胡少文

（江西省九江市柴桑區(qū)水利局，江西 九江 332100）

0 引言

我國人口多、耕地少、水資源短缺，糧食需求與資源約束剛性并存，保障糧食安全，維護(hù)水資源可持續(xù)一直是頭等大事[1-2]。農(nóng)田水利灌溉工程作為農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施和民生工程，對于解決土地資源、水資源約束發(fā)揮了重要支撐作用。許多修建于二十世紀(jì)六七十年代的灌區(qū)，經(jīng)過多年運(yùn)行，普遍存在老化失修、水資源浪費(fèi)、效益衰減等問題。為此，開展灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造意義重大。江新洲灌區(qū)以節(jié)水改造配套、保安加固為主，通過工程措施、技術(shù)措施及管理措施，恢復(fù)設(shè)計(jì)灌溉面積，改善灌溉條件，提高渠系水利用系數(shù)和灌溉保證率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。

1 工程概況

1.1 灌區(qū)現(xiàn)狀

江新洲灌區(qū)建于二十世紀(jì)六七十年代，位于九江縣東北部，灌區(qū)分為江洲片和新洲片兩個(gè)區(qū)域。灌區(qū)內(nèi)地勢較為平坦，所有渠溝均有灌溉和排澇雙重功能。灌區(qū)有耕地面積6.6 萬畝，設(shè)計(jì)灌溉面積5.6 萬畝，干渠（溝）21 條，長99.88 km，干渠間的連接橫向支渠（溝）131 條，長109.93 km。灌區(qū)以長江為水源，骨干水源工程主要為10 座一級提灌站，其中：臨江7 座、夾套3 座，總裝機(jī)800 kW。另有圩內(nèi)二級提水站33 座，總裝機(jī)815 kW。

1.2 存在問題

灌區(qū)渠道及渠系建筑物、水源工程大部分建于上世紀(jì)六七十年代，受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件限制，工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，施工質(zhì)量差，加之運(yùn)行已有三四十年，渠系建筑物破損嚴(yán)重，機(jī)泵等設(shè)備陳舊老化，閘站設(shè)施毀損嚴(yán)重，整個(gè)灌區(qū)不能按設(shè)計(jì)要求正常發(fā)揮效益。目前實(shí)際灌溉僅3.96 萬畝，灌溉保證率在45%～75%之間，保證率尚未達(dá)標(biāo)。灌區(qū)主要問題表現(xiàn)在灌溉主干渠系大部分末護(hù)砌，滲漏嚴(yán)重；渠道邊坡坍塌淤積嚴(yán)重，渠內(nèi)雜草叢生，灌溉渠溝輸水不暢；田間灌溉渠系不完善，灌溉基礎(chǔ)薄弱，后天投入不足，工程老化失修，農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力低。

2 節(jié)水改造工程

灌區(qū)節(jié)水配套改造本著“效益優(yōu)先、經(jīng)濟(jì)合理”的原則解決影響灌區(qū)整體效益的險(xiǎn)工險(xiǎn)段、“卡脖子”工程，選取淤塞、滲漏特別嚴(yán)重的渠道工程，在經(jīng)濟(jì)投入較小的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)水改造效益最大化。

2.1 渠道加固方案

按因地制宜的原則，選擇經(jīng)濟(jì)合理、經(jīng)久耐用、運(yùn)行安全、管理方便的渠道襯砌方案，擬定現(xiàn)有渠道襯砌加固和新建埋設(shè)PE 管兩種方案進(jìn)行比選。

2.1.1 襯砌加固方案

就防沖效果、后期管理及投資情況，現(xiàn)有渠道襯砌加固選用干砌塊石襯砌。干砌石方案設(shè)計(jì)干砌塊石襯砌厚0.3 m，底部設(shè)厚0.1 m 的砂礫石墊層，墊層均勻鋪筑，襯砌范圍包括渠道兩邊坡及底板三面。要求護(hù)砌塊石新鮮堅(jiān)硬，無風(fēng)化剝落層或裂紋，表面無污垢和水銹等雜質(zhì)，砌筑采用錯(cuò)縫鎖結(jié)方式分層鋪砌，墊層應(yīng)與砌石鋪砌層配合砌筑，隨鋪隨砌，前后明縫均用小片塊石填塞緊密，使之平整穩(wěn)固。

每平方米工程量：土方開挖0.1 m3，砂礫石墊層0.1 m3，干砌石0.3 m3。根據(jù)概算單價(jià)分析，土方開挖單價(jià)為13.26 元/m3，砂礫石墊層單價(jià)為189.18 元/m3，干砌石單價(jià)為235.63 元/m3，每平方米干砌石概算投資為90.93 元。

2.1.2 新建埋設(shè)PE 管方案

在一級提灌站出口新建埋設(shè)PE 管，泵站提升灌溉用水通過PE 管直接進(jìn)入農(nóng)田灌溉，有效節(jié)約用水，PE 管埋設(shè)于地下，土方開挖邊坡坡比為1∶0.75，管下設(shè)置10 cm 厚墊層，由于江新洲土質(zhì)含沙量大，就近回填含沙量大的開挖利用土，地面50 cm 回填耕植土。

每平方米工程量：土方開挖2.0 m3，土方回填1.8 m3，PE 管1.0 m。根據(jù)概算單價(jià)分析，土方開挖單價(jià)26.10 元/m3，土方回填單價(jià)23.77 元/m3，50 cmPE 管制安費(fèi)515.04 元/m，則每平方米埋設(shè)PE 管概算投資為564.91 元。

2.1.3 方案比選

（1）施工方面：渠道襯砌方案需要清淤恢復(fù)斷面后，干砌塊石護(hù)砌加固，結(jié)構(gòu)的建造要求一定量的土方開挖。干砌石護(hù)砌較為繁瑣，PE 管埋設(shè)方案只需將PE 管埋入開挖好后的溝槽內(nèi)，然后回填覆土，工程實(shí)施較為方便，施工質(zhì)量容易保證。

（2）效果方面：渠道襯砌方案依照現(xiàn)有渠道襯砌加固，現(xiàn)狀干渠為排灌結(jié)合，渠道斷面大，淤塞嚴(yán)重，灌溉水流失較多，工程量大；PE 管埋設(shè)方案布置靈活，埋設(shè)地下不占用耕地，且灌溉水基本無流失，工程量小。

（3）運(yùn)行管理方面：渠道襯砌加固方案暴露在外界環(huán)境中，容易受到外力因素破壞。PE 管埋設(shè)覆土，管道受到較好的保護(hù)，但清理管內(nèi)淤積物較為困難。綜合考慮以上三方面，選取埋設(shè)PE 管作為江新洲灌區(qū)渠道加固的推薦方案。

2.1.4 方案設(shè)計(jì)

一級提灌站出口設(shè)置PE 管道輸送灌溉，管道埋設(shè)于地面以下，采用PE 雙壁波紋管管材，管道直徑400 mm～800 mm，經(jīng)濟(jì)流速為1.4 m/s，管道全長5556 m。

經(jīng)濟(jì)管徑計(jì)算采用式（1）：

式中：D 為管道直徑，m；Q 為管道起始流量，m3/s；v 為經(jīng)濟(jì)流速，m/s。

通過確定各片區(qū)管道起始設(shè)計(jì)流量Q，經(jīng)濟(jì)流速v 等參數(shù)，代入式（1）計(jì)算得經(jīng)濟(jì)管徑。按照管材實(shí)際情況予以取整確定最終管材型號。計(jì)算參數(shù)選取見表1。

表1 計(jì)算參數(shù)表

灌溉管道分段尺寸計(jì)算結(jié)果見表2，設(shè)計(jì)方案見圖1。

表2 管道計(jì)算成果表

圖1 輸水管高鋪設(shè)橫斷面圖

2.2 干支渠道清淤及襯砌方案

干、支渠由于受興建時(shí)歷史條件影響，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，施工質(zhì)量差，灌區(qū)工程運(yùn)行近四十年來，工程嚴(yán)重老化，區(qū)內(nèi)所有渠溝嚴(yán)重淤塞阻水；大部分渠道滲漏嚴(yán)重，灌區(qū)渠系水利用系數(shù)平均不足0.45。大部分渠溝均為土質(zhì)渠道，易受沖刷跨塌，雜草叢生，嚴(yán)重影響輸水。因此，需從清淤和加固襯砌兩方面實(shí)施改造。

2.2.1 渠道斷面清淤達(dá)標(biāo)

灌區(qū)所有渠道均存在不同程度的淤塞現(xiàn)象，斷面萎縮，雜草叢生。經(jīng)過測量得，灌區(qū)各干渠斷面淤塞后與原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)斷面比較，其差異及清淤工程量計(jì)算見表3。江新洲灌區(qū)共有干支渠長209.81 km，本次設(shè)計(jì)暫考慮新洲片內(nèi)4.88 km 干渠斷面清淤達(dá)標(biāo)，其清除淤泥工程量為0.45 萬m3。

表3 江新洲灌區(qū)渠道清淤工程量計(jì)算表

2.2.2 襯砌加固方案

為改善渠道輸水條件，考慮設(shè)計(jì)投資額度和灌區(qū)實(shí)際情況，對新洲片區(qū)烏龜洲干渠和新洲中心干渠灌溉渠道（長2.34 km）采用C20 砼加固改造，其中烏龜洲站新建276.5 m 矩形C20 鋼筋砼渠道，加固方案見表4。

2.2.3 設(shè)計(jì)方案

灌區(qū)新洲中心干渠和烏龜洲干渠已有漿砌石擋墻襯砌，本次設(shè)計(jì)對存在滲漏問題的渠段，底板及邊墻均采用5 cm 厚C15 砼護(hù)砌，現(xiàn)澆砼每10 m 分縫，縫內(nèi)采用聚乙烯閉孔泡沫板填縫。渠道砌石邊墻倒塌段，現(xiàn)澆C15 砼渠道，采用15 cm 厚C15 砼底板及邊墻，現(xiàn)澆砼每10 m分縫，縫內(nèi)采用聚乙烯閉孔泡沫板填縫。

表4 C20 砼加固方案表

3 結(jié)語

灌區(qū)節(jié)水改造工程的實(shí)施，將顯著提高水資源利用效率和作物產(chǎn)量。通過科學(xué)分析，理清灌區(qū)改造期望效果和相關(guān)制約因素，抓住主要矛盾，對完善節(jié)水改造方案，提升工程效益具有重要作用。江新洲灌區(qū)緊抓卡脖子環(huán)節(jié)，通過新建提灌站出口PE 灌溉管道、改造清淤和加固現(xiàn)有干支渠襯砌，提升骨干工程輸水能力，減少滲漏損失，改善灌溉條件，提高渠系水利用系數(shù)和灌溉保證率，有效改善了農(nóng)田灌溉條件和灌溉面積，提高了農(nóng)業(yè)抗御自然災(zāi)害能力，達(dá)到了灌區(qū)節(jié)水改造的目的。