灌區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)渠(溝)系水位推求參考點(diǎn)選取的簡(jiǎn)易方法

米加明

(富裕縣水務(wù)局 水政水資源管理辦公室，黑龍江 富裕 161200)

1 問題的提出

在灌區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中，各級(jí)渠(溝)系水位推求已構(gòu)成規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的一項(xiàng)重要組成部分。尤其是對(duì)于提水灌區(qū)及有壩引水灌區(qū)至關(guān)重要。各級(jí)渠(溝)系水位的設(shè)計(jì)涉及到灌區(qū)提水設(shè)備的選擇、安裝高程的確定、壓力水池墻頂高程的設(shè)計(jì);渠首攔河壩壩頂高程及較重要建筑物進(jìn)流條件的分析與計(jì)算［1］。在灌區(qū)典型區(qū)設(shè)計(jì)中，需要逐條斗渠(溝)閘前(出口)水位推求，以此作為支渠(溝)水面線設(shè)計(jì)以及田間(斗農(nóng)渠溝)工程量、工程占地、灌區(qū)灌溉利用系數(shù)等各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算的依據(jù)，此項(xiàng)工作目前通常采用的方法是:首先依據(jù)1/10 000(或者再大一些比例尺)地形圖，在每條斗渠(溝)灌(排)水控制范圍內(nèi)上、中、下游分別選取3個(gè)地面參考點(diǎn)，加(減)0.10 m作為參考點(diǎn)處田面灌(排)水位。其次按選定的斗農(nóng)渠(溝)設(shè)計(jì)比降及參考點(diǎn)沿農(nóng)斗渠(溝)水流方向距離，分別沿農(nóng)渠(溝)、斗渠(溝)向上游(下游)加(減)沿程水頭損失及過建筑物局部水頭損失求得3個(gè)閘前(出口)水位，經(jīng)比較選定一個(gè)技術(shù)可行(灌排水安全)、經(jīng)濟(jì)合理的水位即作為斗渠(溝)閘前(出口)設(shè)計(jì)水位。

為了杜絕上述的重復(fù)計(jì)算過程，也曾采取過“簡(jiǎn)化手段”，那就是只在斗渠(溝)末端(首端)的農(nóng)渠(溝)末端(首端)，也就是逆(順)渠(溝)水流方向全程計(jì)算農(nóng)渠(溝)、斗渠(溝)的沿程水頭損失(落差)，定為斗渠進(jìn)口及斗溝出口設(shè)計(jì)水位。這樣，雖然工作量?jī)H為前者的1/3，但實(shí)踐起來，后者推求的水位不完全安全，即灌溉水位偏低、排水水位偏高現(xiàn)象可能發(fā)生，直接影響到支渠(溝)、干渠(溝)設(shè)計(jì)水面線的合理確定。

2 參考點(diǎn)位置的合理確定

2.1 確定原則

在參考點(diǎn)選擇過程中，要本著統(tǒng)籌考慮斗渠(溝)范圍內(nèi)(對(duì)于小型灌區(qū)可直接推求支渠閘前或支溝出口水位，依據(jù)推求的水位設(shè)計(jì)干渠或干溝水面線)灌溉與排水的原則，同時(shí)要力求經(jīng)濟(jì)上合理性。

2.2 確定途徑

既本著上述原則，又力求工作量最小。

2.3 參考點(diǎn)位置選擇的簡(jiǎn)易方法

近年來，筆者參與過我縣小泉子提水灌區(qū)(設(shè)計(jì)灌溉面積780 hm2，設(shè)計(jì)流量1.3 m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程6 m，2011年有效灌溉面積750 hm2，實(shí)灌面積750 hm2)及三家子提水灌區(qū)(設(shè)計(jì)灌溉面積800萬hm2，設(shè)計(jì)流量1.13 m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程5 m，2011年有效灌溉面積400 hm2，實(shí)灌面積0.04萬hm2)的規(guī)劃設(shè)計(jì)與復(fù)查審定改造工作。在田間工程水位推求這項(xiàng)工作中，一直是重復(fù)的簡(jiǎn)單計(jì)算過程，據(jù)統(tǒng)計(jì)，此項(xiàng)工作約占典型區(qū)設(shè)計(jì)總工作量的60%。

在重復(fù)計(jì)算過程中發(fā)現(xiàn)斗渠(溝)范圍內(nèi)(斗渠方向、農(nóng)渠方向)地面自然坡降與斗農(nóng)渠(溝)設(shè)計(jì)比降的相互關(guān)系直接影響到參考點(diǎn)位置選擇的合理性，以灌溉斗渠進(jìn)口水位推求為例，若斗農(nóng)渠的設(shè)計(jì)比降大于(陡于)斗農(nóng)渠方向的地面自然坡降，則參考點(diǎn)位置要選擇在遠(yuǎn)離斗農(nóng)渠方向的末端(下游)。

這樣，除渠系末端參考點(diǎn)處可滿足田面用水外，按渠系設(shè)計(jì)比降推求渠系上游設(shè)計(jì)水位必然滿足渠系沿線各點(diǎn)田面用水要求;若斗農(nóng)渠的設(shè)計(jì)比降小于(緩于)斗農(nóng)渠方向的地面自然坡降，則參考點(diǎn)位置要選擇在靠近斗農(nóng)渠方向的首端(上游)。

這樣除渠系首端參考點(diǎn)處可滿足田面用水外，按渠系設(shè)計(jì)比降推求渠系下游設(shè)計(jì)水位必然滿足渠系沿線各點(diǎn)田面用水要求。在斗渠(溝)控制范圍內(nèi)，若斗渠設(shè)計(jì)比降大于(陡于)斗渠方向地面自然坡降，則參考點(diǎn)位置應(yīng)在遠(yuǎn)離斗渠口的下游末端選定。同理，農(nóng)渠設(shè)計(jì)比降大于(陡于)農(nóng)渠方向地面自然坡降，則參考點(diǎn)位置應(yīng)在遠(yuǎn)離農(nóng)渠口的下游末端選定;若斗渠設(shè)計(jì)比降小于(緩于)斗渠方向地面自然坡降，則參考點(diǎn)位置應(yīng)在靠近斗渠口的上游首端選定。同理，農(nóng)渠設(shè)計(jì)比降小于(緩于)農(nóng)渠方向地面自然坡降，則參考點(diǎn)位置應(yīng)在靠近農(nóng)渠口的上游首端選定。其原理見圖1。

3 結(jié)論

歸納起來，有以下4 種情況:①若農(nóng)渠設(shè)計(jì)比降大于(陡于)沿農(nóng)渠方向地面自然坡降則參考點(diǎn)位置選擇在農(nóng)渠末端(下游)。②若斗渠設(shè)計(jì)比降大于(陡于)沿斗渠方向地面自然坡降則參考點(diǎn)位置選擇在斗渠末端(下游)。③若農(nóng)渠設(shè)計(jì)比降小于(緩于)沿農(nóng)渠方向地面自然坡降則參考點(diǎn)位置選擇在農(nóng)渠首端(上游)。④若斗渠設(shè)計(jì)比降小于(緩于)沿斗渠方向地面自然坡降則參考點(diǎn)位置選擇在斗渠首端(上游)。其組合情況見示意圖2。

圖1 參考點(diǎn)位置選定原理圖

圖2 參考點(diǎn)位置選擇組合情況示意圖

同樣，排水斗農(nóng)溝水位推求參考點(diǎn)位置的選擇也有4 種情況:①若農(nóng)溝設(shè)計(jì)比降大于(陡于)沿農(nóng)溝方向地面自然坡降則參考點(diǎn)位置選擇在農(nóng)溝首端(上游)。②若斗溝設(shè)計(jì)比降大于(陡于)沿斗溝方向地面自然坡降則參考點(diǎn)位置選擇在斗溝首端(上游)。③若農(nóng)溝設(shè)計(jì)比降小于(緩于)沿農(nóng)溝方向地面自然坡降則參考點(diǎn)位置選擇在農(nóng)溝末端(下游)。④若斗溝設(shè)計(jì)比降小于(緩于)沿斗溝方向地面自然坡降則參考點(diǎn)位置選擇在斗溝末端(下游)。

［1］周志遠(yuǎn).農(nóng)田水利學(xué)［M］.北京:中國水利水電出版社，1993.