袁北灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造措施分析

顏安耀

（江西省袁北灌區(qū)管理局，江西 宜春 336000）

現(xiàn)階段的經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，我國(guó)已經(jīng)步入了新常態(tài)時(shí)期，農(nóng)業(yè)發(fā)展占有舉足輕重的地位。我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中也在不斷的上漲，大宗的農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格普遍高于國(guó)際農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格，農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨著十分巨大的壓力[1]。我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀就是人口總量較大，水資源以及耕地資源嚴(yán)重不足，因此，在新常態(tài)經(jīng)濟(jì)背景下，灌區(qū)運(yùn)行創(chuàng)新重點(diǎn)就是要對(duì)灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目建設(shè)，通過(guò)利用改革創(chuàng)新，使我國(guó)的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化能夠得到發(fā)展，提高我國(guó)的農(nóng)產(chǎn)品國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力?；诖耍疚闹饕獙?duì)袁北灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造技術(shù)進(jìn)行分析。

1 工程概況

袁北灌區(qū)位于江西省西部宜春市袁州區(qū)境內(nèi)，所屬流域主要就是贛江水系袁河以及其支流。袁北灌區(qū)的范圍是東至袁州區(qū)寨下鎮(zhèn)，西至達(dá)天臺(tái)鎮(zhèn)，北至達(dá)柏木鄉(xiāng)，往南主要的分界線就是西村鎮(zhèn)，袁北灌區(qū)的東西長(zhǎng)度大約為62 km，南北寬度大約為37 km。2011年，袁州區(qū)袁北灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目主要的分布在五個(gè)地點(diǎn)，天臺(tái)鎮(zhèn)、遼市鎮(zhèn)、金瑞鎮(zhèn)、三陽(yáng)鎮(zhèn)、寨下鎮(zhèn)，灌溉面積為4.01萬(wàn)畝，項(xiàng)目全部建成后恢復(fù)1.23萬(wàn)畝的灌溉面積，改善2.78萬(wàn)畝灌溉面積[1]。

2 袁北灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造

2.1 灌區(qū)規(guī)模確定

袁北灌區(qū)是一個(gè)多水源的大型灌區(qū)，設(shè)計(jì)灌溉面積為34.68萬(wàn)畝。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201-2014）規(guī)定，袁北灌區(qū)的工程等級(jí)為Ⅲ等。灌排渠溝工程分級(jí)指標(biāo)表，見(jiàn)表1。

表1 灌排渠溝工程分級(jí)指標(biāo)表

袁北灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目中，總干渠的級(jí)別為3級(jí)，二干渠級(jí)別為4級(jí)，其余干、支渠級(jí)別均為5級(jí)。利用過(guò)水流量大小，明確項(xiàng)目工程中的水閘、渡槽、倒虹管、涵洞灌排渠系建筑的級(jí)別。灌排渠系建筑的級(jí)別表，見(jiàn)表2。

表2 灌排渠系建筑的級(jí)別表

工程中，除了二干渠的上桂泄洪閘、金瑞泄洪閘、斜塘分干渠的上陳泄洪閘以及四干渠的小窯泄洪閘、大窯泄洪閘這5座泄洪閘的建筑物級(jí)別為4級(jí),其它建設(shè)物的級(jí)別均為5級(jí)[2]。

2.2 渠系改造方案

2.2.1 暗渠

部分渠段中出現(xiàn)一些病害狀況，例如：滲漏、坍塌等，需要進(jìn)行整治以及續(xù)建，增加蓋板將其改為暗渠[2]。

2.2.2 管道

灌區(qū)中管道分為無(wú)壓管道和有壓管道兩種。灌區(qū)中已有管道可能出現(xiàn)管道銹蝕、鎮(zhèn)墩變形、垮塌等狀況，對(duì)于這些管道，施工人員要針對(duì)性的采取相應(yīng)的措施進(jìn)行解決。對(duì)于出現(xiàn)管道銹蝕現(xiàn)象的重新對(duì)其涂刷油漆；對(duì)于出現(xiàn)鎮(zhèn)墩變形、垮塌等現(xiàn)象的，則應(yīng)將其拆除重新修建。

2.2.3 渡槽

已經(jīng)修建好的渡槽，部分砌石渡槽的砂漿脫落，表面出現(xiàn)風(fēng)化的現(xiàn)象等狀況，需施工人員采用水泥砂漿抹面或者利用砼對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)，并將出現(xiàn)嚴(yán)重變形的槽身或者基礎(chǔ)部位進(jìn)行拆除重建。續(xù)建渡槽必須要對(duì)實(shí)際的地質(zhì)條件進(jìn)行綜合考慮，并采用漿砌石結(jié)構(gòu)以及鋼筋砼排架結(jié)構(gòu)進(jìn)行渡槽續(xù)建。

2.3 灌區(qū)單位工程設(shè)計(jì)

2.3.1 渠道設(shè)計(jì)

渠道斷面設(shè)計(jì)所采用的基本參數(shù)為：灌區(qū)設(shè)計(jì)凈灌水率為0.51 m3/s/萬(wàn)畝，灌溉水利用系數(shù)為0.62，則灌區(qū)設(shè)計(jì)毛灌水率為0.823 m3/s/萬(wàn)畝，渠道設(shè)計(jì)流量的加大百分?jǐn)?shù)Q=20 m3/s～5 m3/s時(shí)加大25%，Q=5 m3/s～1 m3/s時(shí)加大25%，Q＜1 m3/s時(shí)加大30%。渠道糙率采用n=0.017。渠道底寬前后渠道漸變長(zhǎng)度為5 m。根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50288-2018）及各渠道控灌面積，利用續(xù)灌公式對(duì)各段渠道設(shè)計(jì)引用流量：

式中：Qs代表的是續(xù)灌渠道的設(shè)計(jì)流量，m3/s；As代表的是該渠道灌溉面積；qs代表的是設(shè)計(jì)灌水率，設(shè)計(jì)灌溉保證率P=85%時(shí)，qs=0.51 m3/（s·萬(wàn)畝）；ηs代表的是該續(xù)灌渠道的灌溉水利用系數(shù)，ηs=0.62。

2.3.2 分水閘設(shè)計(jì)

以陳坊分水閘為例作定型設(shè)計(jì)。陳坊分水閘位于三干渠1+500處，灌溉田畝為8000畝，設(shè)計(jì)流量為0.86 m3/s。短管有壓淹沒(méi)出流公式對(duì)分水閘的水利進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算公式為：

式中：Q代表的是流量，m3/s；Z代表的是進(jìn)出口水位差；A代表的是管身斷面，A=πd2/4，m2；μ代表的是流量系數(shù)；d代表的是箱涵直徑，m。

若 Q＝0.86 m3/s，計(jì)算得 d＝0.87 m，取 d＝1.0 m。

2.3.3 泄水閘規(guī)模確定

泄水閘由閘室、泄槽、消力池、泄水渠組成，閘底高程為126.61 m，堰型采用無(wú)檻寬頂堰，孔口尺寸擬定為2.0×1.6 m，閘墩厚0.5 m，閘底板厚0.6 m，閘頂高程為128.41 m。在閘墩頂設(shè)一檢修平臺(tái)，厚0.2 m。為滿足交通要求，在閘墩上游側(cè)設(shè)置C25砼人行板橋，寬2.0 m，橋面高程平閘頂高程，取128.41 m。通過(guò)《江西省水文手冊(cè)》提出的推求邊山洪水?dāng)嗝婧榉辶髁康墓絈=C·Fn，并查處本灌區(qū)所處地理位置P=10%的系數(shù)C=9.2，指數(shù)n=0.71。根據(jù)梅木泄水閘的集雨面積，計(jì)算相應(yīng)的設(shè)計(jì)洪峰流量。

如果泄水閘的閘門全開(kāi)，閘孔的過(guò)流是堰流，泄水閘的水力計(jì)算公式為：

式中：B0代表的是閘孔凈寬2.0 m；H0代表的是堰上水頭，H0=1.2 m；M代表的是堰流流量系數(shù)，m=0.385；ε代表的是堰流側(cè)收縮條數(shù)，ε=0.96；σ代表的是淹沒(méi)系數(shù)，σ=1。

經(jīng)計(jì)算可以得出：Q=4.30 m3/s＞4.0 m3/s，因此，泄水閘的過(guò)流能力符合相關(guān)的建設(shè)要求。

2.3.4 節(jié)制閘設(shè)計(jì)

節(jié)制閘由閘室、上、下游連接段組成。閘底高程為128.60 m，堰型采用無(wú)檻寬頂堰，孔口尺寸擬定為4.0 m×1.8 m，閘墩厚0.5 m，閘底板厚0.6 m，閘頂高程為130.60 m。在閘墩頂設(shè)一檢修平臺(tái)，厚0.2 m。為滿足交通要求，在閘墩上游側(cè)設(shè)置C20砼人行橋，寬2.0 m，橋面高程平閘頂高程，取130.60 m。閘室上、下游采用5 m長(zhǎng)扭面渠道銜接。節(jié)制閘的過(guò)流能力計(jì)算中，按照閘孔全開(kāi)以及無(wú)坎寬頂堰來(lái)對(duì)節(jié)制閘的水力進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式為：式中：B代表的是閘室總凈寬;H0代表的是計(jì)入行近流速的堰上水頭；M代表的是堰流流量系數(shù)，無(wú)坎寬頂堰；ε代表的是堰流側(cè)收縮系數(shù)；σ代表的是堰流淹沒(méi)系數(shù)。

通過(guò)在流量公式中帶入系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，最終得出：Q=5.01m3/s＞4.83 m3/s，與工程的建設(shè)要求相符合。

2.3.5 箱涵設(shè)計(jì)

箱涵水力計(jì)算中，箱涵的過(guò)水凈寬B=4.0 m，過(guò)水深h=1.4 m，坡降i＝0.00025，砼糙率n=0.017，通過(guò)利用明渠均勻流公式Q=ωc（Ri）0.5計(jì)算，最終得出 Q=5.56 m3/s＞4.83 m3/s，滿足過(guò)涵流量要求。

2.3.6 鑾坑渡槽設(shè)計(jì)

鑾坑渡槽水力計(jì)算，過(guò)水凈寬B=0.9 m，過(guò)水深h=0.8 m，坡降i＝0.004，砼糙率n=0.017，并通過(guò)利用明渠均勻流公式Q=ωc（Ri）0.5計(jì)算，最終得出 Q=1.17 m3/s＞1.05 m3/s，符合過(guò)槽流量的要求。

2.3.7 倒虹吸管設(shè)計(jì)

倒虹吸管水力計(jì)算，倒虹吸管的內(nèi)徑φ為1.5 m，并且上、下游之間的水位差為1 m，砼糙率n=0.017，通過(guò)利用壓力管道公式計(jì)算，得出 Q=3.95 m3/s＞1.57 m3/s，符合過(guò)槽流量的要求。

3 灌區(qū)改造效益分析

袁北灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目，主要建設(shè)內(nèi)容為：渠道整治長(zhǎng)度為22.63 km，新建及改造閘門及啟閉機(jī)設(shè)備15臺(tái)（套）。

2011年，袁北灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目完建后，渠系水利用系數(shù)由原來(lái)的0.45提高到0.62。灌溉保證率達(dá)到85%。恢復(fù)灌溉面積為1.23萬(wàn)畝，改善灌溉面積2.78萬(wàn)畝。恢復(fù)的灌溉面積每畝的年產(chǎn)稻谷增產(chǎn)大約228 kg，改善灌溉面積每畝年產(chǎn)稻谷增產(chǎn)大約139 kg,每一年的效益新增大約1267.03萬(wàn)元，每一年的灌溉效益新增大約570.16萬(wàn)元。袁北灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目工程質(zhì)量合格[3]；財(cái)務(wù)管理相對(duì)較為規(guī)范，投資控制較合理，竣工決算也通過(guò)了審計(jì)；工程項(xiàng)目的檔案資料較為齊全、整理較規(guī)范；工程能夠保證良好運(yùn)行，充分發(fā)揮自身良好的經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)效益[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

袁北灌區(qū)通過(guò)實(shí)施續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目，使當(dāng)?shù)氐募Z食安全得到保障，同時(shí)袁北灌區(qū)的農(nóng)民收入得到提高，在一定程度上使當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益都得到了有效的提升,可為類似工程設(shè)計(jì)提供借鑒。