尊村灌區(qū)2012年小型農(nóng)水工程技施設(shè)計(jì)方案

劉海英

(運(yùn)城市尊村引黃灌溉管理局，山西運(yùn)城 044000)

1 概況

尊村引黃灌區(qū)是1976年經(jīng)水電部(76)水電規(guī)字第50號(hào)文批準(zhǔn)興建的，工程規(guī)模為九級(jí)三十一站，總揚(yáng)程165.44m，總裝機(jī)6.14萬(wàn)kW，設(shè)計(jì)提水流量46.5m3/s，灌溉面積166萬(wàn)畝。

尊村引黃已建成九級(jí)二十二站，總裝機(jī)5.57萬(wàn)kW。灌區(qū)總干渠(一至九級(jí)站)1條，長(zhǎng)113.554km;分干渠5條(條山分干、東下分干、四十里崗分干、夏縣分干、峨嵋分干)，總長(zhǎng)136.753km;支渠134條，總長(zhǎng)776.589km。到目前為止，除峨嵋分干未實(shí)施外，已修建總干和分干渠209.57km，支渠86條，長(zhǎng)587.124km。

根據(jù)工程灌溉的需求，本次小型水利工程配套5條斗渠，總長(zhǎng)7.88km，建筑物113座，分布在韓家莊北分支、廉家莊支及二干六支3條支渠上。其中，韓家莊北分支渠配套斗渠1條，長(zhǎng)3.55km，渠系建筑物 39座;二干六支渠配套斗渠 1條，長(zhǎng)1.98km，渠系建筑物36座;廉家莊支配套斗渠3條，總長(zhǎng)2.35km，渠系建筑物48座。

2 工程建設(shè)的必要性

尊村灌區(qū)控制面積較大，自1991年節(jié)水改造以來(lái)，有限的資金基本上全部用在泵站、分干渠和支渠改造配套方面，田間工程配套建設(shè)嚴(yán)重滯后，大多數(shù)斗渠還是沒(méi)有防滲的土渠，末端渠系水利用系數(shù)非常小。為了有效計(jì)量，尊村引黃灌溉管理局在每條斗渠的起點(diǎn)都建有量水設(shè)施。但斗渠在沒(méi)有防滲的情況下，滲漏損失較大，直接影響了群眾的用水積極性。

一干韓家莊站及北分支改造是2007年節(jié)水改造項(xiàng)目，設(shè)計(jì)灌溉面積1.94萬(wàn)畝，提水流量0.67m3/s，灌溉范圍包括永濟(jì)市栲栳鎮(zhèn)及蒲洲鎮(zhèn)的7個(gè)行政村。由于末級(jí)渠道建設(shè)滯后，使完成的骨干工程效益難以發(fā)揮。

二干廉家莊支渠改造是2010年節(jié)水改造項(xiàng)目，設(shè)計(jì)灌溉面積1.1萬(wàn)畝，提水流量0.378m3/s，灌溉范圍包括永濟(jì)市卿頭鎮(zhèn)4個(gè)行政村，存在斗渠不配套，骨干工程效益難以發(fā)揮的問(wèn)題。

二干六支改造是2006年節(jié)水改造項(xiàng)目，設(shè)計(jì)灌溉面積1.23萬(wàn)畝，提水流量0.42m3/s，灌溉范圍包括永濟(jì)市卿頭鎮(zhèn)4個(gè)行政村，同樣存在斗渠不配套，骨干工程效益難以發(fā)揮的問(wèn)題。

3 工程設(shè)計(jì)方案

本次設(shè)計(jì)結(jié)合灌區(qū)灌溉運(yùn)行實(shí)際，以擴(kuò)大實(shí)灌面積為主。確定工程建設(shè)內(nèi)容為:韓家莊北分支渠配套斗渠1條(9斗)，總長(zhǎng)3.55km，渠系建筑物39座;二干六支渠配套斗渠1條(6斗)，總長(zhǎng)1.98km，渠系建筑物36座;廉家莊支配套斗渠3條(11，12，13斗)，總長(zhǎng)2.35km，渠系建筑物48座。

3.1 渠道工程布置原則

渠道布設(shè)的原則:1)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，因地制宜，合理布置渠道走向、長(zhǎng)度和斷面尺寸，盡可能使線路短、占地少、控制面積大，各斗渠均應(yīng)選擇在各自控制范圍內(nèi)地勢(shì)較高地帶，支渠對(duì)各斗渠實(shí)行分組輪灌;2)渠線避免深挖、高填和穿越村莊;3)渠道的轉(zhuǎn)彎半徑不應(yīng)小于水面寬度的2.5倍;4)照顧行政區(qū)劃，每個(gè)村莊均應(yīng)有獨(dú)立的配水口;5)做好渠、林、路的統(tǒng)一規(guī)劃，使田塊形狀較有規(guī)則，減少交叉建筑物便于配水和灌水，提高灌水工作效率。

本次配套斗渠長(zhǎng)0.5km～3.5km，間距根據(jù)機(jī)耕要求和農(nóng)渠的長(zhǎng)度相適應(yīng)來(lái)確定，為0.3km～0.5km，控制面積370畝 ～2600畝。

3.2 典型工程設(shè)計(jì)

本次斗渠配套范圍涉及3條支渠，故選擇渠系配套較為集中廉家莊支渠的斗渠作為典型工程進(jìn)行計(jì)算。

3.2.1 輪灌組的劃分

廉家莊支配套有1斗～17斗，根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》結(jié)合灌區(qū)內(nèi)的地形條件，行政區(qū)劃，并參照續(xù)渠道上節(jié)制閘位置劃分輪灌組，劃分結(jié)果見(jiàn)表1。

3.2.2 流量分配

廉家莊支支渠設(shè)計(jì)流量0.378m3/s，根據(jù)本次規(guī)劃斗渠和已建斗渠的控制面積對(duì)支渠流量進(jìn)行分配，各斗渠控制面積和設(shè)計(jì)流量見(jiàn)表1。

3.3 渠道縱橫斷面設(shè)計(jì)

3.3.1 渠道縱斷面設(shè)計(jì)

按照灌區(qū)渠系規(guī)劃布置原則，渠道布設(shè)在各自控制范圍內(nèi)較高地段，以增加灌溉面積，各斗渠從支渠上直接取水，為最大限度控制灌溉面積，根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.1.14條的規(guī)定，末級(jí)渠道放水口的水位高出平整后田面進(jìn)水端不少于10cm，斗渠布設(shè)以填方為主，渠道設(shè)計(jì)縱坡根據(jù)實(shí)際地形確定。

3.3.2 渠道橫斷面設(shè)計(jì)

渠道防滲斷面采用U型渠，其優(yōu)點(diǎn)主要有:1)水力條件好，挾沙能力強(qiáng)，適于輸含沙水流;2)渠口窄，不會(huì)增加占地;3)整體性強(qiáng);4)便于滑模和U型機(jī)械施工，施工速度快。U型渠道的斷面尺寸嚴(yán)格按照山西省水利廳發(fā)布的《山西省小型U型渠道防滲工程標(biāo)準(zhǔn)圖集》進(jìn)行。

表1 韓家莊站北分支渠輪灌組劃分及流量分配

渠道輸水能力根據(jù)明渠均勻流公式計(jì)算:

其中，Q為流量，m3/s;ω為過(guò)水?dāng)嗝娴拿娣e，m2;C為謝才系數(shù)，C=R1/6;R為水力半徑，為濕周;i為渠道縱坡。

各斗渠斷面及水力要素見(jiàn)表2。

表2 渠道水力要素表

3.4 渠系建筑物設(shè)計(jì)

渠系建筑物的布置原則:1)滿足渠道輸水、分水、量水和防洪的要求;2)建筑物的數(shù)量在保證安全運(yùn)行、便于管理的前提下，力求數(shù)量少、工程量省;3)流態(tài)穩(wěn)定，水頭損失小，能控制較大的灌溉面積;4)應(yīng)做到灌區(qū)交通順暢，便利群眾生產(chǎn)。本次設(shè)計(jì)渠道配套各斗渠所經(jīng)地段，地形坡度起伏不大，按照灌區(qū)規(guī)劃原則，考慮灌區(qū)交通、機(jī)耕、配水管理等要求相應(yīng)地布設(shè)了農(nóng)口、機(jī)耕橋、量水槽等渠系建筑物113座。

建筑物的分布情況統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。

表3 渠道建筑物統(tǒng)計(jì)表

3.4.1 量水槽

為了方便管理，準(zhǔn)確測(cè)量進(jìn)入每條斗渠流量，在每條斗渠起始段都設(shè)置1座無(wú)喉道式量水槽。這是在巴歇爾量水槽基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種新型量水設(shè)施，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、省工省料、不易淤積和觀測(cè)精度高等優(yōu)點(diǎn)。槽體采用現(xiàn)澆C20混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)渠道過(guò)水能力，選擇適宜的量水槽尺寸(喉寬和槽長(zhǎng))。另外，根據(jù)渠道壅水要求和水槽為自由出流，相應(yīng)確定槽底高程。水槽進(jìn)口段以3∶1收縮，出口段以6∶1擴(kuò)散，在距進(jìn)口和出口為槽長(zhǎng)1/9處設(shè)立上、下游觀測(cè)水尺，用以計(jì)量。

3.4.2 機(jī)耕橋

根據(jù)渠道與田間機(jī)耕路交叉和農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)地的通行要求，需在渠道上布置機(jī)耕橋。本次設(shè)計(jì)的5條斗渠上共需設(shè)置44座機(jī)耕橋，考慮到道路車(chē)輛運(yùn)載的實(shí)際情況，橋梁荷載按“汽—10”設(shè)計(jì)，“履帶—50”校核。為了不改變渠道水流條件，渠道在橋下仍保持原“U”形斷面。橋面凈寬3.5m，橋板采用預(yù)制C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)渠道規(guī)格，D50渠道的橋板長(zhǎng)度為1.3m，板厚14cm。鋪裝層為現(xiàn)澆C25細(xì)石混凝土厚6cm。路緣石采用M7.5水泥砂漿砌磚結(jié)構(gòu)，寬0.25m，高0.3m。輕型橋臺(tái)支承為M7.5水泥砂漿砌塊石結(jié)構(gòu)，頂寬 0.5m，高1.2m～2.4m，底寬 0.8m，上部設(shè)現(xiàn)澆C20鋼筋混凝土臺(tái)帽，橋臺(tái)基礎(chǔ)采用0.3m厚3∶7灰土墊層。經(jīng)計(jì)算，橋臺(tái)地基承載力要求不小于120kPa。

3.4.3 農(nóng)口

根據(jù)各斗渠控制的灌溉面積和地形條件，結(jié)合渠道交叉建筑物和村級(jí)行政區(qū)劃等因素設(shè)置農(nóng)口。經(jīng)實(shí)地勘察規(guī)劃，本次設(shè)計(jì)的5條斗渠上共需布置農(nóng)口64座，農(nóng)口間距50m～150m。各農(nóng)口與斗渠成90°分水角，為方便施工，農(nóng)口在保持U形渠道斷面不變的情況下，在進(jìn)口處預(yù)留20cm的矩形分水口，底部高程與斗渠底齊平。農(nóng)口采用現(xiàn)澆C20混凝土結(jié)構(gòu)，厚度10cm，進(jìn)口處設(shè)一閘槽，側(cè)槽底槽尺寸均為3cm×5cm(寬×深)，考慮防盜要求，閘板采用鐵片結(jié)構(gòu)。農(nóng)口后接的毛渠全部為土渠，為了滿足農(nóng)口的渠基防沖要求，農(nóng)口末端設(shè)40cm×40cm的消力池，池深10cm。

4 主要評(píng)價(jià)結(jié)論及建議

該工程建成后，較好地解決了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)灌溉用水不足的問(wèn)題，為該地農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)提供有力保障，對(duì)促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，提高農(nóng)民的收入有著重要的意義。因此，建議盡快實(shí)施。