榆社縣云竹水庫灌區(qū)節(jié)水灌溉工程設(shè)計

周海霞

（太原市水利勘測設(shè)計院，山西 太原 030002）

1 工程概況

榆社縣位于太行山西麓，晉中東南部，東連和順縣、左權(quán)縣，西靠祁縣，南鄰武鄉(xiāng)縣，北與榆次區(qū)、太谷縣接壤，總面積1699 km2。轄4鎮(zhèn)5鄉(xiāng)，人口14萬人，現(xiàn)有耕地面積162.7 km2。

榆社縣屬溫帶大陸性氣候，四季分明，年降雨量577.1 mm，多年平均氣溫8.9℃，年平均水面蒸發(fā)量1716.43 mm，最大凍土深76 cm。項目區(qū)處于云竹河河灘，地下水類型為松散巖類孔隙水，含水層為第四系全新統(tǒng)洪沖擊物，巖性為卵石混合土、級配不良砂、低液限粉土層。灌區(qū)范圍內(nèi)土壤類別主要為草甸土、含自然淺色草甸土、耕作淺色草甸土。

云竹水庫灌區(qū)從已有的云竹水庫樞紐工程引水，供下游農(nóng)業(yè)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用水，總供水量713萬m3/s，設(shè)計流量0.85 m3/s，其中工業(yè)供水量150 m3/a，農(nóng)業(yè)供水量563 m3/a，共發(fā)展節(jié)水灌溉面積2000 hm2。設(shè)計內(nèi)容包括：布設(shè)主干管22.86 km，分干管34.06 km，支管150.3 km。同時，為滿足管線的運(yùn)行、檢修及灌溉要求，結(jié)合地形及線路布置情況，沿線設(shè)有排氣閥井、排水閥井、檢修閥井、減壓閥井、流量計井及分水閥井等配套設(shè)施。

2 工程建設(shè)必要性和可行性分析

云竹水庫灌區(qū)現(xiàn)為明渠灌溉，總控制面積為0.212萬hm2，長期以來，由于管理滯后，自建成至今，灌區(qū)基本未發(fā)揮效益，加之渠道自然老化及人為損壞，使灌區(qū)處于癱瘓狀態(tài)，渠道成為附近居民的垃圾堆放點(diǎn)。該區(qū)地勢相對平坦，是榆社縣糧食作物的主要產(chǎn)區(qū)，但有渠不通水、有水不過地的現(xiàn)狀限制了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，地方政府和農(nóng)民群眾對發(fā)展節(jié)水灌溉的積極性很高。

項目區(qū)水利建設(shè)可基本做到防洪有保證，排水有出路，灌溉有水源，耕地面積集中連片，便于規(guī)劃設(shè)計和實(shí)施機(jī)械化耕作。灌區(qū)內(nèi)有縣道和村村通道路，交通便利。因此，實(shí)施世行項目進(jìn)行節(jié)水灌溉，建立新的灌溉管理體制不僅十分必要而且尤為迫切。

3 工程設(shè)計方案

工程內(nèi)容包括水源設(shè)計、骨干工程設(shè)計及田間管網(wǎng)設(shè)計。

3.1 水源工程設(shè)計

云竹水庫始建于1959年，1960年攔洪蓄水運(yùn)行，并于2002年進(jìn)行除險加固，是一座以防洪為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉和發(fā)電、養(yǎng)魚等的中型水庫，設(shè)計灌溉面積0.2萬hm2。設(shè)計庫容8725.28萬m3，壩高19.7 m，壩頂長197 m，壩頂寬7 m。在水庫大壩左端設(shè)有一輸水洞，為鋼筋混凝土壓力圓管，原主管內(nèi)徑為1.5 m，2003年除險加固時，在輸水管內(nèi)襯一外徑1.4 m、管壁12 mm的鋼管，并設(shè)有平板檢修鋼閘門。輸水管在距進(jìn)口81.2 m處分為3根支管，中間為內(nèi)徑1.2 m的泄水管，兩側(cè)為直徑0.6 m的支管，引水入電站，各管出口均設(shè)有手動工作閥門控制。本次設(shè)計將干管接入南側(cè)支管，沿泄洪渠鋪設(shè)至下游，管道上方恢復(fù)原渠道型式，既不影響泄洪，同時又對現(xiàn)狀渠道進(jìn)行了改建。

3.2 骨干工程及田間管網(wǎng)設(shè)計

本工程規(guī)劃從云竹水庫樞紐大壩下游的水電站分水管（樁號0+000）引水，設(shè)置44條分干管沿云竹河河道兩岸河谷，經(jīng)云竹鎮(zhèn)、北村、喬家溝、桃陽、東莊、北圖劃、南馬會、上石拐、下石拐、韓村、閆家溝、白莊至灌區(qū)末端的四十四分干管，全長22.86 km。主干管進(jìn)口高程1025.20 m，出口高程966.04 m，落差59.16 m，平均水利坡降2.58‰。主干管水力計算結(jié)果見表1。

表1 主干管水力計算結(jié)果表

經(jīng)計算，總干管采用管徑為800 mm，700 mm，600 mm的玻璃鋼管，設(shè)計壓力為0.4 MPa。干、支管水力計算同主干管，結(jié)果為：分干管直徑為200 mm，管材選用PVC管，設(shè)計壓力為0.4 MPa；十四、十六和二十五分干管中的部分支管由于局部地形高差問題，直徑確定為200 mm，其余支管直徑為110 mm，管材為PVC管，設(shè)計壓力為0.4 MPa。

為保證工程壓力管道安全，將管道埋置于最大凍土深度（76 cm）以下。在滿足管道正常使用及檢修因素的前提下，經(jīng)綜合比較，確定本工程埋設(shè)管道的非穿河段管頂覆土厚度不小于1.0 m，穿河段管頂覆土厚度不小于2.0 m。

管道采用地埋式，為開槽敷設(shè)。主干管基槽開挖斷面在滿足施工安裝的前提下，其槽底寬度為1.6～1.8 m，開挖邊坡為1∶0.5，基槽底部鋪設(shè)200 mm厚的中粗砂墊層，穿河段管道在管溝頂部設(shè)600 mm厚的鉛絲籠石防沖。在滿足管道強(qiáng)度、剛度、地基條件的前提下，管道基礎(chǔ)采用原狀土夯實(shí)。

樁號1+500—6+560段管基多位于地下水以下，需換填300 mm的碎石墊層。樁號20+880—22+792段低液限粉土層具濕陷性，屬非自重濕陷性場地，濕陷等級為Ⅰ級，該段基槽底部需換填300 mm厚3∶7灰土墊層，以提高地基承載力，減弱地基土的濕陷性。

為滿足供水管道安全、控制和檢修，在輸水管線上沿途設(shè)置54座分水閥井、10座檢修閥井、27座排氣閥井、19座排水閥井、2座流量計井和50座鎮(zhèn)墩。管道沿線的各種交叉建筑物共17處，其中穿河段2處，穿公路段11處，穿鐵路1處，穿渠段3處。

田間管灌管網(wǎng)布置設(shè)分干管、支管兩級固定管道，支管間距100 m，給水栓均勻布置于支管上，間距50 m，并在每個支管的末端設(shè)置泄水井。

3.3 機(jī)電及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計

檢修閥井布置一臺伸縮蝶閥和一套雙法蘭傳力伸縮接頭，在蝶閥的進(jìn)出水側(cè)分別設(shè)一臺空氣閥；排氣閥井布置一臺空氣閥，為便于檢修，在排氣閥前設(shè)一臺閘閥；排水閥井排水支管上布置一臺手動閘閥和一套柔性卡箍式伸縮接頭。流量計井布置一套電磁流量計和一套雙法蘭傳力伸縮接頭；分水閥井布置閘閥、水表和遠(yuǎn)傳壓力表；管道系統(tǒng)的量水設(shè)施主要采用流量計及農(nóng)用水表，實(shí)行計量收費(fèi)。

4 結(jié)論

榆社縣屬資源型缺水地區(qū)，無論是人均占有量還有耕地平均占有量均大大低于全國平均水平，現(xiàn)有農(nóng)業(yè)水利設(shè)施老化，田間工程不配套，目前灌溉水利用率僅0.433，通過本次改造設(shè)計，灌溉水利用率大幅提高，有利于加快農(nóng)業(yè)發(fā)展，增加農(nóng)民收入，提高農(nóng)民生活條件，并對環(huán)境的改善起到積極作用。