平遠(yuǎn)縣富石灌區(qū)供需水平衡及維修加固分析

張文勇

(廣東省梅州市平遠(yuǎn)縣水利服務(wù)中心，廣東 梅州 514600)

水資源是灌區(qū)發(fā)展建設(shè)不可缺少的重要資源，對灌區(qū)規(guī)模、灌區(qū)作物選取影響較大。因此，在進(jìn)行灌區(qū)提質(zhì)改造建設(shè)時(shí)，對灌區(qū)灌溉水供需情況進(jìn)行復(fù)核分析是十分必要的[1-3]。早期建設(shè)的灌區(qū)工程，其渠道、隧道等在長期使用過程中出現(xiàn)了一定的破損現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到灌溉水的利用效率，針對這一類型的渠道、隧道進(jìn)行維修加固治理是非常重要的，有助于提升水資源利用效率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展[4-6]。

1 工程概況

富石灌區(qū)工程任務(wù)主要為灌溉為主，兼顧沿線百姓的生產(chǎn)用水。灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積為2.0萬畝，其中水田為1.613萬畝，早地為0.387萬畝。灌區(qū)主要擔(dān)負(fù)著我縣石正鎮(zhèn)和大柘鎮(zhèn)超竹村耕地灌溉和生活供水任務(wù)。灌區(qū)現(xiàn)有主要干支渠有5條，總長35.90km，其中總干渠長4.226km、西干渠長11.41km、東干渠長10.752km、中干渠長6.51km、棉羊支渠長3.002km。灌區(qū)渠系現(xiàn)有主要建筑物共146座，其中隧洞17條總長1753m、渡槽21座總長756m、反虹管7條總長2146m、分水閘33座、泄洪閘36座、節(jié)制閘2座、溢洪堰14處、涵洞7處、排洪槽9座。

根據(jù)GB 50288—99《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中“濕潤地區(qū)或水資源豐富地區(qū)，以水稻為主，灌溉設(shè)計(jì)保證率80%～95%”，灌溉設(shè)計(jì)保證率P=90%。

2 灌溉制度

2.1 灌溉制度

根據(jù)2001年《平遠(yuǎn)縣富石水庫安全加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》(第二章水文水利計(jì)算)已經(jīng)審批通過，灌溉定額的計(jì)算依據(jù)《廣東省一年三熟灌溉定額》、《廣東省用水定額(試行)》(2007年)的規(guī)定，并按壤土計(jì)算，農(nóng)業(yè)用水和主要作物需水量及現(xiàn)狀灌溉定額，以“淺、曬、濕”結(jié)合蓄雨的節(jié)水型水稻灌溉制度，采用續(xù)灌方式。

2.2 設(shè)計(jì)灌水率

根據(jù)《平遠(yuǎn)縣富石水庫安全加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》，按壤土計(jì)算，選取(灌溉保證率P=90%)一年三熟年內(nèi)設(shè)計(jì)凈灌水率為0.845m3/萬畝。

3 灌區(qū)供需水量平衡

3.1 灌區(qū)可利用水量

富石灌區(qū)工程供水量主要以引用富石水庫水為主，水庫壩址以上集雨面積53km2，興利庫容1976萬m3，因受汛期防汛水位限制，使水庫不能蓄水達(dá)到最高正常水位，最大可利用為1855萬m3。

水庫總來水量按徑流計(jì)算，計(jì)算成果見表1。

表1 設(shè)計(jì)年灌區(qū)供水量計(jì)算表 單位：萬m3

3.2 灌區(qū)需水量預(yù)測

3.2.1灌溉制度和水利用系數(shù)

該灌區(qū)農(nóng)作物主要以水稻為主，旱地農(nóng)作物主要有蔬菜、蠶豆、小麥等作物組成，實(shí)行水稻-水稻-小麥一年三熟制。據(jù)行業(yè)用水和主要作物需水量及現(xiàn)狀灌溉定額，以“淺、曬、濕”結(jié)合蓄雨的節(jié)水型水稻灌溉制度為根據(jù)。由于該灌區(qū)運(yùn)行時(shí)間長、工程老化等因素，造成滲漏嚴(yán)重，水的利用系數(shù)較低，只有0.5左右。根據(jù)GB 50599—2010《灌區(qū)改造技術(shù)規(guī)范》中灌溉水利用系數(shù)：大型灌區(qū)渠系水利系數(shù)不應(yīng)低于0.55；中型灌區(qū)不應(yīng)低于0.65；小型灌區(qū)不就低于0.75；灌溉水利用系數(shù)，大型灌區(qū)不就低于0.50；中型灌區(qū)不應(yīng)低于0.60；小型灌區(qū)不應(yīng)低于0.70。相合該灌區(qū)加固改造要求，工程加固完成后渠系水利用系數(shù)可提高到0.65，灌溉水利用系數(shù)為0.6。

3.2.2灌溉面積計(jì)算

灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積2.0萬畝，其中農(nóng)田1.613萬畝，旱地0.387萬畝。耕地折合為水田面積為1.7291萬畝。灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉各個(gè)干渠、支渠面積成果見表2。

表2 富石灌區(qū)各個(gè)干渠設(shè)計(jì)灌溉面積

3.2.3設(shè)計(jì)年需水量

灌區(qū)內(nèi)灌溉需水量，土壤類型統(tǒng)一按砂壤土考慮，根據(jù)《廣東省一年三熟灌溉定額》(暨南大學(xué)出版社)，土壤類型統(tǒng)一按砂壤土考慮，經(jīng)灌溉定額計(jì)算，一年三熟設(shè)計(jì)年的灌溉定額見成果表(灌溉定額為毛定額、灌溉水利用系數(shù)按0.6計(jì))。

3.3 供需水量平衡計(jì)算

根據(jù)年內(nèi)各月徑流量、需水量及水庫調(diào)節(jié)分配率，水庫損失量按月初和月未庫容的平均數(shù)的2.0%計(jì)算。按豐水年(P=10%)、平水年(P=50%)和枯水年(P=90%)各月水量平衡分配計(jì)算見表3—5。

表3 豐水年(P=10%)灌溉水量平衡計(jì)算表 單位：萬m3

表4 平水年(P=50%)灌溉水量平衡計(jì)算表 單位：萬m3

表5 枯水年(P=90%)灌溉水量平衡計(jì)算表 單位：萬m3

通過水量平衡計(jì)算可知各個(gè)設(shè)計(jì)年灌區(qū)來水量都能滿足灌溉用要求。枯水年(P=90%)總需水量最大，其值為1974.46萬m3；其全年余水量為1590.91萬m3，缺水量為1264.38萬m3，水量平衡后還余359.16萬m3，富石水庫的興利庫容為2022.72萬m3，防汛庫容為1976萬m3，可以滿足年內(nèi)水量調(diào)度要求。灌區(qū)在用水調(diào)度的原則首先是滿足灌溉用水和生活用水前提下，進(jìn)行發(fā)電調(diào)控。表中的損失量是指水在水庫月初庫容與月未庫容的平均值的2%計(jì)算。

4 加固維修方案分析

對灌區(qū)各干渠過流能力不滿足設(shè)計(jì)要求的渠段，采用擴(kuò)大斷面方案或襯砌防滲減糙；對各干渠過流能力滿足設(shè)計(jì)要求的土渠段，對現(xiàn)狀渠道進(jìn)行清淤及防滲襯砌；對各干渠能滿足設(shè)計(jì)過流要求混凝土渠道不再進(jìn)行加固。

4.1 防滲襯砌方案

防滲襯砌的方法措施較多，結(jié)合本灌區(qū)實(shí)際情況，擬定以下兩種防滲襯砌方案進(jìn)行比較，見表6。

表6 防滲襯砌方案比較表

相合工程實(shí)際情況來看，埋鋪式膜料類襯砌方式雖然造價(jià)高、施工工序繁雜，但施工簡單，質(zhì)量可以保證；現(xiàn)澆混凝土，難裝模，難振搗，質(zhì)量難保證，因此推薦采用埋鋪膜式混凝土防滲襯砌方案。

4.2 隧洞維修加固方案

灌區(qū)現(xiàn)有17條隧洞、總長1753m，其中總干渠2條，長91m；西干渠12條，長1421m；東干渠2條，長65m；棉羊支渠1條，長176m。因受建設(shè)時(shí)期技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件的限制，隧洞開挖后除進(jìn)出口進(jìn)行了漿砌塊石襯砌外，大部分沒有進(jìn)行防滲及防護(hù)襯砌，通過每年水利冬檢，隧洞多部分已進(jìn)行維修襯砌，局部沒有進(jìn)行防滲及防護(hù)襯砌，斷面不規(guī)則，糙率大，滲漏水嚴(yán)重，目前隧洞圍巖已經(jīng)基本穩(wěn)定。

為達(dá)到防滲減糙和結(jié)構(gòu)安全目的，并便于施工，對未襯砌4條隧洞采用如下襯砌形式：洞底采用厚15cm的C25混凝土襯砌，洞壁采用厚20cm的C25混凝土襯砌。灌區(qū)隧洞基本情況見表7。

表7 隧洞加固改造措施

5 結(jié)語

(1)結(jié)合富石灌區(qū)的實(shí)際情況，對設(shè)計(jì)年灌區(qū)灌溉水供需平衡情況進(jìn)行復(fù)核分析，采取維修加固措施后，可提高水資源利用效率，灌區(qū)灌溉水可實(shí)現(xiàn)供需平衡。

(2)選取埋鋪式膜料類、現(xiàn)澆混凝土兩種方案進(jìn)行比選，采用埋鋪式膜料類方案進(jìn)行渠道防滲加固施工簡便，適宜性強(qiáng)。針對隧洞采用底板采用C20砼厚15cm，兩側(cè)襯砌C20砼厚度為20cm防滲方案。

(3)建議工程早日實(shí)施，提高水資源利用效率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展建設(shè)。