若羌灌区渠道工程的规划与设计研究

2013-08-15翟利伟

黑龙江水利科技 2013年2期

关键词：斗渠渠道流量

翟利伟

( 新疆巴音郭楞蒙古族自治州水利水电勘测设计院，新疆库尔勒841000)

0 引言

我国经济社会不断发展，农业经济的重要地位日益突出，各地区对农田水利工程重视度也不断提高，水利工程的规划与建设项目也呈明显的上升趋势。新疆地处内陆干旱地区，“荒漠绿洲、灌溉农业”的典型特征决定了农田水利基本建设在农村经济中的基础主导作用。

在农田水利工程中，渠道是非常有效的节水工程技术之一，渠系工程的规划设计与管理养护的好坏，直接影响到渠系工程的使用寿命及灌区的生产效益。在新疆地区，渠道工程是应用广泛的节水措施。

对于渠道工程的规划设计是渠道工程建设的重要基础和前提，本文结合若羌县水利工程中的渠道工程规划设计，严格按照工程规划的各项原则对渠道规划设计的具体思路进行研究。

1 工程概况

若羌县位于新疆维吾尔自治区东南部，塔克拉玛干大沙漠东南缘，阿尔金山北麓，地处欧亚大陆腹地，属典型的大陆性干旱气候。

若羌县规划区由于蒸发强烈，降水稀少，加之水资源利用不合理，渠系不配套，灌溉定额较高，水资源浪费现象严重，影响农业的稳产、高产。规划区现有的渠道存在不同程度塌坡、渗漏、长草等情况影响渠道的正常运行。对规划区内干、支、斗渠进行全面规划建设和防渗改造，是若羌县农田水利工程建设的重要内容。

本次防渗改造总干渠1 条，新建总干渠2 条，防渗改造干渠2 条，防渗改造支渠16 条，列入防渗改造以及根据灌区要求需新建的斗渠总计107 条，长198.86 km。

2 灌区渠道工程规划原则

2.1 经济的原则

对渠线的长短和工程量规划要遵从经济的原则，渠线在能满足灌排要求的情况下，应尽量做到短直，这样能有效减少占地面积及工程量。比如在渠线规划需要穿越村镇时，应认真把拆迁安置费用和绕村镇增加的工程费用进行比较选择。如果渠线需要穿越的区域有坡岗、沟、谷等障碍，应比较挖填的方量和避让障碍所增长渠线的工程量费用。

2.2 因地制宜的原则

在渠道工程的规划中应贯彻因地制宜的原则，尽量就地取材，根据不同的区域情况采取不同的方针对策。结合若羌县的实际情况，还应该坚持以人为本的原则，抓住影响提高农业用水利用率和效益的关键环节，对渠道工程进行规划时兼顾经济效益、社会效益和生态效益，注重实际效果; 立足于对已有灌区的节水改造，采取工程、技术、管理等综合措施，最大限度提高节水灌溉综合效益。

2.3 严格遵照相关规范的原则

在渠道工程规划过程中，应按渠道的等级，设计阶段，严格遵照相关的规范进行勘测和调查，对拟建和改造的渠道基本情况进行详细了解和分析。对渠道土壤和建筑材料等相关资料进行全面收集，积极吸取已建渠道的防渗和防冻害经验，引进国内外先进的技术成果，进行认真的规划设计。若羌县的渠道规划过程中按照相关的规范和规程条例，将防渗、防冻害和防土壤盐化、渠系综合利用等规划结合起来进行全面考虑，保证了设计方案能够满足灌区的总体布置要求。

2.4 坚持可持续发展的原则

若羌县水资源面临水土流失严重生态环境恶化，水污染无法得到有效控制等问题，水资源短缺制约着若羌县经济的发展。在渠道规划中，人与自然和谐相处的原则显得尤为重要。应充分考虑水资源承载能力和水环境承载能力，实现水资源的可持续利用。

在若羌县的渠道规划过程中，对农田水利基本建设对区域生态环境进行了综合的分析与评价，并根据建设工程实施情况，坚持人与自然和谐相处的核心理念，建立节水型工程，发挥大自然的自我修复能力，开展绿色工程，制定出相应的水土保持方案。

3 渠道工程规划步骤

3.1 准备与勘察

1) 规划之前需要对当地的水文、地质和地形进行资料收集及勘察，从而获得相关的水文、泥沙、水质以及工程地点的气温、冻融期、冻土深度、风向、风速等水文气象信息。

2) 渠道的沿线应按相关的规程、规范要求来进行详细的地质勘测，从而取得岩土的分类、断层、裂隙、滑坡和隐患等地质情况。

3) 还应该对土壤的含水率、干密度、孔隙率以及冻胀特性等进行调查。

若羌县规划区地处山前洪积冲积扇平原区中下部的细土平原地带，海拔768 ～6 900，气候干燥且多大风天气，地形闭塞，降水稀少; 冻融侵蚀区位于县境南部，气候极低，降水在300 mm左右。根据规划区地形、地貌、水资源特征和土壤、气候及行政区划、社会经济状况、水利工程等情况，将规划区划分为若羌河、瓦石峡河以及塔什萨依3个灌区。

3.2 测量定线

按照一定比例对经过查勘定下来的渠线，测量带状地形图，带状地形图的测量范围应该由初定的渠道中心线向两侧拓展。对渠道水位的沿程变化进行周密分析，在带状地形图上确定出渠道中心的确切位置，确定出渠线的弯道半径。渠道的比降应结合沿线地形和输水量要求来进行计算确定。在平原地区进行渠道设计时，为了保证渠道水位能够有足够的控制高程，渠道设计水位通常要比地面高出一定距离;丘陵山区的坡度较大时，应按渠道中心线的地面高程来对渠道的水位进行设计。为了积极推进水利信息化建设，在若羌县渠道工程的规划测量与定线中，利用现代信息技术的实时监控技术、计算机技术、通信技术、3S 技术等，建设水利系统专用广域网络，建立基础数据库，提高了信息采集、传输、处理的时效性和精确性，也有效提高了渠道规划设计的工作效率。

3.3 定线测量

定线测量就是将带状地形图上的渠道中心线如实反映在地面上，然后通过打桩的方式进行测量放线。打桩时需要对沿线的木桩进行编号，并根据地形的变化来确定间距和位置。

4 渠道设计

4.1 渠道布置形式的确定

渠道的布置形式应该充分考虑其田、林、路的交叉影响因素，在资金允许的情况下，尽量减少交叉建筑物。灌溉渠道在设计时，应尽量做到: ①布置在高程较高和分水岭处;②根据若羌的地形和地势条件，结合工程实际，应尽量利用天然的排水沟作为灌溉渠道的排水设施，避免出现相互干扰的情况; ③渠道线应该做到短、直，避开地质不良地带和施工困难地段。

若羌干渠沿线地形较为平坦，但纵坡较大，为了使渠道工程量最省，避免土方大搬运，保证引水口水位的要求，因此，干渠纵坡大都与地形一致，大部分纵坡在1/100 左右。若羌县输水沟、毛渠均采取轮灌方式，3 块条田为1个轮灌组，共分3个轮灌组，1条斗渠控制9 块条田。

4.2 渠道流量设计

渠道的流量主要包括加大流量、设计流量和最小流量。最小流量可通过最小灌水模数和最小灌溉面积来确定;利用设计灌水模数和设计灌溉面积便可以确定出设计流量;通常加大流量按照设计流量150%来确定。若羌灌区斗渠为轮灌渠道，分6个轮灌组，每组8个斗渠同时灌溉，斗渠设计流量为0.58 m3/s。农渠设计流量根据轮灌分组，农渠均在2 d内灌完，结合灌溉制度可计算出农渠的田间净流量及农渠净流量。计算得农渠设计流量为0.05 m3/s。

4.3 渠道断面的确定

渠道断面设计分为横断面设计和纵断面设计，以灌溉渠道的设计流量为基础进行设计。渠道断面设计应该保证渠道能够满足全灌区的水位，保证其有足够的过水能力，并保证有满足稳定条件的渠道断面。若羌灌区渠道横断面尺寸按明渠均匀流公式设计确定，渠道是在原干渠基础上进行改建，应结合原渠道实际的横断面情况设计合理的断面，保证渠道工程量较小。渠道超高部分按《灌溉与排水工程设计规范》( GB 50288—99) 中有关规定计取，因若羌干渠为急流渠道，临界水深大于正常水深，因此，渠道超高计算中以临界水深为基数计算。渠道边坡系数根据地质条件和选用的渠道护砌材料决定。