吴春荣

（江门市新会区水利水电勘测设计有限公司，广东 江门 529100）

1 工程概况

赤水镇位于开平市西南端，距离市区40 km，东邻台山市，西毗金鸡镇，是开平市面积最大的镇，镇域总面积289.3 km2，属于红壤丘陵平原区。本次高标准农田建设项目涉及该镇的瓦片坑村、冲口村、和安村、南塘美村、大津村以及高山村六个行政村，建设项目总范围规模366.67 hm2，治理耕地面积366.67 hm2，项目由镇狮山区提供水源，水资源十分丰富。为此，本次灌溉设施主要针对输水工程与排水工程。工程主要包括“三面光”斗渠2 条1 085 m，农渠13 条6 030 m，灌排渠3 条470 m 以及排渠8 条2 535 m。

2 项目区内灌溉排水设施现状

项目区现状是区内灌溉与排水设施基本成型，区内渠道可控制灌溉面积不足总面积的60%，标准低，部分水田基本能实现排灌，骨干工程完好率约为60%，均为土沟土渠，过水能力较差，灌溉水利用系数低于0.5，水系混乱，而且田间工程配套率约为50%，担负灌排时间长，耗水量大，一部分排灌渠道弯曲不顺畅，一部分排灌不分家，造成串灌、漫灌、渠道渗漏现象较重。项目区骨干水利工程和田间工程由于建设标准低、老化失修、耕作及管理不善，淤塞较严重，部分已毁坏，崩塌严重，导致出现丰水年排水不畅，枯水年灌水不到的状况，大多属中低产田。遇上干旱或洪涝季节，农田水利系统难以满足灌排需要，给项目区农业生产带来很大不便，不能从根本上满足农业稳产高产要求[1]。

3 灌溉排水工程设计

3.1 明渠输水工程设计

根据对项目输水工程的规划，本项目设计“三面光”斗渠2 条1 085 m，农渠13 条6 030 m，灌排渠3条470 m。

3.1.1 渠道流量设计

（1）灌水率又称净灌溉模数，是指灌区单位面积上所需的净灌溉流量。项目区主要种植水稻，一年三熟，土质为砂壤土，采用节水灌溉制度，灌溉设计保证率为90%。根据省水科所1999 年编制的《广东省一年三熟灌溉定额》查得：设计净灌溉定额9 075 m3/hm2，灌溉定额Cvm=0.22，模比系数Kp=1.29，计算狮山水库灌区砂壤土的一年三熟灌溉净定额（P＝90%）为14 833.8 m3/hm2。根据《灌溉定额》得出枯水年典型年灌水时段分配，并计算枯水年（P=90%）灌水定额（见表1）。

表1 项目区一年三熟P=90%灌溉用水灌溉定额

根据拟定的灌溉制度，推求综合灌水率，并作必要的修正，使其比较均匀，且短期的峰值不大于设计灌水率的120%，最小灌水率不小于设计灌水率的40%，采用延续时间较长的最大灌水率为设计灌水率，本工程设计的万亩灌水率qs=0.71 m3/s[2]。项目区设计灌溉制度与灌水率计算见表3。

（2）灌溉水利用系数为渠系水利用系数与田间水利用系数的乘积，通过采取对灌溉渠系进行防渗处理，项目实施后，预计灌溉水利用系数提高到0.75。

（3）灌渠分为支渠、斗渠和灌排两用渠，采用续灌。

设计流量计算公式如下：

式中：Q——渠道的设计流量，m3/s；

qs——设计万亩灌水率，m3/s；

As——该渠道灌溉面积，万亩（666.67 hm2）；

ηs——灌渠道至田间的灌溉水利用系数；

（4）根据《灌溉排水工程设计规范》（GB 50288-99）第6.1.8 条规定，续灌设计流量Q＜1.0 m3/s 时，加大流量百分数为35%～30%；续灌设计流量Q＞1.0 m3/s时，加大流量百分数为30%～25%。本次设计取30%进行计算，由此验算渠道顶高及不冲流速。

⑤各级渠道的平均流速按下式计算确定：

式中：V——渠道的平均流速，m/s；

R——渠道的水力半径，m；

i——渠底比降；

n——河床糙率。

3.1.2 渠道横断面设计

（1）灌溉渠道按明渠均匀流公式设计，渠道断面应满足不冲不淤要求。

（2）安全超高：

①渠道衬砌超高值可采用0.3～0.8 m，5 级渠道可适当减少，但不应小于0.1 m；兼作行洪的傍山（塬边）灌溉渠道，其衬砌超高宜适当加大。

②4、5 级渠道岸顶超高h 可按h=1/4hj+0.1 公式计算确定，加大流量得到的水深hj。

3.1.3 渠道衬砌工程设计

渠道主要采用浆砌砖护砌；衬砌厚度不小于240厚砖墙；采用M7.5 水泥砂浆砌筑MU10 混凝土普通砖，渠道外露面及墙背下0.2 m 采用1:2 水泥砂浆抹面防渗；因为本项目位于南方，所以不用作防冻处理；根据《灌溉排水工程设计规范》（GB 50288-2018）等规范要求，采用每15 m 设置一道分缝，分缝材料选用沥PE 泡沫板。由于本次规划设计的流量都较小，经综合考虑渠道的经济合理性及群众要求，在满足渠道输水和运行安全条件下，根据具体情况作适当调整。

3.2 明沟排水工程设计

根据《广东省防洪（潮）标准和治涝标准（试行）》规定，本项目区的排涝设计标准采用10 年一遇24 h暴雨产生的径流量，城镇及菜地1 d 排干，水稻田3 d排干。结合当地群众意见及现状条件，本项目设计排水渠道8 条共2 535 m，具体排水模数计算如下：

3.2.1 设计暴雨径流查算

查《广东省暴雨参数等值线图》的“广东省年最大24 h 点雨量均值的等值线图”、“广东省年最大24 h 点雨量变差系数等值线图”（CS/CV=3.5），可知项目区中心点所在最大24 h 点雨量均值，最大24 h点雨量变差系数CV24h为0.50。

当CV24h=0.50，CS24h=3.5CV24h时，查《广东省农业综合开发土地治理项目规划设计指南（试行）》表6-1 中P-Ⅲ频率曲线10 年一遇模比系数值表，可知K10=1.661。

3.2.2 排涝模数和排涝流量计算

项目区集雨面积3.96 km2，其中水稻田及水面3.24 km2，旱地0.62 km2，村镇、道路0.10 km2。取水稻田及水面径流系数取C水面=1.0；暂存水量h=40 mm；蒸发量取E=3 d×4 mm/d；旱地径流系数C旱地=0.7；村镇、道路径流系数C村镇=0.7；排涝历时T=3×86 400 s。根据平均排除法计算公式，计算项目区的平均排涝流量为3.19 m3/s。

3.2.3 设计排水流量

排水沟道的设计排水流量根据设计排水模数和各排水沟控制的排水面积计算确定。断面采用矩形、梯形形式，渠道比降根据实际地形确定。

3.2.4 排水渠道横断面设计

根据实地情况，排水渠道设计采用均匀流公式计算确定断面要素，渠道断面应满足不冲不淤要求。安全超高同渠道横断面设计（3.1.2）。计算参数及成果见表2。

表2 矩形或梯形明沟断面设计成果

结合本项目区实际情况，项目区设计排水渠部分采用排灌渠结合类型，通过取几条渠道计算，项目区排水渠道经衬砌后基本满足排涝要求。

4 总结

灌溉排水工程在高标准农田建设中发挥着极大的基础设施支撑作用[3]。对赤水镇项目区内渠系建筑物进行衬砌配套和修建，并在原有的土渠基础上，对渠道进行衬砌或清淤疏浚，采取必要的裁弯取直，不仅水流通畅，满足排水需求，灌溉水利用系数也从原先的0.5 提升到0.75，改善灌溉面积366.67 hm2，新增灌溉面积46.67 hm2，新增除涝面积73.33 hm2，不仅改善项目区内农业生产条件，为灌渠水资源配置创造良好环境，同时，为农业节约生产成本、增产增收、实现农业可持续发展提供了有力支持。