煙臺市牟平區(qū)高陵水庫灌區(qū)節(jié)水改造工程的必要性及規(guī)劃方案

孔瑞霞

(煙臺市牟平區(qū)大窯鎮(zhèn)水利站 264100)

何繼業(yè)

(煙臺市牟平區(qū)沁水河水利工程管理所 264100)

1 灌區(qū)自然概況

1.1 灌區(qū)基本情況

高陵水庫灌區(qū)位于煙臺市牟平區(qū)高陵水庫下游，是一座中型灌區(qū)，灌區(qū)總土地面積3.33萬hm2，耕地面積為7693 畝。高陵水庫灌區(qū)共有干渠兩條，分干兩條，其中東干渠長7.8km，西干渠長5.63km，一分干長12.64km，二分干長2.7km，渠系建筑物180座。

灌區(qū)地處丘陵地帶，丘陵面積占總面積的85.4%，地面坡度在5～10°左右，平原面積占14.6%左右，多為山前沖積平原，地面坡度相對較大。海拔高程在20～110m 左右，項(xiàng)目區(qū)地貌按成因分類，屬侵蝕構(gòu)造地貌，相對切割深度不大于100m，地面坡度一般在7～20°之間。整體地勢為南高北低，東西兩側(cè)多呈“V”字形，河谷兩側(cè)發(fā)育有一階地。土壤多為棕壤土，土層較適合糧食種植和發(fā)展經(jīng)濟(jì)作物。

灌區(qū)屬暖溫帶東亞季風(fēng)型大陸性氣候，因受海洋調(diào)節(jié)，四季特征明顯，多年平均氣溫11.5℃，多年平均降雨量763.9mm，降雨量時(shí)空分布不均，70%以上降雨量集中在6～9月，多年平均地面溫度14℃，多年平均凍土深度0.47m 左右，無霜期198 天，自然災(zāi)害主要為水災(zāi)、旱災(zāi)和雹災(zāi)。

灌區(qū)水源以高陵水庫為主體，高陵水庫總庫容6713萬m3，興利庫容3500萬m3;水庫上游已建蓄水工程有:小(1)型水庫4座，小(2)型水庫5座，塘壩38座，總蓄水量為980.47萬m3，9座水庫、38座塘壩和高陵水庫緊密相連，形成了以高陵水庫為主體水源，其他水庫為調(diào)節(jié)水源的長藤結(jié)瓜式供水體系。

1.2 項(xiàng)目區(qū)所在地概況

煙臺市牟平區(qū)地處山東半島東北部，北瀕黃海，東臨威海市，南與乳山市相接，西與煙臺高新區(qū)搭界，與遼東半島隔海相望。牟平區(qū)全區(qū)總面積(包含昆崳區(qū))1519.75km2，東西長69km，南北寬40km，區(qū)域形狀近似平行四邊形。全區(qū)境內(nèi)海岸線總長65km，有小北海和金山港兩個(gè)海灣，其余較平直。

現(xiàn)轄7 鎮(zhèn)、5個(gè)街道辦事處、1個(gè)省級經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)和1個(gè)省級旅游度假區(qū)，共591個(gè)自然村(包含昆崳區(qū))，總?cè)丝?5.42萬，其中農(nóng)村人口37.2萬。

2 灌區(qū)工程現(xiàn)狀

2.1 灌區(qū)運(yùn)行狀況

高陵水庫灌區(qū)覆蓋牟平區(qū)3個(gè)鎮(zhèn)89個(gè)行政村，總?cè)丝?5.07萬，其中農(nóng)業(yè)人口14.76萬。土地面積3.39萬 hm2，耕地面積7693.33hm2，灌溉面積為3423.33hm2。

高陵水庫灌區(qū)于1971年動工興建，1983年基本建成，共投資415.5萬元。1971～1973年，由水庫工程指揮部代管，開始進(jìn)行總干渠及一分干渠的工程配套施工，經(jīng)費(fèi)由水庫工程費(fèi)借支。1974年正式成立了縣高陵水庫灌區(qū)工程指揮部，開始進(jìn)行二分干渠的工程配套施工，由國家按批復(fù)計(jì)劃逐級撥款。

灌區(qū)配套工程竣工以來其灌溉效益明顯，按現(xiàn)已灌溉的土地計(jì)算，每畝平均增產(chǎn)糧食100kg，每年可增產(chǎn)513.5萬kg，提高了灌區(qū)人民的生活水平。

2.2 渠系工程

灌區(qū)共有總干渠2 條，總長14.99km;東干渠原渠首流量9.1m3/s，西干渠原渠首流量2.1m3/s。分干渠2 條，長21.2km，其中土渠長9.34km;支渠3 條，長16.35km，其中土渠長16.2km。

高陵水庫灌區(qū)現(xiàn)有干支渠道工程完好率為15%，干渠已襯砌，但因老化失修，漏水嚴(yán)重;分干渠已襯砌2.6km，襯砌率占25%;支渠未襯砌，干支渠道防滲率僅為20%。

2.3 渠系建筑物

灌區(qū)主要渠系建筑物180座，其中東干渠建筑物23座，西干渠1座，分干渠建筑物156座，這些建筑物多為20 世紀(jì)70年代所建，標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量先天不足，經(jīng)過多年運(yùn)行，大部分工程處于“帶病”工作狀態(tài)，灌區(qū)現(xiàn)有干支渠系建筑物完好率為15%。

2.4 提水工程

沿干渠及支渠提水灌溉166.67hm2，建有揚(yáng)水站6座，工程完好率33%。

2.5 灌區(qū)渠系水利用系數(shù)

20 世紀(jì)80年代建設(shè)初期高陵水庫灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)為0.6，后期由于工程老化、退化等原因，目前自流灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)降至0.475。

現(xiàn)狀情況下，灌區(qū)渠道水利用系數(shù)為0.5，灌區(qū)灌溉保證率為45%。

3 灌區(qū)工程節(jié)水改造的必要性分析

3.1 灌區(qū)工程在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用

項(xiàng)目區(qū)骨干工程自20 世紀(jì)70年代建設(shè)以來，以其特有的地位和規(guī)模以及良好的配套設(shè)施，為促進(jìn)牟平區(qū)的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，尤其是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，作出了十分重要的貢獻(xiàn)。高陵水庫灌區(qū)土壤肥沃，糧食畝產(chǎn)由灌溉前的379kg 提高到灌溉后的456kg，年總產(chǎn)由4374萬kg 增加到5262kg。灌區(qū)糧田面積占全區(qū)總面積的22.2%，糧食總產(chǎn)占全區(qū)的24.6%，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值占全區(qū)的19.9%，是全區(qū)重要的商品糧生產(chǎn)基地。

3.2 灌區(qū)工程現(xiàn)狀迫切需要進(jìn)行節(jié)水改造

高陵水庫灌區(qū)工程建于20 世紀(jì)70年代，受工程建設(shè)時(shí)期技術(shù)、材料、資金的制約，工程存在建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，施工質(zhì)量差等問題，再加上三十多年的運(yùn)行，灌區(qū)骨干工程老化失修嚴(yán)重，安全隱患突出，大部分工程都“帶病”或“超負(fù)荷”運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，渠道工程滲漏嚴(yán)重，骨干渠道完好率僅為15%，渠系建筑物完好率為33%，現(xiàn)狀灌溉面積僅為1500hm2，渠系水利用系數(shù)僅有0.5。工程運(yùn)行當(dāng)中，由于缺乏必要的資金投入，灌區(qū)骨干工程及配套建筑物得不到及時(shí)更新、維護(hù)，老化、退化等現(xiàn)象較為嚴(yán)重，尤其是渠道工程邊坡坍塌、渠底淤積、輸水能力降低，造成大片農(nóng)田灌溉困難，有效灌溉面積逐年下降，灌溉保證率偏低，農(nóng)作物產(chǎn)量得不到保證，制約著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。盡早實(shí)施高陵水庫灌區(qū)工程節(jié)水改造是十分迫切的。

3.3 實(shí)行高陵水庫灌區(qū)節(jié)水改造是維持區(qū)域水資源平衡的一項(xiàng)重要措施

由于該灌區(qū)骨干工程及配套建筑物老化失修，灌溉渠道滲漏嚴(yán)重，且大部分為土質(zhì)渠道，渠系水利用系數(shù)僅為0.5，造成水資源大量浪費(fèi)。當(dāng)?shù)匕傩諡樘岣咿r(nóng)田灌溉能力，打了大量的機(jī)井，抽取地下水來解決農(nóng)業(yè)灌溉困難，致使地下水資源超采嚴(yán)重，地下水位逐年下降。在沿海地區(qū)，如果地下水位低于海水水位，海水就會回滲入內(nèi)陸地下淡水層，引起海水倒灌，導(dǎo)致土壤含鹽量升高，產(chǎn)生鹽漬化，耕種能力大幅下降，同時(shí)使地下水資源環(huán)境迅速惡化。

為維護(hù)水資源平衡，降低海水入侵的風(fēng)險(xiǎn)，盡快恢復(fù)高陵灌區(qū)灌溉能力，實(shí)施灌區(qū)節(jié)水改造、完善配套設(shè)施是十分必要的。

3.4 灌區(qū)節(jié)水改造是一項(xiàng)順民心解民意的民生工程

近年來，農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，老化退化的灌區(qū)工程已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，灌區(qū)節(jié)水配套改造已成為地方政府和群眾最為關(guān)心的焦點(diǎn)問題，每次人大、政協(xié)會議，都有代表提案、建議，群眾來訪、來信也逐年增加。為此，盡快完成高陵水庫灌區(qū)工程節(jié)水配套改造是十分必要的。

4 項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)劃方案

4.1 項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)

該灌區(qū)已運(yùn)行多年，渠系布置合理，經(jīng)濟(jì)效益顯著。本著安全適用、經(jīng)濟(jì)合理的原則，渠系布置維持現(xiàn)狀，規(guī)劃將原有土渠改造成漿砌石渠道，恢復(fù)西干渠和二、三支渠供水，同時(shí)對原有水工建筑物實(shí)施重建和改建。

規(guī)劃項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)如下:

a.農(nóng)業(yè)灌溉保證率將由目前的45%提高到50%。

b.渠道水的利用系數(shù)提高為0.74。

c.恢復(fù)灌溉面積2730hm2，改善灌溉面積1500hm2。

4.2 項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》和《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》，確定該工程等別為Ⅲ等，東干渠、一分干工程等別為Ⅳ等，主要建筑物為Ⅳ級，次要建筑物為Ⅴ級，工程規(guī)模為小(1)型;西干渠、二分干工程等別為Ⅴ等，主要建筑物級別為Ⅴ級，次要建筑為Ⅴ級，工程規(guī)模為小(2)型。

4.3 規(guī)劃設(shè)計(jì)方案

4.3.1 渠道規(guī)劃設(shè)計(jì)

渠道縱斷面設(shè)計(jì):為確保渠道輸水和灌溉，結(jié)合該灌區(qū)多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，考慮灌區(qū)現(xiàn)有的輸水條件和引水條件，對渠道比降不作調(diào)整，維持現(xiàn)狀。

渠道橫斷面設(shè)計(jì):

a.規(guī)劃將高陵灌區(qū)東干渠改造成漿砌石渠道，渠道斷面型式由原來的梯形斷面改造成矩形斷面。

式中 Q——渠道設(shè)計(jì)流量，m3/s;

ω——渠道過水?dāng)嗝婷娣e，m2;

R=ω/x——水力半徑，m;

x——渠道過水?dāng)嗝鏉裰埽琺;

i——渠道比降，m/m;

n——渠道糙率。

b.將灌溉面積較小的西干渠改成地埋PVC 管道的形式，節(jié)約土地、節(jié)省資金，符合灌區(qū)改造的原則。

式中 Q——灌溉設(shè)計(jì)流量，m3/h;

m——設(shè)計(jì)灌水定額，m3/畝;

A——設(shè)計(jì)灌溉面積，畝;

t——每天灌水時(shí)間;

T——一次灌水延續(xù)時(shí)間;

n——管道系統(tǒng)水利用系數(shù)。

式中 D——管內(nèi)徑，m;

Q——管道設(shè)計(jì)流量，m3/s;

V——管道適宜流速，m/s。

4.3.2 灌區(qū)建筑物規(guī)劃方案

高陵水庫灌區(qū)東干渠、一分干、二分干現(xiàn)有建筑物180座，已運(yùn)行多年，老化嚴(yán)重，需維修改建、重建98座，其中渡槽16座、隧洞4座、倒虹吸2座、暗渠3 處、涵洞10座、橋15座，節(jié)制閘10座、泄水閘11座、分水閘27座，埋設(shè)φ400PVC 管道7.5km，φ200PVC 管道3km。

從多年的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行效果看，不需要改變原建筑物類型，主要建筑尺寸通過計(jì)算確定，小型建筑套用定型設(shè)計(jì)。

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