龍?zhí)端畮靿蜗鹿鄥^(qū)節(jié)水改造與效益分析

曲 霞

（朝陽市閻王鼻子水庫工程建設(shè)管理局,遼寧 朝陽 122000）

1 項目區(qū)基本情況

龍?zhí)端畮靿蜗滤畮旃鄥^(qū)位于北票市哈爾腦鄉(xiāng)鏵子爐村西北部,距鄉(xiāng)政府所在地5 km。項目區(qū)屬遼西低山丘陵地帶,屬暖溫帶半濕潤的大陸性季風(fēng)氣候區(qū),其特點四季分明,多年平均降水量474.7 mm,大部分集中在7 月～9 月,多年平均蒸發(fā)量為2049.1 mm,多年平均氣溫為8.7℃,全年平均日照時數(shù)為2933.1 h,年平均風(fēng)速2.5 m/s,最大風(fēng)速為18.0 m/s。無霜期為150 天,地面凍結(jié)始于10 月下旬,解凍在4 月上旬左右,最大凍土深度為1.5 m。該項目區(qū)土壤性質(zhì)以棕壤土和褐土為主,耕作層平均深度為22 cm 左右,砂壤土偏多,土壤田間最大持水率28%,土壤干密度為1.45 g/cm3～1.52 g/cm3。

鏵子爐村人口1929 口人,農(nóng)業(yè)人口1842 人,非農(nóng)業(yè)人口87 人。全村土地總面積17.91 km2；全村耕地面積6.05 km2,農(nóng)業(yè)主要種植結(jié)構(gòu)為糧食作物。灌區(qū)灌溉水源采用以龍?zhí)端畮焖鳛楣喔人础?/p>

2 工程現(xiàn)狀與建設(shè)任務(wù)

項目區(qū)內(nèi)現(xiàn)有灌溉渠道一條,因年久失修已經(jīng)全部損毀,無法灌溉。本項目對原有干渠、支渠渠道進行拆除重建,采用最優(yōu)設(shè)計斷面,新建預(yù)制混凝土U 型防滲渠道2934 m,其中干渠2300 m,支渠634 m,恢復(fù)灌溉面積1200 畝,項目總投資105.05 萬元。

3 工程設(shè)計

3.1 設(shè)計參數(shù)確定

根據(jù)北票市多年實踐經(jīng)驗和現(xiàn)行規(guī)范,設(shè)計參數(shù)見表2。

表2 工程設(shè)計參數(shù)表

續(xù)表2

3.2 灌溉制度設(shè)計

根據(jù)來水量、灌渠控制面積和作物種植結(jié)構(gòu)確定灌區(qū)設(shè)計流量,從而確定斷面尺寸。

3.2.1 作物組成

根據(jù)對灌區(qū)作物組成調(diào)查,見表3。

表3 灌區(qū)作物調(diào)查表

3.2.2 灌水率計算

式中：q 為灌水率,m3/（s·萬畝）；α為農(nóng)作物面積所占總面積的百分數(shù)；m 為農(nóng)作物的灌水定額m3；T 為為一次灌水的天數(shù)。

計算結(jié)果見表4。

表4 灌水率計算表

3.2.3 灌溉定額

灌溉定額根據(jù)朝陽地區(qū)關(guān)于節(jié)水、增產(chǎn)指標(biāo),加上對北票市境內(nèi)近幾年灌溉經(jīng)驗調(diào)查確定玉米灌溉定額為200 m3/畝。

根據(jù)上表計算結(jié)果,7 月18 日～7 月31 日灌水率為最大,q=0.58 m3/（s·萬畝）,4 月20 日～5 月5 日最小,q=0.31 m3/（s·萬畝）。

3.3 渠道斷面設(shè)計

3.2.1 渠道設(shè)計流量

式中：Q 為灌溉渠道內(nèi)設(shè)計流量m3/s；F 為灌溉面積,F干=1200 畝、F支=200 畝；q 為灌水率,m3/（s·萬畝）；n 為渠系水利用系數(shù),n=0.75。

計算結(jié)果為：

3.2.2 渠道加大流量計算

式中：Q設(shè)為灌溉渠道內(nèi)設(shè)計流量m3/s；K 為流量加大系數(shù),30%。

經(jīng)計算：干渠流量取0.12 m3/s；支渠流量取0.02 m3/s。

3.2.3 渠道水深計算

（1）干渠道維修改造設(shè)計。本次設(shè)計渠道為混凝土預(yù)制防滲渠道,規(guī)格為UD500（500×500）,為廠家定制,設(shè)計比降為1/170。復(fù)核渠道過水能力和渠道高度。

①根據(jù)矩形斷面渠道水深計算公式：

式中：h0為正常水深,m；m 為邊坡系數(shù),0；Q 為流量,0.12 m3/s；n 為糙率0.013；i 為渠道底坡1/170；b 為渠道底寬0.5 m。計算得出 h0=0.185 m。

②渠道岸頂超高計算公式為：

式中：Fb為渠道岸頂超高,m；h0為渠道水深,0.2 m。計算得出Fb=0.25 m。

（2）設(shè)計支渠道為混凝土預(yù)制防滲渠道,規(guī)格為UD400（400×400）,為廠家定制,設(shè)計比降為1/200。復(fù)核渠道過水能力和渠道高度。

①根據(jù)矩形斷面渠道水深計算公式：

式中：h0為正常水深,m；m 為邊坡系數(shù),0；Q 為流量,0.02 m3/s；n 為糙率0.013；i 為渠道底坡1/200；b 為渠道底寬0.4 m。

計算得出 h0=0.1 m。

②渠道岸頂超高計算公式為：

式中：Fb為渠道岸頂超高,m；h0為渠道水深,0.2 m。

計算得出Fb=0.23 m。

（3）計算渠道平均流速：

式中：V 為渠道的平均流速,m/s；R 為渠道的水力半徑,m；i為渠底比降,干渠1/170、支渠1/200；n 為糙率,0.013。

經(jīng)計算：

對比防滲襯砌渠道允許不沖流速表1.25<5、0.93<5。得出結(jié)論UD500、UD400 渠道形式完全能滿要求。結(jié)構(gòu)見圖1、圖2。

表1 項目區(qū)情況表

圖1 預(yù)制混凝土UD500 斷面圖

圖2 預(yù)制混凝土UD400 斷面圖

4 工程運行管理

工程通過竣工驗收后,及時辦理移交手續(xù),結(jié)合灌區(qū)的具體情況,龍?zhí)端畮靿蜗鹿鄥^(qū)為龍?zhí)端畮旃芾硖幒顽f子爐村集體共同所有。根據(jù)本工程的特點,工程竣工后及時簽訂管護合同,確定龍?zhí)端畮靿蜗鹿鄥^(qū)為龍?zhí)端畮旃芾硖幒顽f子爐村集體和用水戶共同管護,項目區(qū)受益群眾積極參與管理,水管員協(xié)助工作。村級水管員負責(zé)水利工程的日常運行與維護,及時處理管護過程中出現(xiàn)的問題,對自己權(quán)限內(nèi)不能處理的問題及時上報村委會或鄉(xiāng)鎮(zhèn)水利站。本著誰投資、誰受益、誰所有的原則逐步推行農(nóng)田水利設(shè)施改革。依托相關(guān)鄉(xiāng)鎮(zhèn)水利站的服務(wù)職能,做好工程運行階段管護指導(dǎo),發(fā)揮村級水管員職能作用,落實管理責(zé)任,保證工程長效良性運行。

5 效益分析

5.1 經(jīng)濟效益

5.1.1 提高了灌區(qū)輸配水能力和節(jié)水效率

灌區(qū)節(jié)水改造后的田間水利用系數(shù)為0.54,相比于未改造前0.4 提高了0.14,增加幅度為35%,項目實施前年取水總量為60 萬m3,實施后年取水總量為44.4 萬m3,年新增節(jié)水能力為15.6 萬m3。

5.1.2 增產(chǎn)增收效益顯著

灌區(qū)種植作物種植作物以玉米、西藍花、土豆、高粱為主,其中玉米300 畝,西藍花500 畝,土豆300 畝,高粱100 畝。工程建成后,畝均增產(chǎn)超過250 kg,畝均增收500 元以上,共增加效益50 萬元以上。

表5 灌區(qū)作物增產(chǎn)和增收效益成果表

5.1.3 渠道維護費用大大降低

預(yù)制混凝土U 型防滲渠道是由混凝土在預(yù)制的過程中一次成型,在使用的過程中,不會出現(xiàn)裂縫,具有良好的防滲、抗凍脹性能。而且采用最優(yōu)混凝土配合比,由機械進行攪拌和振搗,運用專業(yè)的鋼模具制造而成的,該渠道具有造價低、質(zhì)量高、槽面整體光滑、抗沖刷能力強等優(yōu)點,大大提升了工程的可靠性和安全性,減少了工程運行維護費用。

5.2 社會效益

1）改善了灌區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),提高了農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力。渠首和渠道工程改造后,大大改善了灌區(qū)有水輸不下去的狀況,保證了哈爾腦鄉(xiāng)鏵子爐村1200 畝耕地恢復(fù)灌溉,提高了供水保證率,鞏固了水利基礎(chǔ)設(shè)施,改善灌區(qū)用水安全狀況,減少護渠勞動力,降低維修費用,縮短了灌溉周期,增強農(nóng)業(yè)抗災(zāi)能力。

2）提高農(nóng)民種糧積極性,促進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。項目實施后,增加了灌區(qū)糧食的產(chǎn)量,增加了農(nóng)民收入,提高了灌區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件。隨著糧食質(zhì)量和產(chǎn)量的不斷提高,農(nóng)民的經(jīng)濟收入將持續(xù)增加,進而提高了農(nóng)民種糧的積極性,為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展提供了更好的保障,使農(nóng)業(yè)經(jīng)濟走向良性循環(huán)的發(fā)展道路。

3）積極引進實用新技術(shù),促進了灌區(qū)改造新技術(shù)推廣。在灌區(qū)改造建設(shè)中,采用預(yù)制混凝土U 型防滲渠道代替?zhèn)鹘y(tǒng)現(xiàn)澆混凝土渠道,提高了工程質(zhì)量,延長了工程使用壽命,降低了工程造價,保證了工程安全運行。

5.3 生態(tài)效益

項目實施后,提高了灌溉水利用效率,減少了農(nóng)業(yè)灌溉用水量,使得節(jié)余的水量能夠轉(zhuǎn)移以支持生態(tài)與環(huán)境用水,對生態(tài)系統(tǒng)的改善發(fā)揮積極作用。同時,項目實施后地表水供水能力增強,促使地下水開采量減少,以地表水涵養(yǎng)地下水,遏制地下水超采,緩解地下水位持續(xù)下降狀況,對保證農(nóng)村飲水安全、改善水文地質(zhì)環(huán)境具有積極影響。