忻州市云北總排水渠改線工程可行性分析

李永強(qiáng)

（忻州市滹沱河水利管理局云北灌區(qū)，山西 忻州 034000）

1 項(xiàng)目背景

山西省忻府區(qū)航天機(jī)電二期50MW光伏發(fā)電項(xiàng)目，由上海航天汽車機(jī)電股份有限公司的子公司（上海太陽(yáng)能科技有限公司）投資興建，總投資5億元。項(xiàng)目主要利用忻府區(qū)的荒地及鹽堿地建設(shè)光伏發(fā)電項(xiàng)目，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，是忻府區(qū)推動(dòng)轉(zhuǎn)型跨越、擴(kuò)大招商引資、加速“五區(qū)”建設(shè)進(jìn)程的重要成果，忻府區(qū)政府高度重視，積極協(xié)調(diào)各方，為項(xiàng)目建設(shè)提供優(yōu)良的外部環(huán)境，以盡早發(fā)揮項(xiàng)目的綜合效益。

項(xiàng)目位于忻州市忻府區(qū)高城鄉(xiāng)南部，場(chǎng)址實(shí)測(cè)占地面積107.3hm2。工程場(chǎng)址區(qū)域內(nèi)多為鹽堿地及積水深坑，是周圍耕地積水的排泄區(qū)；場(chǎng)址還占用了云北總排水渠上游的部分渠段，阻斷了總排水渠，導(dǎo)致周圍農(nóng)田排堿、排澇困難，影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和群眾生活。為此，對(duì)云北總排水渠永豐莊村段改線工程進(jìn)行方案論證和勘察設(shè)計(jì)。

2 工程設(shè)計(jì)

總排水渠改線工程，利用項(xiàng)目西部現(xiàn)有黑疙排渠，改建舊渠長(zhǎng)度476.5m，新挖渠道長(zhǎng)度782.1m，清淤疏浚渠道1541m，并進(jìn)行相應(yīng)的建筑物設(shè)計(jì)。為減少新開(kāi)渠道占地，排水渠斷面采用復(fù)式斷面、新技術(shù)與新工藝，既滿足了排澇排堿功能，又最大限度減少了占地，整個(gè)線路占地較少，施工所需材料大部分利用當(dāng)?shù)夭牧稀?/p>

2.1 方案比選

此次設(shè)計(jì)有兩個(gè)比選方案。

方案一：排水渠仍利用項(xiàng)目區(qū)西北部的黑疙排渠，考慮到原有渠道淤積和人為侵占問(wèn)題嚴(yán)重，南北向渠道需改建476.5m；之后原渠道進(jìn)入項(xiàng)目區(qū)，由于項(xiàng)目區(qū)內(nèi)已有建筑物的阻擋，設(shè)計(jì)將排水渠改移至永豐莊村北的斗渠西側(cè)，需新開(kāi)挖渠道782.1m；折向東后再與原黑疙排渠相接，最后將水送至永豐莊村附近的云北總排水渠。此方案線路全長(zhǎng)2790.6m。優(yōu)點(diǎn)是項(xiàng)目區(qū)交叉建筑物少，施工便利，工程造價(jià)低；缺點(diǎn)是需新增占用項(xiàng)目區(qū)外土地0.88hm2。

方案二：排水渠仍利用項(xiàng)目區(qū)西部原黑疙排渠，向南改建476.5m后，沿項(xiàng)目區(qū)內(nèi)已有建筑物的間隙布置1055m，之后再與原黑疙排渠相接，最后將水送至永豐莊村附近的云北總排水渠。此方案線路全長(zhǎng)2672m。優(yōu)點(diǎn)是不新增占用項(xiàng)目區(qū)外土地；缺點(diǎn)是與項(xiàng)目區(qū)建筑物存在交叉干擾，施工困難，且建筑物間隙有350m長(zhǎng)為道路，上部荷載大，排水渠結(jié)構(gòu)需做鋼筋混凝土箱涵，工程造價(jià)顯著增加。

經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，推薦方案一線路。

2.2 排水流量計(jì)算

2.2.1 排澇模數(shù)確定

根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50288—99），排澇模數(shù)可按經(jīng)驗(yàn)公式法、平均排除法計(jì)算。

①經(jīng)驗(yàn)公式法

平原區(qū)設(shè)計(jì)排澇模數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式：

式中：q——設(shè)計(jì)排澇模數(shù)：

K——綜合系數(shù)，反映降雨歷時(shí)、流域形式、排水溝網(wǎng)密度、溝底比降等因素；

R——設(shè)計(jì)暴雨產(chǎn)生的徑流深（R=ap其中，a徑流系數(shù)；p設(shè)計(jì)暴雨量。查《山西省水文計(jì)算手冊(cè)》，本區(qū)域24h暴雨平均值為50mm，相應(yīng)的Cv=0.5，Cs=3.5Cv，Kp=1.661，由此計(jì)算可得10a一遇24h設(shè)計(jì)暴雨量p為83.05mm。徑流系數(shù)a為0.11，可得10a一遇設(shè)計(jì)暴雨徑流深R為9.14mm。)，mm；

m——峰量指數(shù)，反映洪峰與洪量關(guān)系；

n——遞減指數(shù)，反映排澇模數(shù)與面積關(guān)系；

A——設(shè)計(jì)控制排水面積，本工程為3.06km2。

K、m、n參考類似平原地區(qū)確定，k取0.017，m取1，n取-0.25。計(jì)算得，設(shè)計(jì)排澇模數(shù)q為0.117m3/s·km2。

②平均排除法

平原地區(qū)旱地設(shè)計(jì)排澇模數(shù)計(jì)算公式：

式中：T——排澇歷時(shí)（因旱地作物耐淹能力較差，排澇歷時(shí)取為1d）；

R——設(shè)計(jì)暴雨產(chǎn)生的徑流深，mm。計(jì)算得，設(shè)

計(jì)排澇模數(shù)q為0.106m3/s·km2。

上述兩種方法計(jì)算結(jié)果相差不大，為安全起見(jiàn)，設(shè)計(jì)排澇模數(shù)取0.117m3/s·km2。

2.2.2 排水流量計(jì)算

云北總排水渠上游部分主要承擔(dān)忻府區(qū)高城鄉(xiāng)張村、永豐莊及秦城鄉(xiāng)部落村共3個(gè)村3.06km2農(nóng)田的排堿排澇任務(wù)，設(shè)計(jì)排澇模數(shù)為0.117m3/s·km2，計(jì)算設(shè)計(jì)排水流量為0.358m3/s。

2.3 渠道及其建筑物設(shè)計(jì)

根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，結(jié)合云北總排水渠多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，渠道縱坡選取1/10000，干砌石護(hù)坡邊坡取1∶1，土質(zhì)邊坡取1∶1.5，渠道糙率取0.03，考慮到排水渠既有排澇功能，又有排堿功能，并結(jié)合本區(qū)域地下水位，設(shè)計(jì)排水渠深度為2.5m。

根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，有防治土地鹽堿化任務(wù)的渠道，其渠道水位應(yīng)在地面以下2.2～2.6m，故設(shè)計(jì)排水渠深度符合設(shè)計(jì)規(guī)范。

2.3.1 渠道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目區(qū)緊鄰耕地，用地非常緊張，為盡量減少占地，本方案采用復(fù)合式明渠，0+000—0+476.5段，利用原黑疙排渠。0+476.5—1+249.6段為新開(kāi)挖渠道，渠道的下部為干砌石擋土墻護(hù)坡，底寬1.5m，邊坡1∶1，墻高0.8m，干砌石擋土墻后設(shè)碎石反濾層，外側(cè)鋪設(shè)400 g/m2無(wú)紡?fù)凉げ家坏?，渠道上部為土質(zhì)，邊坡1∶1.5，高度1.7m。1+249.6—2+140.6段，利用原黑疙排渠，工程任務(wù)為整理疏浚，渠底寬1.5m，邊坡1∶2。

2.3.2 過(guò)流能力復(fù)核

根據(jù)明渠均勻流公式：

式中：Q——斷面流量，m3/s；

ω——過(guò)流斷面面積，m；

R——水力半徑，m；

i——渠道平均坡降，為0.0001；

n——糙率，取0.03。

計(jì)算得，渠道水深為0.507m，相應(yīng)流速0.178m/s。本渠道深度2.5m，干砌石防護(hù)高度0.8m，滿足過(guò)流要求。

2.3.3 渠道建筑物設(shè)計(jì)

本次渠道改線工程需穿越鄉(xiāng)村路3次，穿越永豐莊村北的斗渠1次，穿越農(nóng)渠2次，為此布置穿渠、穿路建筑物各3件，長(zhǎng)度共70m，埋設(shè)直徑1.5m鋼筋混凝土管通過(guò)。管壁厚15cm，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：GB/T11836—2009，采用承插式結(jié)構(gòu)。

鋼筋混凝土管鋪設(shè)縱坡1/2000，為避免水流對(duì)涵管進(jìn)出口淘涮影響，涵管進(jìn)出口處除邊坡按渠道斷面進(jìn)行干砌石護(hù)砌外，底板用30cm干砌石護(hù)砌，長(zhǎng)度3m，下設(shè)碎石反濾層，外側(cè)鋪設(shè)400g/m2無(wú)紡?fù)凉げ家坏馈?/p>

3 投資估算

根據(jù)水利部水總[2014]429號(hào)“關(guān)于發(fā)布《水利工程設(shè)計(jì)概（估）算編制規(guī)定的通知》”，按引水工程計(jì)算，計(jì)算出人工工資預(yù)算單價(jià)，工長(zhǎng)8.02元/工時(shí)，高級(jí)工7.40元/工時(shí)，中級(jí)工6.16元/工時(shí)，初級(jí)工4.26元/工時(shí)。主要材料價(jià)格采用2016年5月山西省忻州市市場(chǎng)價(jià)格。施工機(jī)械臺(tái)班費(fèi)按[2002]《水利工程施工機(jī)械臺(tái)時(shí)費(fèi)定額》計(jì)算。安裝工程依據(jù)[2002]《水利水電設(shè)備安裝工程概算定額》計(jì)算?？睖y(cè)設(shè)計(jì)費(fèi)按山西省水利廳晉水規(guī)計(jì)[2009]891號(hào)文執(zhí)行。工程監(jiān)理費(fèi)按晉水財(cái)經(jīng)[2007]287號(hào)文執(zhí)行。

投資估算成果：投資總額214.77萬(wàn)元。估算成果符合概算規(guī)定，在總投資金額中占比較少。

4 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

云北總排水渠改線工程，投資214.77萬(wàn)元，僅占航天機(jī)電山西忻府二期50MW光伏發(fā)電項(xiàng)目總投資的1/232.8。工程建成后，可徹底解決項(xiàng)目區(qū)及云北總排水渠上游耕地的排澇排堿問(wèn)題，最大限度避免了項(xiàng)目對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)條件造成的損害，為灌區(qū)范圍內(nèi)今后引進(jìn)項(xiàng)目時(shí)解決此類問(wèn)題提供了示范，是一個(gè)投資較少、經(jīng)濟(jì)合理，能被投資方和灌區(qū)群眾接受的方案。