尊村灌区2012年小型农水工程技施设计方案

刘海英

(运城市尊村引黄灌溉管理局，山西运城 044000)

1 概况

尊村引黄灌区是1976年经水电部(76)水电规字第50号文批准兴建的，工程规模为九级三十一站，总扬程165.44m，总装机6.14万kW，设计提水流量46.5m3/s，灌溉面积166万亩。

尊村引黄已建成九级二十二站，总装机5.57万kW。灌区总干渠(一至九级站)1条，长113.554km;分干渠5条(条山分干、东下分干、四十里岗分干、夏县分干、峨嵋分干)，总长136.753km;支渠134条，总长776.589km。到目前为止，除峨嵋分干未实施外，已修建总干和分干渠209.57km，支渠86条，长587.124km。

根据工程灌溉的需求，本次小型水利工程配套5条斗渠，总长7.88km，建筑物113座，分布在韩家庄北分支、廉家庄支及二干六支3条支渠上。其中，韩家庄北分支渠配套斗渠1条，长3.55km，渠系建筑物 39座;二干六支渠配套斗渠 1条，长1.98km，渠系建筑物36座;廉家庄支配套斗渠3条，总长2.35km，渠系建筑物48座。

2 工程建设的必要性

尊村灌区控制面积较大，自1991年节水改造以来，有限的资金基本上全部用在泵站、分干渠和支渠改造配套方面，田间工程配套建设严重滞后，大多数斗渠还是没有防渗的土渠，末端渠系水利用系数非常小。为了有效计量，尊村引黄灌溉管理局在每条斗渠的起点都建有量水设施。但斗渠在没有防渗的情况下，渗漏损失较大，直接影响了群众的用水积极性。

一干韩家庄站及北分支改造是2007年节水改造项目，设计灌溉面积1.94万亩，提水流量0.67m3/s，灌溉范围包括永济市栲栳镇及蒲洲镇的7个行政村。由于末级渠道建设滞后，使完成的骨干工程效益难以发挥。

二干廉家庄支渠改造是2010年节水改造项目，设计灌溉面积1.1万亩，提水流量0.378m3/s，灌溉范围包括永济市卿头镇4个行政村，存在斗渠不配套，骨干工程效益难以发挥的问题。

二干六支改造是2006年节水改造项目，设计灌溉面积1.23万亩，提水流量0.42m3/s，灌溉范围包括永济市卿头镇4个行政村，同样存在斗渠不配套，骨干工程效益难以发挥的问题。

3 工程设计方案

本次设计结合灌区灌溉运行实际，以扩大实灌面积为主。确定工程建设内容为:韩家庄北分支渠配套斗渠1条(9斗)，总长3.55km，渠系建筑物39座;二干六支渠配套斗渠1条(6斗)，总长1.98km，渠系建筑物36座;廉家庄支配套斗渠3条(11，12，13斗)，总长2.35km，渠系建筑物48座。

3.1 渠道工程布置原则

渠道布设的原则:1)结合当地实际情况，因地制宜，合理布置渠道走向、长度和断面尺寸，尽可能使线路短、占地少、控制面积大，各斗渠均应选择在各自控制范围内地势较高地带，支渠对各斗渠实行分组轮灌;2)渠线避免深挖、高填和穿越村庄;3)渠道的转弯半径不应小于水面宽度的2.5倍;4)照顾行政区划，每个村庄均应有独立的配水口;5)做好渠、林、路的统一规划，使田块形状较有规则，减少交叉建筑物便于配水和灌水，提高灌水工作效率。

本次配套斗渠长0.5km～3.5km，间距根据机耕要求和农渠的长度相适应来确定，为0.3km～0.5km，控制面积370亩 ～2600亩。

3.2 典型工程设计

本次斗渠配套范围涉及3条支渠，故选择渠系配套较为集中廉家庄支渠的斗渠作为典型工程进行计算。

3.2.1 轮灌组的划分

廉家庄支配套有1斗～17斗，根据《灌溉与排水工程设计规范》结合灌区内的地形条件，行政区划，并参照续渠道上节制闸位置划分轮灌组，划分结果见表1。

3.2.2 流量分配

廉家庄支支渠设计流量0.378m3/s，根据本次规划斗渠和已建斗渠的控制面积对支渠流量进行分配，各斗渠控制面积和设计流量见表1。

3.3 渠道纵横断面设计

3.3.1 渠道纵断面设计

按照灌区渠系规划布置原则，渠道布设在各自控制范围内较高地段，以增加灌溉面积，各斗渠从支渠上直接取水，为最大限度控制灌溉面积，根据《灌溉与排水工程设计规范》第6.1.14条的规定，末级渠道放水口的水位高出平整后田面进水端不少于10cm，斗渠布设以填方为主，渠道设计纵坡根据实际地形确定。

3.3.2 渠道横断面设计

渠道防渗断面采用U型渠，其优点主要有:1)水力条件好，挟沙能力强，适于输含沙水流;2)渠口窄，不会增加占地;3)整体性强;4)便于滑模和U型机械施工，施工速度快。U型渠道的断面尺寸严格按照山西省水利厅发布的《山西省小型U型渠道防渗工程标准图集》进行。

表1 韩家庄站北分支渠轮灌组划分及流量分配

渠道输水能力根据明渠均匀流公式计算:

其中，Q为流量，m3/s;ω为过水断面的面积，m2;C为谢才系数，C=R1/6;R为水力半径，为湿周;i为渠道纵坡。

各斗渠断面及水力要素见表2。

表2 渠道水力要素表

3.4 渠系建筑物设计

渠系建筑物的布置原则:1)满足渠道输水、分水、量水和防洪的要求;2)建筑物的数量在保证安全运行、便于管理的前提下，力求数量少、工程量省;3)流态稳定，水头损失小，能控制较大的灌溉面积;4)应做到灌区交通顺畅，便利群众生产。本次设计渠道配套各斗渠所经地段，地形坡度起伏不大，按照灌区规划原则，考虑灌区交通、机耕、配水管理等要求相应地布设了农口、机耕桥、量水槽等渠系建筑物113座。

建筑物的分布情况统计见表3。

表3 渠道建筑物统计表

3.4.1 量水槽

为了方便管理，准确测量进入每条斗渠流量，在每条斗渠起始段都设置1座无喉道式量水槽。这是在巴歇尔量水槽基础上改进的一种新型量水设施，具有结构简单、省工省料、不易淤积和观测精度高等优点。槽体采用现浇C20混凝土结构，根据渠道过水能力，选择适宜的量水槽尺寸(喉宽和槽长)。另外，根据渠道壅水要求和水槽为自由出流，相应确定槽底高程。水槽进口段以3∶1收缩，出口段以6∶1扩散，在距进口和出口为槽长1/9处设立上、下游观测水尺，用以计量。

3.4.2 机耕桥

根据渠道与田间机耕路交叉和农业机械进地的通行要求，需在渠道上布置机耕桥。本次设计的5条斗渠上共需设置44座机耕桥，考虑到道路车辆运载的实际情况，桥梁荷载按“汽—10”设计，“履带—50”校核。为了不改变渠道水流条件，渠道在桥下仍保持原“U”形断面。桥面净宽3.5m，桥板采用预制C20钢筋混凝土结构，根据渠道规格，D50渠道的桥板长度为1.3m，板厚14cm。铺装层为现浇C25细石混凝土厚6cm。路缘石采用M7.5水泥砂浆砌砖结构，宽0.25m，高0.3m。轻型桥台支承为M7.5水泥砂浆砌块石结构，顶宽 0.5m，高1.2m～2.4m，底宽 0.8m，上部设现浇C20钢筋混凝土台帽，桥台基础采用0.3m厚3∶7灰土垫层。经计算，桥台地基承载力要求不小于120kPa。

3.4.3 农口

根据各斗渠控制的灌溉面积和地形条件，结合渠道交叉建筑物和村级行政区划等因素设置农口。经实地勘察规划，本次设计的5条斗渠上共需布置农口64座，农口间距50m～150m。各农口与斗渠成90°分水角，为方便施工，农口在保持U形渠道断面不变的情况下，在进口处预留20cm的矩形分水口，底部高程与斗渠底齐平。农口采用现浇C20混凝土结构，厚度10cm，进口处设一闸槽，侧槽底槽尺寸均为3cm×5cm(宽×深)，考虑防盗要求，闸板采用铁片结构。农口后接的毛渠全部为土渠，为了满足农口的渠基防冲要求，农口末端设40cm×40cm的消力池，池深10cm。

4 主要评价结论及建议

该工程建成后，较好地解决了当地农业灌溉用水不足的问题，为该地农业抗旱减灾提供有力保障，对促进国民经济快速发展，提高农民的收入有着重要的意义。因此，建议尽快实施。