袁北灌区续建配套与节水改造措施分析

2019-10-25颜安耀

陕西水利 2019年9期

颜安耀

（江西省袁北灌区管理局，江西宜春 336000）

现阶段的经济发展过程中，我国已经步入了新常态时期，农业发展占有举足轻重的地位。我国的农业生产成本在经济增长中也在不断的上涨，大宗的农产品价格普遍高于国际农产品价格，农业发展面临着十分巨大的压力[1]。我国的发展现状就是人口总量较大，水资源以及耕地资源严重不足，因此，在新常态经济背景下，灌区运行创新重点就是要对灌区续建配套与节水改造项目建设，通过利用改革创新，使我国的农业现代化能够得到发展，提高我国的农产品国际竞争力。基于此，本文主要对袁北灌区续建配套与节水改造技术进行分析。

1 工程概况

袁北灌区位于江西省西部宜春市袁州区境内，所属流域主要就是赣江水系袁河以及其支流。袁北灌区的范围是东至袁州区寨下镇，西至达天台镇，北至达柏木乡，往南主要的分界线就是西村镇，袁北灌区的东西长度大约为62 km，南北宽度大约为37 km。2011年，袁州区袁北灌区续建配套与节水改造项目主要的分布在五个地点，天台镇、辽市镇、金瑞镇、三阳镇、寨下镇，灌溉面积为4.01万亩，项目全部建成后恢复1.23万亩的灌溉面积，改善2.78万亩灌溉面积[1]。

2 袁北灌区续建配套与节水改造

2.1 灌区规模确定

袁北灌区是一个多水源的大型灌区，设计灌溉面积为34.68万亩。根据《防洪标准》（GB 50201-2014）规定，袁北灌区的工程等级为Ⅲ等。灌排渠沟工程分级指标表，见表1。

表1 灌排渠沟工程分级指标表

袁北灌区续建配套与节水改造项目中，总干渠的级别为3级，二干渠级别为4级，其余干、支渠级别均为5级。利用过水流量大小，明确项目工程中的水闸、渡槽、倒虹管、涵洞灌排渠系建筑的级别。灌排渠系建筑的级别表，见表2。

表2 灌排渠系建筑的级别表

工程中，除了二干渠的上桂泄洪闸、金瑞泄洪闸、斜塘分干渠的上陈泄洪闸以及四干渠的小窑泄洪闸、大窑泄洪闸这5座泄洪闸的建筑物级别为4级,其它建设物的级别均为5级[2]。

2.2 渠系改造方案

2.2.1 暗渠

部分渠段中出现一些病害状况，例如：渗漏、坍塌等，需要进行整治以及续建，增加盖板将其改为暗渠[2]。

2.2.2 管道

灌区中管道分为无压管道和有压管道两种。灌区中已有管道可能出现管道锈蚀、镇墩变形、垮塌等状况，对于这些管道，施工人员要针对性的采取相应的措施进行解决。对于出现管道锈蚀现象的重新对其涂刷油漆；对于出现镇墩变形、垮塌等现象的，则应将其拆除重新修建。

2.2.3 渡槽

已经修建好的渡槽，部分砌石渡槽的砂浆脱落，表面出现风化的现象等状况，需施工人员采用水泥砂浆抹面或者利用砼对其进行修补，并将出现严重变形的槽身或者基础部位进行拆除重建。续建渡槽必须要对实际的地质条件进行综合考虑，并采用浆砌石结构以及钢筋砼排架结构进行渡槽续建。

2.3 灌区单位工程设计

2.3.1 渠道设计

渠道断面设计所采用的基本参数为：灌区设计净灌水率为0.51 m3/s/万亩，灌溉水利用系数为0.62，则灌区设计毛灌水率为0.823 m3/s/万亩，渠道设计流量的加大百分数Q=20 m3/s～5 m3/s时加大25%，Q=5 m3/s～1 m3/s时加大25%，Q＜1 m3/s时加大30%。渠道糙率采用n=0.017。渠道底宽前后渠道渐变长度为5 m。根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288-2018）及各渠道控灌面积，利用续灌公式对各段渠道设计引用流量：

式中：Qs代表的是续灌渠道的设计流量，m3/s；As代表的是该渠道灌溉面积；qs代表的是设计灌水率，设计灌溉保证率P=85%时，qs=0.51 m3/（s·万亩）；ηs代表的是该续灌渠道的灌溉水利用系数，ηs=0.62。

2.3.2 分水闸设计

以陈坊分水闸为例作定型设计。陈坊分水闸位于三干渠1+500处，灌溉田亩为8000亩，设计流量为0.86 m3/s。短管有压淹没出流公式对分水闸的水利进行计算。计算公式为：

式中：Q代表的是流量，m3/s；Z代表的是进出口水位差；A代表的是管身断面，A=πd2/4，m2；μ代表的是流量系数；d代表的是箱涵直径，m。

若 Q＝0.86 m3/s，计算得 d＝0.87 m，取 d＝1.0 m。

2.3.3 泄水闸规模确定

泄水闸由闸室、泄槽、消力池、泄水渠组成，闸底高程为126.61 m，堰型采用无槛宽顶堰，孔口尺寸拟定为2.0×1.6 m，闸墩厚0.5 m，闸底板厚0.6 m，闸顶高程为128.41 m。在闸墩顶设一检修平台，厚0.2 m。为满足交通要求，在闸墩上游侧设置C25砼人行板桥，宽2.0 m，桥面高程平闸顶高程，取128.41 m。通过《江西省水文手册》提出的推求边山洪水断面洪峰流量的公式Q=C·Fn，并查处本灌区所处地理位置P=10%的系数C=9.2，指数n=0.71。根据梅木泄水闸的集雨面积，计算相应的设计洪峰流量。

如果泄水闸的闸门全开，闸孔的过流是堰流，泄水闸的水力计算公式为：

式中：B0代表的是闸孔净宽2.0 m；H0代表的是堰上水头，H0=1.2 m；M代表的是堰流流量系数，m=0.385；ε代表的是堰流侧收缩条数，ε=0.96；σ代表的是淹没系数，σ=1。

经计算可以得出：Q=4.30 m3/s＞4.0 m3/s，因此，泄水闸的过流能力符合相关的建设要求。

2.3.4 节制闸设计

节制闸由闸室、上、下游连接段组成。闸底高程为128.60 m，堰型采用无槛宽顶堰，孔口尺寸拟定为4.0 m×1.8 m，闸墩厚0.5 m，闸底板厚0.6 m，闸顶高程为130.60 m。在闸墩顶设一检修平台，厚0.2 m。为满足交通要求，在闸墩上游侧设置C20砼人行桥，宽2.0 m，桥面高程平闸顶高程，取130.60 m。闸室上、下游采用5 m长扭面渠道衔接。节制闸的过流能力计算中，按照闸孔全开以及无坎宽顶堰来对节制闸的水力进行计算，计算公式为：式中：B代表的是闸室总净宽;H0代表的是计入行近流速的堰上水头；M代表的是堰流流量系数，无坎宽顶堰；ε代表的是堰流侧收缩系数；σ代表的是堰流淹没系数。

通过在流量公式中带入系数进行计算，最终得出：Q=5.01m3/s＞4.83 m3/s，与工程的建设要求相符合。

2.3.5 箱涵设计

箱涵水力计算中，箱涵的过水净宽B=4.0 m，过水深h=1.4 m，坡降i＝0.00025，砼糙率n=0.017，通过利用明渠均匀流公式Q=ωc（Ri）0.5计算，最终得出 Q=5.56 m3/s＞4.83 m3/s，满足过涵流量要求。

2.3.6 銮坑渡槽设计

銮坑渡槽水力计算，过水净宽B=0.9 m，过水深h=0.8 m，坡降i＝0.004，砼糙率n=0.017，并通过利用明渠均匀流公式Q=ωc（Ri）0.5计算，最终得出 Q=1.17 m3/s＞1.05 m3/s，符合过槽流量的要求。

2.3.7 倒虹吸管设计

倒虹吸管水力计算，倒虹吸管的内径φ为1.5 m，并且上、下游之间的水位差为1 m，砼糙率n=0.017，通过利用压力管道公式计算，得出 Q=3.95 m3/s＞1.57 m3/s，符合过槽流量的要求。

3 灌区改造效益分析

袁北灌区续建配套与节水改造项目，主要建设内容为：渠道整治长度为22.63 km，新建及改造闸门及启闭机设备15台（套）。

2011年，袁北灌区续建配套与节水改造项目完建后，渠系水利用系数由原来的0.45提高到0.62。灌溉保证率达到85%。恢复灌溉面积为1.23万亩，改善灌溉面积2.78万亩。恢复的灌溉面积每亩的年产稻谷增产大约228 kg，改善灌溉面积每亩年产稻谷增产大约139 kg,每一年的效益新增大约1267.03万元，每一年的灌溉效益新增大约570.16万元。袁北灌区续建配套与节水改造项目工程质量合格[3]；财务管理相对较为规范，投资控制较合理，竣工决算也通过了审计；工程项目的档案资料较为齐全、整理较规范；工程能够保证良好运行，充分发挥自身良好的经济以及社会效益[4]。