青龙河灌区续建配套与节水改造项目效益分析

2021-04-03侯恩德

地下水 2021年5期

侯恩德

(辽宁省朝阳市凌源市农田水利工作站，辽宁凌源 122500)

1 灌区概况

青龙河灌区位于辽宁省凌源市，属中型灌区，灌区分布有大河北镇、刀尔登镇、佛爷洞乡、三道河子镇、杨杖子镇、前进乡、刘杖子乡7个乡镇。耕地作物均为旱作物，渠首及渠道建成于九十年代，经过数十年的运用，大部分建筑物老化破损，灌溉功能降低，农民常用水泵从河道取水浇地，缓解旱情。灌区原设计和实际灌溉面积2.39万亩、1.9万亩，通过配套和设计改造拟恢复灌溉面积至2万亩。按照“以水定地” 、“以水定发展”的原则，青龙河灌区具有足够的土地资源，加之当地耕地相对较少，对土地利用的高度重视，未来耕地面积不会有明显的改变，因此灌区土地资源有所保障[1-3]。

2 工程现状及现存问题

2.1 渠首工况

青龙河灌区渠首大部分为水利部门修建，少数为村民自建，渠首运行至今已有数十年，建筑物破损、金属结构缺失情况比较普遍。26处渠首中5处渠首枢纽工程被冲毁、破损严重，现已无法运行；7处渠首枢纽中排沙闸或进水闸损坏严重，无法或勉强维持运行，具体如下：

1)5处渠首枢纽工程情况。(1)老虎沟门渠首拦河溢流堰冲毁，右岸进水闸破损严重，维持运行，左岸原溢流堰只剩坝端头，现状由村民在原址上游堆土坝拦河壅水，维持渠首取水；(2)瓦西渠首现状值剩下拦河坝基础，剩余建筑物全部冲毁，现状渠首无法运行；(3)陆家渠首翻板闸冲毁，现状只剩下闸墩，右岸进水闸损坏严重，无法运行，现状渠首无法运行；(4)头道河子渠首三现状石笼拦河堰破损严重，渠首进水闸破损严重，维持渠首取水；(5)百牛群渠首上游淤积严重，坝体局部段损毁，进水闸、冲沙闸损毁严重，现状渠首无法运行。

2)7处渠首水闸情况。(1)洼子店渠首进水闸、冲沙闸浆砌石主体结构破损，混凝土剥蚀，闸墩形成贯穿裂缝，现状渠首维持运行；(2)东李杖子渠首进水闸原渠首未建冲沙设施，现状渠道淤积严重，进水闸闸墩变形、倾斜，现状渠首无法运行；(3)酒东渠首进水闸、冲沙闸闸墩混凝土剥蚀，浆砌石脱落，无启闭排架，现状渠首无法运行；(4)李家店渠首进水闸、冲沙闸闸墩混凝土剥蚀，翼墙基础浆砌石脱落，现状渠首无法运行；(5)南店渠首一冲沙闸闸墩基础浆砌石脱落，无启闭排架，现状渠首勉强维持取水；(6)北营子渠首冲沙闸、翼墙损毁严重，无法挡水，现状用土堆挡水，维持渠首取水；(7)魏杖子进水闸闸墩浆砌石脱落，现状渠首勉强维持运行。其他渠首建筑工程结构完好，只金属结构缺失或破损。

2.2 骨干渠系工况

灌区输水干渠由于渠首损坏，渠道多年不运行，村民保护意识薄弱，破损严重；部分建成较早的渠道，衬砌U形槽混凝土破碎、槽间接缝漏水，灌溉水利用率不高；多条干渠被山洪冲毁或泥石掩埋，加之渠首无来水，渠道废弃后损坏加剧，现状建筑物完好率为71%。

2.3 渠系建筑物工况

现状渠道分水口由于缺少分水闸，灌溉期间临时用土石封堵；已有的干渠分水口、分水闸也大都因为建成时间较早，结构破损严重。现状分水闸120处，破损110处，过路涵管47处，破损3处，渠系建筑物完好率32%。

3 灌区续建配套与节水改造设计

3.1 总体布局

青龙河流域地表水水源较丰富，但水位较低，渠首水源工程均采取修建壅水建筑物，抬高水位，引水灌溉。水源位置尽量选择靠近灌区，河段河道宽度适当、河道河势良好，回水范围淹没损失少的河段。此外，为防止建坝后上游淤积，在引水闸侧布置一定宽度的冲沙闸、泄沙孔。

灌区属山区型灌区，灌区呈狭长形，分片灌区面积较小，渠道位置较高，渠道弯曲，渠线较长，比降较缓。沿等高线将干渠布置于灌区上边缘，分水口下游直接进入田间。由于渠道多经过山坡风化土质、岩层地带，防止土、石下落影响，部分渠道设置盖板。

3.2 工程设计方案

工程内容主要包括拆除重建渠首枢纽5处，取水口拆除重建闸工程7处，更换金属结构14处，维修渠道9.35 km，土渠衬砌14.93 km，拆除重建分水闸110处，过路涵管3处。渠首量测系统26处，田间量测水尺110处。

3.2.1 渠首工程

灌区水源取水方式为有坝引水，有坝引水枢纽主要有拦河坝(闸)、进水闸、冲砂闸等组成。引水闸有侧面引水和正面引水两种，枢纽工程均配有冲沙闸，各取水口改造措施有重建渠首枢纽工程、拆除重建进水闸与冲沙闸、配套金属结构、更换闸门等[4,5]。

引水枢纽重建工程包括5个取水口，每处工程包括拦河坝、排沙闸和渠首引水闸；灌区多处进水闸或冲沙闸年久失修，损坏严重，故对7处取水口进行原规模拆除重建。

渠首枢纽工程中，对重建水闸和水闸损坏严重的闸门等重金属结构进行安装，即更换闸门及配套启闭机，共计14处。

3.2.2 输配水工程

由于老化失修、配套不全，渠道建筑物跑水漏水严重，因此需要对其主要渠道重建、翻修，起到了节约用水的作用，灌溉水利用系数由原来的0.61提高到0.69，维修渠道9.35 km，土渠衬砌14.93 km。

3.2.3 渠系建筑物工程

现状干渠口110处，分水闸10处，过路涵管47处，共计167处。拟重建干渠口100处，重建三岔口分水闸8处，重建四岔口分水闸2处，重建过路涵管3处，共计113处。

3.2.4 用水量测设施

根据农业水价改革用水计量要求，便于用水计量和水费征收，在渠道上布设量水设备，实现上游水资源费按量结算和下游各用水协会水费按量征收的目标[6]。应该选择适用工程规模、精度满足要求、施工容易且防破坏能力强的量水设备。通过对项目区调研和测量，布设灌溉计量设施主要为渠道计量，渠道开口宽度范围为0.5～3 m。

1)渠首量水设施。26处渠首用水量测设备采用超声波明渠流量计，其采用速度面积测量法，流体的平均流速乘以渠道的横截面积，就可计算出流经渠道的流量。

2)干渠分水口量水设施。干渠分水口量水采用在标准断面上设置水尺，通过测量量水建筑物的上游水位，利用实验曲线或经验公式换算呈流量来计量。水量监测点设置在各干渠分水口处，水量监测点处各设置水尺一套，用于人工监测水深，由此共布设水尺110套。

3.3 重点工程

3.3.1 拦河闸、坝工程

青龙河流域多年平均输沙模数为1 393 t/km2，为防止淤引水渠首淤积，在进水闸侧修建底板略低的冲沙闸；进水闸根据现状干渠位置，分侧面引水和正面引水两种。

1)瓦西溢流堰位于大河北镇瓦房村西侧，坝址段河道左岸为山体，右岸为林地，河道顺直，原渠首为侧面引水，经过过路涵洞后从山脚和公路之间的干渠流向灌区，重建仍采用侧面引水，拦河堰垂直河道，维持原规模。

2)老虎沟门溢流堰位于大河北镇大河北村，左岸位山脚公路，右岸位林地和耕地，河道顺直。拦河坝垂直河道布置，进水闸采用侧面引水。

3)陆家溢流堰位于前进乡坤都沟门村，原拦河建筑物完全冲毁，只剩部分渠首及翼墙。由于汛期流量较大，考虑翻板闸和普通闸门运行风险较大，仍采用溢流堰形式，其上游300 m处村屯地势较高，高差近10 m，不会产生淹没影响。

4)头道河子三渠首溢流堰位于刀尔登镇头道河子村，原坝址为村民自建的石笼过水堰，倾斜于河道，标准较低，现状损坏严重，对其进行重建。堰体垂直河道，进水闸用正面引水。

5)百牛群溢流堰位于杨杖子镇杨杖子村，该河段临近入青龙河河口，河槽较宽。原溢流堰为取水便利，堰体倾斜于河道，现状损坏严重，现状渠首几乎无法取水。本次设计按照垂直河道布置堰体，侧面布置进水闸。

3.3.2 方案比选

当地常用拦河蓄水建筑物种类包括溢流堰、普通平面水闸、翻板闸，综合考虑地形、地质、水流、泥沙、管理等因素，对拦河蓄水建筑物形式进行方案比选。

溢流堰适用于山区蓄水工程，布置合理的泄沙孔后，能够集中排沙，引水冲沙效果良好，缺点是受坝体高度影响，抬高水位较高，壅水明显。普通平面水闸冲沙效果良好，但汛期需要及时开启所有闸门，由于孔数太多，对运行管理造成不便，若不能及时开启，将造成运行事故。水力自控翻板闸枯水期泥沙淤积，受泥沙阻力和汛期杂物影响，易造成汛期闸门不能开启，造成运行事故，另外根据《水力自控翻板闸门技术规范》，堰上水深超过2倍的闸门高度且闸下淹没出流时不宜选用。

4 效益分析

4.1 工程投资

本工程总投资2 414.92万元，其中建筑、机电设备及安装、进驻机构投资1 584.95、105.27、168.97万元，临时工程为56.74万元，独立费用为232.66万元，预备费214.86万元，水土保持26.55万元，环境保护24.93万元。

4.2 经济效益

项目实施后可明显提高供水保证率，改善灌溉面积2万亩，灌区种植玉米、高粱及谷子，玉米每亩产量为550 kg，高粱每亩产量为300 kg，谷子每亩产量为300 kg；实施后玉米每亩产量为700 kg，高粱每亩产量为350 kg，谷子每亩产量为350 kg。玉米2 元/kg，高粱2.5 元/kg，谷子8 元/kg，每年可新增粮食产量322.5万 kg，产值866 万元。

4.3 社会效益

渠首和渠系工程改造后，改善了区域用水安全、农业生产条件和灌溉渠系输水状况，减少护渠劳力，降低维修费用，缩短了灌溉周期，提高了灌溉保证率和用水效益，增强农业抗灾能力。将为农业高产稳产，农民增收，社会安定提供必要保证，可充分调动农民种粮积极性，确保国家粮食生产安全。项目的实施将大大提高渠道输水能力，基本解决灌溉季节渠道冒、漏、滴、跑现象。项目改造解决的不仅是眼前的农业灌溉问题，同时也为构建和谐社会、推动水美乡村建设奠定了基础。项目实施后，改善了农民居住环境，为水源涵养、土地规整、土壤肥力的提高奠定了基础。