中型灌区续建配套与节水改造项目建设管理分析

2023-09-05胡裕明

水利科学与寒区工程 2023年8期

胡裕明

(阳春市水利水电勘测设计室，广东阳春 529600)

本文以广东省陶冶口中型灌区续建配套与节水改造项目为研究背景，针对灌区灌渠体系存在设计标准偏低，渠道渗漏较大，过水断面淤积狭浅，渠系建筑设施老化、损坏，管理体制不够完善的问题，在对研究区进行灌水率修正和供需水量平衡分析的基础上，各渠道按原渠线不变进行改造加固，提出灌区渠道改造建设方案，并论证了方案的合理性及项目建设管理要点，研究成果可为类似灌区工程设计及建设提供参考[1]。

1 灌区概况

陶冶口灌区位于绥江下游四会市的东南方向，行政区划属于大沙镇管辖。灌区水利骨干工程建成于1957年，是四会市境内的中型灌区之一，现状灌溉面积800.0 hm2，其中水田686.7 hm2，旱田113.3 hm2。为中型灌区，工程等别为Ⅲ等。防洪标准为20 a一遇。本工程支渠最大灌溉流量均<5.0 m3/s，工程级别为5级，节制闸及分水闸最大过水流量均<5.0 m3/s，工程级别为5级。防洪标准为10 a一遇。

爱因斯坦在《论教育》中讲到：“忘掉在学校里学到的，剩下的就是教育。”在离开的山上，老杆看到了很多奇奇怪怪的景象，漫山大火其背景音却是“从前有座山，山里有座庙，庙里有个老和尚……”，反反复复响彻山谷。同一画框的音画形成强烈的对立，给人很强地冲击力。

陶冶口灌区主干渠从位于绥江马房水利枢纽库区的青岐涌河段引水灌溉。陶冶口灌区固定渠系总长度31.150 km，其中陶冶口主干渠总长5.970 km。灌区内共有10条支渠，总长16.831 km；排渠2条，总长9.721 km；水闸、交通便桥等渠系建筑物43座。灌区运行至今没有对干渠支渠进行衬砌加固，渠道年久失修，存在诸多问题，且灌区配套工程未完善，灌区现状渠系水利用率仅达35%，目前有效灌溉面积733.3 hm2，严重制约了当地农业生产的发展[2-4]。

2 灌区供需水量平衡分析

2.1 灌区灌水率修正计算

结合陶冶口灌区的实际情况和以往工程的经验，本灌区的灌溉保证率采用P=90%。根据主要作物的灌溉制度、控制面积、作物种植比例和灌水延续时间，由式(1)计算出各种作物每次灌水的灌水率，然后根据所计算的灌水率做项目区初步灌水率图，见图1。

图1 灌区初步灌水率

(1)

式中：qik为第i种作物第k次灌水的灌水率，m3/(s·100hm2)；αi为第i种作物的种植比；mik为第i种作物第k次灌水的灌水定额，m3/hm2；Tik为第i种作物第k次灌水的灌水延续时间，d。

灌区排水主要通过排水渠道进行排水，由于10条支渠都是灌排结合的，因此所有灌溉支渠都要承担排涝任务。所以要计算排洪流量，确定渠道断面。采用平均排除法计算排涝流量，灌区各支渠排涝流量，见表3。

图2 修正后的灌水率

2.2 灌区供需水量平衡分析

本次设计主要是以节水防渗改造为重点，提高渠道衬砌率，提高渠系水利用系数和输水环节的水利用系数。解决灌渠水资源浪费问题，提高灌溉保证率，因此，对渠道防渗节水措施进行技术方案比选。针对渠道现状，本阶段设计拟对全部渠道先进行清淤，再进行三面光衬砌。衬砌通过四个方案进行经济技术比较，方案一：梯形渠道两侧及底板全部用C20混凝土衬砌，边坡及底板厚度均为10 cm。方案二：渠道两侧用C20混凝土重力式挡墙衬砌，底板采用C20混凝土浇筑，每10 m设置一道伸缩缝，缝宽20 mm，采用三毡四油止水，沥青栅板填缝。方案三：采用Mu10砖墙矩形渠道，每10 m设置1个砖垛，底板采用C20混凝土浇筑，砖墙每隔10 m和底板每隔5 m设置一道伸缩缝。方案四：采用M7.5浆砌块石挡墙矩形渠道，每隔10 m及底板每隔5 m设置一道伸缩缝。

本工程为线性工程，工作面分散，需分渠段施工，混凝土、砂浆搅拌场设在渠堤侧，因地制宜布置，主体工程施工进度安排为：

山东省墙夼水库由东西两库组成，中间借天然山凹开挖连通沟相连，共用东库溢洪闸调洪。连通沟的流量及流向受到两个水库水位影响，当西库水位高于东库水位时，西库洪水通过连通沟进入东库；当东库水位高于西库时，东库洪水通过连通沟进入西库，当两库水位低于连通沟底高程时，两库各自独立。针对墙夼水库既独立又相互连通的双库特点，就如何正确推求两库入库洪水，准确计算两库水位，合理调算两库水量，从分析调洪演算理论方法入手，给出水面线数学模型和算法，建立双库调洪演算的计算模型，分析确定两库不同频率设计洪水的最高水位，使水库的设计洪水复核成果更合理，进而更好地发挥水库的防洪、灌溉功能，实现水库的社会效益。

表1 灌区水量平衡计算万m3

2.3 灌区改造规划及渠道流量设计

工程主要水源是通过陶冶口主干渠引用青岐涌北口陶冶口拦河坝坝前水源进行灌溉。各渠道按原渠线不变进行改造加固。本次灌区改造工程建设任务主要为：改造干渠1条，总长5.970 km；三面光改造支渠4条，总长7.984 km；清淤改造支渠6条，总长8.847 km；清淤改造排渠2条，总长9.721 km。本次灌区续建配套与节水改造工程中所涉及的渠系建筑物主要有：改造渠首引水闸1座，新建节制闸12座，新建分水闸5座，重建分水闸5座，重建或改建交通便桥24座。

干渠的流量按照各支渠分水口的位置分段计算。每段干渠流量等于分水口处各分支渠道流量的和+该段渠道的沿程损失流量。各干渠各段灌溉流量计算结果见表2。

表2 陶冶口干渠流量设计

从图1可见，各时期灌水率大小相差悬殊，如果选取最大的灌水率计算渠道设计流量，就会以短暂的大流量输水而扩大整个渠道断面，增大渠道工程量和工程投资，势必造成浪费。所以，在不影响作物需水要求的前提下，将初步灌水率图进行修正，对作物灌水时间适当调整。修正后的灌水率见图2。在修正后的灌水率中，取灌水延续时间较长的灌输率中的最大灌水率为设计灌水率q设=0.072 15 m3/(s·100hm2)；取灌水率最小值为设计最小灌水率q设最小=0.025 80 m3/(s·100hm2)。q设最小/q设×100%=35.8%>30%，满足《灌溉与排水工程设计标准》(GB 50288—2018)要求。

表3 灌区各支渠排涝流量

3 灌区改造与配套工程布置

渠道工程：(1)渠道清基、土方挖填以及混凝土衬砌工程尽量避开雨季，在渠道停水一周后开始施工，各段渠道可以根据灌溉需要错开时间分别施工。(2)渠道草皮护坡及堤顶路面，不影响渠道通水，依序安排在混凝土衬砌之后。工程基本结束后，边退场，边种植草皮。(3)观测设施，主体工程基本完成后在第二年的5—6月施工。

到访浙江炜冈机械有限公司当日，与台风“玛莉亚”撞个正着，于是在风潇雨晦的窗外背景下，大寻访报道组开始了与炜冈副总经理何松林的对话——窗外的风雨交加与室内的平静交谈形成了鲜明的对比，恰如波荡起伏的标签市场与低调且平稳向前的炜冈。“根据相关数据显示，欧洲人均标签的消费量大约为15～17平方米，而中国目前的人均消费量为5～6平方米，可见中国标签市场潜力很大”，谈及未来，何松林充满乐观，话音刚落便无意识地看了下窗外，似乎在期待雨后的彩虹。

3.1 渠道加固方案

灌区取水口位于青岐涌拦河闸坝的上游右岸，利用外江与围内的水头差进行自流灌溉，灌区渠首为放水涵，灌区取水口处外江水位受马房电站运行影响每日发生变化。按马房电站谷期停发蓄水至正常蓄水位、峰期根据来水和谷期蓄水量进行平均发电考虑，谷期蓄水库容V=Qt×t=224万m3，正常蓄水位7.8 m时的水库库容为4200万m3。根据取水口可引水量，计算得到陶冶口灌区枯水年的可用水量为9771.1万m3。

对四种方案进行比选，根据现场条件并结合本工程的实际情况，由于现状干渠均为矩形土渠，渠底淤积严重，过路涵口较小，且渠道沿线一边为公路一边是村庄，每逢汛期来临，渠道过流能力不足导致渠道两侧经常出现塌方漫顶等情况，致使沿线较低洼的村庄农田内涝成灾。考虑其工程的地位尤其重要，担负着排涝灌溉的主要任务，本次对全线干渠拟采用方案二采用混凝土重力式挡墙形式进行衬砌；为减少占用农田，结合本地渠系实际情况和总投资控制，龙庙支渠、简巷支渠、沙梨支渠和莫村支渠拟采用方案三进行衬砌；余下的部分支渠和排渠本次只进行清淤处理[6]。

3.2 渠系配套建筑物布置

本次改造水闸主要为干渠上的节制闸及支渠分水闸，主要由进口段、闸室段、出口消能段组成。陶冶口灌区改造渠首引水闸1座，分水闸10座，节制闸12座。除渠首引水闸外，其余改造的水闸的工程级别为5级，而且规模较小，均按设计尺寸进行建设。节制闸和分水闸采用混凝土边墙与底板，混凝土闸门，QL-5-S型手摇螺杆式启闭机启闭。经计算，闸基防渗长度最小需要3.0 m；本次设计闸基轮廓长度为5.7 m，大于计算所需的3.0 m，满足防渗要求。节制闸的抗滑稳定、抗浮稳定及地基承载力均满足规范要求，该水闸结构设计合理可靠[7-8]。

3.3 工程建设管理及评价

3.3.1 灌区建设施工管理

最初参加这次研究的受试者为洛阳某师范学院2016级16个自然班的1 065名理科大一新生。根据前测成绩，最终选定4个班级270名学生进入主测，其中班级A和B(以下简称HP－A和HP－B)属于较高中等听力水平班级，班级C和D(以下简称LP－C和LP－D)为较低中等听力水平班级。

根据灌区各作物的灌溉定额，考虑渠系水利用系数为0.70，水田田间水利用系数为0.95，旱田田间水利用系数为0.90，计算得到灌区年灌溉净需水量为721.8万m3，年灌溉毛需水量为1088.8万m3。由于水量损失(主要包括生态用水和蒸发损失等)缺乏计算资料，以灌溉用水量的10%估算，灌区年损失水量为108.9万m3。灌区枯水典型年总需水量为1197.7万m3。灌区水量平衡计算结果，见表1，可知灌区供水满足灌区用水量要求。

灌区现有灌溉系统布置较为合理，本次设计基本维持现状，其渠道按原渠线不变进行改造加固，各级渠首新建(或拆除重建)控制闸或分水闸[5]。

渠系建筑物：各渡槽施工因为位置分散，可以同时开工，安排在第一个枯水期全部完成，各底涵可以根据所在渠道停水时间，安排在枯水期施工。

另外，渠系上的小型涵闸、农桥可以根据渠道施工停水时间分别安排，充分利用枯水季和非灌溉期施工。整个工程基本完成后，进入工程扫尾阶段，主要进行场地清理以及遗留工程的处理等。

3.3.2 环境影响评价

红琴与她那个见风就长的女儿在一起放风筝，与风影相比，她更是世俗的，红尘世界里的平凡琐事，也没有走进传奇故事里的必要与可能，更没有佛门子弟的那种清苦与执著。红琴是善于忘记的，很容易满足的，风影则不同，他烙印在心底里的伤与痛是永远不可能抹去的，而红琴似乎已经淡忘了。风影站在草地上发呆，从眼神到心头，都有一种说不清道不明的忧伤。

根据灌区环境现状和环境发展趋势，灌区加固改造工程将改善灌区内缺水的现状，环境效益、经济效益和社会效益显著，其有利影响是主要的。工程的不利影响主要发生在工程建设过程中，在采取相应的措施后，不利影响将会得到大大降低，且施工期间的环境污染大部分是暂时的，如空气污染、噪声污染、水源污染等。工程竣工后，这些污染即不复存在。

将棱镜摆设至A、B两点上，然后在A、B的中间位置的轴向上P点处架设全站仪，分别观测A点与B点后，可以得到仪器到A、B点的直接高差，那么A、B两点之间的间接高差为：

其由滚筒、压穴头、轴、轮毂组成，可自由旋转，属于无动力压穴，由穴盘的运动带动其旋转从而完成压穴作业。轴两端的轴承以及轴承盖位于机架上的滑道内，可上下自由运动。当穴盘内填料量较厚时，可自动升高，保证压穴质量。按穴盘穴数可分别制作多种压穴头。压穴头根据穴盘上穴孔排列，均匀分布在滚筒的圆周上。由于滚筒表面积有限，压穴头加工繁杂，该压穴装置压穴头数确定为10行6列，共60个。其中心位置与穴孔中心相对应，从而保证在运动中的对准精度。压穴头的行间距与列之间的圆弧长均确定为42mm。

3.3.3 水土流失防治体系

依据水土流失防治措施布设原则及防治分区划分结果，根据水土流失的不同部位、强度及水土保持措施的效能，对位配置水土流失防治措施，采取系统的防治措施，形成完整的水土流失防治措施体系。