机井设计资料

机井设计资料
1）管井结构设计
①井深和单井出水量的确定
经实地调查，根据范县水文地质条件、地质构造、分布、含水层厚度及现有多年打井的经验数据总结，井深为50m,单井出水量在30m3/h左右，本次规划采用30m3/h进行计算，静水位10m，抽水降深在12.0m左右。

②机井剖面
设计依据：《机井技术规范》SL256-2000，《机井技术手册》水利部农村水利司，《混凝土与钢筋混凝土井管标准》SL/T 154-95，潜水电泵说明书。

根据《机井技术规范》表3.3.5、表3.3.6和《混凝土与钢筋混凝土井管标准》表3.1.2、表3.2.1、表3.2.2，选择：井壁管为混凝土管，滤水管为无砂混凝土管，过滤器为填砾无砂混凝土管过滤器，机井所用管材质量要求符合《混凝土与钢筋混凝土井管标准》。

③井孔直径确定
初选200QJ20型号水泵，要求最小井内径Φ200mm，（郑州水泵厂潜水电泵说明书），井泵配合间隙：100mm（依据《机井技术规范》521条第1项）。

井管壁厚：Φ400无砂混凝土管壁厚50mm （《混凝土与钢筋混凝土井管标准》表3.2.1），Φ400混凝土管壁厚50mm（《混凝土与钢筋混凝土井管标准》表3.2.2），井孔终孔直径大于井管外径200mm（依据《机井技术规范》3.3.4条第1项）。

以上合计得井孔终空直径应不小于700mm。

④井管结构尺寸确定
滤水管长度：参照含水层厚度和位置确定滤水管长度和位置，滤水管位置必须和含水层保持一致（《机井技术规范》4.4.2条第7项）。

井壁管长度：在不透水地层配混凝土管。

⑤滤料
按照《机井技术规范》3.3.7条第2项规定，滤料粒径
D50=（8～10）d50
式中：
D50、d50——滤料、含水层砂样过筛累计重量分别为50%时的颗粒粒径，mm。

用上式计算时，含水层颗粒均匀系数η2<3时，倍比系数取小值；η2>3时，倍比系数取大值。

η2为含水层砂样过筛累计重量为60%时的颗粒直径与砂样过筛累计重量为10%时的颗粒直径的比值。

施工时，在钻进过程中及时采样并做好地层编录工作，根据所采砂样分析后按上式计算选配滤料。

滤料高度：参照《机井技术规范》3.3.7条第2项、《机井技术手册》第236页确定：滤料下至井底、上至地面下滤水管以上8m。

2）机井布置
①灌溉制度的确定
参照《xx资料》确定项目区作物种植的主要方式为冬小麦、夏
玉米一年两熟，灌水时间和灌水次数为：冬小麦灌溉3次，灌溉时期分别为冬灌、拔节期、抽穗期，40～45m3/亩，玉米灌溉2次，灌溉时期分别为拔节期、灌桨期，40 m3/亩。

综合取平均灌水定额为40m3/亩。

②每次轮灌期天数。

设计灌水周期：根据灌水临界期内作物最大日需水量值按下式计算：
T理=m设/W=（40/667×1000）/7=8.57d
式中：
T理——理论灌水周期（d）；
T设——设计灌水周期（d）；
m设——设计灌水定额(40 m3/亩，)；
W——作物最大日耗水量(7mm/d)。

同时参照《xx资料》中“xx修正灌水率计算表”4-14：
冬小麦：播前灌水10d，生育期灌水8～10d。

玉米：播前灌水12d，生育期灌水12d
最终设计灌水延续时间选用9d。

③单井控制面积：
按下式计算：
F0=Qt3T2η(1-η1)/m（《机井技术规范》SL256-2000）
式中：
F0——单井控制面积（亩）；
Q——单井出水量（30m3/h）；
T2——每次轮灌期天数（规划区轮灌一次所需要的天数），根据以上计算，取9d；
η——灌溉水利用系数，取0.63。

（《xx区资料》中表5-1）；
η1——干扰抽水的水量削减系数，（取0.2）；
t3——灌溉期每日开机时间（取18h）；
m——综合平均灌水定额(m3/亩)，指规划区内种植的各种作物需要灌溉的综合参数，取40 m3/亩。

计算出单井控制灌溉面积为：F0=61.24亩，取60亩.
按单井控制面积60亩计算，该区域耕地面积15.00hm2(225亩)，共需布置机井4眼。

④机井布置：
井距计算公式如下：
L0=25.8F0=200m
式中：
F0——单井控制面积（亩）
根据计算结果结合实际情况，本次规划井距布置采用200m左右，达到合理布置（具体布置详见规划图）。

3）水泵选型
①水泵设计流量
Q=m·F0/（η·T·t）（《管道输水工程技术》）
式中：
m——设计净灌水定额，取40 m3/亩，；
F0——为单井控制面积，取60亩；
η——田间水利用系数，0.90；
T——设计灌水周期，9d；
t——灌溉期每天开机时间，取18h。

经计算：Q=16.46 m3/h
参照潜水电泵规格型号资料，确定水泵流量为20m3/h，小于项目区单井出水量30m3/h。

②管网水力计算
管网水力计算是在管网布置和各级管道流量已经确定的前提和满足约束条件下，计算各级管道的经济管径。

由于管道首端水压未知，管网水力计算的目的就在于根据拟订的管径、流量、管道长度和管件等计算水头损失，确定首端工作压力。

再根据机井动水位、进出水泵管道水头损失等，计算水泵设计扬程，从而选择适宜机泵。

管网水力计算按如下步骤进行，下面以典型田块为例加以说明。

a、管材选择
地埋管选用给水硬PVC-U管，软管选用塑料软管，水力计算时取硬管管长150m，软管最大管长150m，软硬管用出水口连接。

灌溉工作制度采用轮灌方式，每次开启一个闸阀，一个出水口，按顺序轮流开放。

b、管道水力设计
管径确定----采用经济流速法，公式如下：
d=v Q π360041000
设=v Q 设8.18（《管道输水工程技术》）
式中： d ——管道直径，mm 。

V ——管内水流速，m 3／s ，经济流速1.0～1.5m 3／s ，取1.0 m 3／s 。

Q 设——计算管段的设计流量，取25m 3/h 。

经计算:管道直径d=84mm
结合市场情况，确定采用商品管径（公称外径）为110mm ，内径为103.6mm 。

管道水头损失计算：水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失，计算过程如下：
硬塑料管沿程水头损失计算：
h f =L d
Q f b m （《低压管道输水灌溉工程技术规范（井灌区部分）》(SL/T153-95)
式中：
h f ——管道沿程水头损失，m 。

f ——摩阻系数，硬塑料管，0.948×105。

Q ——流量， 25m 3/h 。

m ——流量指数，硬塑料管，1.77 。

d ——管内径，103.6mm 。

b ——管径指数，硬塑料管，4.77。

L——管长，按典型田块计算，150m。

经计算: h f硬=0.60m
软塑料管沿程水头损失计算：
对于地面移动软管，由于软管壁薄，质软并具有一定的弹性，输水性能与一般硬管不同。

过水断面随充水压力而变化，其沿程阻力系数和沿程水头损失不仅取决于雷诺数，流量及管径，而且明显受工作压力影响，此外还与软管辅设地面的平整程度及软管的顺直状况有关。

参考《管道输水工程技术》（水利部农村水利司，2002.4），在工程设计中，地面软管沿程水头损失通常采用塑料硬管计算公式计算后乘以一个系数，该系数根据软管布置的顺直程度及铺设地面的平整程度取1.1～1.5，本设计取1.3。

软塑料管沿程水头损失：h f软=1.3×h f硬
经计算: h f软=0.78m
局部水头损失：按沿程水头损失的15％考虑(闸阀、三通、出水口等)则：
h j硬=0.15h f硬=0.09m h j软=0.15h f软=0.12m
软硬管用给水栓，其局部水头损失按《河南省低压管道输水灌溉工程管件图集》（河南省水利科学研究所），h j出=0.45m 总水头损失：h硬=h j硬+h f硬+h j出=1.14m
h软=h j软+h f软=0.90m
管网入口设计压力计算----管网入口指管网系统干管进口，对于潜水泵的井灌区，管网入口在机井出口处，计算公式如下：
H in=h软+h硬+ΔZ+Hg =4.34m《管道输水工程技术》
式中：
H in——管网入口设计压力(m)
ΔZ——为设计控制点与管网入口地面高程之差，取2m
Hg——设计控制点给水栓工作水头(0.2～0.3m)，取0.30m
c、水泵扬程
对于使用潜水泵井灌区，水泵扬程按下式计算：
H p=H in +H m+H n+H b《管道输水工程技术》
式中：
H p——水泵扬程(m)
H in——管网入口设计压力(m)
H m——抽水降深，(上述计算取12m)
H n——水泵进出水管总水头损失(4m)
H b——井水面距地面距离，项目区偏枯水年最大埋深10m。

经计算: H p =30.34m
③水泵选型：根据以上计算的水泵扬程和设计流量，采用水泵的型号为200QJ20-40/3，流量20m3／h，扬程范围38～42m，转速rpm2850，水泵效率67%，额定功率4.0kw，出水口直径50mm，额定电压380V；配套电机功率4 kw，电缆长度40m（规格3X1.5mm2）,配套管子3吋。

新井共配4台潜水泵。