汾西灌區(qū)節(jié)水改造工程規(guī)劃設計

薛進杰

（山西省汾河水庫管理局，山西 太原 030006）

1 灌溉工程現(xiàn)狀及存在問題

汾西灌區(qū)位于山西省中南部、汾河下游，縱貫臨汾市洪洞、堯都、襄汾3縣（區(qū)）的汾河西側，包括23個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、391個自然村，人口58萬。是一座自流與提灌相結合的大型灌區(qū)，灌溉面積3.33萬hm2。灌區(qū)呈長條形，南北長約120 km，地面平均坡度1/3000～1/4000；東西寬 5～15 km，地面平均坡度 1/50～1/100。灌區(qū)地勢西高東低，北高南低，地面高程在400～620m之間。灌區(qū)共有水源3處，干渠9條；支、斗、農(nóng)渠2100條；各級渠系建筑物16694件；中小型水庫7座；電灌站62座，小水電站1座。

目前，灌區(qū)主要存在以下問題：第一，渠道防滲率低、滲漏嚴重。灌區(qū)各干渠總長236.02 km，防滲長度122.33 km，防滲率僅52%，除防滲配套完畢的躍進渠外，其余干渠有的是土渠，已襯砌段出現(xiàn)不同程度的破壞，特別是灌區(qū)輸水骨干渠道七一渠，渠道襯砌破壞嚴重，支、斗、農(nóng)基本為土渠。第二，渠系建筑物配套率低，老化失修嚴重。七一渠雖進行過配套，但大部分老化損壞，且不能正常運行，支、斗、農(nóng)渠基本上無建筑物，跑水漏水相當嚴重，任意開口灌溉現(xiàn)象十分普遍。第三，田面工程達不到規(guī)范要求，水資源浪費現(xiàn)象嚴重。根據(jù)節(jié)水規(guī)范要求，大型灌區(qū)田間水利用系數(shù)不低于0.9，灌溉水利用系數(shù)不低于0.5，畦長不大于75m，畦寬不大于3m，而汾西灌區(qū)田間水利用系數(shù)僅0.75（含農(nóng)渠），畦長多為100～200m，地塊平整度達不到規(guī)范要求，灌水定額一般為1500～2250m3/hm2，最多達3000m3/hm2，水資源浪費現(xiàn)象十分嚴重，上下游用水矛盾突出。

為保證灌區(qū)內(nèi)規(guī)劃后達到46840 hm2的農(nóng)田灌溉要求，保證城市生活用水及工業(yè)用水，必須對其骨干工程進行續(xù)建配套，對其田面工程進行節(jié)水改造。

2 節(jié)水技術選擇

汾西灌區(qū)是1958年在龍子祠和通利渠兩個灌區(qū)基礎上發(fā)展起來的大型灌區(qū)，多年來均采用畦灌，畦塊、渠系布置已形成一定規(guī)模。灌區(qū)內(nèi)地勢平坦，主要種植小麥、玉米、棉花等經(jīng)濟作物，水源為龍子祠泉、郭莊泉及汾河來水，均為地表水，規(guī)劃以投資少、節(jié)水效果好、管理費用低、工程簡單的“U”型渠防滲配套為主，適當發(fā)展小畦灌、管灌和噴灌。

規(guī)劃畦灌區(qū)節(jié)水技術為斗、農(nóng)渠全部采用150號現(xiàn)澆混凝土“U”型渠防滲并配套渠系建筑物。根據(jù)灌區(qū)土壤、渠系布置等特點，斗、農(nóng)渠均進行防滲配套時，灌溉水利用系數(shù)為0.7；斗渠進行防滲配套、農(nóng)渠為土渠時，灌溉水利用系數(shù)為0.65。

規(guī)劃管灌區(qū)地形復雜，高差大，且位于七一輸水干渠渠首，可利用其自然高差實施低壓管灌。

規(guī)劃噴灌區(qū)內(nèi)地少人多，農(nóng)民較富裕，主要種植蔬菜、藥材等低桿小畦作物，規(guī)劃采用固定式噴灌。

3 典型片節(jié)水改造規(guī)劃設計

3.1 新莊村節(jié)水典型片規(guī)劃

3.1.1 典型畦灌片選擇

汾西灌區(qū)自流面積18493.3 hm2，位于七一渠、躍進渠及七一水庫下游灌區(qū)，該灌區(qū)地勢較平坦，主要種植小麥、棉花、大秋等作物，規(guī)劃擬以小畦灌為主，選用七一渠新莊村為典型片。

七一渠新莊村節(jié)水典型片選在洪洞縣龍馬鄉(xiāng)新莊村附近，為七一渠干二十斗、干二十一斗、七支渠的控制面積，分水樁號分別為31+173，32+260，33+540，灌溉面積依次為 147.3 hm2，138 hm2，734.7 hm2，典型片規(guī)劃面積1020 hm2。

3.1.2 流量設計

節(jié)水典型片為一般灌區(qū)，在設計灌溉保證率為75%時，年灌溉天數(shù)203 d。七一渠對下屬各支、干斗渠道均為分組輪灌，干二十斗設計流量120 L/s，干二十一斗設計流量120 L/s，七支渠設計流量650 L/s。

根據(jù)典型片地形情況，干斗渠基本垂直等高線布置，干斗渠上設農(nóng)渠，農(nóng)渠基本沿等高線布置，間距400m，農(nóng)渠以下設毛渠，毛渠直接入畦灌溉。七支渠基本垂直等高線布置，支渠以下設支農(nóng)或斗渠，斗渠以下設農(nóng)、毛渠及輸水溝，輸水溝輸水入畦。

支或干斗渠以下渠道均為分組輪灌，斗渠間距500m，控制面積 45～120 hm2，設計流量 160～400 L/s，農(nóng)（支農(nóng)）渠控制面積 13～40 hm2，設計流量 30～190 L/s。

3.1.3 渠道防滲配套技術

斗農(nóng)渠均采用150號現(xiàn)澆混凝土“U”型渠防滲，干斗、斗渠共8條，設計總長10500m，設計縱坡1/200～1/300，襯砌厚度 7 cm，襯砌超高 10~15 cm，“U”型渠直徑40～80 cm，襯砌高45～80 cm；農(nóng)及支農(nóng)渠共50條，總長 27480m，設計縱坡 1/200～1/500，襯砌厚度 6 cm，襯砌超高 10～15 cm，“U”型渠直徑 30～80 cm，襯砌高40～70 cm。斗農(nóng)渠共配套建筑物1040座，其中分水口416座，車橋266座，節(jié)制閘205座，跌水95座，量水槽58座。

3.1.4 土地平整及畦面要求

平整土地以使水量分布均勻和不沖刷土壤為原則，畦塊應根據(jù)地形條件變化，沿畦塊長邊的方向有一定坡度，依據(jù)土壤透水性強弱，畦面坡度控制在0.001～0.003，畦長控制在 50～70m，畦寬長 2.5～3m，以畦塊為單元平整土地，避免大挖大填，減小工程量。

3.1.5 林路規(guī)劃

根據(jù)田面渠系布置情況，結合耕作方向，田間路基本沿干斗渠布置，路面凈寬3.0～4.0m，高出兩側地面20～50 cm，采用泥結石路面硬化，田間路兩側植楊樹，間距2.0m，生產(chǎn)路面寬2.0m，沿農(nóng)渠布置。

3.2 南石明節(jié)水典型片規(guī)劃

3.2.1 典型管灌片選擇

七一渠午陽渡槽（12+870）以上灌區(qū)地形復雜且高差大，當?shù)厝罕婋S意開口放水，渠道跑水嚴重，宜發(fā)展低壓自流管灌，管灌面積300 hm2；躍進渠中陳片當?shù)厝罕妼?jié)水灌溉有迫切要求，已自籌資金實施了部分管灌，該處適宜擴建管灌200 hm2，管灌總面積500 hm2。選擇七一渠南石明村附近為典型片。

南石明節(jié)水典型片為七一渠十干斗，位于洪洞縣堤村鄉(xiāng)南石明村西，自七一渠11+769處引水，渠底高509.91m，七一渠在該段設計流量為23～28m3/s，水深2.15～2.68m，設計按最不利情況考慮，水深取0.8m，相應水位510.71m。

3.2.2 流量設計、管系布置及管徑擬定

管灌灌區(qū)屬一般灌區(qū)，凈灌水定額750m3/hm2，按節(jié)水規(guī)劃要求，管灌水利用系數(shù)取0.95，田間水利用系數(shù)取0.9，灌水周期8 d，設計流量55 L/s。為便于管理，結合給水栓出水流量，斗管設計流量選用60 L/s。

節(jié)水典型片內(nèi)地勢西高東低，斗管基本垂直等高線向東延伸，全長970m，農(nóng)管基本垂直斗管布置，間距60～70m，共設農(nóng)管16條。農(nóng)管單向澆地隔50m左右設給水栓1個，雙向澆地隔100m左右設給水栓1個，給水栓出水流量15 L/s，每次工作的給水栓數(shù)為4個，給水栓將水注入毛渠后進入畦塊。

斗、農(nóng)管均采用價格經(jīng)濟、便于施工的PVC管，為防止管道凍脹破壞，管道均埋入地面以下0.8m，回填土均要求分層夯實。各級管徑為：斗管0+000—0+250管徑300 mm，0+250—0+970管徑250 mm；一至四農(nóng)管徑250 mm，五至十六農(nóng)管徑200 mm。

3.3 北許節(jié)水典型片規(guī)劃

3.3.1 典型噴灌片選擇

七一渠樁80+000附近，即南辛店鄉(xiāng)以北地下水資源較為豐富，地下水埋深40m左右，目前有水井約50眼，單井出水流量50~70m3/h，主要種植蔬菜、藥材等經(jīng)濟作物，宜發(fā)展固定式加壓噴灌，面積666.7 hm2，選擇七一渠北許村附近為典型片。

3.3.2 噴灌技術參數(shù)

節(jié)水典型片設計灌溉定額40 mm，設計耗水強度5 mm/d，灌水周期6.4 d，每臺機組按每天工作20 h計算，設計3號、8號井流量均為15 L/s。根據(jù)該地灌溉季節(jié)風向，采用矩形全圓噴灑，噴頭選用PY1-15中壓噴頭，噴嘴直徑7 mm，設計噴頭間距19m，支管間距21m，設計工作壓力250 kPa，設計霧化指標3571，每次工作噴頭數(shù)為18個，每組噴頭工作時間為5.33 h。

3.3.3 管系布置及管路設計

干管為南北方向，均垂直等高線布置，為順坡，支管垂直于干管且與作物種植方向一致，分布于干管兩側，呈“豐”字型，3號井干管1條，長420m，下設支管32條，總長7068m；8號井干管1條，長350m，下設支管28條，總長8854m。

干管采用PVC聚乙烯塑料硬管，管徑100 mm，支管及豎管均采用薄壁鋁管，管徑分別為75 mm，32 mm，按多噴頭支管的沿程水頭損失公式校核，均滿足設計要求。

3.3.4 加壓泵選擇

3號井、8號井相距較近，井深約60m，井口至動水位約45m，噴頭工作壓力取25m（水頭）時，按各級管道總長度的1.5%計算水頭損失約10m，地形高差2.5m，水泵總揚程77.5m，選用200JQ-60-12潛水泵2臺，單泵出水流量60m3/h，配套電機功率22 kW。

3.3.5 管理房

為使井上的配電設備保證安全和管理人員臨時休息，在3號、8號井處各設管理房1間，建筑面積15m2，為磚混結構。

4 結語

結合灌區(qū)地形地貌、水源特點、土地狀況及經(jīng)濟發(fā)展等實際情況，以節(jié)水增效為中心，考慮大面積改進傳統(tǒng)的地面灌水技術為小畦灌，并在部分地區(qū)推廣應用低壓管灌與噴灌節(jié)水技術。根據(jù)灌溉分區(qū)情況對七一渠的新莊村畦灌片、南石明村管灌片、北許村噴灌片共3個節(jié)水典型片進行了規(guī)劃設計。同時，田面工程對水、田、林、路進行了統(tǒng)一規(guī)劃。