龙潭灌区渠首改造工程与效益分析

曲 霞,马晓彤

(朝阳市阎王鼻子水库工程建设管理局，辽宁 朝阳 122000)

1 灌区基本情况

龙潭灌区位于辽宁省朝阳市北票市境内，其覆盖面积达2个乡镇，总土地面积2.43万hm2，耕地0.73万hm2(其中，哈尔脑乡0.42万hm2，大三家乡0.31万hm2)，设计灌溉面积0.35万hm2。该灌区渠首由龙潭水库供水，地下水补给灌溉，灌区主要运行模式为灌区自流放水，农民自主提水灌溉。龙潭灌区是辽宁省重要粮食生产基地之一，是北票市农业的命脉，在北票区域经济发展中起着主导作用。

2 灌区现状和改造目标

龙潭灌区渠系及建筑物多为20世纪70年代兴建，渠系及建筑物经多年运行，渠道淤塞，过水能力有限，工程老化破损、渗漏严重，大部分渠系不能正常供水，严重影响了作物灌溉效益的正常发挥，需要对灌区进行改造[1]。改造主要内容包括龙潭灌区渠首建筑物及配套设施改造、主干渠渠道改造以及安装智能计量设施等建设，重点解决灌区工程完好率低、设施不配套、计量不完善等问题，以提升灌区管理水平。改造完成后，灌区灌溉保证率应达到设计以上水平，骨干设施完好率达到90%以上，灌溉水有效利用系数达到0.6以上，大大改善灌区有水输不下去的状况，恢复灌区灌溉面积293.33 hm2，达到作物增产、农民增收的目的[2]。

3 灌区工程设计

3.1 渠首建筑物设计

3.1.1 渠首闸门房重建

龙潭灌区渠首闸门房在龙潭水库大坝的右后侧，本着安全以及灌溉效率高的原则，本次将渠首闸门房进行原址重建，门槽等地面以下建筑保持不变，对输水洞处的闸门进行重换，地面以上建筑进行拆除重建。同时更换工作闸门，增加检修闸门。

3.1.2 计量设施室重建

计量设施室后面靠山体比较近，现状房子里面也有一部分山体。计量设施室屋顶存在漏水现象，导致蝶阀生锈，严重影响使用。在本次设计中，对蝶阀进行重新更换，为减少蝶阀以后的生锈现象，对计量设施室也在原址位置重建。渠首安装供水计量设施，为一体化超声波遥测水位计，用于计量水量，按方收费。

3.1.3 渠首改造工程

本次渠首改造主要包括两部分内容，一个是渠首分水闸改造，另外一个是尾水渠部分的维修改造。经过现场的勘查，龙潭灌区渠首部分损坏比较严重，输水洞尾水渠混凝土剥落比较严重。本次修复工程采取将表面剥落混凝土表面凿除，将φ16@500锚筋梅花形布置，挂φ8@150钢筋网，然后再用C30F200细石混凝土压光抹面厚800 mm。本次对灌区渠首的三个闸门底板以上建筑进行重建，三个闸门启闭机由传统手动启闭机全部换成电动手动一体启闭机，使渠首闸门收、放水更加便利。另在右后方开辟一条1.5 m宽的硬化路面，并且对硬化路面靠近尾水渠侧设置高度为1.1 m的钢栏杆。

3.2 渠道衬砌设计

3.2.1 流量推求

(1)渠道设计流量。灌溉灌道设计流量用式(1)表示：

Q净=q净×W

(1)

式中：W为渠道控制灌溉净面积，hm2，这里灌区设计灌溉面积为0.35万hm2；q净为设计灌水率，m3/(s·hm-2)。本次灌水率采用《农业综合开发龙潭灌区节水配套改造项目初步设计报告》中成果，取毛灌水率为12.135 m3/(s·hm-2)。本次渠道设计流量4.24 m3/s，小于5 m3/s，灌溉工程建筑物级别为5级。详见表1。

(2)渠道加大流量。根据《灌溉与排水工程设计规范》渠道加大流量根据下表选取加大系数进行计算。本次灌溉工程建筑物级别为5级，加大流量百分数取30%。详见表2。

表1 灌溉渠道工程分级指示

表2 续灌渠道加大流量的加大百分数

灌溉渠道各种流量计算成果见表3。

北京顺义区《党员干部负面言行提醒读本》，最近下发至全区140余家单位的党员干部手中，旨在规范党员干部言行，尤其是八小时之外。

表3 灌溉渠道流量

3.2.2 设计水位推求

本次采用原设计断面水位及渠底高程，进行续建配套设计，总干渠起始点设计水位主要是根据已落实项目中总干渠的末级设计水位确定，其水位低于该设计水位或与之相同。经推算，总干渠渠道的水位、渠底配合见表4。

表4 灌溉水位、渠底配合

3.2.3 纵断面设计

(1)根据地形土壤等情况，在保证不冲不淤流速和尽量满足渠道水位要求的前提下，尽可能按原地形坡降设计，以节省土方。设计比降选用1/1000～1/2000。

(2)糙率：采用《农业综合开发龙潭灌区节水配套改造项目初步设计报告》中成果n=0.0205。

(3)不冲不淤流速。根据《灌溉与排水工程设计标准》(GB 50288—2018)土渠设计平均流速宜控制在0.6～1.0 m/s，但最小不宜小于0.3 m/s，重要的干、支渠允许不冲流速，应根据渠床材料、过水断面水力要素及泥沙等条件通过试验或选择相应的经验公式计算确定。当渠道有护砌时，允许不冲流速为小于5.0 m/s。

(4)边坡系数。根据标准GB 50288—2018，填方渠道的渠堤填方高度小于或等于3 m时，其内、外边坡系数可根据土质确定。当渠堤填方高度大于3 m时，其内、外边坡系数应根据稳定分析计算确定。

本灌区内渠道均采用浆砌石挡墙护砌，边坡系数为0。符合标准GB 50288—2018填方渠道的最小边坡要求。

(5)超高。本次设计渠道级别均为5级，超高根据规范按下式(2)计算：

Fb=1/4hb+0.2

(2)

式中：Fb为渠道岸顶超高，m；hb为渠道通过加大流量时的水深，m。

(6)堤顶宽。根据灌溉与排水工程设计规范，堤顶宽均采用0.5 m。

3.2.4 横断面设计

渠道横断面按明渠均匀流计算。如式(3)～式(4)：

(3)

(4)

式中：Q为渠道设计流量,m3/s；W为渠道过水断面面积,m2；R为水力半径,m；i为水力比降，在均匀流中与渠底比降一致。C为谢才系数；n为渠道糙率，根据规范要求确定。

根据选定的渠道断面按标准GB 50288—2018的附录H进行复核，把不属于实用经济断面的设计断面修改为实用经济断面。为了能够使整个渠道设计合理，对设计的实用经济断面进行优化，使每条渠道从渠首到渠尾(流量从大到小)有逐渐接近水力最佳断面的趋势，对不符合趋势的实用经济断面重新设计，使整条渠道达到优化设计。灌溉渠道水力要素统计情况见表5。

3.2.5 渠道衬砌

项目区干渠从灌区渠首到丁家店分水闸共计2710 m。这段渠道渠底漏水普遍比较严重，本次设计更换2710 m渠底，渠底设计为C20混凝土(厚10 cm)和10 cm厚C10素混凝土垫层。干渠K1+645～K1+970段和K2+077～K2+710段渠道倒塌破损比较严重，共计800 m，这段渠道本次设计拆除重建。

表5 灌溉渠道水力要素统计

渠道采用M10浆砌石挡土墙护砌，渠外填土防护，渠底采用混凝土防渗。挡墙顶宽600 mm，底部放大脚结构宽2800 mm，挡墙迎水侧防渗采用1∶2的25 mm厚的M10防渗水泥砂浆抹面，渠底采用混凝土防渗结构从上到下依次为：100 mm厚的C20F200混凝土，100 mm厚的C10混凝土垫层。靠近山体侧墙厚回填砂，顶部沙砂浆抹面。墙厚压实度不低于0.60。全线清淤2710 m，包括渠道左右两岸600 mm宽的渠顶也清除落石。对桩号K0+000～K2+710段渠道与桥连接处的破损位置进行维修止水。

4 效益分析

4.1 经济效益

通过灌区渠首建筑物和主干渠改造，初步修复了影响灌区灌溉的破损工程，并配套了部分亟须的骨干建筑，提高了渠道输配水能力，改善了主干渠灌溉条件，为农民提供先进实用的灌溉技术，提高粮食单产、品质和生产效益，降低粮食生产成本，促进农业经济效益的提高和农民收入的更快增长。

4.2 社会效益

项目实施后，降低了广大农民的劳动强度，减少了清淤沟渠的劳动力，降低了每亩水费的支出，农业生产成本将大幅度降低，提高了农民种植的积极性。渠系建筑物工程和观测设施配套齐全后，可实现骨干工程供水通畅高效，形成良性运行的供水服务体系，促使灌区用水调度与监管设施提档升级，为推进灌区标准化规范化管理打下坚实基础。

4.3 生态效益

主干渠改造后，骨干设施完好率达到90%以上，灌溉水有效利用系数达到0.6以上，提高了灌区灌溉水利用率，减少了灌溉用水量，促进了节约用水，增加了环境用水量。合理利用水库地表水灌溉，可充分发挥资源优势，以地表水涵养地下水，遏制地下水超采，保持资源的可持续利用，同时也相对增大生态环境用水量，植树造林，环境绿化，增加灌区植被覆盖率，修复已经破坏的生态环境[3-4]。

5 结 论

本文主要通过对龙潭灌区渠首建筑物以及配套设施的改造，主干渠渠道进行改造等。有效地提高了渠道输配水能力，改善了主干渠灌溉条件，帮助农民减少生产成本同时提高了生产效益。同时也对生态环境的修复起到了至关重要的作用。通过灌区渠首建筑物和主干渠改造，初步修复了影响灌区灌溉的破损工程，降低了广大农民的劳动强度，灌溉水有效利用系数达到0.6以上。