淺論雨水集蓄利用工程的規(guī)劃設計與施工

謝蘭芬

(雙流縣水務局,四川雙流,610200)

雨水集蓄利用工程是指人們對降雨進行收集、匯流、存儲和利用的一套工程系統(tǒng),主要用于對農業(yè)生產(chǎn)的補充灌溉,適宜在地表水、地下水缺乏或開采困難、無條件興建骨干水利工程,且年降雨量在500mm以上的山區(qū)和丘陵地區(qū)興建。用水時采用非充分灌溉的方式,僅在作物關鍵需水期進行灌溉,改善農業(yè)生產(chǎn)的基本條件,促使農作物豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)并提高產(chǎn)品品質。雖然微型蓄水池蓄水量有限,但特別適用于山丘區(qū)的尾水旱片,對于降低用水成本,提高經(jīng)濟作物的灌溉保證率效果明顯,效益顯著。本文簡單介紹該工程項目的設計與施工。

1 工程設計

1.1 蓄水工程容積的確定

蓄水工程所需總容積的計算,原則上應與一般水庫調節(jié)計算的方法相同。但這種計算方法不僅需要試驗資料,而且計算也比較繁瑣,要在面廣量大的雨水集蓄利用工程規(guī)劃中普遍采用是不現(xiàn)實的,因而可采用容積系數(shù)法計算。

圖1 圓形池平面圖示意

蓄水池容量應與集流系統(tǒng)的集流能力相一致,不得布置在集流量不足或沒有來水的地方。蓄水工程容積可按下式進行計算。

式中:W——攔蓄容積(來水量),m3;

h——10年一遇24小時暴雨量,mm;

F——集水面積,m2;

φ——徑流系數(shù),采用當?shù)亟?jīng)驗值。

蓄水池容積的確定,要根據(jù)來水和需水量平衡計算,以需水量為主,盡量通過截流溝攔截坡面雨水,以增加復蓄次數(shù)和水量。在來水比較豐富的情況下,應通過沿山溝、排洪溝及時將余水排入山塘或溪河。在自然集雨量不能滿足需要時,能引其他水源補充水量,如通過提灌站提蓄和其他塘堰放水補充。

蓄水工程的形式選擇與當?shù)氐牡匦?、土質、用途、建筑材料和社會經(jīng)濟等因素有關,而且和當?shù)厝罕姷慕?jīng)驗和習慣有很大關系,因而要綜合考慮諸因素,經(jīng)技術、經(jīng)濟比較后確定。在同一雨水集蓄工程中,可以有不同的蓄水工程形式。

1.2 蓄水工程結構設計要求

新建蓄水池盡可能采用圓形(圖1),蓄水池由集流工程(集流溝)、主體工程(池體)、供水灌溉系統(tǒng)(放水設備)和配套設施(梯步、護欄、沉砂池)等組成。蓄水池池壁多采用漿砌頁巖標磚、混凝土等材料襯砌,但也有池壁是粘土的蓄水池。池壁襯砌厚度應作內力計算,其受力條件應選擇池內無水、砌體承受主動土壓力的最不利條件作為計算荷載,并根據(jù)防滲要求比較確定,一般不小于20cm。池底可用混凝土防滲處理,厚度一般為10cm～15cm。池壁為未襯砌的粘土蓄水池,新填土方池壁夯筑厚度應大于1.5m,內坡應有一定的坡度,一般為1∶0.7～1∶0.5。深度一般在5m以下。

1.3 取水設施設計

建于緩坡上的蓄水池,一般是在臨坡一側埋設管道取水。管道進口離池底的距離,視泥沙在池內淤積的高度而定。如來沙量較小,管道進口也可與池底齊平,這樣可以充分利用池內蓄水容積。出口設閘閥控制,放水時水流經(jīng)消力池進入灌溉渠道。

建于平地上的蓄水池,不便埋設放水管取水,常為人工挑水方便而修建進池梯步。進池梯步有兩種做法:(1)梯步為實體墩。這種形式費工費料,占用水池容積較大;(2)梯步為空支墩。這種形式省工省料,占用水池容積較小,設計時宜用此種梯步結構。

1.4 溢水口設計

為了防止池中水漫頂而沖毀水池,須設溢水口。溢水口一般寬0.5m～1m,深0.2m～0.3m,溢出的水流入引水溝。

2 工程施工

2.1 按選定的池址和設計形狀及斷面尺寸進行放線開挖。在放線時,下池梯步應靠路邊,朝著下池方便的方向,進出口位置應與灌排渠(溝)連接。

2.2 池墻(岸埂)清基至硬基上,開挖放線時應留足襯砌厚度。對易垮塌的破碎巖石和松軟地層,應邊開挖邊襯砌邊回填。池底不允許超挖,土基應進行夯實,巖基裂縫應用細石混凝土灌填。防滲現(xiàn)澆混凝土標號不低于C15,厚度不小于10cm,并一次完成;同時及時收面三遍,表面要求密實、平整、光滑,并做好養(yǎng)護。池體砌筑時,要預埋(留)進、出水管(孔),并做好防滲處理。

2.3 蓄水池附屬設施(包括沉砂池、進水管、溢水管、出水管等)。沉砂池布于主要來水方向,出水口設置攔污柵?？刹捎脝螛O或兩級沉砂方式,末級沉砂池距蓄水池主體工程的距離不少于2.5m。沉砂池一般采用矩形,其長、寬、高比為2∶1∶1.5。沉砂池容積一般為主體蓄水工程容積的2%～4%。