农科院东阳试验示范基地水利配套工程方案设计

王艳军

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

山西省农科院是山西省重要的农业科研单位，原试验示范基地位于太原北营，为适应太原市城市发展的需要，对该基地进行整体搬迁，新建的东阳试验示范基地位于晋中市榆次区东阳镇西阳村北，距太原市区约20 km。试验示范基地所在的东阳镇位于榆次区西南端，基地东边为太长高速公路榆次出口，南边界紧邻东（阳）—徐（沟）公路，东西宽约1.8 km，南北长约 1.5～1.65 km，面积约 166.7 hm2。

东阳试验示范基地属晋中盆地潇河冲积平原区，基地内地形平坦，地面高程在海拔795～800 m之间，项目区有津水河穿过。工程区地处汾河支流津水河流域，晋中盆地西边部，河流相洪冲积平原区，总体地形东南高西北低，略有起伏。

2 工程任务及方案设计

2.1 工程任务

东阳试验示范基地水利配套工程的任务主要有：一是确保试验示范基地防洪安全；二是保证项目区133.3 hm2试验示范地的灌溉水源，促进当地科研可持续发展。

2.2 方案设计

本项目工程设计内容包括：修整排洪渠1.88 km；新建备用蓄水池3万m3；更新机井4眼，配套机井8眼；灌溉方式采用以低压管灌方式为重点，同时考虑部分滴灌和涌泉灌工程的节水灌溉方式。

3 水源及输水管网工程

3.1 供水水源

项目区灌溉供水水源以现有机井为主，新建蓄水池作为备用。项目区现有机井12眼，分布不均，成井年代不一，本次设计根据水文地质情况，考虑项目区均匀分布，4眼更新机井位置进行调整，其余8眼机井配套自控设备。在各机井附近建机井管理房12个，新建3万m3蓄水池作为灌溉高峰期补充水源。

3.2 输水管网工程

根据科学试验需求，对配水管网进行了优化设计。低压管道灌溉面积100 hm2，为方便机械化耕作，调整了支管间距。其中膜下滴灌面积12.3 hm2，大棚滴灌面积17 hm2，涌泉灌面积4 hm2。

3.2.1 低压管道灌溉

灌溉水源以水井为主，备用水源作补充。项目区正常情况下实行单井单灌，平均每眼井负担的灌溉面积为13.3 hm2；灌溉用水高峰时段，当某一地块用水不足时，启用备用水源或就近机井水源为补充。

项目区东片区3～5号水井出水干管相互连通形成环状管网，水源相互补充；西片区6～12号机井出水干管以及备用水源出水管道相互连通形成管网，水源相互补充。

低压管道灌溉方式为地埋管道引水灌溉，输水管道采用干、支两级固定低压管道，田间设给水栓，给水栓软管连接浇灌。管网布置采用“丰”字形和梳子形，一般支管垂直于干管布置，地块南北边各布置一条支管，中央布置一条支管。一条支管接多个给水拴，给水栓间距一般为50 m，接软管两侧供水。每个出水口设混凝土消力池进行保护，管道与机泵出水口连接处安装止回阀和排气阀，干管与支管连接处设检修阀，每条支管末端设渗水井。管道布置一般为直线，避免弯道和起伏，同时管道与田间道路布置相结合，方便管理。输水管道埋设在地面以下，管顶以上覆土深度1.0 m。管材选用直径110 mm、0.4 MPa和直径125 mm、0.6 MPaPE管。

3.2.2 滴灌

项目区内2号水井负责东1、东2地块连栋温室和大棚滴灌用水，独立成网。滴灌方式采用内镶式滴管带灌溉，工作制度采用轮灌布置。滴灌系统由首部枢纽、管网及滴管带组成。首部枢纽包含闸阀、压力表、施肥灌等，布置在大棚内。管网系统由干管、支管、滴管带及各种管件组成，干管布设在大棚外侧；支管垂直干管布置，并延伸至大棚内，与大棚平行布置；滴管带垂直支管布置，间距1m；毛管间距1m，长度10m。管材选用直径110 mm、0.4 MPaPE管。干、支管埋设方法与低压管道相同。

3.2.3 膜下滴灌

项目区西4、西5、西6地块采用膜下滴灌方式，灌溉水源由7号水井供给。7号水井与相邻的6号和8号水井连通形成管网，水源相互补充。

3.2.4 涌泉灌

项目区内东8地块除建设用地外其余主要种植果树，采用涌泉灌溉方式，灌溉水源为1号水井，独立成网。系统管网为：干管、支管和毛管三级，管网布置采用梳子形。干管布置于地块南、北两端；支管垂直于干管布置，间距50 m；毛管垂直于支管布置，在一颗果树旁布置3个涌水器。干管与支管连接处设检修阀，每条支管末端设渗水井。干、支管埋设方法与低压管道相同。

3.3 蓄水池设计

3.3.1 蓄水池容量确定

按照灌溉制度设计及水量平衡，项目区全年总灌溉需水量为36.4万m3，备用水源按总需水量的8%考虑，确定蓄水池容积为3万m3。

3.3.2 蓄水池结构设计

蓄水池采用均质碾压土填筑，东、西、北三侧利用现有地形，南侧为均质土碾压池堤。蓄水池池底高程791.2 m，池顶高程 794.7 m，池深3.5 m，池底南北长35 m，东西长290 m，为梯形断面，临水面坡度 1∶2.0，南侧土堤背水侧坡度1∶2.5。蓄水池池底清基后进行池底碾压密实，铺设防渗复合土工膜，其上为600 mm厚覆土层。蓄水池内侧坡面经碾压、整平后自下而上依次铺设防渗复合土工膜、20 mm厚的砂浆垫层和150 mm厚的现浇混凝土板，水位变幅区每块板尺寸为2.0 m×2.0 m，其他部位每块板尺寸为5.0 m×5.0 m，板与板之间的伸缩缝内填充聚硫密封胶，坡面现浇混凝土板护面需延伸入池底面5 m。蓄水池南侧均质碾压土堤下游坡采用连锁型混凝土生态砖防护，其下为150 mm厚的中细砂垫层。池顶四周均设3 m宽的人行道，路面铺设人行方砖，下垫100 mm厚中细砂垫层。池顶临水侧均用石材栏杆防护，南侧池顶背水侧用路缘石防护，路缘石每隔20 m留一缺口，方便排水。蓄水池南侧土堤背水侧793.3 m高程处设3个观测点，中间设1个，两侧距池端10 m处各设1个，观测土堤的沉降变形。池顶以上东、北两侧与项目区规划道路以1∶2.0的斜坡衔接，坡面为生态护坡，并用砌石做3处台阶与项目区规划道路连通。

3.4 排洪渠改造设计

3.4.1 排洪渠流量确定

按照《防洪标准》，确定本工程等别为Ⅴ等，建筑物级别为Ⅴ级，设计防洪标准为10年一遇，但由于津水河穿东（东阳）清（清徐）公路，公路排洪涵最大过流能力仅16.48 m3/s，下游民生干渠最大输水流量为22.9 m3/s，考虑一定的安全余度，故排洪渠设计流量确定为30 m3/s。

3.4.2 排洪渠布置及结构设计

根据排洪渠的走向及地形条件，将排洪渠分为两段，上游段全长903 m，设计纵坡1/500；下游段全长977 m，设计纵坡1/400。排洪渠全长1.88 km，梯形断面，底宽10 m，两侧边墙采用浆砌石重力式结构，内坡坡比1∶0.4，外坡为直立，堤顶设20 cm厚混凝土压顶，渠底以上墙高2.2～2.3 m，基础深入渠底以下0.8 m。排洪渠底面设0.3 m厚浆砌石护底，浆砌石断面每10 m设一道伸缩缝，缝内设止水，内填PE泡沫板，表面用沥青砂浆填缝。渠底及边墙基础圬工结构下部依次为30 cm素土夯实和复合土工膜。排洪渠堤顶两侧为1 m宽的人行路，外侧土质边坡1∶2.0，人行路和土质边坡均采用植草砖防护。沿排洪渠每隔450 m左右，在渠堤外侧土质边坡设置人行台阶。

3.4.3 节制闸设计

沿排洪渠平均每隔450 m左右设1座节制闸，共设4座，拦蓄非汛期洪水，闸前最大蓄水深度1.437 m，末端最小蓄水深度0.32 m，排洪渠总蓄水量2.7万m3。

节制闸垂直于排洪渠布置，由进口渐变段、闸室段和出口渐变段三部分组成。进出口渐变段长均为5 m，采用M7.5浆砌石圬工结构。闸室段长7 m，3孔，闸孔尺寸 3 m×2.3 m（宽×高），底板厚 80 cm，中墩厚1 m，边墩厚0.9 m，均采用C25钢筋混凝土结构。底板下部设10 cm厚的C15混凝土垫层，基础处理采用30 cm厚的3∶7灰土垫层。启闭平台和操作平台均采用C25钢筋混凝土结构。操作平台两侧设钢梯，外侧设不锈钢栏杆。闸门采用手电两用螺杆式启闭机，平板铸铁闸门。

3.4.4 分水闸设计

分水闸位于4号节制闸上游侧桩号1+712处，与排洪渠正交。闸室采用C25钢筋混凝土结构，1孔，孔口尺寸1.2 m×2.3 m（宽×高），底板厚50 cm，两侧边墩厚0.7 m。底板下部设10 cm厚的C15混凝土垫层，基础处理采用30 cm厚的3∶7灰土垫层。闸门采用手电两用螺杆式启闭机，平板铸铁闸门。

分水闸室段与退水管进水池以1∶0.5陡坡相接组成过渡段，水平长0.94 m，进水池长2.04 m，宽1.2 m，深3.8 m，均采用C25钢筋混凝土结构，基础处理与闸室段相同。

4 结语

本工程的兴建不仅可以提高工程区的防洪等级，同时对整个项目区实行自动化、智能化管理，可对该示范基地进行长距离统一调度。