農(nóng)科院東陽試驗(yàn)示范基地水利配套工程方案設(shè)計(jì)

王艷軍

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

山西省農(nóng)科院是山西省重要的農(nóng)業(yè)科研單位，原試驗(yàn)示范基地位于太原北營(yíng)，為適應(yīng)太原市城市發(fā)展的需要，對(duì)該基地進(jìn)行整體搬遷，新建的東陽試驗(yàn)示范基地位于晉中市榆次區(qū)東陽鎮(zhèn)西陽村北，距太原市區(qū)約20 km。試驗(yàn)示范基地所在的東陽鎮(zhèn)位于榆次區(qū)西南端，基地東邊為太長(zhǎng)高速公路榆次出口，南邊界緊鄰東（陽）—徐（溝）公路，東西寬約1.8 km，南北長(zhǎng)約 1.5～1.65 km，面積約 166.7 hm2。

東陽試驗(yàn)示范基地屬晉中盆地瀟河沖積平原區(qū)，基地內(nèi)地形平坦，地面高程在海拔795～800 m之間，項(xiàng)目區(qū)有津水河穿過。工程區(qū)地處汾河支流津水河流域，晉中盆地西邊部，河流相洪沖積平原區(qū)，總體地形東南高西北低，略有起伏。

2 工程任務(wù)及方案設(shè)計(jì)

2.1 工程任務(wù)

東陽試驗(yàn)示范基地水利配套工程的任務(wù)主要有：一是確保試驗(yàn)示范基地防洪安全；二是保證項(xiàng)目區(qū)133.3 hm2試驗(yàn)示范地的灌溉水源，促進(jìn)當(dāng)?shù)乜蒲锌沙掷m(xù)發(fā)展。

2.2 方案設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：修整排洪渠1.88 km；新建備用蓄水池3萬m3；更新機(jī)井4眼，配套機(jī)井8眼；灌溉方式采用以低壓管灌方式為重點(diǎn)，同時(shí)考慮部分滴灌和涌泉灌工程的節(jié)水灌溉方式。

3 水源及輸水管網(wǎng)工程

3.1 供水水源

項(xiàng)目區(qū)灌溉供水水源以現(xiàn)有機(jī)井為主，新建蓄水池作為備用。項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)有機(jī)井12眼，分布不均，成井年代不一，本次設(shè)計(jì)根據(jù)水文地質(zhì)情況，考慮項(xiàng)目區(qū)均勻分布，4眼更新機(jī)井位置進(jìn)行調(diào)整，其余8眼機(jī)井配套自控設(shè)備。在各機(jī)井附近建機(jī)井管理房12個(gè)，新建3萬m3蓄水池作為灌溉高峰期補(bǔ)充水源。

3.2 輸水管網(wǎng)工程

根據(jù)科學(xué)試驗(yàn)需求，對(duì)配水管網(wǎng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。低壓管道灌溉面積100 hm2，為方便機(jī)械化耕作，調(diào)整了支管間距。其中膜下滴灌面積12.3 hm2，大棚滴灌面積17 hm2，涌泉灌面積4 hm2。

3.2.1 低壓管道灌溉

灌溉水源以水井為主，備用水源作補(bǔ)充。項(xiàng)目區(qū)正常情況下實(shí)行單井單灌，平均每眼井負(fù)擔(dān)的灌溉面積為13.3 hm2；灌溉用水高峰時(shí)段，當(dāng)某一地塊用水不足時(shí)，啟用備用水源或就近機(jī)井水源為補(bǔ)充。

項(xiàng)目區(qū)東片區(qū)3～5號(hào)水井出水干管相互連通形成環(huán)狀管網(wǎng)，水源相互補(bǔ)充；西片區(qū)6～12號(hào)機(jī)井出水干管以及備用水源出水管道相互連通形成管網(wǎng)，水源相互補(bǔ)充。

低壓管道灌溉方式為地埋管道引水灌溉，輸水管道采用干、支兩級(jí)固定低壓管道，田間設(shè)給水栓，給水栓軟管連接澆灌。管網(wǎng)布置采用“豐”字形和梳子形，一般支管垂直于干管布置，地塊南北邊各布置一條支管，中央布置一條支管。一條支管接多個(gè)給水拴，給水栓間距一般為50 m，接軟管兩側(cè)供水。每個(gè)出水口設(shè)混凝土消力池進(jìn)行保護(hù)，管道與機(jī)泵出水口連接處安裝止回閥和排氣閥，干管與支管連接處設(shè)檢修閥，每條支管末端設(shè)滲水井。管道布置一般為直線，避免彎道和起伏，同時(shí)管道與田間道路布置相結(jié)合，方便管理。輸水管道埋設(shè)在地面以下，管頂以上覆土深度1.0 m。管材選用直徑110 mm、0.4 MPa和直徑125 mm、0.6 MPaPE管。

3.2.2 滴灌

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)2號(hào)水井負(fù)責(zé)東1、東2地塊連棟溫室和大棚滴灌用水，獨(dú)立成網(wǎng)。滴灌方式采用內(nèi)鑲式滴管帶灌溉，工作制度采用輪灌布置。滴灌系統(tǒng)由首部樞紐、管網(wǎng)及滴管帶組成。首部樞紐包含閘閥、壓力表、施肥灌等，布置在大棚內(nèi)。管網(wǎng)系統(tǒng)由干管、支管、滴管帶及各種管件組成，干管布設(shè)在大棚外側(cè)；支管垂直干管布置，并延伸至大棚內(nèi)，與大棚平行布置；滴管帶垂直支管布置，間距1m；毛管間距1m，長(zhǎng)度10m。管材選用直徑110 mm、0.4 MPaPE管。干、支管埋設(shè)方法與低壓管道相同。

3.2.3 膜下滴灌

項(xiàng)目區(qū)西4、西5、西6地塊采用膜下滴灌方式，灌溉水源由7號(hào)水井供給。7號(hào)水井與相鄰的6號(hào)和8號(hào)水井連通形成管網(wǎng)，水源相互補(bǔ)充。

3.2.4 涌泉灌

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)東8地塊除建設(shè)用地外其余主要種植果樹，采用涌泉灌溉方式，灌溉水源為1號(hào)水井，獨(dú)立成網(wǎng)。系統(tǒng)管網(wǎng)為：干管、支管和毛管三級(jí)，管網(wǎng)布置采用梳子形。干管布置于地塊南、北兩端；支管垂直于干管布置，間距50 m；毛管垂直于支管布置，在一顆果樹旁布置3個(gè)涌水器。干管與支管連接處設(shè)檢修閥，每條支管末端設(shè)滲水井。干、支管埋設(shè)方法與低壓管道相同。

3.3 蓄水池設(shè)計(jì)

3.3.1 蓄水池容量確定

按照灌溉制度設(shè)計(jì)及水量平衡，項(xiàng)目區(qū)全年總灌溉需水量為36.4萬m3，備用水源按總需水量的8%考慮，確定蓄水池容積為3萬m3。

3.3.2 蓄水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

蓄水池采用均質(zhì)碾壓土填筑，東、西、北三側(cè)利用現(xiàn)有地形，南側(cè)為均質(zhì)土碾壓池堤。蓄水池池底高程791.2 m，池頂高程 794.7 m，池深3.5 m，池底南北長(zhǎng)35 m，東西長(zhǎng)290 m，為梯形斷面，臨水面坡度 1∶2.0，南側(cè)土堤背水側(cè)坡度1∶2.5。蓄水池池底清基后進(jìn)行池底碾壓密實(shí)，鋪設(shè)防滲復(fù)合土工膜，其上為600 mm厚覆土層。蓄水池內(nèi)側(cè)坡面經(jīng)碾壓、整平后自下而上依次鋪設(shè)防滲復(fù)合土工膜、20 mm厚的砂漿墊層和150 mm厚的現(xiàn)澆混凝土板，水位變幅區(qū)每塊板尺寸為2.0 m×2.0 m，其他部位每塊板尺寸為5.0 m×5.0 m，板與板之間的伸縮縫內(nèi)填充聚硫密封膠，坡面現(xiàn)澆混凝土板護(hù)面需延伸入池底面5 m。蓄水池南側(cè)均質(zhì)碾壓土堤下游坡采用連鎖型混凝土生態(tài)磚防護(hù)，其下為150 mm厚的中細(xì)砂墊層。池頂四周均設(shè)3 m寬的人行道，路面鋪設(shè)人行方磚，下墊100 mm厚中細(xì)砂墊層。池頂臨水側(cè)均用石材欄桿防護(hù)，南側(cè)池頂背水側(cè)用路緣石防護(hù)，路緣石每隔20 m留一缺口，方便排水。蓄水池南側(cè)土堤背水側(cè)793.3 m高程處設(shè)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，中間設(shè)1個(gè)，兩側(cè)距池端10 m處各設(shè)1個(gè)，觀測(cè)土堤的沉降變形。池頂以上東、北兩側(cè)與項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃道路以1∶2.0的斜坡銜接，坡面為生態(tài)護(hù)坡，并用砌石做3處臺(tái)階與項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃道路連通。

3.4 排洪渠改造設(shè)計(jì)

3.4.1 排洪渠流量確定

按照《防洪標(biāo)準(zhǔn)》，確定本工程等別為Ⅴ等，建筑物級(jí)別為Ⅴ級(jí)，設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，但由于津水河穿東（東陽）清（清徐）公路，公路排洪涵最大過流能力僅16.48 m3/s，下游民生干渠最大輸水流量為22.9 m3/s，考慮一定的安全余度，故排洪渠設(shè)計(jì)流量確定為30 m3/s。

3.4.2 排洪渠布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)排洪渠的走向及地形條件，將排洪渠分為兩段，上游段全長(zhǎng)903 m，設(shè)計(jì)縱坡1/500；下游段全長(zhǎng)977 m，設(shè)計(jì)縱坡1/400。排洪渠全長(zhǎng)1.88 km，梯形斷面，底寬10 m，兩側(cè)邊墻采用漿砌石重力式結(jié)構(gòu)，內(nèi)坡坡比1∶0.4，外坡為直立，堤頂設(shè)20 cm厚混凝土壓頂，渠底以上墻高2.2～2.3 m，基礎(chǔ)深入渠底以下0.8 m。排洪渠底面設(shè)0.3 m厚漿砌石護(hù)底，漿砌石斷面每10 m設(shè)一道伸縮縫，縫內(nèi)設(shè)止水，內(nèi)填PE泡沫板，表面用瀝青砂漿填縫。渠底及邊墻基礎(chǔ)圬工結(jié)構(gòu)下部依次為30 cm素土夯實(shí)和復(fù)合土工膜。排洪渠堤頂兩側(cè)為1 m寬的人行路，外側(cè)土質(zhì)邊坡1∶2.0，人行路和土質(zhì)邊坡均采用植草磚防護(hù)。沿排洪渠每隔450 m左右，在渠堤外側(cè)土質(zhì)邊坡設(shè)置人行臺(tái)階。

3.4.3 節(jié)制閘設(shè)計(jì)

沿排洪渠平均每隔450 m左右設(shè)1座節(jié)制閘，共設(shè)4座，攔蓄非汛期洪水，閘前最大蓄水深度1.437 m，末端最小蓄水深度0.32 m，排洪渠總蓄水量2.7萬m3。

節(jié)制閘垂直于排洪渠布置，由進(jìn)口漸變段、閘室段和出口漸變段三部分組成。進(jìn)出口漸變段長(zhǎng)均為5 m，采用M7.5漿砌石圬工結(jié)構(gòu)。閘室段長(zhǎng)7 m，3孔，閘孔尺寸 3 m×2.3 m（寬×高），底板厚 80 cm，中墩厚1 m，邊墩厚0.9 m，均采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。底板下部設(shè)10 cm厚的C15混凝土墊層，基礎(chǔ)處理采用30 cm厚的3∶7灰土墊層。啟閉平臺(tái)和操作平臺(tái)均采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。操作平臺(tái)兩側(cè)設(shè)鋼梯，外側(cè)設(shè)不銹鋼欄桿。閘門采用手電兩用螺桿式啟閉機(jī)，平板鑄鐵閘門。

3.4.4 分水閘設(shè)計(jì)

分水閘位于4號(hào)節(jié)制閘上游側(cè)樁號(hào)1+712處，與排洪渠正交。閘室采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，1孔，孔口尺寸1.2 m×2.3 m（寬×高），底板厚50 cm，兩側(cè)邊墩厚0.7 m。底板下部設(shè)10 cm厚的C15混凝土墊層，基礎(chǔ)處理采用30 cm厚的3∶7灰土墊層。閘門采用手電兩用螺桿式啟閉機(jī)，平板鑄鐵閘門。

分水閘室段與退水管進(jìn)水池以1∶0.5陡坡相接組成過渡段，水平長(zhǎng)0.94 m，進(jìn)水池長(zhǎng)2.04 m，寬1.2 m，深3.8 m，均采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)處理與閘室段相同。

4 結(jié)語

本工程的興建不僅可以提高工程區(qū)的防洪等級(jí)，同時(shí)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目區(qū)實(shí)行自動(dòng)化、智能化管理，可對(duì)該示范基地進(jìn)行長(zhǎng)距離統(tǒng)一調(diào)度。