黑塘水庫灌區(qū)總體設(shè)計綜述

左 毅

(貴州省黔東南州水利電力勘察設(shè)計院，貴州 凱里556000)

1 工程概況

項目區(qū)涉及施秉縣兩個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，分別是白垛鄉(xiāng)和甘溪鄉(xiāng)，本次設(shè)計項目為一個灌區(qū)，即黑塘水庫灌區(qū)。目前灌區(qū)內(nèi)主要水源為黑塘水庫、紅衛(wèi)水庫和施秉縣新紅村地下水。本次設(shè)計擬新建1 座山塘和2 座提灌站并配套渠道等灌溉設(shè)施。黑塘水庫于2008年完成除險加固，目前大壩運行正常，灌區(qū)內(nèi)包含有黑塘水庫總干渠1 條，干渠2 條，支渠6 條，全長60.2 km，這些渠道多已年久失修，渠道淤積、坍塌、滲漏嚴(yán)重，本次設(shè)計將對其進行防滲、清淤處理，以此來恢復(fù)灌區(qū)的正常灌溉，紅衛(wèi)水庫于2008年完成除險加固，目前大壩運行正常，灌區(qū)內(nèi)渠道全長23.5 km，這些渠道多已年久失修，渠道淤積、坍塌、滲漏嚴(yán)重，本次設(shè)計將對其進行防滲、清淤處理，以此來恢復(fù)灌區(qū)的正常灌溉。

本項目新建小山塘1 座，總庫容4 萬m3;新建提灌站2 座;新建倒虹管1 座;新建排澇渠1 條1.265 km;新建渠道4 條共計10.725 km，改造渠道10 條共計55.301 km，新建田間渠道8.37 km，敷設(shè)PE 輸水管道3.985 km;項目建成能解決項目區(qū)779.33 hm2田土的灌溉用水問題。

2 黑塘水庫灌區(qū)總體規(guī)劃設(shè)計原則

在進行灌區(qū)設(shè)計規(guī)劃中，主要按照以下4個原則進行:

1)對綜合農(nóng)業(yè)區(qū)劃成果進行參照，以地區(qū)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)特點、布局以及發(fā)展要求和灌區(qū)的水源可供水量為依據(jù)對灌區(qū)進行總體設(shè)計和規(guī)劃，并且能夠做到單位水量達(dá)到最大的增產(chǎn)效益。

2)以區(qū)域水土資源平衡和效益分析為依據(jù)，根據(jù)投資最小、效益最大的原則，對合理的灌溉工程方案進行選擇和確定。

3)在各方面條件都滿足和允許的條件之下，灌區(qū)在進行總體設(shè)計和規(guī)劃的過程中，必須要兼顧防洪、排澇、防漬、水電、工業(yè)以及供水等各個方面的要求，在容易發(fā)生洪澇的地區(qū)必須要做好健全的排水系統(tǒng)規(guī)劃，做好旱災(zāi)以及澇災(zāi)的有效預(yù)防和治理。

4)在對灌區(qū)水資源進行開發(fā)利用的過程中，必須要以符合全流域水利規(guī)劃和保護生態(tài)環(huán)境的原則為基礎(chǔ)，依據(jù)灌區(qū)實際情況采取地表水、地下水聯(lián)合調(diào)度、大、中、小型水利設(shè)施兵種，蓄、引、排相集合，各種方式聯(lián)合運用的方式，對當(dāng)?shù)氐乃Y源進行充分的利用［1］。

總之，在對灌區(qū)進行總體規(guī)劃的設(shè)計中，必須要考慮到各個方面的問題，要提前考慮到各種因素。所以，必須要進行全面的安排、綜合開發(fā)、因地制宜以及保證時效，這樣才能夠?qū)鄥^(qū)總體設(shè)計的質(zhì)量進行保證，從而保證灌區(qū)的綜合效益的充分發(fā)揮。

3 黑塘灌區(qū)總體設(shè)計布置

3.1 山塘設(shè)計

3.1.1 高程設(shè)計

石家灣山塘大壩為重力壩，為5 級建筑物，根據(jù)規(guī)范規(guī)定，按10 a一遇洪水設(shè)計，20 a一遇洪水校核。根據(jù)調(diào)洪計算成果，石家灣山塘校核洪水位為1 049.50 m，正常蓄水位為1 049.00 m。經(jīng)量算水庫計算吹程D =0.3 km。根據(jù)氣象統(tǒng)計，多年平均最大風(fēng)速為12 m/s，計算風(fēng)速分別為:正常情況18 m/s;校核情況12 m/s。

壩頂高程根據(jù)各種運行情況的水庫靜水位加上相應(yīng)超高后的最大值確定。按下列兩種運行情況計算，并取其較大值:

1)正常蓄水位+正常運用情況的壩頂超高。

2)校核洪水位+非常運用情況的壩頂超高。

壩頂超高按按規(guī)范《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》:

式中:hc為安全加高，m;按規(guī)范SL319—2005 表8.1.1 的規(guī)定，正常蓄水位情況取0.4 m，校核洪水位情況取0.3 m;h1%為波高，m;hz為波浪中心線至正?；蛐：撕樗坏母卟睿琺;h1%、hz按規(guī)范SL319—2005 附錄B.6 規(guī)定的公式計算。

從計算結(jié)果可知，校核洪水位為控制工況，此時壩頂高程1 050.164 m，為方便施工選取設(shè)計壩頂高程為1 050.50 m。

3.1.2 方案比較

本工程量較小，重力壩施工簡單，地質(zhì)滿足建重力壩條件，本階段擬C15 混凝土重力壩與M7.5 漿砌石重力壩進行方案比較。經(jīng)過比較，C15 混凝土重力壩土建部分投資為90.74 萬元，M7.5 漿砌石重力壩土建部分投資為85.61 萬元，C15 混凝土重力壩方案比M7.5 漿砌石重力壩方案多5.13 萬元，本著節(jié)省投資的原則，因此本次設(shè)計采用M7.5 漿砌石重力壩方案。

3.1.3 大壩結(jié)構(gòu)布置

石家灣山塘設(shè)計壩型為M7.5 漿砌塊石重力壩，最大壩高(非溢流壩段)11 m，壩體總長84.7 m，非溢流壩段長75.1 m，左岸23.4 m，右岸51.7 m，溢流壩段長8 m，壩頂寬度按《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》(SL319—2005)8.1.3 取2.0 m，壩底寬7.71 m，上游邊坡1∶0(上游面鉛直)，下游面壩坡比取1∶0.7;壩體采用M7.5 漿砌石砌筑，大壩迎水面采用C15 鋼筋混凝土防滲厚度50 cm，壩頂人行橋采用C25 鋼筋混凝土，溢流堰面采用50 cm厚C25 鋼筋混凝土，基礎(chǔ)采用C15 混凝土填筑，厚1.0 m。

3.2 提灌站設(shè)計

黃土坡提灌站水源源于黑塘水庫香合支渠，提灌站解決灌溉面積為16 hm2(葡萄園)。本泵站的水源為香合支渠，為防止淤泥進入泵站吸水管，設(shè)計在渠道邊修建一座取水池，取水池底板高程為739.29 m，泵站在取水池中取水。提灌站取水池底板高程為739.29m，高位水池蓄水高程為751.80，故凈揚程為12.51。

根據(jù)設(shè)計原則，泵站設(shè)計流量較小，且為灌溉供水，可選2 臺機方案(一用一備)以減少裝機臺數(shù)節(jié)約機電設(shè)備、泵房土建投資，并可降低運行維護費用。

提水管線經(jīng)過方案比較PE 管材比較適合埋管方式埋設(shè)，鋼管易銹蝕不適合埋管，做支墩又占耕地太多，最后決定采用0.6 MPa的PE 管材作為提水管材能滿足提水要求。本泵站設(shè)計流量為Q =60.30 m3/h，由于本泵站提水流量及揚程較小，確定泵站日工作時間為8 h，國內(nèi)以生產(chǎn)的適用于本泵站揚程、流量和滿足水位變幅要求的水泵有離心泵［2］。

甘地坪提灌站水源是公路邊已打好的機井(詳細(xì)資料見附件)，提灌站解決灌溉面積為28.67 hm2(獼猴桃園)。本泵站擬定安裝高程為719.00 m，高位水池蓄水高程為817.30 m，故凈揚程為98.30 m。根據(jù)設(shè)計原則，泵站設(shè)計流量較小，且為灌溉供水，可選2 臺機方案(一用一備)以減少裝機臺數(shù)節(jié)約機電設(shè)備、泵房土建投資，并可降低運行維護費用。提水管線經(jīng)過方案比較PE 管材比較適合埋管方式埋設(shè)，鋼管易銹蝕不適合埋管，做支墩又占耕地太多，最后決定采用1.0 MPa的PE 管材作為提水管材能滿足提水要求。本泵站設(shè)計流量為Q =24.71 m3/h，設(shè)計揚程為111．56 m，由于本泵站從深井提水，根據(jù)業(yè)主提供的成井資料(建議開采量/建議下泵深度:500 m3/d/37 ～40 m)，確定泵站日工作時間為20 h，國內(nèi)已生產(chǎn)的適用于本泵站揚程、流量和滿足水位變幅要求的水泵有深井泵。

3.3 渠道設(shè)計

本次設(shè)計擬新建渠道4 條共計10.725 km，改造渠道10 條共計55.301 km。

新建的渠道設(shè)計采用C15 混凝土砌筑，渠道邊墻為10 cmC15 混凝土，渠道底板先用10 cm碎石墊層鋪墊再澆筑10 cmC15 混凝土作為渠道底板，渠道背坡側(cè)用60 cm ×30 cmM7.5 漿砌塊石護坡兼作步道;改造的渠道保持原渠道設(shè)計斷面不變，根據(jù)實際情況對其進行清淤、防滲等處理，對坍塌部分渠道應(yīng)拆除原坍塌渠道，用C15 混凝土重新砌筑，渠道尺寸與原渠道保持一致。

3.4 灌區(qū)防洪

本次修建排澇渠總長1 265 m，按5 a一遇的排澇標(biāo)準(zhǔn)，排澇工程盡量減少對水流流態(tài)，泥沙運動，河岸穩(wěn)定的影響，防止河道產(chǎn)生有害的沖刷和淤積，建筑物設(shè)計因地制宜，就地取材，降低工程造價。注意節(jié)約用地和開墾建設(shè)用地。排澇渠與城市建設(shè)相結(jié)合，注意設(shè)置便民設(shè)施等。

排澇渠按5 a一遇的排澇標(biāo)準(zhǔn)，復(fù)核兩岸新建排澇渠工程，承擔(dān)上翁哨的排澇任務(wù)，減少洪災(zāi)損失。確保在設(shè)計洪水頻率下(P =20%)排澇區(qū)內(nèi)人民群眾的生命財產(chǎn)安全和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全，保證國民經(jīng)濟持續(xù)、穩(wěn)定、健康地向前發(fā)展，并兼有美化城市環(huán)境和為城市今后發(fā)展創(chuàng)造有利條件的作用。

3.5 田間灌溉工程設(shè)計

根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》(GB50288—99)，結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況，田間灌溉采用田間渠道方案(灌溉渠除外)，灌溉田間渠道設(shè)計過水?dāng)嗝鏋樽钚∈┕嗝?0 cm ×30 cm。邊墻采用10 cm厚的混凝土C15 防滲，底板采用10 cm厚的C15 混凝土澆筑，軟基底板下墊10 cm厚的碎石墊層。

為了搞好工程管理，合理用水，節(jié)約水資源，設(shè)計在主干渠給沿線支渠的供水口處的斗門采用DN150PE 管埋設(shè)，并設(shè)置放水閘閥控制，放水閘閥采用DN150PE 閘閥。主干渠或支渠給沿線田間渠道的供水口處的斗門采用DN110PE 管埋設(shè)，并設(shè)置放水閘閥控制，放水閘閥采用DN110PE 閘閥。根據(jù)地形和灌溉面積的實際情況，在主干渠或支渠上每隔200 ～400 m設(shè)一條田間渠道。

4 結(jié) 語

綜上所述，灌區(qū)的總體規(guī)劃和設(shè)計是一項非常復(fù)雜的工作，需要從全方位、多角度進行考慮和分析，從節(jié)約水資源的角度出發(fā)進行具體的灌區(qū)總體設(shè)計，從而對灌區(qū)的經(jīng)濟效益以及社會效益進行實現(xiàn)。

［1］黃智青. 東圳灌區(qū)混凝土防滲渠道設(shè)計、施工和運行的管理體會［J］. 科技信息:科學(xué)教研，2007(13):56－57.

［2］王有平. 新疆灌區(qū)節(jié)水改造小型渠道設(shè)計有關(guān)問題的探討［J］. 新疆農(nóng)業(yè)科技，2009(01):22－23.