烟台市牟平区高陵水库灌区节水改造工程的必要性及规划方案
2013-07-15孔瑞霞
孔瑞霞
(烟台市牟平区大窑镇水利站 264100)
何继业
(烟台市牟平区沁水河水利工程管理所 264100)
1 灌区自然概况
1.1 灌区基本情况
高陵水库灌区位于烟台市牟平区高陵水库下游,是一座中型灌区,灌区总土地面积3.33万hm2,耕地面积为7693 亩。高陵水库灌区共有干渠两条,分干两条,其中东干渠长7.8km,西干渠长5.63km,一分干长12.64km,二分干长2.7km,渠系建筑物180座。
灌区地处丘陵地带,丘陵面积占总面积的85.4%,地面坡度在5~10°左右,平原面积占14.6%左右,多为山前冲积平原,地面坡度相对较大。海拔高程在20~110m 左右,项目区地貌按成因分类,属侵蚀构造地貌,相对切割深度不大于100m,地面坡度一般在7~20°之间。整体地势为南高北低,东西两侧多呈“V”字形,河谷两侧发育有一阶地。土壤多为棕壤土,土层较适合粮食种植和发展经济作物。
灌区属暖温带东亚季风型大陆性气候,因受海洋调节,四季特征明显,多年平均气温11.5℃,多年平均降雨量763.9mm,降雨量时空分布不均,70%以上降雨量集中在6~9月,多年平均地面温度14℃,多年平均冻土深度0.47m 左右,无霜期198 天,自然灾害主要为水灾、旱灾和雹灾。
灌区水源以高陵水库为主体,高陵水库总库容6713万m3,兴利库容3500万m3;水库上游已建蓄水工程有:小(1)型水库4座,小(2)型水库5座,塘坝38座,总蓄水量为980.47万m3,9座水库、38座塘坝和高陵水库紧密相连,形成了以高陵水库为主体水源,其他水库为调节水源的长藤结瓜式供水体系。
1.2 项目区所在地概况
烟台市牟平区地处山东半岛东北部,北濒黄海,东临威海市,南与乳山市相接,西与烟台高新区搭界,与辽东半岛隔海相望。牟平区全区总面积(包含昆嵛区)1519.75km2,东西长69km,南北宽40km,区域形状近似平行四边形。全区境内海岸线总长65km,有小北海和金山港两个海湾,其余较平直。
现辖7 镇、5个街道办事处、1个省级经济开发区和1个省级旅游度假区,共591个自然村(包含昆嵛区),总人口45.42万,其中农村人口37.2万。
2 灌区工程现状
2.1 灌区运行状况
高陵水库灌区覆盖牟平区3个镇89个行政村,总人口15.07万,其中农业人口14.76万。土地面积3.39万 hm2,耕地面积7693.33hm2,灌溉面积为3423.33hm2。
高陵水库灌区于1971年动工兴建,1983年基本建成,共投资415.5万元。1971~1973年,由水库工程指挥部代管,开始进行总干渠及一分干渠的工程配套施工,经费由水库工程费借支。1974年正式成立了县高陵水库灌区工程指挥部,开始进行二分干渠的工程配套施工,由国家按批复计划逐级拨款。
灌区配套工程竣工以来其灌溉效益明显,按现已灌溉的土地计算,每亩平均增产粮食100kg,每年可增产513.5万kg,提高了灌区人民的生活水平。
2.2 渠系工程
灌区共有总干渠2 条,总长14.99km;东干渠原渠首流量9.1m3/s,西干渠原渠首流量2.1m3/s。分干渠2 条,长21.2km,其中土渠长9.34km;支渠3 条,长16.35km,其中土渠长16.2km。
高陵水库灌区现有干支渠道工程完好率为15%,干渠已衬砌,但因老化失修,漏水严重;分干渠已衬砌2.6km,衬砌率占25%;支渠未衬砌,干支渠道防渗率仅为20%。
2.3 渠系建筑物
灌区主要渠系建筑物180座,其中东干渠建筑物23座,西干渠1座,分干渠建筑物156座,这些建筑物多为20 世纪70年代所建,标准质量先天不足,经过多年运行,大部分工程处于“带病”工作状态,灌区现有干支渠系建筑物完好率为15%。
2.4 提水工程
沿干渠及支渠提水灌溉166.67hm2,建有扬水站6座,工程完好率33%。
2.5 灌区渠系水利用系数
20 世纪80年代建设初期高陵水库灌区灌溉水利用系数为0.6,后期由于工程老化、退化等原因,目前自流灌区灌溉水利用系数降至0.475。
现状情况下,灌区渠道水利用系数为0.5,灌区灌溉保证率为45%。
3 灌区工程节水改造的必要性分析
3.1 灌区工程在现代化农业生产中的作用
项目区骨干工程自20 世纪70年代建设以来,以其特有的地位和规模以及良好的配套设施,为促进牟平区的国民经济发展,尤其是农业生产,作出了十分重要的贡献。高陵水库灌区土壤肥沃,粮食亩产由灌溉前的379kg 提高到灌溉后的456kg,年总产由4374万kg 增加到5262kg。灌区粮田面积占全区总面积的22.2%,粮食总产占全区的24.6%,农业产值占全区的19.9%,是全区重要的商品粮生产基地。
3.2 灌区工程现状迫切需要进行节水改造
高陵水库灌区工程建于20 世纪70年代,受工程建设时期技术、材料、资金的制约,工程存在建设标准低,施工质量差等问题,再加上三十多年的运行,灌区骨干工程老化失修严重,安全隐患突出,大部分工程都“带病”或“超负荷”运行。据统计,渠道工程渗漏严重,骨干渠道完好率仅为15%,渠系建筑物完好率为33%,现状灌溉面积仅为1500hm2,渠系水利用系数仅有0.5。工程运行当中,由于缺乏必要的资金投入,灌区骨干工程及配套建筑物得不到及时更新、维护,老化、退化等现象较为严重,尤其是渠道工程边坡坍塌、渠底淤积、输水能力降低,造成大片农田灌溉困难,有效灌溉面积逐年下降,灌溉保证率偏低,农作物产量得不到保证,制约着当地经济的健康发展。尽早实施高陵水库灌区工程节水改造是十分迫切的。
3.3 实行高陵水库灌区节水改造是维持区域水资源平衡的一项重要措施
由于该灌区骨干工程及配套建筑物老化失修,灌溉渠道渗漏严重,且大部分为土质渠道,渠系水利用系数仅为0.5,造成水资源大量浪费。当地百姓为提高农田灌溉能力,打了大量的机井,抽取地下水来解决农业灌溉困难,致使地下水资源超采严重,地下水位逐年下降。在沿海地区,如果地下水位低于海水水位,海水就会回渗入内陆地下淡水层,引起海水倒灌,导致土壤含盐量升高,产生盐渍化,耕种能力大幅下降,同时使地下水资源环境迅速恶化。
为维护水资源平衡,降低海水入侵的风险,尽快恢复高陵灌区灌溉能力,实施灌区节水改造、完善配套设施是十分必要的。
3.4 灌区节水改造是一项顺民心解民意的民生工程
近年来,农业发展迅速,老化退化的灌区工程已经不能适应现代化农业发展的需要,灌区节水配套改造已成为地方政府和群众最为关心的焦点问题,每次人大、政协会议,都有代表提案、建议,群众来访、来信也逐年增加。为此,尽快完成高陵水库灌区工程节水配套改造是十分必要的。
4 项目建设标准及规划方案
4.1 项目建设目标
该灌区已运行多年,渠系布置合理,经济效益显著。本着安全适用、经济合理的原则,渠系布置维持现状,规划将原有土渠改造成浆砌石渠道,恢复西干渠和二、三支渠供水,同时对原有水工建筑物实施重建和改建。
规划项目建设目标如下:
a.农业灌溉保证率将由目前的45%提高到50%。
b.渠道水的利用系数提高为0.74。
c.恢复灌溉面积2730hm2,改善灌溉面积1500hm2。
4.2 项目建设标准
根据《灌溉与排水工程设计规范》和《水利水电工程等级划分及洪水标准》,确定该工程等别为Ⅲ等,东干渠、一分干工程等别为Ⅳ等,主要建筑物为Ⅳ级,次要建筑物为Ⅴ级,工程规模为小(1)型;西干渠、二分干工程等别为Ⅴ等,主要建筑物级别为Ⅴ级,次要建筑为Ⅴ级,工程规模为小(2)型。
4.3 规划设计方案
4.3.1 渠道规划设计
渠道纵断面设计:为确保渠道输水和灌溉,结合该灌区多年运行经验,考虑灌区现有的输水条件和引水条件,对渠道比降不作调整,维持现状。
渠道横断面设计:
a.规划将高陵灌区东干渠改造成浆砌石渠道,渠道断面型式由原来的梯形断面改造成矩形断面。
式中 Q——渠道设计流量,m3/s;
ω——渠道过水断面面积,m2;
R=ω/x——水力半径,m;
x——渠道过水断面湿周,m;
i——渠道比降,m/m;
n——渠道糙率。
b.将灌溉面积较小的西干渠改成地埋PVC 管道的形式,节约土地、节省资金,符合灌区改造的原则。
式中 Q——灌溉设计流量,m3/h;
m——设计灌水定额,m3/亩;
A——设计灌溉面积,亩;
t——每天灌水时间;
T——一次灌水延续时间;
n——管道系统水利用系数。
式中 D——管内径,m;
Q——管道设计流量,m3/s;
V——管道适宜流速,m/s。
4.3.2 灌区建筑物规划方案
高陵水库灌区东干渠、一分干、二分干现有建筑物180座,已运行多年,老化严重,需维修改建、重建98座,其中渡槽16座、隧洞4座、倒虹吸2座、暗渠3 处、涵洞10座、桥15座,节制闸10座、泄水闸11座、分水闸27座,埋设φ400PVC 管道7.5km,φ200PVC 管道3km。
从多年的运行状态、运行效果看,不需要改变原建筑物类型,主要建筑尺寸通过计算确定,小型建筑套用定型设计。
1 雷刚.自压管道灌溉系统在石头河水库灌区节水改造中的应用[J].陕西水利,2012(3):153-154.
2 吕明,毕卫峰,魏文菁,等.井渠结合节水改造工程在雪野水库灌区中的应用[J].南水北调与水利科技,2012,10(A02):107-108.
3 王元武.高密市峡山水库灌区续建节水配套项目可行性及建议[J].商品与质量:学术观察,2012(10):262.
4 杨凤萍.浅析郭堡水库灌区进行节水工程改造的必要性[J].当代农机,2012(8):71-72.