储水设施的容积计算5水窖窖体几何尺寸的确定课件.ppt

1、2015.03蓄水设施工程技术 主 讲 人： 雷 成 霞 山西水利职业技术学院现代节水灌溉技术蓄水设施工程技术一、储水设施的类型 蓄水系统包括储水设施及其附属设施，其作用是存储雨水。各地群众在实践中创造出不同的存储形式，北方地区最常见的是建水窖和蓄水池。 各地应根据地形地貌特征、经济条件、施工技术和当地材料来选型 。现代节水灌溉技术蓄水设施工程技术一、储水设施的类型1. 窖 水窖按其修建的结构不同可分为传统型土窖、改进型水泥薄壁窖、盖碗窖、窑窖、钢筋混凝土窖等；按采用的防渗材料不同又可分为胶泥窖、水泥砂浆抹面窖、混凝土和钢筋混凝土窖、人工膜防渗窖等。 由于各地的土质条件、建筑材料及经济条件不同

2、，可因地制宜选用不同结构的窖形。现代节水灌溉技术蓄水设施工程技术一、储水设施的类型1. 窖 在建窖中，对用于农田灌溉水窖与人畜饮水窖在结构要求上有所不同。 根据黄土高原群众多年的经验，人饮窖要求窖水温度尽可能不受地表和气温的影响，窖深一般要达到68m，保持窖水不会变质，能够长期使用，而灌溉水窖则不受深度的限制。 适合当前农村生产的几种窖形结构如下：（1）水泥砂浆薄壁窖（2）混凝土盖碗窖 （3）素混凝土肋拱盖碗窖（4）混凝土拱底顶盖圆柱形水窖（5）混凝土球形窖 （6）砖拱窖 （7）窑窖（8）土窖。现代节水灌溉技术蓄水设施工程技术一、储水设施的类型2. 蓄水池 蓄水池按其结构形式和作用可分为涝池、

3、普通池和调压蓄水池等。 （1）涝池 在黄土丘陵区，群众利用地形条件在土质较好、有一定集流面积的低洼地修建的季节性简易蓄水设施。 涝池形状多样，随地形条件而异，有矩形池、平底圆池、锅底圆池等。涝池的容积一般为100200m，最小不小于50m。 现代节水灌溉技术蓄水设施工程技术一、储水设施的类型2. 蓄水池 （2）普通蓄水池 普通蓄水池一般是用人工材料修建的具有防渗作用，用于调节和蓄存途径的蓄水设施，主要用于小型农业灌溉或兼作人畜饮水用。 按其结构、作用不同，一般可分为两大类型，即开敞式和封闭式。开敞式蓄水池是季节性蓄水池；封闭式蓄水池池顶增加了封闭设施，具有防冻、防蒸发功效。可常年蓄水，也可季节

4、性蓄水, 但工程造价相对较大。现代节水灌溉技术蓄水设施工程技术一、储水设施的类型2. 蓄水池 （3）调压蓄水池 调压蓄水池是指在降雨量多的地方，为了满足低压管道输水灌溉、喷、微灌等所需要的水头而修建的蓄水池。 调压蓄水池的选址应尽量利用地形高差的特点，设在较高的位置以实现自压灌溉。现代节水灌溉技术蓄水设施工程技术一、储水设施的类型3. 土井 土井一般指简易人工井，包括土圆井、大口井等。它是开采利用浅层地下水，解决干旱地区人畜饮水和抗旱灌溉的小型水源工程。 适宜打井的位置，一般在地下水埋藏较浅的山前洪积扇、河漫滩及一级阶地，干枯河床和古河道地段，山区基岩裂隙水、溶洞水及铁、锰和侵蚀性二氧化碳高含

5、量的地区。现代节水灌溉技术蓄水设施工程技术二、储水设施的容积计算(以水窖为例)1. 各类水窖的适用条件 水窖是采用较普遍的蓄水工程形式之一，在土质地区和岩石地区都有应用。 在土质地区的水窖多为圆形断面，可分为圆柱形、瓶形、烧杯形、坛形等；岩石地区水窖一般为矩形宽浅式，多采用浆砌石砌筑。根据调查资料，右表列出不同水窖形式所适宜的土质条件和结构的主要尺寸。水窖形式适用条件总深度旱窖直径最大直径底部直径最大容积粘土水窖土质较好0.84.04.033.240薄壁水泥砂浆水窖土质较好77.82.53.04.54.833.455混凝土或砌砖拱顶薄壁水泥砂浆水窖（盖碗窖）1土质稍差6.511.54.23.2

6、3.463混凝土或砌砖拱顶薄壁水泥砂浆水窖（盖碗窖）2土质稍差6.71.54.23.460现代节水灌溉技术蓄水设施工程技术二、储水设施的容积计算2. 窖址的选择 选择窖址要保证有一定的集水场面积，如山坡、路旁、场院、开阔地等，以便蓄水时有充足的水源。 窖址要求土质坚硬，远离沟边，避开大树、陷穴、砂砾层等土质不良的地方。生产窖（用于农田补充灌溉）靠近农田，便于灌溉。 生产窖应考虑输水方式的要求，有条件的地方尽要能将水窖修建在高于农田10m左右的坡台上，以便进行自压输水灌溉。现代节水灌溉技术蓄水设施工程技术二、储水设施的容积计算3. 集雨场设计 （1）集雨场的选择 首先选择雨后易产生径流的道路、茺

7、坡、场院等自然集水场。在人口居住集中，无上述条件的地方，可将坡度较大的旱坡地除去杂草夯实，亦可在地表铺防渗物，建成人工集水场。 （2）集雨场面积的确定 依据当地降水量、降水强度、集水场地面径流数来确定集水场的面积。现代节水灌溉技术蓄水设施 工程技术二、储水设施的容积计算4. 水窖容积的确定 合理计划修建水窖容积是水窖工程设计中的关键，主要依据天然来水量的多少确定水窖容积。水窖容积要与天然来水量相一致，即： 式中 V水窖容积，m3； 天然来水量，m3 式中 代表频率为p的最大24h降水量，mm水平投影集水面积，m2； 集水场地面径流系数；据试验取茺坡0.3，土质路面、场院、人工集水场0.45，沥

8、青路面、水泥场院0.850.9。PFNHW2410001PH24FNWV W现代节水灌溉技术蓄水设施工程技术二、储水设施的容积计算5. 水窖窖体几何尺寸的确定 根据力学原理，水窖窖体在保证蓄水和空窖时都能保持相对稳定，水窖的断面采用窖盖为拱形，窖体为圆柱形的几何形状（如图所示）。实践证明，这种构型的水窖稳定状况良好。水窖容积可计算：式中 水窖容积，m3 窖体上口直径，m； 窖体下口直径，m； 窖体深度，m。HbbbbV212221121b2bVH圆形直立水窖示意图圆形直立水窖示意图现代节水灌溉技术蓄水设施工程技术二、储水设施的容积计算5. 水窖窖体几何尺寸的确定 水窖的容积是由窖体的上口直径、

9、下口直径及窖体深度三者而定。 其三者的大小依土质状况、因地制宜的原则来确定；对渗透性小的黏土上下口径一般为44.5m；黄土、黑壤土等最大宽度在3.54.0m；窖深要根据地形、土质、施工的难易程度灵活掌握，一般窖深以5.06.0m为宜。圆形直立水窖示意图圆形直立水窖示意图现代节水灌溉技术储水设施的施工防渗技术三、蓄水设施制作技术(以水窖为例) 集雨灌溉过程中最重要的设施应该是集水面与蓄水设施，蓄水设施的结构、大小、形状，防渗层的施工质量等决定了蓄水装置的使用寿命、蓄水量的大小，它是整个集雨灌溉系统中使用效率最高的设备。 常用的蓄水设施主要有旱井，水窖和蓄水池，下面重点将水窖的制作技术做比较详细的

10、介绍。现代节水灌溉技术储水设施的施工防渗技术三、蓄水设施制作技术(以水窖为例) 圆形瓶状水窖的窖顶、窖底均为圆拱形混凝土结构。 根据不同地质条件有混凝土和草泥，水泥砂浆抹面两种结构形式，受力部位（顶盖）无需配置钢筋，相应的有开敞式和封闭式两种施工方式。 规划时按照因地制宜、因水施策的原则，有水源的地方可用管道引蓄沟溪小水，施行“两亩一窖（池）”；无水源的地方修建集流场、沉砂池蓄雨水。 圆形瓶状水窖的制窖技术主要有施工放线，土模制作，顶盖混凝土浇筑及养护，窖壁处理和窖底及窖口处理五个步骤。现代节水灌溉技术储水设施的施工防渗技术三、蓄水设施制作技术(以水窖为例) 窖址选好后，按设计要求用皮尺（或线

11、绳）、白灰放线，界定工作面，通过圆心拉两条相互垂直的直线，标明尺寸界线，大致定位以备开挖时随时检测，控制校正。 1. 施工放线现代节水灌溉技术储水设施的施工防渗技术三、蓄水设施制作技术(以水窖为例) 土模是用来原地制作水窖顶盖的，在放好线的地方，挖去表层熟土（约0.3m）后，以窖半径在坑内进行二次放线制作土模。 为方便施工可搂设计要求，制作一把坡度尺，配合水平尺控制土模坡度，土模成形后表面需大致修整光洁，周边齿槽一次成形 。2. 土模制作制作土模的示意（单位：制作土模的示意（单位：mmmm）现代节水灌溉技术储水设施的施工防渗技术三、蓄水设施制作技术(以水窖为例) 土模制作好后即可浇筑混凝土，浇

12、筑之前先在土模表面喷洒少许水使其湿润，以减少土壤对混凝土中水分的吸收，之后铺上编织袋（或牛皮纸、塑料纸）衬护以利脱模，同时在土台根据部及齿槽四周作标记控制厚度（一般10cm），待准备工作完成后即可开始浇筑顶盖混凝土。 3. 顶盖混凝土浇筑准备工作现代节水灌溉技术储水设施的施工防渗技术三、蓄水设施制作技术(以水窖为例) 浇筑时混凝土水灰比控制在0.65，配合比按水泥：砂：石子=1：3.2:4.4（体积比）控制，水泥与天然级配混合料的质量比为1：7。 浇筑时6人一组，2人在坑内铺料，同时用钢钎、手锤和铁锨等工具振捣，4人在坑外拌料，沿圆周方向依次进料，浇筑时选浇齿槽，分两次浇满，然后呈螺旋式方向分

13、批浇筑顶盖混凝土，连续拌和浇筑，23人在坑内沿圆周逆（或顺）时针方向连续碎步踏行，并配合工具拍打混凝土表面，人工振捣密实，直至浇至设计厚度，最后用铁锨、抹子修坡整形后拌制75水泥砂浆抹面处理。3. 顶盖混凝土浇筑现代节水灌溉技术储水设施的施工防渗技术三、蓄水设施制作技术(以水窖为例) 待混凝土初凝后用麦草切向覆盖并洒水养护，一周内每天洒水不少于4次，3d后可在窖口局部取土通风，1周后养护减为每天2次，取土范围逐渐扩大，每3周每天养护1次即可，然后全面开始在顶盖齿槽范围内人工取土，同时放线控制圆周开挖精度误差。 3. 顶盖混凝土浇筑后的养护现代节水灌溉技术储水设施的施工防渗技术三、蓄水设施制作技

14、术(以水窖为例) 水窖开挖成形后，可在窖中取土拌和长草泥（留窖底部分余土拌和），用木抹子抹面处理窖壁，泥垫层厚3cm，一次完成；待稍干后拌制1：3水泥砂浆抹第一道面，厚2cm，然后拌制1：2不泥砂浆抹第二道面，厚1cm，按从上到下顺序一次完成，构成防渗层，最后用纯水泥浆均匀涂刷两遍窖壁，为提高防渗效果，可在砂浆中添加防水剂或防水粉。4. 窖壁处理窖壁处理（单位：窖壁处理（单位：mmmm）现代节水灌溉技术储水设施的施工防渗技术三、蓄水设施制作技术(以水窖为例) 窖底先用3：7灰土夯筑，表面用1：2水泥砂浆抹面处理，浇筑时最好从窖口用铁桶或溜槽进料，以防混凝土拌和物离浆，影响浇筑质量。 开始时由23人边铺料边用双脚沿圆周方向连续碎步踏行，并配合铁锨、折板人工振捣，最后与顶盖混凝土一样修坡整形抹面处理，窖底混凝土可不洒水养护，捂信窖口即可。5. 窖底及窖口处理现代节水灌溉技术储水设施的施工防渗技术三、蓄水设施制作技术(以水窖为例) 一周后可少量蓄水，同时安装窖台、窖盖预制件，预制件尽量统一标准，以保证景观质量。这种形式水窖也可采用混凝土结构，敞开式开挖拖工，相比开挖周期较长。5. 窖底及窖口处理现代节水灌溉技术主持单位: 酒泉职业技术学院 北京农业职业学院 山西水利职业技术学院 参建单位: 杨凌职业技术学院 山东水利职业技术学院 重庆水利电力职业技术学院