淺談灌區(qū)末級典型渠系選定與設(shè)計要點

(四川省都江堰人民渠第二管理處，四川 德陽，618000)

都江堰水利工程始建于公元前256年，建國后，都江堰灌區(qū)的灌溉面積從1949年的18.67余萬hm2發(fā)展到現(xiàn)在的133.33余萬hm2。四川省都江堰人民渠第二管理處灌區(qū)是都江堰灌區(qū)的主要組成部分之一，人民渠二處灌區(qū)工程始建于20世紀60年代，管轄人民渠六期、七期灌區(qū)，灌區(qū)位于四川盆地西北部的沱江、涪江兩江流域，地處沱江與凱江、凱江與涪江之間的丘陵地帶。灌區(qū)總面積達到5044km2，規(guī)劃灌溉面積18.258萬hm2。截至20世紀80年代，人民渠二處灌區(qū)已經(jīng)基本完成了工程建設(shè)與灌溉管理體系完善工作。2005年，都江堰灌區(qū)啟動末級渠系改造規(guī)劃，人民渠二處灌區(qū)所轄的羅江縣新盛鎮(zhèn)成立首個農(nóng)民用水戶協(xié)會，對水資源實行民主管理、統(tǒng)一管理，通過“一事一議”方式，組織用水戶集資改造和維修末級渠系及配套設(shè)施，進一步提高了提水、蓄水和輸水能力，使全鎮(zhèn)1000hm2耕地的抗旱用水得以保障。月亮村末級渠系改造項目于2006年全部完成并投入使用，共改造斗渠25條、農(nóng)渠60條、提灌站12處、分水閘25處、斗門25處、農(nóng)門85處、整治加固山平塘64口、跨渠農(nóng)橋26座。

1 灌區(qū)末級渠系存在的主要問題

水利工程是保障農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，新中國成立以來，國家層面高度重視農(nóng)田水利工程的建設(shè)和完善，在加強大江大河、大型灌區(qū)、病害水庫、干渠支渠等治理的同時，末級渠系的建設(shè)投資同樣高度重視。就當前而言，宏觀層面存在的問題主要包括五個方面：

(1)配套規(guī)劃不完善。末級渠系作為灌區(qū)的“毛細血管”，整體規(guī)劃過程中由于點多面廣，容易出現(xiàn)規(guī)劃設(shè)計考慮不周、項目遺漏等問題，客觀上造成不配套的現(xiàn)象，由此導(dǎo)致有效灌溉控制區(qū)域縮水，保障率較低；

(2)水利資源浪費多。末級渠系與農(nóng)村生產(chǎn)環(huán)境密切相關(guān)，土地資源矛盾較大，存在私自開墾的現(xiàn)象，加上年久失修、管理滯后，向農(nóng)田輸水過程中效率較低。數(shù)據(jù)顯示，同等條件下我國單方水的糧食產(chǎn)量不足發(fā)達國家的一半，面臨水資源嚴重不足的現(xiàn)象，進一步提升了糧食安全風險；

(3)用水糾紛較嚴重。整體上，我國末級渠系所覆蓋的范圍遠超過合理程度，無法實現(xiàn)有效的水利資源分流使用。一般能夠保障上游灌區(qū)的有效灌溉，而下游需要一定周期才能利用，并且無法保證時間與水量，即下游末級渠系對上游部分的傳輸依賴很大，從而導(dǎo)致農(nóng)業(yè)灌溉分水不均，容易出現(xiàn)矛盾；

(4)農(nóng)業(yè)灌溉成本高?；谀┘壡抵兴Y源輸送、水利設(shè)施老化、破壞等原因，水資源浪費十分嚴重，很多時候需要采用提灌設(shè)施輔助，增加了灌溉成本；

(5)水費征收難度大。部分灌區(qū)由于水費過高，同時未能達到理想的灌溉效果，導(dǎo)致部分農(nóng)戶退出，宏觀層面又受到農(nóng)業(yè)稅及各類補貼的影響，水費征收難度進一步擴大，基層組織運營十分困難。

2 灌區(qū)末級典型渠系選定原則與區(qū)域

結(jié)合以上問題，在末級渠系選擇過程中，一方面要堅持“因地制宜”的原則，另一方面要堅持“區(qū)位優(yōu)勢”的原則，確保末級渠系規(guī)劃地點具有代表性。以新盛鎮(zhèn)為例，斗渠、農(nóng)渠及其他建筑物的位置，應(yīng)該對整個新盛鎮(zhèn)具有全面覆蓋的輻射能力，同時單位面積的數(shù)量指標，應(yīng)符合灌區(qū)季節(jié)性用水需求。

灌溉面積是一個重要指標，應(yīng)達到單次恢復(fù)灌溉改善面積的5%～10%左右。規(guī)劃設(shè)計過程中，要對選定對象進行平面測繪，確保平面圖、縱橫面圖紙齊全，將主要建筑物在設(shè)計圖上標注清楚，明確單位長度、面積、工程量等指標。

在以上原則下，新盛鎮(zhèn)內(nèi)的25條斗渠、60條農(nóng)渠的區(qū)域選擇，基本實現(xiàn)了控制灌區(qū)面積的85%以上，總灌溉面積在800hm2左右，屬于典型區(qū)域。

3 灌區(qū)末級典型渠系設(shè)計要點

3.1 流量設(shè)計

根據(jù)人民渠二處灌區(qū)多年來的農(nóng)業(yè)灌溉需求，按照《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范(GB50288-99)》。通過對作物組成、灌溉設(shè)計保證率和灌溉制度、灌區(qū)供需水量平衡分析計算，再對凈灌水模數(shù)圖分析調(diào)整，選取出現(xiàn)時間較長(一般為20d以上)的最大凈灌水模數(shù)作為計算渠道設(shè)計流量的設(shè)計灌水模數(shù)。通過對斗渠、農(nóng)渠的實際控灌面積進一步分析計算，新盛鎮(zhèn)輪灌需求下灌水模數(shù)約為0.69m3/(s·100hm2)，以此為依據(jù)來進行流量設(shè)計，最終選定以U型渠規(guī)格D40、D30在1/500比降下的過流能力作為斗渠和農(nóng)渠設(shè)計流量。

3.2 縱、橫斷面設(shè)計

結(jié)合新盛鎮(zhèn)有效灌溉控制面積進行斗渠、農(nóng)渠的中心線高程和斷面成果實地測量，工作方法為從下級固定農(nóng)渠入手，以此引入現(xiàn)狀地面比降，逐步確定農(nóng)渠的縱向比降、進水口高程。同時，明渠均勻流作為典型地區(qū)的斗渠、農(nóng)渠水利分配要素，確定D30和D40兩種規(guī)格，襯砌厚度均為6cm。

3.3 斗門、農(nóng)門設(shè)計

兩者分別為斗渠、農(nóng)渠的渠首，結(jié)合其連接調(diào)節(jié)作用，采用鋼筋混凝土閘臺板、現(xiàn)澆混凝土閘墩。斗門的渠道尺寸為400mm×400mm以及300mm×300mm兩種規(guī)格，相應(yīng)地，農(nóng)門采取單一的300mm×300mm規(guī)格。無特殊變動下，閘前開口寬度、閘臺高度維持在80cm左右，閘臺板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，主鋼筋的保護層大于2.5cm，其余使用混凝土澆筑。

3.4 生產(chǎn)橋設(shè)計

生產(chǎn)橋的設(shè)計采用簡易支板U型結(jié)構(gòu)，在新盛鎮(zhèn)內(nèi)要考慮部分機械力量的輔助需求，部分渠道生產(chǎn)橋要具有道路運輸功能，在設(shè)計中按照農(nóng)橋2級標準荷載設(shè)計。橋面板可采用鋼筋混凝土材質(zhì)預(yù)制板，橋臺、臺帽采用混凝土材料，橋臺與橋板之間為簡支結(jié)構(gòu)，使用“三氈四油”進行隔離。

3.5 分水閘、量水堰設(shè)計

為了充分滿足新盛鎮(zhèn)輪灌的需求，分水閘設(shè)計的有效性十分重要。在設(shè)計中依據(jù)水面線進行計算，分水閘設(shè)計在斗渠體系中，采用C25鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，400mm×400mm規(guī)格為閘門，蓋板沿水流方向的長度在50cm左右，厚度保持在5cm以上。

4 結(jié)語

實踐證明，針對灌區(qū)末級典型渠系加強選定與設(shè)計工作，不僅可以有效地發(fā)揮灌區(qū)工程的有效性，節(jié)約成本、避免浪費，還可以降低發(fā)展農(nóng)業(yè)經(jīng)濟成本，提高農(nóng)民節(jié)水意識。同時，隨著現(xiàn)代化灌溉設(shè)備、技術(shù)的不斷引進，末級渠系所發(fā)揮的功能進一步擴展，有力地推動了區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展，實現(xiàn)農(nóng)民穩(wěn)定收入的來源。本文中結(jié)合人民渠二處灌區(qū)羅江縣新盛鎮(zhèn)末級渠系的相關(guān)研究，實證分析了末級渠系在優(yōu)化水資源配置方面的價值，同時在未來的發(fā)展中，應(yīng)該加強“以點帶面”的輻射能力，維護和完善現(xiàn)有渠系網(wǎng)絡(luò)。

參考文獻

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