曲 霞

（朝阳市阎王鼻子水库工程建设管理局,辽宁 朝阳 122000）

1 项目区基本情况

龙潭水库坝下水库灌区位于北票市哈尔脑乡铧子炉村西北部,距乡政府所在地5 km。项目区属辽西低山丘陵地带,属暖温带半湿润的大陆性季风气候区,其特点四季分明,多年平均降水量474.7 mm,大部分集中在7 月～9 月,多年平均蒸发量为2049.1 mm,多年平均气温为8.7℃,全年平均日照时数为2933.1 h,年平均风速2.5 m/s,最大风速为18.0 m/s。无霜期为150 天,地面冻结始于10 月下旬,解冻在4 月上旬左右,最大冻土深度为1.5 m。该项目区土壤性质以棕壤土和褐土为主,耕作层平均深度为22 cm 左右,砂壤土偏多,土壤田间最大持水率28%,土壤干密度为1.45 g/cm3～1.52 g/cm3。

铧子炉村人口1929 口人,农业人口1842 人,非农业人口87 人。全村土地总面积17.91 km2；全村耕地面积6.05 km2,农业主要种植结构为粮食作物。灌区灌溉水源采用以龙潭水库水作为灌溉水源。

2 工程现状与建设任务

项目区内现有灌溉渠道一条,因年久失修已经全部损毁,无法灌溉。本项目对原有干渠、支渠渠道进行拆除重建,采用最优设计断面,新建预制混凝土U 型防渗渠道2934 m,其中干渠2300 m,支渠634 m,恢复灌溉面积1200 亩,项目总投资105.05 万元。

3 工程设计

3.1 设计参数确定

根据北票市多年实践经验和现行规范,设计参数见表2。

表2 工程设计参数表

续表2

3.2 灌溉制度设计

根据来水量、灌渠控制面积和作物种植结构确定灌区设计流量,从而确定断面尺寸。

3.2.1 作物组成

根据对灌区作物组成调查,见表3。

表3 灌区作物调查表

3.2.2 灌水率计算

式中：q 为灌水率,m3/（s·万亩）；α为农作物面积所占总面积的百分数；m 为农作物的灌水定额m3；T 为为一次灌水的天数。

计算结果见表4。

表4 灌水率计算表

3.2.3 灌溉定额

灌溉定额根据朝阳地区关于节水、增产指标,加上对北票市境内近几年灌溉经验调查确定玉米灌溉定额为200 m3/亩。

根据上表计算结果,7 月18 日～7 月31 日灌水率为最大,q=0.58 m3/（s·万亩）,4 月20 日～5 月5 日最小,q=0.31 m3/（s·万亩）。

3.3 渠道断面设计

3.2.1 渠道设计流量

式中：Q 为灌溉渠道内设计流量m3/s；F 为灌溉面积,F干=1200 亩、F支=200 亩；q 为灌水率,m3/（s·万亩）；n 为渠系水利用系数,n=0.75。

计算结果为：

3.2.2 渠道加大流量计算

式中：Q设为灌溉渠道内设计流量m3/s；K 为流量加大系数,30%。

经计算：干渠流量取0.12 m3/s；支渠流量取0.02 m3/s。

3.2.3 渠道水深计算

（1）干渠道维修改造设计。本次设计渠道为混凝土预制防渗渠道,规格为UD500（500×500）,为厂家定制,设计比降为1/170。复核渠道过水能力和渠道高度。

①根据矩形断面渠道水深计算公式：

式中：h0为正常水深,m；m 为边坡系数,0；Q 为流量,0.12 m3/s；n 为糙率0.013；i 为渠道底坡1/170；b 为渠道底宽0.5 m。计算得出 h0=0.185 m。

②渠道岸顶超高计算公式为：

式中：Fb为渠道岸顶超高,m；h0为渠道水深,0.2 m。计算得出Fb=0.25 m。

（2）设计支渠道为混凝土预制防渗渠道,规格为UD400（400×400）,为厂家定制,设计比降为1/200。复核渠道过水能力和渠道高度。

①根据矩形断面渠道水深计算公式：

式中：h0为正常水深,m；m 为边坡系数,0；Q 为流量,0.02 m3/s；n 为糙率0.013；i 为渠道底坡1/200；b 为渠道底宽0.4 m。

计算得出 h0=0.1 m。

②渠道岸顶超高计算公式为：

式中：Fb为渠道岸顶超高,m；h0为渠道水深,0.2 m。

计算得出Fb=0.23 m。

（3）计算渠道平均流速：

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

经计算：

对比防渗衬砌渠道允许不冲流速表1.25<5、0.93<5。得出结论UD500、UD400 渠道形式完全能满要求。结构见图1、图2。

表1 项目区情况表

图1 预制混凝土UD500 断面图

图2 预制混凝土UD400 断面图

4 工程运行管理

工程通过竣工验收后,及时办理移交手续,结合灌区的具体情况,龙潭水库坝下灌区为龙潭水库管理处和铧子炉村集体共同所有。根据本工程的特点,工程竣工后及时签订管护合同,确定龙潭水库坝下灌区为龙潭水库管理处和铧子炉村集体和用水户共同管护,项目区受益群众积极参与管理,水管员协助工作。村级水管员负责水利工程的日常运行与维护,及时处理管护过程中出现的问题,对自己权限内不能处理的问题及时上报村委会或乡镇水利站。本着谁投资、谁受益、谁所有的原则逐步推行农田水利设施改革。依托相关乡镇水利站的服务职能,做好工程运行阶段管护指导,发挥村级水管员职能作用,落实管理责任,保证工程长效良性运行。

5 效益分析

5.1 经济效益

5.1.1 提高了灌区输配水能力和节水效率

灌区节水改造后的田间水利用系数为0.54,相比于未改造前0.4 提高了0.14,增加幅度为35%,项目实施前年取水总量为60 万m3,实施后年取水总量为44.4 万m3,年新增节水能力为15.6 万m3。

5.1.2 增产增收效益显著

灌区种植作物种植作物以玉米、西蓝花、土豆、高粱为主,其中玉米300 亩,西蓝花500 亩,土豆300 亩,高粱100 亩。工程建成后,亩均增产超过250 kg,亩均增收500 元以上,共增加效益50 万元以上。

表5 灌区作物增产和增收效益成果表

5.1.3 渠道维护费用大大降低

预制混凝土U 型防渗渠道是由混凝土在预制的过程中一次成型,在使用的过程中,不会出现裂缝,具有良好的防渗、抗冻胀性能。而且采用最优混凝土配合比,由机械进行搅拌和振捣,运用专业的钢模具制造而成的,该渠道具有造价低、质量高、槽面整体光滑、抗冲刷能力强等优点,大大提升了工程的可靠性和安全性,减少了工程运行维护费用。

5.2 社会效益

1）改善了灌区基础设施建设,提高了农业综合生产能力。渠首和渠道工程改造后,大大改善了灌区有水输不下去的状况,保证了哈尔脑乡铧子炉村1200 亩耕地恢复灌溉,提高了供水保证率,巩固了水利基础设施,改善灌区用水安全状况,减少护渠劳动力,降低维修费用,缩短了灌溉周期,增强农业抗灾能力。

2）提高农民种粮积极性,促进农业经济可持续发展。项目实施后,增加了灌区粮食的产量,增加了农民收入,提高了灌区的农业生产条件。随着粮食质量和产量的不断提高,农民的经济收入将持续增加,进而提高了农民种粮的积极性,为农业经济的可持续发展提供了更好的保障,使农业经济走向良性循环的发展道路。

3）积极引进实用新技术,促进了灌区改造新技术推广。在灌区改造建设中,采用预制混凝土U 型防渗渠道代替传统现浇混凝土渠道,提高了工程质量,延长了工程使用寿命,降低了工程造价,保证了工程安全运行。

5.3 生态效益

项目实施后,提高了灌溉水利用效率,减少了农业灌溉用水量,使得节余的水量能够转移以支持生态与环境用水,对生态系统的改善发挥积极作用。同时,项目实施后地表水供水能力增强,促使地下水开采量减少,以地表水涵养地下水,遏制地下水超采,缓解地下水位持续下降状况,对保证农村饮水安全、改善水文地质环境具有积极影响。