,应以地下水作用于不同土质被面的稳定分析为依据,选用技术可行、经济实用的防护措施,并应符合下列要求:
1 对于因地下水位较高和边坡土体稳定性能差,易发生渗透变形的沟段,可选用埋设截渗减压暗管或暗沟、铺设褥垫式排水滤层等排水体,或设置坡面排水体、截渗隔墙等、降低出逸高度,减小渗透压力,改善渗流状况,保护坡面稳定。
2 对于坡体为上粘下砂易发生整体滑塌的沟段,可在坡脚堆置石棱体、埋设粘(砂)土
(3.3.5-2) (3.3.5-3)
袋或铺设土工布等处理设计,稳固坡脚,保护坡面和沟底的土体稳定。
3 对于边坡土层复杂,既有渗透变形又有整体滑塌破坏的沟段。可选取以上两款中的必要措施,并结合采用复式断面、放缓边坡等措施,进行综合处理设计。 4 各种处理设计中应充分考虑采用生物固坡技术措施。
3.4 暗管排水
3.4.1 暗管的埋深和间距应满足治渍或防治盐碱化的排水要求,并符合下列规定: 1 吸水管的埋深可按本规范公式(3.3.2-1)计算,其中沟中水深改用暗管半径。吸水管间距可按本规范3.3.2 第3款的方法确定。
2 集水管的埋深应保证吸水管在正常条件下自由出流,其间距视吸水管的平面布置形式和地形而定。
3 寒冷地区的暗管埋深宜大于最大冻土层厚度。
3.4.2 暗管管材和外包滤料的选用应符合下列规定:
1 管材应经济适用、形状规整、壁厚均匀、管体平直和满足安全荷载的强度要求,使用年限不得小于20年;吸水管的进水孔隙面积应大于1000mm2/m;刚性管自然衔接的缝隙不得超过3mm;机械铺设刚性管的节长宜为33cm,接口宜为承插式或其他套接形式;在松软土层内宜采用整体性能良好的轻型、柔性管材。
2 吸水管周围一般应设置取材容易、施工方便、耐酸碱、不易腐烂、对作物无害且不污染环境的外包滤料,其渗透系数应比管周围土壤大10倍以上。集水管底部宜设稳定管体的垫层。
3 外包滤料一般应整管均匀铺设,其厚度应根据当地实践经验或通过试验确定。一般宜采用砂砾材料,铺设厚度视土壤淤积倾向而定:淤积倾向较严重的土壤不得小于8cm,淤积倾向较轻的土壤可采用5cm,无淤积倾向的土壤尚可适当减薄或只在管顶和两侧铺设。采用有机滤料时以上数值应为压实厚度。各种化纤外包滤料应通过实验确定。机械铺设吸水管时,应选用粒状滤料、管滤结合或预包成型的管材。 3.4.3 排水暗管内径的确定应符合下列规定: 1 排水暗管的设计流量可按下式计算:
Q= CqA
(3.4.3-1)
式中
——设计排水流量,m3/d; Q
——与面积有关的流量系数,通常只设一级或两级暗管时,可取C=1; C
——治渍或防治盐碱化的设计排水模数,m/d; q
——暗管的排水控制面积,m2。 A 2 排水暗管的内径可根据设计流量用下列要求确定: 1)吸水管应用非均匀流公式计算:
(3.4.3-2)