于彦伟

（濮阳市引黄工程管理处，河南 濮阳 45700）

1 项目区概况

1.1 项目区基本情况

某应急灌溉工程所在地位于新密市西北部，涉及尖山的五虎沟村，总人口1 620人，劳动力750人。土地总面积3.50 km2，耕地面积66.67 hm2。尖山道路四通八达，通讯、供电等基础设施配套齐全，人均收入达2 510 元。地理条件得天独厚，树木青波相映，芳草鲜花葱茏，梯田层层相映。项目区主要种植小麦、玉米，为当地经济的主导产业。

1.2 项目区现有水利状况

五虎沟村现有水井1座，出水量15 t/h，坐落于山坡下的斜坡公路边。某应急灌溉工程所在区属微、轻度流失地区，地势海拔较高，蓄积汛期洪水，发展农田灌溉，为当地及周边地区调整农业生产结构，发展高效农业创造重要的基础条件，另外改善当地生态环境和促进当地旅游业的发展具有重大的意义。由于水利设施不完整，土地大部分为望天收。最突出的问题是干旱，干旱和缺水是制约当地发展生产的主要矛盾，解决灌溉问题是当务之急。

1.3 气候、降水

某应急灌溉工程项目区属于北温带大陆性季风气候，冬季寒冷干燥，风多雪少，夏季炎热，雨水集中，春季冷暖无常，秋凉晴爽，雨少，四季分明。多年平均气温14.30 ℃，以7月份最高，月平均气温26.90 ℃，有利于秋季作物的生长发育，元月份最低，平均气温0.40 ℃适宜于小麦过冬。历年最高气温42 ℃，最低气温-15.80 ℃，气温日差在9.20～12.30 ℃，最大冻土层0.30 m。多年平均无霜期222 d，最少197 d，最多238 d，多年平均日照时间为2 242.30 h，以5、6月份最多，达234.60～236.20 h，2月份最少，仅149.70 h。

多年平均降雨量为652.20 mm，降雨年际变化大，最大降雨量1 207 mm，最小降雨量仅396.50 mm。降水年际变化大，由于受季风气候的影响，降雨年内分布极不均匀，多集中于夏季，仅6-9 月份降雨量就占全年降雨量的75%，春季降雨量占全年降雨量的21%，冬季较少，仅占全年降雨的4%左右。多年平均水面蒸发量1 400 mm，陆面蒸发量520 mm，日最大蒸发量13 mm，多年平均径流深125 mm。

2 工程设计要点

依据项目区所在地形及地质条件，并结合当地种植结构及业主意见，工程设计采用管灌灌溉方式，通过二次提灌抽到高位蓄水池，然后自流到田间灌溉。可提高水资源利用率，保证项目区生态安全、粮食安全，促进农业和农村经济全面发展。由于山区地势崎岖、陡峭，有的地方岩石裸露，有的地方落差较大，土方开挖比较困难，管道安装也比较不便。PVC塑料管硬度大、塑性差、管壁薄，管道在安装和填埋过程中容易压扁或折弯，形成缝隙漏水，使整个工程报废。经过比较选用PE管材比较适合山区节水灌溉。

2.1 灌溉面积

某应急灌溉工程项目区已有机井出水量为15 t/h，主要是供应居民和牲畜饮水水源，供2个村3 000人口吃水，每天用水量3 000×40=120 000 ml（120 t），用于灌溉水量为15×20-120=180 t。每次灌溉可提供的水量按15 d 每灌水周期，可提供180×15=2 700 m3。确定灌溉面积为7.20 hm2。

2.2 二次提灌工程

水井地面高程与新建高位蓄水池落差为62 m，假定铺设Ф 90 mm（1.20 MPa内径90-8.20×2=73.60 mm）提水管道1 800 m至高位水池。

2.2.1 水泵选择

提灌站配泵20 m3/h，落差62 m。则沿程水头损失

式（1）中：Q—为水泵流量，20 m3/h；L—为管道长度，1 800 m；D—为管径内经mm。f—为沿程水头损失摩阻系数，m 为流量指数，b 为管径系数，分别为0.95×105，1.77，4.77，代入，得Hf=47.39 m，总损失水头：47.39×1.10+62=114.13 m，查表水泵扬程定为121 m。此压力已经超过管材所能承受的压力，需要重新选择管径，增大一级为Ф110 mm，（1.20 MPa内经110-10×2=90）。

经计算，总压力水头81.97 m，查表水泵扬程定为93 m。管材的承压93+10=103，压力选择1.20 MPa。

因此，二次提灌工程配泵为200QJ20-93/7潜水泵1台套。铺设管径为Φ110、壁厚10 mm、材质PE、压力1.20 MPa，长度为1 800 m。

2.2.2 高位蓄水池设计

2.2.2.1 蓄水容积

为满足灌溉需水要求，在某应急灌溉工程项目区内修建1座蓄水池，蓄水200 m3，为地上矩形钢筋混凝土结构，内径长为10 m，宽4 m，深3.50 m。

2.2.2.2 蓄水池结构设计

蓄水池设计为地上水池。混凝土C25，钢筋HRB400，土容重r=18 kN/m3，水容重r=10 kN/m3，考虑池外均布活荷载p=10 kN/m2；

抗浮稳定计算：根据地质报告，由于地下水位较深，不存在浮力，因此不需作抗浮稳定验算。

内力计算：内摩擦角φ=30°，Ka=tan2（45o-φ/2）=1/3；由侧土压力产生的三角形荷载qs=rBHKa=10.20 kN/m（取B=1 m 板带）；池外均布活荷载折算成的竖向均布活荷载qp=rBH、Ka（H=p/r）=3.50 kN/m；水产生的水侧压力q=rH=30 kN/m。

工况1：池外有土，池内无水。

工况2：池内有水，池外有土。

经计算工况1为最不利。

2.2.2.3 蓄水池附属结构设计

在蓄水池的底部设置排污阀，管道接出去，能排出污水。材质，钢管，管径DN90，阀门DN90。距底部30 cm处设置放水阀，接田间灌溉管道。材质，钢管，带法兰，管径DN90，阀门DN90。在蓄水池顶部下50 cm处设置溢流管。溢流管接出蓄水池外护体，免冲刷。材质钢管，管径DN90。在蓄水池顶部下50 cm处设置进水管。进水管，材质钢管，带法兰，管径DN110，外接上水管道，材质PEΦ110。

2.3 田间低压管灌工程

2.3.1 灌溉干支管的铺设原则

干管垂直于地块的种植方向，沿地块的高程由高向低铺设，支管垂直于干管铺设。出水口的设置一般垂直于作物的种植方向，每隔30～50 m设置1个。

2.3.2 管道埋深确定

管道埋设深度，应根据地区最大冻土深度确定。根据调查某应急灌溉工程所在区域内冻土深度一般在50 cm左右，为保证提水管线的安全，满足其正常工作的要求，将输水管线埋置于冻土层以下，综合确定压力管道的管顶最小覆土厚度为0.70 m。

2.3.3 管道附属设施和管道附件

根据提水管线沿线地形状况，沿线布置适当管道附属设施和管道附件。①排气阀井的目的是在管线充水时排出管中的气体，放空水时及时补气，正常运行时排除水中所携带的微量气泡，以避免水中积累的气体压缩过水断面以及管道在排水时出现负压。②阀门井为了便于控制水流及检修，在蓄水池附近下方输水管路上设置了1座阀门井，阀门井结构形式为矩形混凝土井，内部尺寸为10 m×1 m，井壁厚0.20 m，井筒高于地面0.10 m，井深0.80 m，井底板下部铺设10 cm厚的C15混凝土垫层，井盖用1.00 m×0.50 m 预制混凝土盖板。③管道镇镦提水管沿线地形起伏较大，为保证管道稳定，在管线平面及竖向转弯处设置混凝土镇墩，镇墩均为C15混凝土结构。④泄水阀在寒冷的冬季，不进行提水或灌溉时，需要放空管道里面的水，不致因水结冰而冻胀管道，或破坏管道附件。⑤管道压力下水管道承受的是静水压力，落差在70 m 左右。故压力选择为0.80 MPa。

3 结语

在工程建设的同时，探索出了适合当地实际的发展道路，积累了一套建管经验，在组织、技术、施工和管理等各方面切实可行的经验。为适应社会发展及加强提灌站维修灌溉工程管护，某应急灌溉工程项目区所在村成立“用水户分协会”，直接受益用水户，自主参与灌溉管理，不以营利为目的社会团体。成立的用水户会协会均按照协会章程和有关规章制度，按照“自我服务、自我管理、自我完善、自我发展”的要求，负责管理协会灌区的集体水权、配水到户以及斗渠以下的灌排工程建设、管理、维修和水量计量、水费制订、征收等工作。