灌區(qū)規(guī)劃中的灌溉與排水工程布置

張永華

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

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灌區(qū)規(guī)劃中的灌溉與排水工程布置

張永華

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

摘要：灌溉與排水工程是為防治農(nóng)田旱、澇、漬和鹽堿等災(zāi)害而采取的各種措施總稱。根據(jù)灌溉與排水工程設(shè)計(jì)理論與方法，應(yīng)用于位于依蘭縣松花江的左岸的巴蘭河灌區(qū)工程設(shè)計(jì)中。灌區(qū)設(shè)計(jì)總灌溉面積14 273 hm2，干渠總長度為43.29 km。文章在工程布置中從灌溉渠系和排水渠系布置兩方面分別進(jìn)行布置，從節(jié)水灌溉規(guī)劃、典型區(qū)規(guī)劃和防洪除澇工程等方面進(jìn)行分析計(jì)算，為灌區(qū)總體規(guī)劃提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：灌溉；排水；規(guī)劃；工程布置

0引言

灌溉排水工程學(xué)是一門研究農(nóng)田水分狀況和地區(qū)水情變化規(guī)律及其調(diào)節(jié)措施、消除水旱災(zāi)害和利用水資源為發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而服務(wù)的科學(xué)。灌溉與排水工程是為防治農(nóng)田旱、澇、漬和鹽堿等災(zāi)害而采取的各種措施總稱。包括水源工程、輸水工程、排水工程、噴微灌工程、渠系建筑物工程和泵站及輸配電工程。通過實(shí)施灌溉與排水工程,合理利用水資源,形成“旱能灌、澇能排、漬能降”的灌排體系,采取節(jié)水灌溉措施,增加有效灌溉面積[1]。

本文根據(jù)灌溉與排水工程設(shè)計(jì)理論與方法對(duì)巴蘭河灌區(qū)的灌溉與排水工程進(jìn)行布置，為灌區(qū)規(guī)劃提供依據(jù)。

1灌區(qū)基本情況

巴蘭河灌區(qū)位于依蘭縣松花江的左岸，位于小興安嶺山脈的東南側(cè)，是巴蘭河流域唯一的灌區(qū)。地理位置E129°20′～129°38′，N46°19′～46°31′。

灌區(qū)行政區(qū)劃隸屬迎蘭鄉(xiāng)、德裕鄉(xiāng)和依蘭農(nóng)場(chǎng)，是主要朝鮮族聚集地。灌區(qū)控制面積16 933 hm2，現(xiàn)有灌溉面積3 753 hm2，全部為水田。灌區(qū)地形西高東低，北高南低，海拔高程一般為100～140 m。分布于巴蘭河兩側(cè)，由階地和低漫灘組成。灌區(qū)設(shè)計(jì)總灌溉面積14 273 hm2，其中水田11 093 hm2，旱田3 180 hm2。

2灌區(qū)規(guī)劃的必要性

2.1　是實(shí)施黑龍江省千億斤糧食生產(chǎn)能力戰(zhàn)略的需要

巴蘭河灌區(qū)是依蘭縣農(nóng)業(yè)區(qū)劃的水稻主產(chǎn)區(qū)，是《黑龍江省千億斤糧食生產(chǎn)能力戰(zhàn)略工程》中的具體項(xiàng)目。灌區(qū)是朝鮮族區(qū)，有悠久的種稻歷史和豐富的種稻經(jīng)驗(yàn)，隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，農(nóng)民的種稻積極性越發(fā)高漲。

2.2　為建設(shè)旱澇保收、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)農(nóng)業(yè)服務(wù)

流域內(nèi)控制性工程較少，徑流的年內(nèi)分配不均勻，使巴蘭河流域的水資源利用率較低。巴蘭河自然徑流已不能滿足水稻日益發(fā)展的需要，就現(xiàn)有灌區(qū)而言，經(jīng)常出現(xiàn)水稻渴水現(xiàn)象。修建丹青水庫后可解決灌區(qū)用水日趨緊張的矛盾，提高現(xiàn)有灌區(qū)灌溉保證率，擴(kuò)大灌溉面積。為建設(shè)旱澇保收、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)農(nóng)業(yè)服務(wù)。

2.3　為灌區(qū)的進(jìn)一步發(fā)展提供依據(jù)

灌區(qū)經(jīng)多年建設(shè)和發(fā)展，已具有一定的規(guī)模，但灌區(qū)的渠道滲漏比較嚴(yán)重，水利用系數(shù)在0.5左右，嚴(yán)重的影響了水田的面積發(fā)展，加之灌區(qū)內(nèi)渠系工程不配套，渠系建筑物老化、破損以及用水缺乏科學(xué)管理等原因，造成大量的水資源浪費(fèi)，且加重排水的負(fù)擔(dān)，同時(shí)過量的灌溉，嚴(yán)重的滲漏致使地下水位升高，破壞土壤的結(jié)構(gòu)，造成水田面積停滯不前，直接影響了灌區(qū)的進(jìn)一步發(fā)展。

3工程布置

3.1　灌溉渠系布置

本次規(guī)劃灌溉面積14 273 hm2。各干渠灌溉面積及長度見表1。

表1　各干渠灌溉面積及長度表

3.1.1宏興干渠

宏興干渠規(guī)劃長度與現(xiàn)狀長度一致，其中總干至水利站前分水閘，有3 km滲水段。本干渠布設(shè)10條支渠和兩條分干，其中10條支渠為已有支渠，支渠總長35.07 km，其中德裕支渠長7.96 km，有4.5 km滲水段，需要防滲處理；另外2分干在宏興干渠西側(cè)，為新建渠道，分別在宏興干渠2+241和9+068處，分別設(shè)置提水泵站，流量為0.75 m3/s和1.80 m3/s，灌溉旱田，總長度為24.98 km，其中高一線分干長9.02 km，其中663m，為引水管道，高二線分干長15.97 km，其中2.11 km，為引水管道。宏興渠首現(xiàn)狀引水流量12 m3/s，設(shè)計(jì)流量達(dá)到13.45 m3/s的流量，現(xiàn)狀已不能夠滿足規(guī)劃灌區(qū)引水要求，需要擴(kuò)建。

3.1.2自興干渠

自興干渠規(guī)劃長度與現(xiàn)狀長度一致，其中有2.5 km滲漏段，需要防滲處理。布設(shè)7條支渠，總長10.12 km，布設(shè)2條直斗，總長0.27 km。自興渠首現(xiàn)狀最大引水流量18 m3/s，其中含宏興電站引水流量12 m3/s。本次規(guī)劃自興渠首需要引水流量為2.91 m3/s，自興渠首規(guī)模已滿足本次規(guī)劃要求，但需維修加固。

3.1.3迎蘭干渠

灌區(qū)在巴蘭河的下游右岸，攔河壩為堆石壩。迎蘭灌區(qū)包括1條干渠，2條支渠，1條直斗。各干渠流量見表2。

表2　各干渠流量表

本次規(guī)劃灌區(qū)渠系建筑物123座，其中橋、涵40座，分水閘23座，跌水18座，節(jié)制閘23座，退水閘3座，渡槽14座，提水泵站12座。

3.2　排水渠系布置

本此規(guī)劃設(shè)計(jì)排水溝道的布置盡量利用已有的排水設(shè)施。排水總控制面積16 933 hm2。按自然地形、工程現(xiàn)狀和排水出路及承泄區(qū)，劃分3個(gè)排水分區(qū)，分別為宏興排水區(qū)、自興排水區(qū)和迎蘭排水區(qū)。

3.2.1宏興排水區(qū)

宏興排水區(qū)為旱田和水田及山洪排水，只要承泄區(qū)為巴蘭河和松花江，區(qū)內(nèi)大部分為現(xiàn)有溝道，排水面積為278 km2，其中灌區(qū)內(nèi)排水面積為135.4 km2，灌區(qū)外為143.5 km2，區(qū)內(nèi)只要由排干和坡洪溝來承擔(dān)排水，其中包括坡洪溝8條，干溝14條，支溝24條，干溝長度為41.33 km，坡洪溝長度為46.47 km，支溝長度為32.41 km，坡洪溝及干溝均為現(xiàn)有溝道，支溝中有1條為新建溝道，其余為現(xiàn)有溝道。本排水分區(qū)排水流量共為21.07m3/s。

3.2.2自興排水區(qū)

自興排水區(qū)主要承泄區(qū)為巴蘭河，區(qū)內(nèi)均無骨干溝道，本次設(shè)計(jì)共布置8條支溝，均直接排入巴蘭河，8條支溝長度為16.81 km，排水面積為17.47 km。本排水分區(qū)排水流量共為2.69m3/s。

3.2.3迎蘭排水區(qū)

迎蘭排水區(qū)主要承泄區(qū)為松花江和巴蘭河，區(qū)內(nèi)溝道布置3條排干，為永樂、迎蘭和中原排干，長度為8.19 km，排水面積為14.04 km2，支溝5條，長度為4.56 km。迎蘭排水區(qū)中干溝和支溝均為現(xiàn)有溝道。本排水分區(qū)排水流量共為2.16m3/s。

本次規(guī)劃中溝道建筑物橋涵及渡槽共35座。本灌區(qū)沿河流兩側(cè)灌溉，灌區(qū)排水系統(tǒng)均為自排。

4節(jié)水灌溉規(guī)劃

巴蘭河灌區(qū)分布在巴蘭河兩岸的河谷地帶，灌溉渠道多布置在漫灘地上，有些渠道滲漏比較大，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，現(xiàn)狀灌溉水利用系數(shù)為0.5。通過農(nóng)業(yè)措施、工程措施和管理措施相結(jié)合，合理有效地利用有限的水資源，提高灌溉水的利用率，充分發(fā)揮水土資源效益。

節(jié)水措施主要包括工程措施、農(nóng)業(yè)措施和管理措施。巴蘭河灌區(qū)經(jīng)過多年建設(shè)和發(fā)展，水田灌溉渠道和渠系工程已初具規(guī)模，但渠道防滲工程還沒有全面推廣，部分位于河岸附近漫灘地上的渠道滲水，需要采取防滲措施。

渠道防滲襯砌是提高渠系水利用系數(shù)的主要措施。根據(jù)渠道實(shí)際運(yùn)行情況確定，需要進(jìn)行防滲襯砌的渠道有兩條，總長度10 km。宏興干渠上，總干至水利站前分水閘，有3 km滲水段，德裕干渠長有4.5 km滲水段需要防滲處理。自興干渠有2.5 km滲漏段需要防滲處理。在全灌區(qū)內(nèi)推廣農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)。另外，對(duì)田間進(jìn)行土地平整，水田逐漸實(shí)現(xiàn)格田化，提高田間水的利用系數(shù)。根據(jù)以上措施，利用系數(shù)可提高到0.6，節(jié)約水量728 萬 m3。在管理上要進(jìn)行管理體制和運(yùn)行機(jī)制的改革，加強(qiáng)用水調(diào)度和管理。

5典型區(qū)規(guī)劃

渠系布置考慮地形條件，對(duì)田間工程進(jìn)行田、渠、路、林、溝統(tǒng)一規(guī)劃，因地制宜，合理布置灌排渠系。支渠以下田間工程包括灌溉渠、排水溝、田間道路和土地平整等項(xiàng)工程。在規(guī)劃階段的工程量、材料量計(jì)算，采用擴(kuò)大指標(biāo)估算。田間工程擴(kuò)大指標(biāo)見表3，田間工程量見表4。

表3　田間工程擴(kuò)大指標(biāo)表　m3/hm2

表4　田間工程量匯總表　萬m3

6防洪除澇工程

巴蘭河灌區(qū)現(xiàn)有渠道宏興干渠和自興干渠的西側(cè)大部分為丘陵、坡地，坡水溝道較多。現(xiàn)狀的坡水溝道經(jīng)過多年運(yùn)行，現(xiàn)已基本完善。排水承泄區(qū)為巴蘭河、黑背河、無風(fēng)浪河、舒樂河和松花江。

根據(jù)灌區(qū)地形情況，高線干渠和自興干渠存在坡水威脅渠道安全問題，需要布置截流溝，將坡水直接送到自然坡洪溝中。

自興干渠西側(cè)有9.1 km坡洪威脅渠道，需要設(shè)計(jì)截流溝，積水面積9.62 km2。方案二和四中新增高線干渠，洪水直接沖刷渠道，需要設(shè)置截流溝，將坡水送到坡水溝道。按高水高排，分割水勢(shì)原則，布置截流溝，計(jì)算流量。

坡水流量計(jì)算按《黑龍江省水文圖集》[2]查算的洪水參數(shù)，按下列公式進(jìn)行坡水計(jì)算。

QP=CPF0.67KP/K5%

(1)

式中：QP為各設(shè)計(jì)頻率的洪峰流量，m3/s；CP為洪峰流量參數(shù),根據(jù)水文圖集查算3.0；F為集水面積，km2；KP為設(shè)計(jì)頻率為P的模數(shù)系數(shù)，根據(jù)水文圖集查算P=5%,KP=3.97，P=10%,KP=2.67，P=20%,KP=1.52；K5%為20 a一遇的模比系數(shù)。

截流溝總工程量為26.37 萬m3，其中挖方量15.17 萬 m3，填方量11.20 萬 m3。

綜上所述，通過灌溉排水工程的合理布置，才能促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展,才能提高農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入,提高農(nóng)村農(nóng)民的生活質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪志農(nóng).灌溉排水工程學(xué)：第2版[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2010：28-36.

[2]黑龍江省水利廳.黑龍江省水文圖集[M].哈爾濱：黑龍江省新聞出版局圖書管理處，1996：7-11.

[作者簡介]張永華(1983-)，女，黑龍江雙鴨山人，工程師。

[收稿日期]2015-06-28

中圖分類號(hào)：S157

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1007-7596(2015)09-0092-03