内蒙古乌海市暗管排盐设计说明书

内蒙古乌海市海南区巴音陶亥镇 东兴村盐碱地暗管治理项目

实施方案设计

新疆天业节水灌溉股份有限公司

二〇一七年三月

目 录

目 录 .................................................................................................. 1 1 综合说明 .............................................................................................. 1

1.1项目概述 ..................................................................................... 1 1.2项目建设内容 ............................................................................. 1 1.3项目设计目标 ............................................................................. 1 1.4项目设计原则 ............................................................................. 2 1.5项目设计依据 ............................................................................. 2 1.6项目主要工程量 ......................................................................... 3 2 项目概况 .............................................................................................. 3

2.1项目概况 ..................................................................................... 3 2.1.1地理位置及范围 ............................................................... 3 2.1.2气候气象 ........................................................................... 4 2.1.3自然条件 ........................................................................... 4 2.1.4水文和水文地质条件 ....................................................... 4 2.1.5土壤结构 ........................................................................... 5 3工程总体布局 ....................................................................................... 6

3.1工程平面布局 ............................................................................. 6 3.1.1暗管排盐工程 ................................................................... 6 4 工程设计 .............................................................................................. 8

4.1暗管排盐工程设计 ..................................................................... 8 4.1.1吸水管设计 ....................................................................... 8 4.3.2集水管设计 ..................................................................... 11 4.3.3砂滤料设计 ..................................................................... 11

4.4工程预算 ................................................................................... 15 5. 暗管排盐工程施工组织设计 ........................................................... 16

5.1施工条件 ................................................................................... 16 5.1.1暗管铺设 ......................................................................... 16 5.1.2集水井的安装 ................................................................. 17 5.1.3检查井的安装 ................................................................. 18

1 综合说明

1.1项目概述

项目建设地点与范围：

本项目建设地点为内蒙古乌海市海南区巴音陶亥镇东兴村农田。东南与鄂尔多斯市鄂托克旗接壤，南与宁夏陶乐县农业灌溉区毗邻，西与宁夏石嘴山市和乌海市乌达区隔河相望，北与乌海市海勃湾区相接。项目区总面积1008亩。建设范围勘界坐标见表1-1。

表1-1 东兴村暗管排盐项目农田勘界坐标表

序号 A B 维度 39°08'35.12\北 39°09'43.64\北 经度 106°51'27.04\东 106°51'53.11\东 项目区地貌类型：平原。

项目区建设规模：项目区土地总面积1008亩。 1.2项目建设内容

建设工程主要内容有：

（1）暗管排盐工程：田间吸水管23.6km； （2）暗管排盐集水管长度1.8km； （3）配套检查井、集水井96座； （4）土壤水盐(含盐量)传感器设备3套。 （5）地下水位水质监测设备6个 （6）暗管排水流量及水质监测点3个 1.3项目设计目标

通过项目建设，进一步优化土地利用结构与布局，完善农田基础

1

设施配套，提高工程建设标准，改善农业生产条件。

在项目区实施暗管排盐措施的同时，在项目区对土地（本项目主要为盐碱地）生态环境及灌排水质、土壤水盐、等信息进行监测以及灌溉，改善作物生长环境、创造作物优质生产的技术服务体系。 1.4项目设计原则

应用暗管排盐高新技术，在乌海市海南区巴音陶亥镇东兴村农田建设暗管排盐试验示范区。作为暗管排盐技术在内蒙古推广应用的窗口。

1.5项目设计依据

1）《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288--99）； 2)《节水灌溉工程技术规范》（GB/T50363--2006）； 3)《渠系工程抗冻胀设计规范》(SL 23－2006)； 4)《农用地分等规程》（TD/T 1004-2003）；

5)《全国耕地类型区、耕地地力等级划分》（NY/T 309-1996）； 6）《土地整治项目设计报告编制规程》（TD/T 1038-2013）； 7）《土地整治项目制图规范》（TD/T 1040-2013）； 8）《高标准基本农田建设通则》（GB/T30600-2014）；

9）《暗管改良盐碱地技术规程——第1部分：土壤调查》（TD/T1043.1-2013）

10）《暗管改良盐碱地技术规程——第2部分：规划设计与施工》（TD/T1043.2-2013）

1.6项目主要工程量

表1-1 项目主要工程量

序号一 1 2 3 4 5 二 1 2 3 4 5 三 1 2 3 分项名称 暗管排盐 de200PVC管 De250PVC管 De90PVC排盐暗管 一体式检查井 砂滤料 土建工程 排盐暗管管道开挖、回填 排盐暗管管道安装 集水管管道开挖、回填 检查井安装 集水井安装 灌溉水量、土壤盐分监测 土壤水盐(含盐量)传感器设备 地下水位水质监测设备 暗管排水流量及水质监测 m m m 座 座 套 套 套 单位 m m m 套 m3 工程量 600 1200 23600 96 1010 7269 25400 1152 68 28 3 6 3

2 项目概况

2.1项目概况

2.1.1地理位置及范围

项目区位于内蒙古乌海市海南区巴音陶亥镇东兴村农田。东南与鄂尔多斯市鄂托克旗接壤，南与宁夏陶乐县农业灌溉区毗邻，西与宁夏石嘴山市和乌海市乌达区隔河相望，北与乌海市海勃湾区相接。具体地理位置为东经106°51'27.04\°51'53.11\，北纬

39°08'35.12\°09'43.64\。

2.1.2气候气象

所在地属于典型的大陆干旱气候特征。春季多风寒冷，夏季少雨炎热，秋季雨量稍多，冬季风多雪少严寒，冷热变化剧烈，气候干燥。年平均气温9.7℃，极端最高气温39.4℃，极端最低气温-35.7℃。日照总时数3075h左右，≥10℃的年积温3650℃。年平均降水量172.1mm，最大降水量357.6mm，降水主要集中在7-9月，雨量占全年总降水量的69﹪以上，年平均蒸发量3490mm。无霜期为165d；年平均风速3.1-4.7m/s，最大风速28.0 m/s，全年8级以上大风天数为28d左右，最多43d，大风多集中在4-5月份，风向夏季以东南偏多，冬季以西风，西北风偏多。

2.1.3自然条件

土地总体地势由东北向西南侧微倾，坡度小于2°，土地相对平坦开阔，适宜农业利用。海拔高度为1089-1100m，属于平原地貌。

2.1.4水文和水文地质条件

（1）水文

地下水因受煤层中硫化物的影响，水质较差。浅层地下水矿化度为1.6g/1的SO42 -CL—Na+型水。含水层厚度为20m，埋深一般为10m。由于项目区地处黄河岸边，含水层接受黄河侧向补给，地下水丰富，但由于浅层水水质不符合农田灌溉要求。因此项目灌溉引用黄河水。

黄河属过境河流，也是内蒙古乌海书及项目区工农各业用水最为重要的水源。黄河自宁夏石嘴山市入境，流经本市过境长度约98km。因此，黄河过境水资源十分丰富，故该地区农业生产用水全部为引黄灌溉，项目区内无井位。

根据《乌海市人民政府关于分配黄河水初始水权量的通知》，可至海南巴音陶亥罐区引黄耗水指标为2700万m3。

（2）地质

项目区主要受两大地质构造影响，东北部受白垩纪隆起的影响，黄河岸边到一及泵站之间受第四纪沉降区的影响。根据海南区水务局提供资料，项目区地层为第四系全新统的冲积层；在局部地区20m以下为第三系渐渐新统（E3）老粘性土（泥岩）。

2.1.5土壤结构

项目区内土壤主要为棕钙土，碱化度在15﹪左右，含盐量在1﹪左右。耕作层土层厚度大于40cm。根据《海南区土地利用现状调查报告》分析结果，土层有机质含量为0.7﹪,PH值为7，速效氮含量＜0.1﹪，速效磷含量＜10ppm，速效钾为380ppm。总体看，项目区土壤肥力较高，水资源丰富，热量、光照条件好，地势平坦，具有较大的农业发展潜力。

3工程总体布局

3.1工程平面布局

本次项目在原有农田及配套设施基础上进行建设，主要进行暗管排盐工程建设。

3.1.1暗管排盐工程

项目区已形成规则的长方形分布，适宜将每个田块做为一个独立的排水单元来布设田间吸水管，吸水管为东西走向，始端位于田块东侧，末端位于田块西侧，采用此种布局形式既可以充分利用田块的坡度优势，且有利于大型设备的施工作业。

吸水管布局方式示意图

田间吸水管采用PVC打孔单壁波纹管，埋深0.8m，比降为5‰，管径?90mm，吸水管周围包裹8cm砂滤料，以防止泥沙入管造成淤堵和改善排水管周围水流入管条件。

田间吸水管的末端设置集水管，集水管是汇集吸水管的水流并将其排走的管道。田间吸水管中的含盐水汇入集水井后，集水井由

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集水管连接，最后由集水管汇入到现有明沟排渠中排走。

4 工程设计

4.1暗管排盐工程设计

4.1.1吸水管设计

项目区吸水管关键参数设计采用DRAINMOD模型分析的方法来确定。

1、DRAINMOD模型简介

DRAINMOD模型是20世纪70年代末由美国北卡罗来纳州立大学的Skaggs教授开发、美国农业部所推荐的田间水文模型，通过在世界许多地区不同土壤、作物和气候条件下的测试和应用，DRAINMOD被公认为模拟地下水水位和排水量方面具有应用简单 要求输入的参数少 结果准确的优点。其核心理论为田间水文（地表水和土壤水）平衡原理（见图4.3-1），其中地表水平衡主要是研究降雨量、入渗量、地表径流量和地表水储水量变化之间的关系；土壤水平衡则是主要研究地下排水量、腾发量、渗漏渗透量和土壤中的水分变化之间的关系。

图4.1-1 DRAINMOD模型田间水平衡要素图

模型首先进行田间(地表和土壤水分)水平衡计算。在t时段内，地表水平衡方程为

?S?P?F?RO 式中： ΔS — 地表的贮水变化量，cm； P — 降雨量，cm； F — 入渗量，cm； RO — 地表径流量，cm。

在同时段，地表到不透水层之间的土壤水分平衡方程为 ?V?F?D?ET?DS 式中： ΔV — 土壤中的水量变化，cm； D — 地下排水量，cm； ET — 腾发量，cm； DS — 深层渗漏量，cm。 2、模型输入参数

模型的主要输入参数包括气象、土壤、作物和排水系统设计管理参数。具体输入数据如下：

（1）气象数据

气象数据主要包括逐日降水量、日最高气温和最低气温等，模型采用Thornthwaite方法计算潜在腾发量。

（2）土壤数据

土壤资料包括、土壤分层情况说明、各层土壤的水分特征曲线、饱和导水率或侧向导水率、给水度与潜水蒸发蒸腾量（PET/ET）、渗透系数、不透水层深度、地下水埋深等。

（3）水力参数

排水模数/系数、地表蓄水深度以及地表灌溉情况等。 （4）作物状况说明

种植的主要作物类型、作物根系深度、播种时间及收获时间等。

图4.1-2 DRAINMOD模型模拟软件界面

3、模拟结果分析

根据模拟数据分析，随着排水间距的增大，地下排水量逐渐减小，地表径流量增加；随着排水管埋深的增大，地下排水量逐渐增加，地表径流量减小。因此，示范区合理的排水暗管设计间距设计为30米；考虑到项目区土壤粘土结构、地表15cm土壤积累盐分较重，示范区控制地下水位较为合理的吸水管设计埋深应为0.7-1.5m。

根据以上设计，项目区埋设PVC排盐暗管56条，长度共23600m。

4.3.2集水管设计

集水管是汇集吸水管的水流，并将其排走的管道。田间吸水管中的含盐水汇入集水井中，集水井位于吸水管水流方向的末端，集水井由集水管连接，田间集水管设置1条，采用直径为200mm的PVCPVC-U管。在项目区南侧设置二级集水管，二级集水管管径为250mm的PVC-U管，集水管道中的水流最终通过项目区现有排水明渠排出项目区。集水管的深度通过连接的集水井的高程控制，坡度一般为1‰。

4.3.3砂滤料设计

1、外包砂滤料选配方法

暗管外包料是包裹在暗管周围的材料，它是地下排水系统正常工作的关键。外包滤料为包裹在暗管的外部具有以下一种或多种功能的材料。

（1）、过滤功能：以便防止或限制较细土壤颗粒进入管道，从而避免颗粒在管道中沉淀并最终引起管道堵塞。

（2）、水力学功能：在管子周围形成一个高渗透介质，减少土壤

中水流向管里渗流的阻力，增加渗透性。

（3）、管道稳定功能：给管道提供全方位支撑以防止因土壤下沉而引起的破坏。

这两种功能存在一定冲突，既需要用一种粗材料来提高渗透性，又需用一种比较细的材料防止细小颗粒流入管中。

目前应用的外包料主要有两种：人工合成外包料和沙砾或碎石外包料。人工合成外包滤料施工比较方便，但是在选材和大面积使用上还不是很成熟，因此本项目采用砂石作为暗管外包滤料。

由于每个地区的土壤质地和要求不尽相同，适合某一地区的砂滤料并不一定同样适合另一地区，有的甚至在同一地区仍然需要不同规格的砂滤料，所以砂滤料的选配应视实际情况而定。现在通用的标准是以埋管层土和滤料的颗粒粒径累积分布为基础的。该标准分为两部分：一部分是过滤标准，确定外包料的粗边界；另一部分是渗透标准，确定外包料的细边界。

2、设计步骤

（1）在埋管层取覆盖全项目区特点的土样。

（2）在实验室确定土壤粒径分布，并作出粒级曲线图。

土壤粒径曲线10095908580757065605550454035302520151050累积百分比（%）110100粒径（μm）10001000014167897456910094671101114979103195181107255782109355983113396485115图4.3-5 项目区土壤粒径曲线

（3）粗边界的确定：沙滤料的粗边界曲线根据土壤粒级曲线图的细边界与滤料粗边界设计标准进行设计。

粗边界设计控制点： ①D15c﹤7*d85f(过滤标准) ②D60c=5*D15C ③D100C﹤9.5mm

（Dm表示砂滤料累计通过率为m%时筛网孔眼直径，dm表示土壤颗粒累计体积比m%时土壤颗粒直径，c表示粗边界，f表示细边界，下同）

根据以上几个控制点，作出砂滤料的粗边界曲线。

（4）细边界的确定：细边界曲线根据土壤粒级曲线图粗边界与

细边界设计标准进行设计。

细边界设计控制点： ①D5>0.074mm

②D15f>4*d15c或D15f=D15C/5 ③D60f=D60C/5

④D85f>Dopening（管孔大小）

根据以上几个控制点作出滤料粗边界曲线。至此沙滤料选择的粗细边界就确定下来，见图4.3.-6。

图4.3-6 砂滤料级配范围图

（5）把供试的砂样通过88目、200目、300目、460目、600目、900目、2000目的筛子，计算出不同颗粒大小的百分比，由此作出沙滤料的曲线图，在多条沙滤料曲线中选择在粗细边界内最符合的沙滤料。

4.4工程预算

表4.4-1 工程量合计表

计算 工程单位 量 m m m 套 m3 600 1200 23600 96 4490 m m m 座 座 次 7269 25400 1152 68 28 综合单价（元） 26.53 41.58 9.5 800 260 18 1 7 200 200 200000 分项名称 金额（元） 15918 49896 224200 76800 262600 130842 25400 8064 13600 5600 200000 1012920 序号 一 1 2 3 4 二 2 3 4 5 三 六

暗管排盐 de200PVC管 De250PVC管 De90PVC排盐暗管 一体式检查井（0.7m*1.2m*1.6m） 砂滤料 土建工程 1 排盐暗管管道开挖、回填 排盐暗管管道安装 集水管管道开挖、回填 检查井安装 集水井安装 不可预见费 合计

5. 暗管排盐工程施工组织设计

5.1施工条件

5.1.1暗管铺设

为保证工程施工质量和进度，首先在靠近施工现场的地方，选择料场，并由专人对所需各种材料的质量进行检查。

本工程工序多，程序化强，机械化程度高。因此，保证各种车辆和配套机械性能状况良好，合理安排各道工序，合理搭配施工机械，达到有条不紊，不窝工，不怠工，是施工的关键所在。

1、暗管铺设测量放线

⑴对高程点进行复测，保证其值无误。

⑵按设计确定暗管铺设的路线，始端、末端插好标杆。 ⑶要提前观察埋管路线，当地形变化较大时，提前进行处理。 2、管道布放与连接

⑴管道布放人员要提前在埋管线路上布放管材。

⑵管道捆绑人员要提前绑好管材，但不要连接的太长，以防管线被拉断。每个接头绑两道铁丝，捆扎牢靠。

3、激光安装

⑴激光发射装置配置专车。激光操作手要在开沟埋管机开始埋管前，架好激光，按设计要求调好坡度。

⑵为保证激光强度，每一天充一次电。

⑶在大风、大雾等不利天气情况下，要适当减小激光发射器的工作距离，以保证激光束的稳定，从而保证施工质量。

4、埋管机作业

⑴为保证正常施工，埋管机驾驶员要经常检查车况。定时更换润

滑油、滤芯和其它易损件。

⑵埋管时，要注意前方方向标杆，保证路线通直；注意观察渗管和料斗中的砂砾料是否正常；注意激光信号是否稳定；注意管箱是否保持水平状态等。对这些影响施工质量的情况要特别注意，避免因此而出现的质量问题。

⑶遇到管道断开或其它质量问题时，及时指挥挖掘机等设备进行人工处理，保证施工的质量。

5、滤料拖车作业

⑴滤料拖车要在开沟机开始铺管前，赶到埋管机附近。 ⑵当输送砂滤料时，车速和埋管机保持一致，要少打，勤打，确保不断砂，保持管箱重量均衡。

6、自检测量

⑴测量人员在开沟机铺管前，要确定好始端沟底高程。 ⑵在观测时，观察点离开沟埋管机要近，勤读数，勤转点，遇到意外情况及时通知埋管机驾驶员，并配合处理。

⑶竖尺人员竖尺要直，尺子底端要放在管顶，不要放在沙子上。当测量完一个点后，要把该点的沙子恢复原状。

7、合沟

⑴推土机负责合沟工作，回填后起垄以防见水下折成沟。 ⑵起始端和路面要回填压实。

5.1.2集水井的安装

1、按集水管与吸水管方向确定井的安装位置，采用挖掘机开挖基坑，基坑的开挖尺寸和深度视集水井的设计尺寸和土壤的坍塌情况而定。

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