虎林灌区田间配套工程设计方案比选

王泽东，杨 磊，权琦泽

（1.河北省水利水电勘测设计研究院集团有限公司，天津 300250；2.河北省水利工程局集团有限公司，石家庄 050000；3.河北省水利规划设计研究院有限公司，石家庄 050000）

1 灌区概况

虎林灌区位于乌苏里江左岸，全区总土地面积478km2，区 内 现 有 耕 地 37341.87hm2，水 田14600.73hm2，为井灌，旱田 22741.14hm2。灌区设计灌溉面积 34441.72hm2，工程规模大（2）型，为提水灌区，水源为乌苏里江。

虎林灌区属穆棱—兴凯低平原的一部分，灌区内地势低平，略呈自西和南向北和东北倾斜。山区主要分布在与灌区相邻的东南部虎头镇一带，地面高程在60～144.6m之间。平原包括与灌区相邻的自然保护区和部分低湿地，海拔高程53～62m，地形坡降1/3000～1/10000，微地形变化复杂，地貌以河漫滩和一级阶地为主的平原地貌。

灌区邻近及区内河流都属于乌苏里江流域，灌区水源地为乌苏里江，其他主要河流有穆棱河、七虎林河和阿布沁河。

2 灌区现状及设计方案

2.1 灌区现状

虎林灌区经过最近十几年的开发治理，灌溉、排涝体系基本成型：沿乌苏里江、七虎林河、穆棱河修建了堤防，排水工程已成体系，已开挖骨干排水工程11条，长117.304km，其中总干沟1条，长2.274km，干沟10条，长115.03km；桥11座，上述骨干排涝工程已达到3年一遇洪水标准。

因项目区内16374.15hm2原有渠道全部为当地村民自行修建，多为排沥渠道，原有灌溉方式采用井灌，采用地下水灌溉，导致地下水位连年下降，况且渠道及建筑物年久失修，受地形、地质和占地等多因素制约，采用传统单灌单排方案，交叉建筑物数量多，工程永久占地面积较大，总投资多。回归水及区间地表水不能够充分利用，渠首运行费受益农户分摊较大，农户不容易接受。

2.2 设计方案

虎林灌区总土地面积478km2，根据《黑龙江省三江平原虎林灌区工程初步设计报告》，当地水资源总量为10082万m3，其中拥有当地产流4668万m3；地下水总补给量6768万m3/a，多年平均地下水可开采量为5533万m3/a。

虎林灌区地下已过量开采，而区内地表水资源利用率却极低，尤其是水质优良、水量丰富的乌苏里江过境水虽已开发，但尚未充分利用，水资源利用极不均衡。因此需尽早实施灌区配套工程，合理配置水资源，充分利用过境地表水资源发展灌溉，避免地下水超采，以促进区内的生态、社会和经济协调和可持续发展。

针对虎林灌区上述问题，据现场查勘、测量地形图及当地村民了解的情况，提出以下设计方案。

2.2.1 方案一：单灌单排方案

采取传统单灌单排方案，灌溉排水两套系统。灌溉渠道采用半挖半填渠道，由于干渠已经修好，支渠选择在地势较高的地方，可以保证有足够水头，靠自流灌溉。排水渠道选择地势较低点开挖，以便涝水汇入，同时选择最后涝水排出点。受地形限制，需要选择合适的地方修建排涝泵站以便排出涝水。

2.2.2 方案二：灌排结合方案

灌溉和排水共用一条渠道，且要求灌排同向。灌排结合渠道在灌溉时需要二次提水，需要用户自备水泵抽水灌溉。在排涝时，最末端需要设排涝泵站，以便排出涝水，避免产生洪涝灾害。

灌排结合渠道渠首与上一级输水渠道相连，末端与排水沟相连，设计时要合理确定渠底高程，满足“旱灌涝排”的要求。灌排结合的关键点在于高度控制在输水渠道和排水渠道之间，要求落差很小。

灌排结合渠道要求地形平坦、土地平整、灌排同向，且田间排水系统较完善，在维持原有排水功能不变的情况下，新增灌溉功能。利用现有排水支沟作为灌溉支渠，现有排水小沟作为灌溉斗渠，二次提水灌溉，保持原有排水功能。

虎林灌区灌溉水源为乌苏里江，总干渠和干渠均为地上渠，通过在总干渠上设置分水闸，从总干渠分水到干渠，干渠水自流入支渠。此次虎林灌区配套工程采用支、斗渠灌排结合，这样可以减少一套系统，减少工程占地，而且满足灌排要求。

3 方案比选

3.1 占地和投资

采取传统的传统单灌单排方案，灌溉排水两套系统。灌溉渠道采用半挖半填渠道，排水渠道采用地下渠。而灌排结合渠道则不同，灌排结合一套系统，采用地下渠道灌溉和排水，渠道条数相比单灌单排方案要减少大约1/2，同时建筑物数量减少大约1/2。对于征占占地，单灌单排渠道基本为新挖渠道，需要重新征占地，全部为永久征占地。而灌排结合则不一样，灌排结合是在原有排水沟的基础上清淤、整形，这些渠道多为当地村里共有渠道，不涉及大面积永久征占地。鉴于永久征占地、建筑物数量、渠道条数而言，工程总投资灌排结合比较合理。

3.2 雨水、回归水利用情况

单灌单排方案中雨水回归水利用较少，需要靠人工管理控制。但灌排结合则不同，可以采用降低输配水位方式运行，即渠道中水位接近地下水位时，这样可以很大程度地减少渗漏和跑水；同时区间田间渗漏水、跑水与排水及区间降水径流也可以汇入渠道中，这样可以循环利用雨水、渗水，基本实现废水零排放，回归水利用效率提高，减少渠首泵站运行时间。

3.3 建筑物数量及运行管理

单灌单排、灌排结合两种设计方案都需要在每条渠道上至少设置2个建筑物，即分水闸、退水闸。但是灌排结合相比单灌单排渠道减少1/2，建筑物数量也减少将近1/2。因此灌排结合的管理更加便捷，运行成本也相对较少。

3.4 盐碱化程度

单灌单排模式能够保证地表涝水和地下水的顺畅排泄，可以有效防止次生盐碱化的发生；对于灌排结合模式，灌溉期渠道内基本上一直保持有水状态，由于渠内水位比地面低0.4～1.1m，能够保证涝水和地下水顺畅排泄，也可以有效防止次生盐碱化的发生。

3.5 地形地势条件

单灌单排对地形地势要求不高，能适应多种地形地貌条件。灌排结合方案对于地势要求高，要求地形平坦，土地平整，排水条件好。由于虎林灌区位于三江平原，刚好具备上述地形平坦，土地平整，排水条件好。

3.6 理论技术成熟度

传统的单灌单排理论技术成熟，运行可靠，GB50288—2018《灌溉与排水工程设计标准》里有成熟的计算理论，而灌排结合则是最近几年黑龙江省三江平原治理过程中形成的新型灌溉设计模式，通过灌溉流量与排水流量对比，选择较大流量来作为设计依据。二者本质理念是一样的，都是运用曼宁公式推导。

4 结语

灌排结合设计可以有效减少占地，建筑物数量减少近1/2，有效减少了水资源浪费，由于层层下挖，最后的渠道挖深会很大，建议合理选择每条支渠控制的灌溉面积，结合地形地貌，土方工程最好做到挖填平衡，减少弃土。综上所述，此次虎林灌区田间配套工程采用灌排结合设计方案。

本文通过对虎林灌区田间配套工程设计方案比选的探讨，总结分析了单灌单排和灌排结合渠道的特点，为后期灌区设计提供参考。