王永清

（韶关市水利水电勘测设计咨询有限公司，广东 韶关 512000）

1 工程概况

翁源县位于广东省北部，北江流域翁江的上游。东临连平，西接曲江，南连英德，北接始兴，东北与江西全南毗连，东南与新丰接壤。翁源县是一个农业县，农业产值比重较大。全县现有耕地面积30.96万hm2，其中水田面积22.99万hm2，旱地面积7.96 万hm2。种植业以水稻为主，兼种糖蔗、花生、蚕桑、茶叶、水果、蔬菜等。2018 年，全年实现农业增加值22.70 亿元，增速排名全市前列，现代农业产业园建设速度也在不断加快。

翁源县兰花省级现代农业产业园灌溉保证工程（一期）（翁源县兰花国家级现代农业产业园生态灌溉工程）的建设内容包括：一是对干渠进行加固修复，总长度为14.64 km，同时做好清淤清账工作，总长度38.18 km；二是拆除重建鹤仔倒虹吸，改造或新建分水口59座，新建挡墙22 m；三是新建岩庄灌区计量设施及灌区信息化管理系统；四是K34+500～K34+840段渠道横穿翁源县兰花国家级现代农业产业园区，为配合产业园生态景观要求，此次设计对该段渠道进行生态改造。

2 现状问题

翁源县兰花省级现代农业产业园灌溉保证工程（一期）（翁源县兰花国家级现代农业产业园生态灌溉工程）位于翁源县坝仔镇、江尾镇境内，整体渠道方向由岩庄水库引水口开始，自北向南经过岩庄村引至牙狮桥电站引水渠，然后渠道自东向西经过辉岭村、赤泥领、龙屋、上湾、老富坑、高世府至榕树下，其后渠道自北向南经过蓝河村、月台兰花基地、鹤仔村等管理区。灌区总灌溉范围涉及诸多村镇，耕地比较分散，沿线为低山丘陵地区，海拔210～230 m，引水渠线大致由北至南再向西再向南，地势是北东面高，向西面和南面倾斜，渠道前半段多为傍山渠道，后半段为冲积平原渠道，地形起伏变化较小，大部分长有杂草、灌木及松木等，局部少量边坡存在塌滑隐患。

岩庄灌区的过水渠道大部分现状完好，已进行了三面光衬砌防渗，小部分渠道现状为土渠或单面光、双面光或三面光，但衬砌老化较为严重，多处有破损、开裂、掉块等现象，两侧渠壁多为坡残积砂砾质黏土、全风化花岗岩，抗水流冲刷能力较差，受渠水冲刷，两侧渠壁岩土层比较易掉落或滑落从而在渠中淤积堵塞渠道，建议对渠道进行清淤并三面光防渗衬砌处理。渠道沿线未发现有新的大的山体滑坡和崩坍现象，但由于地形地质条件的影响，局部地段存在渠道边坡因边坡过高过陡受渠水冲刷引起的塌方问题，建议新建盖板涵或埋设混凝土管处理；局部地段渠道现状虽已进行三面光防渗衬砌，但缺乏管理，渠道因淤积、塌方、人为填堵等原因渠水极为不畅，严重影响了渠道的正常使用功能，需要对渠道进行清淤疏浚处理。

3 施工设计

3.1 灌区基本情况调查

岩庄灌区主要由岩庄水库、榕树下陂及岩庄干渠组成，其中岩庄水库为灌区的骨干调节水库，榕树下陂为灌区中段的补充引水工程。岩庄水库集雨面积37.50 km2，水库正常水位为258 m，相应库容1 428 万m3，死水位236 m，相应库容48 万m3，兴利库容1 380万m3。

榕树下陂集雨面积33.92 km2，其中上游建有上洞小（1）型水库，集雨面积7.50 km2，正常库容144.50万m3，由于该水库本身有负担灌溉面积，且不属于岩庄灌区范围，所以榕树下陂实际可利用补水面积为扣除水库后的区间26.42 km2。

3.2 灌区年径流量分析

工程没有实测径流资料，所以此次径流量拟采用《广东省水文图集》（1991 年）进行查算，查图可得多年平均径流深h=920 mm，相应变差系数Cv=0.42，则对应各频率年径流量见表1。

表1 灌区各坝址年径流量成果表

总体上，地下水受降水和地表水补给，流域内地表水和地下水沿沟谷排泄汇集于河流。沿江冲积层内孔隙水与江水互为补排关系，河流流域汛期和枯水期降水量差别大，因而河流水在汛期流量大，江水位高且变化大，此时江水补给地下水，枯水期时，地下水向江水排泄。

3.3 灌溉用水量计算

灌区目前主要以种植水稻为主，其中水稻约占80%，旱作物20%。目前，灌区普遍采用的灌溉模式是“浅灌适蓄”，即浅水灌溉，降雨则适当地蓄水，蓄水以不影响作物生长为限。

经实地调查灌区土壤分布主要以壤土为主，但是在干渠渠床土壤却主要为砂壤土，所以此次计算灌溉用水量以壤土进行计算，干渠渗漏损失以砂壤土渗漏系数进行损失计算。考虑到此灌区有20%为旱作物面积，按旱作物灌溉定额：水田灌溉定额=2∶1计算，则此次采用灌溉定额见表2。

表2 此次采用灌溉定额成果表m3/667 m2

3.4 灌水率设计

此次设计灌水率采用灌溉年内分配中最大旬灌水量对应的平均流量，偏安全考虑，灌水率计算以水稻的需水量来进行计算。

参考《广东省一年三熟灌溉定额》（广东省水科院，1999），查一年三熟灌溉定额均值等值线图、一年三熟灌溉定额Cvm等值线图，可知翁源县岩庄干渠所处位置的壤土的灌溉定额均值m均=530 m3/667 m2、Cvm=0.16，根据PⅢ型曲线的模比系数Kp值表，Cs=2Cv，查出灌溉保证率为90%的Kp=1.21，则90%枯水年对应的年灌溉定额为641.30 m3/667 m2。灌溉年内分配参考翁源县附近曲江站的灌水量时段分配，可以明确，在4 月上旬灌溉用水量最多，占全年的10.99%，为79.52 m3/667 m2。

相应的计算公式为：

式中：α的值为1，因为灌区种植的作物基本都是水稻，m表示灌水定额，取值为79.52 m3/667 m2，T表示灌溉持续时间，取值为10 d。

3.5 渠道衬砌设计

在综合考虑施工成本、防渗效果、施工速度等因素，渠道衬砌采用的是现浇混凝土护坡方案。渠底采用现浇C20混凝土衬护，厚度100 mm，每5 m 设一道伸缩缝，缝宽20 mm，用沥青油毛毡填缝，板下铺设100 mm 厚的砂卵石垫层；边坡土质压实平整后采用C20 混凝土衬护，厚100 mm，每5 m 设一道伸缩缝，缝宽20 mm，用沥青油毛毡填缝。新开挖渠道衬砌以外的边坡均采用草皮护坡。由于渠道底板和边坡均采用C20现浇混凝土衬砌，分缝处采用沥青油毛毡填缝，该方案防渗效果好。渠道衬砌高度为渠道加大流量水深加超高确定。

3.6 渠道断面设计

3.6.1 纵断面设计

此工程为配套改造项目，在遵循原有工程规模的前提下，以原有渠系上控制性建筑物底板为纵坡控制依据。在顺接现有渠系建筑物底高程的同时，对现有渠道纵坡进行整治，做好清淤填坑工作。渠道的水流设计以满足渠道的均匀流来设计，上下游渠道水面平顺衔接，并对渠系建筑物留有足够的水头以满足渠系的水头损失。

3.6.2 横断面设计

渠道横断面水力计算时按设计流量、加大流量和最小流量分别进行，加大流量按设计流量的1.30倍计算，最小流量按设计流量的40%计算。渠道横断面的水力计算公式为：

式中：V表示断面平均流速，A表示渠道过水断面，C为谢才系数，R表示水利半径，i表示渠道纵坡，n表示渠道糙率，工程中为混凝土渠道，取值为0.016。

3.7 倒虹吸设计

岩庄干渠现状有3 座倒虹吸，榕树下陂倒虹吸、龙井茶园倒虹吸及鹤仔倒虹吸，其中榕树下陂倒虹吸及龙井茶园倒虹吸现状情况完好，此次设计维持现状，鹤仔倒虹吸为混凝土结构，从九仙水道下穿过，由于年久失修，现倒虹吸两端已经破坏，不能利用。此次设计对鹤仔倒虹吸进行拆除重建，位置根据此线段渠道走向进行适当调整，采用预制钢筋混凝土Ⅱ级承插管。倒虹吸管在两侧转弯处设置镇墩，镇墩尺寸为3×3×3 m，采用C20 混凝土浇筑。出口两侧设重力式挡墙，高度为3 m，采用C20混凝土浇筑。为防止漂浮物、垃圾、泥沙等进入倒虹吸，在进口处设置钢筋网拦污栅和沉沙池。

4 结语

翁源县兰花国家级现代农业产业园在农业技术研发、优良品种培育等方面有着积极意义，针对园区灌溉系统中存在的衬砌老化严重，多处有破损、开裂、掉块等现象，提出了相应的节水灌溉工程设计，从灌水率、渠道断面设计等方面确定了最佳的设计方案。结果显示：借助科学有效地节水灌溉工程施工设计，可以进一步提高园区基础设施的配套率，改善水利基础设施，保障灌溉效果的同时，减少水资源的消耗，达到了预期的节水目标。