鹤山市三镇高标准农田水灌溉输排水措施分析

陈木桂

（广东宣源工程设计咨询有限公司,广东 江门 529700）

1 引言

输排水工程是高标准农田建设工程的重要组成部分。在进行高标准农田建设时需要着重对输排水工程进行重点研究,以此来提高水资源利用效率,提高工程建设效益[1-3]。

项目区位于鹤山市双合镇、宅梧镇和址山镇,属丘陵地区。地势从西北向东南倾斜,海拔较低,坡度在15°以下。项目区表层土壤多为中壤土、轻壤土和砂壤,土壤类型主要有薄有机质厚层花岗岩赤、麻砂泥田、麻砂质田、砂泥田和砂页岩赤红砂地,剖面构型为通体壤,土壤较厚,通透性良好,种植层浅,土壤肥力较高,有机质含量在2%左右。

2 工程概况

项目区水资源丰富,主要由地表水、地下水和大气降水组成,由于汛期长、枯水期短、时空分配不均、降雨集中、强度大,故洪、涝、风灾害严重。此外,境内年降雨量不平衡,秋冬季节农田容易受到旱灾威胁,冬春季降雨稀少,常出现春旱,不利于农民劳动耕作及土地利用。

3 输排水方案规划

3.1 输水工程规划

a）明渠布置的原则

根据项目区实际情况,结合项目区地形条件,经过节水灌溉效益分析结合当地农业生产经验,合理布置灌溉设施,本次主要建设相对重要的农渠、灌排两用渠以及配套的渠系建筑物。

b）明渠输水工程规划

区内现有灌溉与排水设施基本成型,但标准较低,灌排渠系只有少数引水干渠和斗、农渠已砌,其它均为土沟土渠,过水能力较差,灌溉水利用系数较低。由于受资金限制,本次项目区未能对区内所有土渠进行“三面光”,只能选取相对重要的渠道建设。通过对项目区现场的实地踏勘,考虑在原有的土渠基础上,对渠道进行砌筑改造,采取必要的截弯取直,保证水流通畅和满足灌溉需求。项目区内规划渠道的具体位置详见项目规划图。经统计,本项目规划“三面光”支渠5条943 m；斗渠14条3298 m；农渠15条2997 m。经分析论证基本可以满足项目区农田的灌溉要求。明渠输水工程统计见表1。

表1 项目区明渠输水工程统计表

3.2 排水工程规划

根据对项目区现场地形条件的踏勘,项目区的排涝系统较为完善,经分析论证基本可以满足项目区农田的排水要求。结合当地群众意见及节约投资,本项目没有进行排水工程规划。

3.3 供需水平衡分析

项目区一年三熟净灌溉定额为645 m3/亩,项目实施后灌溉水利用系数为0.75,治理后毛灌溉定额为645÷0.75=860 m3/亩；项目区旱作物（花生）灌溉定额为126 m3/亩,项目实施后灌溉水利用系数为0.75,治理后毛灌溉定额为126÷0.75=168 m3/亩；则项目区年灌溉用水量为860×1031.92+168×238.08=350.74万m3。

根据鹤山市双合镇、宅梧镇和址山镇的地理位置查《广东省水文图集》,可得项目区多年平均降雨量为1650 mm,多年平均径流深950 mm。项目区来水总量计算：按灌溉保证率P=90%的来水量计算,从《广东省水文图集》广东省1956年～1979年平均年径流深等值线图上查得中心点年平均径流深R=950 mm,从广东省1956年～1979年年径流变差系数CV等值线图上查得中心点年径流变差系数CV=0.37,取CS/CV=2,从皮尔逊Ⅲ型曲线模比系数表中查出设计水平年P=90%的模比系数K90%=0.565,因此,设计水平年P=90%的设计年径流深为R90%=R×K90%=950×0.565=537 mm,从而集雨区域设计频率来水量W90%=R90%×F。扣除河道生态用水和沿途级步取水损失,项目实施后,可供到项目区总水量为W90%=0.9×R90%×F。

云东片、昆中片、昆华Ⅰ片、昆华Ⅱ片、昆华Ⅲ片、昆华Ⅳ片、昆联片、四九Ⅰ片、四九Ⅱ片、四九Ⅲ片、四九Ⅳ片、四九Ⅴ片、四九Ⅵ片、四九Ⅶ片、四九Ⅷ片、四九Ⅸ片的年灌溉需水总量为163.74万m3,项目区水源工程中,云乡水库兴利库容484万m3,璧山水库兴利库容69.4万m3,可供水量远大于需水总量,且能够满足云东片、昆中片、昆华Ⅰ片、昆华Ⅱ片、昆华Ⅲ片、昆华Ⅳ片、昆联片、四九Ⅰ片、四九Ⅱ片、四九Ⅲ片、四九Ⅳ片、四九Ⅴ片、四九Ⅵ片、四九Ⅶ片、四九Ⅷ片、四九Ⅸ片供水量满足要求。

4 输水工程设计

根据对项目输水工程的规划,经统计,本项目规划“三面光”支渠5条943 m；斗渠14条3298 m；农渠15条2997 m。选取代表性渠道进行计算,其他参照选取相应截面。

4.1 渠道流量设计

①项目区主要种植水稻,一年三熟,设计净灌溉定额645 m3/亩,设计净灌水率0.880 m3/（s·万亩）。

②灌溉水利用系数在项目实施后提高到0.75。

③灌渠分为斗渠和农渠,采用续灌。设计流量计算公式如下：

式中：Q为渠道的设计流量,m3/s；qs为设计灌水率,m/（s·万亩）；As为渠道灌溉面积,万亩；ηS灌溉水利用系数。

④最小流量：续灌渠道最小流量不宜小于设计流量的40%,相应的最小水深不宜小于设计水深的70%。根据本灌区用水制度,各渠道的最小流量按设计流量的50%考虑。

⑤各级渠道的平均流速按下式计算确定：

式中：V为渠道的平均流速,m/s；R为渠道的水力半径,m；i为渠底比降；n为河床糙率。

4.2 渠道横断面设计

①灌溉渠道按明渠均匀流公式设计：

式中：Q为渠道设计流量,m3/s；A为渠道过水断面面积,m2；C为谢才系数,m1/2/s。

②安全超高：

1）渠道衬砌超高值可采用0.3 m～0.8 m；兼作行洪的渠道,其衬砌超高宜适当加大。

2）4、5级渠道岸顶超高可按下式计算确定：h=1/4 hj+0.2,hj为加大流量得到的水深。

4.3 典型渠道纵断面设计

①灌溉渠道的水位推求公式如下：

式中：H进为渠道进水口的设计水位,m；A0为渠道灌溉范围内控制点的地面高程,m；为控制点与附近末能固定渠道设计水位的差值,取0.1 m～0.2 m；L为渠道的长度,m；ψ为水流通过渠建筑物的水头损失。

②渠道纵断面设计渠道底部纵坡根据实际地形选取。

4.4 渠道衬砌工程设计

由于渠道主要位于田垌里,渠道尺寸较小,故采用浆砌砖护砌；衬砌厚度不小于“一八”墙；采用1∶2水泥砂浆抹面防渗；因为本项目位于南方,所以不用作防冻处理；选取典型渠道计算,计算参数及成果见表2。

表2 矩形明渠断面设计成果表

5 结论

鹤山市三镇水资源较为丰富,但水资源利用率较为低下。为了提升当地水资源利用率,促进农业发展,带动经济建设,采取高标准农田工程建设。通过现场调查,区内现有灌溉与排水设施基本成型,但标准较低,水资源利用系数较低,水资源浪费严重。因此,进行输排水工程建设是非常必要的。结合工程实际情况确定渠系工程断面,采用浆砌砖护砌, 1∶2水泥砂浆抹面防渗。