富锦市锦西灌区灌排结合渠道设计方案比选

邢宇良

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)



富锦市锦西灌区灌排结合渠道设计方案比选

邢宇良

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

灌排渠沟道结合布置方案是利用灌区范围内已形成网络的排水骨干工程(排水干、支沟)兼做输水的灌溉渠道。输水到田间最末一级固定渠道后，由农户自行提水灌溉到田间。由于灌溉水位低，提水扬程小，所以渠首运行费受益农户分摊小，但农户二次提水扬程大，田间运行费高，导致灌区总运行费较高。通过对灌排结合渠道水面线的推求和比较，使灌区投资及运行费最低，且二次提水扬程小，田间运行费低，农户更乐于接受，效益更好。

灌区；灌排结合；渠道水面线；运行费

0 前 言

锦西灌区灌溉排水渠(沟)道采用灌排结合方式。渠首泵站提水到干渠，再通过支渠输送到田间最末一级固定渠道后，由分散泵站二次提水到田间。在设计保证率情况下，松花江设计水位和田间耕地要求灌溉水位差基本不变，渠首泵站扬程加田间二次提水泵站扬程之和基本是定值[1]。渠首泵站扬程大，田间二次提水泵站扬程就小。渠首提水泵站扬程高低决定田间二次提水面积(即田间分散建二次提水泵站的数量)和运行费的大小。

1 灌溉渠道设计水位方案

根据本灌区骨干输水渠道灌排结合的特点，首先率定灌排结合渠道灌溉水位与排水水位之间的关系。

1)基本方案——按照黑龙江省三江平原地区灌区采用灌排结合的常规经验，灌溉水位不高于排水水位，保证灌溉期排涝顺畅。

2)比较方案——利用渠道上建设节制闸雍高灌溉水位高于排水水位，灌溉期排涝充分利用灌区现代化自动控制手段，调控节制闸开启，保证灌溉期排涝顺畅，避免发生因排水不畅引起涝灾。

按照以上水位方案，本次拟定渠道深挖方案和渠堤填高方案。

1.1 方案一：渠道深挖方案

渠道深挖方案是灌排结合渠道，在排水设计水位确定渠道规模的基础上推求灌溉水位，渠道设计水位是灌溉水位和排水水位的外包线。该方案为基本方案。

针对本项目骨干输水渠道灌溉与排水方向相同的特点，在以排水确定的渠道规模的基础上推求灌溉水位，灌溉水面线与排水水面线有交叉点，交叉点上游灌溉水面线高于排水水面线，交叉点下游灌溉水面线低于排水水面线，交叉点下游需布设节制闸雍高灌溉水面线不低于排水水面线。

本灌区花马、山西干渠及头林、二林分干均为灌排结合渠道，灌溉与排水方向相同。深挖方案，灌排结合干渠设计灌溉水面线平均低于干渠两侧耕地地面0.5m左右，总干渠为单灌渠道，灌溉设计水面线高于两侧耕地地面1.0m左右[2]。

1.2 方案二：筑堤方案

灌排结合渠道灌溉水位高于排水水位，排水水位由田面逐级推求而得；灌溉水位根据干渠两侧耕地地面高程确定灌溉水位，在经济合理的前提下，以求两侧有较大的自流面积。(田间不用二次提水及提水扬程在0.5m以下的灌溉面积，以下“自流面积”均与此含义相同)。灌溉水位由干渠上设置节制闸壅高灌溉水位，在经济合理的前提下，达到干渠两侧耕地自流灌溉面积最大的目的。

方案二为抬高干渠灌溉水位，高于排水水位。首先干渠、分干渠灌溉水位不能平渠道两侧耕地地面，如果灌溉水位平两侧耕地地面，干渠、分干渠两侧耕地基本没有自流面积。因此灌溉水位平两侧耕地地面高程的方案不考虑。

根据本灌区地形平缓，灌溉水位变化对干渠两侧自流灌溉面积影响较大特点，本次将方案二又分3个子方案：①干渠设计灌溉水位平均高于两侧耕地地面高程0.2m左右；②平均高0.5m左右；③平均高0.7m左右。

2 方案分析

2.1 方案一：渠道深挖方案

本方案渠道水面线为灌溉与排水水面线的外包线。

根据灌溉、排水流量最大值确定灌溉渠道上、下段水位；由于灌溉输水干渠灌溉与排水方向相同，渠段内下段排水流量大，排水水位高于灌溉水位；上游段灌溉流量大，灌溉水位高于排水水位。为使干支斗农系统衔接自流顺畅，灌溉水位低于排水水位渠段需布设节制闸雍高灌溉水位，使灌溉水位不低于排水水位。

2.2 方案二：筑堤方案

1)灌溉水位方案选择：

本方案渠道灌溉水位高于排水水位方案。用节制闸雍高灌溉水位，使灌溉水位高于两侧耕地地面高程，在经济合理的前提下，自流灌溉面积最大。

2)确定方案的选择原则：

干渠灌溉与排水方向相同，两侧灌排支渠(沟)灌溉与排水方向相反。灌排结合渠道灌溉水位高于地面，需要由节制闸来控制。

干渠分水口后布设节制闸：①为保证干渠灌溉水位逆排水支沟(倒底坡)用水至支渠(沟)末端，保证灌溉水从干渠(沟)自流到田间最末一级固定农渠(沟)；②根据干渠及分干渠、支渠两侧耕地地面高程、沿线地形及现有排干的断面情况，综合考虑田间自流灌溉面积最大。

灌排结合干渠水位推求：首先排水水面线由田间逐级向上推求到干渠而得。然后根据灌溉干渠两侧耕地地面高程、沿线地形，初步确定干渠设计灌溉水位，以求干支渠两侧沿线有较大自流灌溉面积；该设计水位由布置在干渠分水口上的节制闸来控制。

方案选定的原则：利用节制闸雍高干渠水位后，以方案一为基础方案，方案二渠首泵站、骨干及田间工程增加的工程投资要小于田间由于自流灌溉面积增大所减少二次提水(分散)泵站运行费(现值)，同时选定方案的各项经济指标要最优。

3)筑堤三方案工程指标见表1。

表1 泵站布局(灌溉水位)方案工程投资比较表

表1 泵站布局(灌溉水位)方案工程投资比较表 续表

2.3 方案二子方案分别与基本方案一比较

根据方案选定原则，方案二-1、方案二-2、方案二-3分别与方案一比较，最优方案为：灌溉水位提高以后，工程增加的投资与渠首增加运行费之和小于田间自流面积增大所减小的田间二次提水泵站的运行费。

方案二-1总投资较小，与方案一比较工程需要增加投资(包括增加渠首运行费)小于田间二次提水减少的运行费(现值)；方案二-2和方案二-3工程增加的投资(包括增加渠首运行费)均大于减小的运行费。因此，从经济角度分析方案二-1是经济合理的。

方案一与方案二工程投资及运行费比较详见表2。方案二-1、方案二-2、方案二-3分别与方案一比较，工程增加投资与减少田间泵站运行费比较详见表2。各方案经济指标详见表3。各方案分区自流灌溉面积详见表4。

表2 堤加高方案与深挖方案增加 工程投资与运行费比较表

3 方案选定

在灌区总灌溉面积一定、灌溉水源、灌排结合方式不变前提下，比较方案一和方案二。

3.1 方案一

优点：灌排结合渠道为深挖方案，灌溉水位基本不高于排水水位，灌溉期排涝安全有保障。工程投资较小；渠首扬程较小，渠首泵站年运行费(现值)较小。

表3 堤加高方案与深挖方案经济指标表

缺点一：灌排结合渠道灌溉水位较低，为使上一级渠道能自流输送到下一渠道，干支斗农渠道需要逐级深挖，降低最末端固定渠道设计渠底。经计算灌排结合干渠在原有沟底基础上要平均挖深较大，挖方弃土较大，弃土料场占地面积较大，复耕及水保措施投资较大。

缺点二：渠道灌溉水位不高于设计排涝水位，渠首一次提水后，田间自流灌溉面积较小，二次提水的田间运行费(现值)较大，受益农户不支持。

缺点三：方案一经济内部收益率为8.01%，大于8%的社会折现率，效益费用比等于1.0；经济净现值为228万元。工程经济指标基本满足国民经济评价要求。

3.2 方案二

优点一：除总干渠和花马干渠、山西干渠新建段外，其他渠段基本能达到土方挖填平衡，弃土量较小，弃土临时征占地和需复耕面积较小。该方案得到受益农户和建设单位的极大支持，对项目区社会稳定做出较大贡献。

优点二：灌溉渠道干渠输水到支渠、斗渠、农渠全部自流，水位衔接条件较好，同时干支渠两侧有较大自流灌溉面，田间二次提水泵站运行费较小，当地政府和受益农户非常支持和高度认可。

优点三：方案二-1经济内部收益率为8.07%，大于8%的社会折现率，效益费用比为1.01大于1；经济净现值为1778万元。经济指标较好，均优于方案一。

缺点：工程投资比方案一投资多；灌排结合渠道灌溉水位高于排水水位，灌溉期排涝水，对灌区水位监测、干渠上节制闸自动控制要求比较高。渠首扬程稍大，渠首泵站年运行费较大。

3.3 方案选定

方案二-1较方案一田间自流面积大，临时占地少，经济各项指标优越，群众支持度高，社会稳定效果好。同时，在当今互联网+时代，用现代化自动控制手段对干渠上节制闸进行远程自动控制都是可为和运用自如的，也是灌区自动化的发展趋势。

综上分析，并通过征求和受益农户意见，本次选择方案二-1为确定方案。该方案灌排结合渠道灌溉水位高于排水水位，排水水位由田面逐级推求而得；灌溉水位根据干渠两侧耕地地面高程确定，灌溉水位由干渠上设置节制闸壅高灌溉水位，在经济合理的前提下，达到干渠两侧耕地自流灌溉面积最大的目的。

表4 堤加高方案与深挖方案田间自流灌溉面积和设计灌溉面积占比表 万hm2

注：表中自流灌溉面积是指田间不用二次提水和二次提水扬程小于0.5m的灌溉面积。

[1]黑龙江省水利水电勘测设计研究院.黑龙江省富锦市锦西灌区规划[R].哈尔滨：黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2014.

[2]黑龙江省水利水电勘测设计研究院.黑龙江省富锦市锦西灌区可行性研究[R].哈尔滨：黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2015.

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1007-7596(2017)01-0061-04

2016-12-22

邢宇良(1987-)，男，黑龙江哈尔滨人,工程师。

S274.4

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