榆社县云竹水库灌区节水灌溉工程设计

周海霞

（太原市水利勘测设计院，山西 太原 030002）

1 工程概况

榆社县位于太行山西麓，晋中东南部，东连和顺县、左权县，西靠祁县，南邻武乡县，北与榆次区、太谷县接壤，总面积1699 km2。辖4镇5乡，人口14万人，现有耕地面积162.7 km2。

榆社县属温带大陆性气候，四季分明，年降雨量577.1 mm，多年平均气温8.9℃，年平均水面蒸发量1716.43 mm，最大冻土深76 cm。项目区处于云竹河河滩，地下水类型为松散岩类孔隙水，含水层为第四系全新统洪冲击物，岩性为卵石混合土、级配不良砂、低液限粉土层。灌区范围内土壤类别主要为草甸土、含自然浅色草甸土、耕作浅色草甸土。

云竹水库灌区从已有的云竹水库枢纽工程引水，供下游农业及乡镇企业用水，总供水量713万m3/s，设计流量0.85 m3/s，其中工业供水量150 m3/a，农业供水量563 m3/a，共发展节水灌溉面积2000 hm2。设计内容包括：布设主干管22.86 km，分干管34.06 km，支管150.3 km。同时，为满足管线的运行、检修及灌溉要求，结合地形及线路布置情况，沿线设有排气阀井、排水阀井、检修阀井、减压阀井、流量计井及分水阀井等配套设施。

2 工程建设必要性和可行性分析

云竹水库灌区现为明渠灌溉，总控制面积为0.212万hm2，长期以来，由于管理滞后，自建成至今，灌区基本未发挥效益，加之渠道自然老化及人为损坏，使灌区处于瘫痪状态，渠道成为附近居民的垃圾堆放点。该区地势相对平坦，是榆社县粮食作物的主要产区，但有渠不通水、有水不过地的现状限制了当地农业发展，严重影响了当地经济发展，地方政府和农民群众对发展节水灌溉的积极性很高。

项目区水利建设可基本做到防洪有保证，排水有出路，灌溉有水源，耕地面积集中连片，便于规划设计和实施机械化耕作。灌区内有县道和村村通道路，交通便利。因此，实施世行项目进行节水灌溉，建立新的灌溉管理体制不仅十分必要而且尤为迫切。

3 工程设计方案

工程内容包括水源设计、骨干工程设计及田间管网设计。

3.1 水源工程设计

云竹水库始建于1959年，1960年拦洪蓄水运行，并于2002年进行除险加固，是一座以防洪为主，兼顾农业灌溉和发电、养鱼等的中型水库，设计灌溉面积0.2万hm2。设计库容8725.28万m3，坝高19.7 m，坝顶长197 m，坝顶宽7 m。在水库大坝左端设有一输水洞，为钢筋混凝土压力圆管，原主管内径为1.5 m，2003年除险加固时，在输水管内衬一外径1.4 m、管壁12 mm的钢管，并设有平板检修钢闸门。输水管在距进口81.2 m处分为3根支管，中间为内径1.2 m的泄水管，两侧为直径0.6 m的支管，引水入电站，各管出口均设有手动工作阀门控制。本次设计将干管接入南侧支管，沿泄洪渠铺设至下游，管道上方恢复原渠道型式，既不影响泄洪，同时又对现状渠道进行了改建。

3.2 骨干工程及田间管网设计

本工程规划从云竹水库枢纽大坝下游的水电站分水管（桩号0+000）引水，设置44条分干管沿云竹河河道两岸河谷，经云竹镇、北村、乔家沟、桃阳、东庄、北图划、南马会、上石拐、下石拐、韩村、闫家沟、白庄至灌区末端的四十四分干管，全长22.86 km。主干管进口高程1025.20 m，出口高程966.04 m，落差59.16 m，平均水利坡降2.58‰。主干管水力计算结果见表1。

表1 主干管水力计算结果表

经计算，总干管采用管径为800 mm，700 mm，600 mm的玻璃钢管，设计压力为0.4 MPa。干、支管水力计算同主干管，结果为：分干管直径为200 mm，管材选用PVC管，设计压力为0.4 MPa；十四、十六和二十五分干管中的部分支管由于局部地形高差问题，直径确定为200 mm，其余支管直径为110 mm，管材为PVC管，设计压力为0.4 MPa。

为保证工程压力管道安全，将管道埋置于最大冻土深度（76 cm）以下。在满足管道正常使用及检修因素的前提下，经综合比较，确定本工程埋设管道的非穿河段管顶覆土厚度不小于1.0 m，穿河段管顶覆土厚度不小于2.0 m。

管道采用地埋式，为开槽敷设。主干管基槽开挖断面在满足施工安装的前提下，其槽底宽度为1.6～1.8 m，开挖边坡为1∶0.5，基槽底部铺设200 mm厚的中粗砂垫层，穿河段管道在管沟顶部设600 mm厚的铅丝笼石防冲。在满足管道强度、刚度、地基条件的前提下，管道基础采用原状土夯实。

桩号1+500—6+560段管基多位于地下水以下，需换填300 mm的碎石垫层。桩号20+880—22+792段低液限粉土层具湿陷性，属非自重湿陷性场地，湿陷等级为Ⅰ级，该段基槽底部需换填300 mm厚3∶7灰土垫层，以提高地基承载力，减弱地基土的湿陷性。

为满足供水管道安全、控制和检修，在输水管线上沿途设置54座分水阀井、10座检修阀井、27座排气阀井、19座排水阀井、2座流量计井和50座镇墩。管道沿线的各种交叉建筑物共17处，其中穿河段2处，穿公路段11处，穿铁路1处，穿渠段3处。

田间管灌管网布置设分干管、支管两级固定管道，支管间距100 m，给水栓均匀布置于支管上，间距50 m，并在每个支管的末端设置泄水井。

3.3 机电及金属结构设计

检修阀井布置一台伸缩蝶阀和一套双法兰传力伸缩接头，在蝶阀的进出水侧分别设一台空气阀；排气阀井布置一台空气阀，为便于检修，在排气阀前设一台闸阀；排水阀井排水支管上布置一台手动闸阀和一套柔性卡箍式伸缩接头。流量计井布置一套电磁流量计和一套双法兰传力伸缩接头；分水阀井布置闸阀、水表和远传压力表；管道系统的量水设施主要采用流量计及农用水表，实行计量收费。

4 结论

榆社县属资源型缺水地区，无论是人均占有量还有耕地平均占有量均大大低于全国平均水平，现有农业水利设施老化，田间工程不配套，目前灌溉水利用率仅0.433，通过本次改造设计，灌溉水利用率大幅提高，有利于加快农业发展，增加农民收入，提高农民生活条件，并对环境的改善起到积极作用。