襄汾县中型泵站灌区末级渠系配套工程规划浅析

李 惠

（襄汾县水利局管理站，山西 襄汾 041500）

1 灌区概况

襄汾县隶属于山西省临汾市，位于山西省中南部，总面积1 034 km2，总人口约46.09万人，辖13个乡镇。地处吕梁山东南麓，汾河中下游，地势东北高，西南低，东依塔儿山（属太岳山脉），西有姑射山（属吕梁山脉）。平地占全县总面积的70%以上，基本属于平川地区。汾河纵贯县境中部，流程52.2 km。属暖温带半干旱气候，年均气温12℃，年均降水量520 mm。襄汾县水资源总量为18 201万m3，水资源可利用量为17 463.5万m3，全县人均水资源占有量不足300 m3，是全国人均占有量的1/6。

襄汾境内沿汾河有中型泵站灌区3处，分别是东邓泵站灌区、赵曲泵站灌区、东刘泵站灌区。东邓泵站位于襄汾县邓庄镇张礼火车站正西约5 km处的汾河东岸，该站于1962年兴建，1964年投产受益，1974年增设零级站，1980年新建三级站，四级站未建成，达到四级四站规模，灌区设计灌溉面积1 655.33 hm2，有效灌溉面积1 200 hm2，灌区内现有一条干渠，长8.798 km，支渠 21 条，长 22.949 km，提水能力 1.08 m3/s，总扬程63.45 m，总装机15台，842 kW。赵曲泵站位于襄汾县城以北8 km处的汾河左岸，始建于1964年8月，1965年4月投入运行，设计灌溉面积1 060 hm2，有效灌溉面积733.73 hm2，灌区内现有干渠2条，总长度8.913 km，支渠19条，长20.43 km，泵站分三级提水，提水能力0.56 m3/s，净扬程55.78 m，总装机15台，596 kW。东刘泵站位于襄汾县城西南15 km的汾河右岸，1971年兴建，1975年竣工受益，设计灌溉面积2 220 hm2，有效灌溉面积1 533.33 hm2，灌区内现有干渠2条，总长度10.273 km，支渠26条，长34.66 km，泵站分三级提水，提水能力1.32 m3/s，总扬程123 m，总装机12台，3 160 kW。

2 末级渠系配套工程规划

2.1 灌区工程现状及工程规划背景

襄汾县3个中型泵站均已运行50～60年，加上管理不力，工程设施老化失修、失去调控功能，灌区内支渠以下斗、农渠系配套工程一直未得到彻底解决，灌区渠道干渠全部防渗，支渠部分防渗，现完好率仅为55%左右，支渠以下斗、农渠均为土渠，在农田灌溉时，用水方式粗放，大水漫灌、跑水、漏水，水量浪费严重，灌溉面积达不到设计指标，灌溉水利用系数偏低，泵站经济效益日益低下，不能充分发挥其最大效益，严重制约了当地农业生产的发展。末级渠系配套工程建设为灌区当地的经济发展和农民增收起到了重要作用。

我国农田水利基础设施薄弱，农业用水方式粗放，农田灌溉“最后一公里”问题凸显，严重影响了农业稳定发展和国家粮食安全。把农田水利作为农村基础设施建设的重点任务，加快推进农田灌溉渠系配套工程建设，恢复和扩大灌溉面积成为灌区和当地群众的迫切要求。襄汾县抢抓机遇，积极编制中型泵站灌区总体规划，申请国家资金，彻底改变灌区落后面貌，争取在末级渠系配套工程完工后，灌区内农田灌溉水利用系数达到0.55以上。

2.2 工程规划

经过长期运行，襄汾县3个中型泵站灌区渠系框架已形成。按照因地制宜、科学合理、统筹兼顾、效益优先、量力而行、充分利用现有工程设施、遵循恢复和改造相结合的原则进行工程设计规划，优先安排干部群众积极性高且投资小、效益好、见效快的项目。通过深入调查摸底，结合灌区现状实际情况，实施末级渠系配套工程建设。

三大泵站灌区均以汾河水为灌溉水源分级提水灌溉，为防止泥沙堵塞，末级渠系工程一般不采用管灌，均采用明渠灌溉，为节约土地，降低工程造价，新规划末级渠道断面设计均采用U型防渗渠道。

2.2.1 渠道设计流量确定

根据灌区作物种植比例、土壤质地、轮灌期划分及灌溉开口、闭口时间，结合当地农民灌溉习惯确定支渠以下各斗、农渠输水流量一般为：斗渠0.522～0.914 m3/s；农渠 0.112～0.522 m3/s；毛渠 0.056～0.176 m3/s。

U型渠道断面尺寸由下式反算确定：

式中：Q——渠道过水流量，m3/s；

ω——过水断面面积，m2；

R——水力半径，m；R=ω/χ，χ为湿周；

i——渠底纵坡；

C——谢才系数，C=R1/6/n；

n——渠道糙率，混凝土渠道取0.014，砌石混凝

土涵洞段取0.022。

经计算，斗渠断面尺寸为D80，农渠断面尺寸为D60、D50，毛渠断面尺寸为D40。符合《渠道防渗工程技术规范》（SL18—2004）要求。

2.2.2 配套建筑物设计

量水槽工程。为了方便管理，积极推行农业综合水价改革，实行以水计征制度，在各支、斗渠首段设置量水槽，本次工程规划为无喉道量水槽，采用现浇C20混凝土结构，根据渠道过水能力选择合适的水槽尺寸；量水槽的轴线应与直线段的中心线重合，保证底板水平，侧墙垂直。

节制闸工程。节制闸的主要作用一是抬高水位，便于下级渠道引水；二是截断水流，保护下游建筑物和渠道安全；三是实行分段分期轮灌。节制闸采用开敞式，闸底高程与渠底齐平，节制闸与上下游渠道采用扭面连接，长度2 m；闸室长度0.3 m，闸墩及底板为现浇C20混凝土，闸梁为现浇C20钢混凝土，闸门选用平面铸铁闸门，尺寸为：0.8 m×0.8 m、0.6 m×0.6 m、0.4 m×0.4 m，配套手动启闭机为 2 t、1 t、0.5 t。

分水闸工程。分水闸是上级渠道向下级渠道输配水的控制性建筑物，分水闸采用开敞式，闸底高程与渠底相齐平，闸室长度0.3 m，闸墩及底板为现浇C20混凝土，闸梁为现浇C20钢混凝土，分水闸与上下游渠道采用扭面连接。闸门选用平面铸铁闸门，尺寸为：0.8 m×0.8 m、0.6 m×0.6 m、0.4 m×0.4 m，配套启闭机为2 t、1 t、0.5 t。

机耕桥、生产桥工程。为便于农田耕作，在跨渠处设置机耕桥，设计采用标准图集机耕桥为钢混凝土平板桥，设计荷载为汽-10，桥面净宽4 m，总宽4.4 m，两侧墩帽0.3 m高，宽度0.2 m；桥面板为现浇C20钢混凝土，板厚0.2 m，桥面按1.5%坡比向两侧；桥墩为现浇C20混凝土，挡土墙结构，顶宽0.6 m，底宽1.32 m，外侧坡比 1∶0.35。

倒虹吸工程。当渠道与道路或河沟高程接近，处于平面交叉时，需要做倒虹吸构筑物联接，一般由进口段、管道段、出口段组成。进出口段采用竖井式的，两连接段及竖井均采用C20混凝土浇筑。

跌水工程。当渠道通过地势陡峻或地面坡度较大的地段时，为了防止水流对渠道冲刷，避免深挖高填，在不影响自流灌溉控制水位的原则下，修建跌水工程，跌水由进口段、控制段、消力池段、出口段组成，采用C20混凝土现浇。

分水口工程。分水口是末级渠系配套建筑物，多布设在D60、D40 U型渠道上，也称为斗口、农口。分水口顶端高程与渠顶齐平，采用C20混凝土衬砌，闸室长0.6 m，两侧挡墙及底板厚度0.2 m，采用简易钢闸门，尺寸为 0.4 m×0.4 m。

3 施工组织设计

3.1 U型渠道施工

U型渠道一般采用现浇混凝土滑模施工工艺，混凝土设计等级C20，抗渗等级W4，抗冻等级F50，D40混凝土U型渠道衬砌厚6 cm，D60混凝土U型渠道衬砌厚8 cm，D80混凝土U型渠道厚衬砌8 cm。

U型渠道施工工序及技术要求：（1）清基。渠道施工前需进行地表清杂或旧砌体拆除，然后进行原土夯实，压实系数达0.93；如渠边有树木阻碍，应挖除树根；局部地面高程不足的，应借土分层回填。（2）土方回填。土方回填必须分层夯实，每20 cm为一层，压实系数不小于0.93。（3）U型渠槽开挖。土方夯实后需按渠道设计断面尺寸进行人工开挖U型槽土模，并进行修整。（4）混凝土衬砌。衬砌混凝土现场拌制，必须用机械振捣，原浆收面、洒水、护膜养护。（5）渠道断面修整。混凝土浇筑完毕，需对渠道两侧培土加厚并进行边坡修整，清运杂物，保持渠道干净整洁。

3.2 配套渠系建筑物施工

配套渠系建筑物均为混凝土现浇。施工时要在支护稳固好模板的情况下，现场浇筑混凝土，因此对混凝土拌合要求较高，所用原材料如水泥、粗细骨料、水等要符合国家的现行标准规定及设计要求。混凝土的拌和时间，一般不宜少于1.5 min。从拌成到开始浇筑，根据经验，以不超过45 min为宜。混凝土温度一般控制范围在15℃左右。振捣要求密实，以防出现麻面、蜂窝、露筋、空洞、裂缝等。混凝土浇筑时，如遇降水但又无防雨措施，则应停止浇筑。混凝土施工的各个环节都要严格遵守《水工混凝土施工》。

4 工程建设管理

工程建设管理部门为襄汾县水利局，项目建设实施单位为灌区管理单位。为确保工程保质保量按期完成，成立了工程建设领导组，负责开工前准备工作、施工组织协调、质量控制、资金落实等。对施工质量进行不定期、不定时检查，上道工序合格后才能进行下道工序的施工，分段检查，分段验收。遵守公开、公正、公平竞争的原则，进行招标，择优选择专业施工队伍。

由于资金有限，工程领导组已同受益乡村沟通协商一致，渠道占地、道路、赔青等一系列问题由受益村组自行解决，施工前达到“三通一平”，保证工程的顺利施工。

工程经主管部门验收合格后，按照“谁受益、谁管理”的原则，积极引导条件成熟的受益村组织成立农民用水者协会，充分发挥农户、农民用水者协会、村组集体的作用，管理支渠以下的渠系工程。为此，根据农村水利产权制度改革的有关规定制定了泵站灌区农田灌溉渠系配套工程的管护制度，签订了管护协议，明确管护范围及职责，建立长效管护机制保障工程持续利用，永久发挥效益。

5 工程效益

襄汾县泵站灌区共争取到末级渠系配套工程建设国补资金1 047万元，经过5年的发展，灌区建设取得了明显效益。

5.1 经济效益

共计改善灌溉面积2 353.33 hm2，恢复灌溉面积133.33 hm2，新增灌溉面积286.67 hm2。农业灌溉亩均用水量由400 m3降低到340 m3，亩均节水60 m3左右，每年节约用水228万m3，降低了灌溉成本，亩均水费减少15元左右，粮食增产760 t，增加收益区农民收入16.72万元。

5.2 社会效益

农田灌溉水有效利用系数由原来的0.4提高到了0.53，这对地下水止降回升起到至关重要的作用。“关了井，用河水”，地表水浇灌过的土地亩产量明显高于井灌，有效防止了土壤板结和次生盐碱化。努力转变受益区村民思想观念，积极恢复改造末级渠系，逐步关井压采，发展地表水灌溉，水生态坏境趋于良性循环，有利于农田土壤的可持续利用，实现了水资源优化配置。