中华人民共和国国家标准
灌溉与排水工程设计标准
Design standard for irrigation and drainage engineering
GB 50288-2018
中华人民共和国住房和城乡建设部公告
2018 第32号
住房城乡建设部关于发布国家标准《灌溉与排水工程设计标准》的公告
现批准《灌溉与排水工程设计标准》为国家标准,编号为GB 50288-2018,自2018年11月1日起实施。其中,第20.4.2、20.4.3条为强制性条文,必须严格执行。原《灌溉与排水工程设计规范》GB 50288-99同时废止。
本标准在住房城乡建设部门户网站公开,并由住房城乡建设部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部
2018年3月16日
前言
根据住房城乡建设部《关于印发〈2011年工程建设标准规范制定、修订计划〉的通知》(建标〔2011〕17号)的要求,标准编制组经广泛研究调查,认真总结实践经验,参考国际标准和国外先进标准,并在广泛征求意见的基础上,修订本标准。
本标准共分20章和13个附录,主要内容包括:总则、术语、工程等级与设计标准、总体设计、水源工程、灌溉渠(管)道、排水沟(管)道、渠系建筑物基本规定、渡槽、倒虹吸、涵洞、跌水与陡坡、排洪建筑物、水闸、隧洞、农桥、田间工程、监测、灌区信息化和管理设施等。
本次修订的主要技术内容是:
1.增加了术语、渠系建筑物基本规定、渡槽、倒虹吸、涵洞、跌水与陡坡、排洪建筑物、水闸、隧洞、农桥、灌区信息化等12章内容。
2.增补了草场、林地等灌溉标准,明确了不同灌区规模的灌溉水利用系数,对无资料地区渠系水利用系数计算公式进行了复核,补充调整了渠系总体布置,渠道水力计算、纵横断面设计、衬砌及抗冻胀设计、地基处理、灌溉输水管道、井排水、低压管道灌溉、喷灌和微灌、监测内容和监测项目、交通、维护和安全设施等相关内容。附录章节调整补充了荷载计算、渡槽、倒虹吸、涵洞、跌水和陡坡等设计的计算内容。
3.原规范“工程等级划分”“设计标准”改为“工程等级与设计标准”,“蓄水、引水和提水工程”改为“水源工程”,“灌溉输配水系统”改为“灌溉渠(管)道”,“排水系统”改为“排水沟(管)道”,“监测与保护”改为“监测”,“附属工程设施”改为“管理设施”。
4.删除了灌溉制度设计、防洪标准、水土资源平衡、沉砂池、环境影响评价和经济评价、“彭曼法”“水量平衡法”“泥沙沉降速度”等相关内容。
5.鉴于本标准涉及内容较多,本次修编对国家现行标准已有详细规定的泵站、机井、水闸、隧洞等工程设计,仅结合灌区特点做了原则性规定。
本标准中以黑体字标志的为强制性条文,必须严格执行。
本标准由住房城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释,水利部负责日常管理,水利水电规划设计总院负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议,请寄送水利部水利水电规划设计总院(地址:北京市西城区六铺炕北小街2-1号,邮政编码:100120),以供今后修订时参考。
本标准主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人:
主编单位:水利部水利水电规划设计总院
陕西省水利电力勘测设计研究院
参编单位:黑龙江省水利水电勘测设计研究院
内蒙古水利水电勘测设计院
广西壮族自治区水利电力勘测设计研究院
广东省水利电力勘测设计研究院
水利部牧区水利科学研究所
西北农林科技大学
陕西省泾惠渠管理局
主要起草人:李现社 刘斌 张利民 焦小琦 许晓会 王文成 惠焕利 陈莉 雷英杰 陈武春 冯缠利 张雷 刘永智 李援农 孙刚锋 于景弘 彭璇 闫俊峰 何素明 周万文 黎东晓 韦海勇 郝林 樊忠成 李新民 朱维花 许旭生 严振瑞 熊俊华 李振刚
主要审查人:董安建 朱党生 王晓玲 雷兴顺 杨晴 赵伟 胡文武 冯广志 谢森传 杨胜利 高希章 艾克明 王波 哈岸英 齐春三 刘辉 文学鸿 唐景云 孟晓亮 周晓杰 刘咏峰
1 总 则
1.0.1 为规范灌溉与排水工程设计,提高工程设计质量与管理水平,保证工程安全,充分发挥工程综合效益,制定本标准。
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1.0.2 本标准适用于新建、扩建和改建的灌溉与排水工程设计。
1.0.3 灌溉与排水工程设计应全面搜集分析项目所需资料,进行必要的勘察、观测和实验工作。
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1.0.4 灌溉与排水工程设计应贯彻节水、节地、节能、节材等可持续发展的原则,并积极采用新技术、新工艺、新设备、新材料,做到因地制宜,综合治理,技术先进,经济实用,方便管理。
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1.0.5 灌溉与排水工程设计应依据本标准,分析论证工程建设对灌溉水源、自然和社会环境以及水土流失等可能产生的影响,并提出相应的对策和保护措施。
1.0.6 地震烈度7度及以上地区的3级及3级以上重要建筑物应进行抗震计算,并应采取相应的抗震措施。地震烈度为6度的地区可不进行抗震计算,但应采取必要的抗震措施。
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1.0.7 灌溉与排水工程设计除应符合本标准外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术 语
2.0.1 灌溉 irrigation
人工补充土壤水分以改善作物或植物生长条件的技术措施。
2.0.2 灌溉工程 irrigation projects
为灌溉农田、林地、草地而兴建的水利工程。
2.0.3 灌溉系统 irrigation system
灌区引水、输水、配水、蓄水、退水等各级渠沟或管道及相应建筑物和设施的总称。
2.0.4 灌溉保证率 reliability of irrigation, irrigation reliability
灌溉用水量在多年期间,能够得到保证的概率。
2.0.5 节水灌溉 water-saving irrigation
在作物生育期,为提高灌溉水利用率和灌水效益采取工程、技术和管理等综合措施的灌溉方式。
2.0.6 灌溉水源 water sources for irrigation
可用于灌溉的地表水、地下水和经过处理并达到利用标准的其他水源的总称。
2.0.7 渠道水利用系数 canal water conveyance efficiency
渠道净流量与毛流量的比值。
2.0.8 渠系水利用系数 canal-system water conveyance efficiency
末级固定渠道输出流量(水量)之和与干渠渠首引入流量(水量)的比值,或各级固定渠道的渠道水利用系数的乘积。
2.0.9 田间水利用系数 field application efficiency
灌入田间可被作物利用的有效水量与末级固定渠道(农渠)输出水量的比值。
2.0.10 灌溉水利用系数 coefficient of water use in irrigation
灌入田间可被作物利用的水量与干渠渠首引入的总水量的比值,或渠系水利用系数和田间水利用系数的乘积。
2.0.11 轮灌 rotational irrigation
上级渠道向下级渠道轮流供水的工作方式。
2.0.12 续灌 continuous irrigation
上级渠道向下级渠道连续供水的工作方式。
2.0.13 田间工程 on-farm structures
末级固定渠(沟)道控制范围内修建的永久性或临时性灌排设施、道路以及对土地的平整。
2.0.14 设计灌溉面积 design irrigated area
按规定的灌溉保证率设计的灌区面积。
2.0.15 农田排水 farmland drainage
将农田中过多的地表水、土壤水和地下水排除,改善土壤的水、肥、气、热关系,以利于作物生长的人工措施。
2.0.16 排水工程 drainage projects
为排除农田、林地、草地中影响作物正常生长多余的地表水、地下水和土壤水而兴建的水利工程。
2.0.17 排水系统 drainage system
排除农田、林地、草地中多余的地表水、地下水和土壤水的各级排水沟、管、水闸和泵站等建筑物的总称。
2.0.18 排涝模数 modulus for waterlogging drainage
在一定降水频率下保证作物正常生长的单位排水面积上的排涝流量。
2.0.19 排渍模数 modulus of subsurface drainage
满足防渍要求的单位面积内排出的地下水流量,也称排渍系数。
2.0.20 地下水临界深度 critical depth of groundwater
不危害作物正常生长的最小地下水埋深。
2.0.21 灌区信息化 information technology for irrigation districts
将计算机技术、信息技术等运用于灌区工程设施的控制、运行和管理的过程。
2.0.22 管理设施 management facilities
服务于灌区运行维护和履行管理职能的各项设施及工具的统称,主要包括灌区水情测报、运行控制、用水计量、工程维护以及灌排试验、交通和通信、信息处理、办公及生活服务等设施。
2.0.23 渠系建筑物 canal system structures
在灌溉或排水渠(沟)道系统上为了控制、分配、测量水流,通过天然或人工障碍,保证渠道安全运用而修建的建筑物的总称。
2.0.24 渡槽 aqueduct
渠道跨越河渠、溪谷、洼地和道路时所修建的桥式交叉渠系建筑物。
2.0.25 倒虹吸管 inverted siphon
渠道通过河渠、溪谷、洼地或道路时,敷设于地面或地下的具有虹吸作用的下凹式压力输水管道。
2.0.26 涵洞 culvert
横穿填方渠堤、路基而埋设的具有封闭形断面的输水、泄水或交通建筑物。
2.0.27 跌水 hydraulic drop
使上游渠道水流自由跌落再平顺流入下游渠道的建筑物。
2.0.28 陡坡 chute
使上游渠道水流沿急流明槽下泄平顺流入下游渠道的建筑物。
2.0.29 排洪建筑物 flood-discharging structures
导引天然洪水径流安全汇入、排出、跨越或横穿渠道的建筑物。
3 工程等级与设计标准
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3.1 工程等级划分
3.1.1 蓄水枢纽工程等级应依据现行国家标准《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL 252和《防洪标准》GB 50201确定。
3.1.2 引水枢纽工程等级应根据引水设计流量的大小,按表3.1.2确定。
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3.1.3 提水枢纽工程等级应根据单站装机流量或单站装机功率的大小,按表3.1.3确定。当按单站装机流量和单站装机功率分属两个不同工程等级时,应按较高确定。
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3.1.4 蓄水、引水和提水枢纽工程中的水工建筑物级别划分,应根据所属枢纽工程的等级与建筑物重要性,按表3.1.4确定。
3.1.5 灌溉渠道或排水沟道级别应根据灌溉或排水设计流量的大小,按表3.1.5确定。对灌排结合的渠沟工程,当按灌溉和排水设计流量分属两个不同工程级别时,应按较高确定。
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3.1.6 灌溉与排水渠沟上的水闸、渡槽、倒虹吸、涵洞、隧洞、跌水与陡坡等建筑物的级别,应根据设计流量的大小,按表3.1.6确定。
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3.1.7 与铁路或公路交叉布置的渠系建筑物,其级别除应满足本标准要求外,尚不应低于该铁路或公路的工程级别,且应满足相关建筑物净空的规定。
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3.1.8 在防洪堤上修建的引水、提水工程及其他灌溉与排水渠系建筑物,或在挡潮堤上修建的排水工程,其级别不得低于防洪堤或挡潮堤的级别。
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3.1.9 与其他水利水电工程建筑物联合布置的渠系建筑物,其工程级别应按其中最高建筑物级别确定。兼有供水、发电等多种用途的渠系建筑物,其工程级别应按不同用途对应的最高级别确定。
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3.1.10 蓄水、引水和提水枢纽工程失事后将造成重大灾害,或采用新型结构、实践经验较少的2级~5级主要建筑物;2级~5级的高填方灌溉渠道和排水沟、大跨度或高排架渡槽、高水头或大落差水闸、倒虹吸、涵洞等渠系建筑物,其级别经论证后均可提高一级。
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3.2 灌溉标准
3.2.1 设计灌溉工程时应首先确定灌溉设计保证率。
3.2.2 灌溉设计保证率可根据水文气象、水土资源、作物组成、灌区规模、灌溉方式及经济效益等因素,按表3.2.2确定。
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3.2.3 灌溉设计保证率可采用经验频率法按下式计算,计算系列年数不应少于30a:
式中:p——灌溉设计保证率(%);
m——按设计灌溉用水量供水的年数(a);
n——计算总年数(a)。
3.2.4 灌溉水利用系数应按下式计算:
式中:η——灌溉水利用系数;
ηs——渠系水利用系数;
ηf——田间水利用系数。
3.2.5 灌溉水利用系数应根据灌区面积和灌溉方式确定,并应符合下列规定:
1 大于20000hm2的灌区不应低于0.50;
2 667hm2~20000hm2的灌区不应低于0.60;
3 小于667hm2的灌区不应低于0.70;
4 井灌区、喷灌区不应低于0.80;
5 微喷灌区不应低于0.85;
6 滴灌区不应低于0.90。
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3.2.6 渠道水利用系数的计算应符合下列规定:
1 当地或条件类似地区的渠道净、毛流量有实测资料时,应按下式计算:
式中:ηo——渠道水利用系数;
Qdj——渠道净流量(m3/s);
Qd——渠道毛流量(m3/s)。
2 无实测资料时,可按下式计算:
式中:σ——渠道单位长度的水量损失率(%/km);
L——渠道工作长度(km)。
3 渠道单位长度的水量损失率可取自实测资料。缺乏实测资料时,可按下列方法计算:
1)土渠渗水不受地下水顶托的条件下,可按下式计算:
式中:K——土壤透水性系数,可从表3.2.6-1查得;
m——土壤透水性指数,可从表3.2.6-1查得。
2)土渠渗水受地下水顶托的条件下,可按下式修正:
式中:σ'——受地下水顶托的单位长度渠道的渗水损失率(%/km);
ε'——受地下水顶托的渗水损失修正系数,可从表3.2.6-2查得。
3)衬砌渠道可按下式修正:
式中:σo——衬砌渠道单位长度水量损失率(%/km);
εo——衬砌渠道渗水损失修正系数,可从表3.2.6-3查得。
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3.2.7 全灌区同级渠道的渠道水利用系数代表值,可取用该级若干条代表性渠道的渠道水利用系数平均值,代表性渠道应根据过水流量、渠长、土质与地下水埋深等条件分类选出。
3.2.8 灌区设计应采取提高渠系水利用系数的措施,其设计值不应低于表3.2.8所列数值。
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3.2.9 管道水利用系数设计值不应低于0.95。
3.2.10 旱作灌区田间水利用系数设计值不宜低于0.90;水稻灌区田间水利用系数设计值不宜低于0.95。
3.3 排水标准
3.3.1 排涝标准的设计暴雨重现期应根据排水区的自然条件、涝灾的严重程度及影响大小等因素,可采用5a~10a。有特殊要求的地区,经技术经济论证,可适当提高标准。
3.3.2 设计暴雨历时和排除时间应根据排涝面积、地面坡度、植被条件、暴雨特性和暴雨量、河网和湖泊的调蓄情况,以及农作物耐淹水深和耐淹历时等条件,经论证确定。旱作区可采用1d~3d暴雨从作物受淹起1d~3d排至田面无积水,水稻区可采用1d~3d暴雨3d~5d排至耐淹水深,牧草区可采用1d~3d暴雨5d~7d排至耐淹水深。
具有调蓄容积的排水系统,可根据调蓄容积的大小采用较长历时的设计暴雨或一定间歇期的前后两次暴雨作为设计标准;排空调蓄容积的时间可根据当地暴雨特性,统计分析两次暴雨的间歇天数确定,可采用7d~15d。
3.3.3 农作物的耐淹水深和耐淹历时应根据当地或邻近地区有关试验资料,或调查资料分析确定。无试验或调查资料时,可按表3.3.3选取。
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3.3.4 设计排涝模数应根据当地或邻近地区的实测资料分析确定。无实测资料时,可根据排水区的自然经济条件和生产发展水平等,分别选用本标准附录A所列公式或其他经过论证的公式计算。
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3.3.5 设计排渍深度、耐溃深度、耐渍时间和水稻田适宜日渗漏量,应根据当地或邻近地区农作物试验资料,或种植经验调查资料分析确定。无试验资料或调查资料时,旱田设计排渍深度可取0.8m~1.3m,水稻田设计排渍深度可取0.4m~0.6m;旱作物耐渍深度可取0.3m~0.6m,耐渍时间可取3d~4d。水稻田适宜日渗漏量可取2mm/d~8mm/d,黏性土宜取较小值,沙性土宜取较大值。
3.3.6 有渍害的旱作区,农作物生长期地下水位应以设计排渍深度作为控制标准,但在设计暴雨形成的地面水排除后,应在旱作物耐渍时间内将地下水位降至耐渍深度。水稻区应能在晒田期内3d~5d将地下水位降至设计排渍深度。土壤渗漏量过小的水稻田,应采取地下水排水措施。
3.3.7 适于使用农业机械作业的设计排渍深度应根据各地区农业机械耕作的具体要求确定,可采用0.6m~0.8m。
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3.3.8 设计排渍模数应采用当地或邻近地区的实测资料确定。
无实测资料时,可按下式计算:
式中:qb——设计排渍模数[m3/(s·km2 )];
μ——土壤给水度(释放水量与土壤体积的比值);
H——地下水位设计降低深度(m);
T——排渍历时(d)。
3.3.9 改良盐碱土或防治土壤次生盐碱化的地区,其排水标准除应执行本标准第3.3.1条~第3.3.8条的规定外,尚应在返盐季节前将地下水控制在临界深度以下,地下水临界深度应根据各地区试验或调查资料确定。无试验或调查资料时,可按表3.3.9所列数值选用。
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本标准用词说明
1 为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1)表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
《建筑结构荷载规范》GB 50009
《建筑物防雷设计规范》GB 50057
《喷灌工程技术规范》GB/T 50085
《防洪标准》GB 50201
《泵站设计规范》GB 50265
《微灌工程技术规范》GB/T 50485
《渠道防渗工程技术规范》GB/T 50600
《机井技术规范》GB/T 50625
《水工建筑物抗冰冻设计规范》GB/T 50662
《碳素结构钢》GB/T 700
《地表水环境质量标准》GB 3838
《农田灌溉水质标准》GB 5084
《污水综合排放标准》GB 8978
《预应力钢筒混凝土管》GB/T 19685
《管道输水灌溉工程技术规范》GB/T 20203
《灌溉渠道系统量水规范》GB/T 21303
《玻璃纤维增强塑料夹砂管》GB/T 21238
《水利水电工程设计洪水计算规范》SL 44
《水利水电工程钢闸门设计规范》SL 74
《水工混凝土结构设计规范》SL 191
《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL 252
《溢洪道设计规范》SL 253
《水闸设计规范》SL 265
《水利水电工程沉沙池设计规范》SL 269
《碾压式土石坝设计规范》SL 274
《水土保持监测技术规程》SL 277
《水工隧洞设计规范》SL 279
《水电站压力钢管设计规范》SL 281
《水利血防技术规范》SL 318
《再生水水质标准》SL 368
《水利水电工程边坡设计规范》SL 386
《水工建筑物与堰槽测流规范》SL 537
《水工建筑物荷载设计规范》DL 5077
《公路工程水文勘测设计规范》JTG C30
《公路桥涵设计通用规范》JTG D60
《农用水源环境质量监测技术规范》NY/T 396
《铁路桥涵设计规范》TB 10002
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