胡裕明

(陽春市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)室，廣東 陽春 529600)

本文以廣東省陶冶口中型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目為研究背景，針對(duì)灌區(qū)灌渠體系存在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，渠道滲漏較大，過水?dāng)嗝嬗俜e狹淺，渠系建筑設(shè)施老化、損壞，管理體制不夠完善的問題，在對(duì)研究區(qū)進(jìn)行灌水率修正和供需水量平衡分析的基礎(chǔ)上，各渠道按原渠線不變進(jìn)行改造加固，提出灌區(qū)渠道改造建設(shè)方案，并論證了方案的合理性及項(xiàng)目建設(shè)管理要點(diǎn)，研究成果可為類似灌區(qū)工程設(shè)計(jì)及建設(shè)提供參考[1]。

1 灌區(qū)概況

陶冶口灌區(qū)位于綏江下游四會(huì)市的東南方向，行政區(qū)劃屬于大沙鎮(zhèn)管轄。灌區(qū)水利骨干工程建成于1957年，是四會(huì)市境內(nèi)的中型灌區(qū)之一，現(xiàn)狀灌溉面積800.0 hm2，其中水田686.7 hm2，旱田113.3 hm2。為中型灌區(qū)，工程等別為Ⅲ等。防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇。本工程支渠最大灌溉流量均<5.0 m3/s，工程級(jí)別為5級(jí)，節(jié)制閘及分水閘最大過水流量均<5.0 m3/s，工程級(jí)別為5級(jí)。防洪標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇。

愛因斯坦在《論教育》中講到：“忘掉在學(xué)校里學(xué)到的，剩下的就是教育。”在離開的山上，老桿看到了很多奇奇怪怪的景象，漫山大火其背景音卻是“從前有座山，山里有座廟，廟里有個(gè)老和尚……”，反反復(fù)復(fù)響徹山谷。同一畫框的音畫形成強(qiáng)烈的對(duì)立，給人很強(qiáng)地沖擊力。

陶冶口灌區(qū)主干渠從位于綏江馬房水利樞紐庫區(qū)的青岐涌河段引水灌溉。陶冶口灌區(qū)固定渠系總長(zhǎng)度31.150 km，其中陶冶口主干渠總長(zhǎng)5.970 km。灌區(qū)內(nèi)共有10條支渠，總長(zhǎng)16.831 km；排渠2條，總長(zhǎng)9.721 km；水閘、交通便橋等渠系建筑物43座。灌區(qū)運(yùn)行至今沒有對(duì)干渠支渠進(jìn)行襯砌加固，渠道年久失修，存在諸多問題，且灌區(qū)配套工程未完善，灌區(qū)現(xiàn)狀渠系水利用率僅達(dá)35%，目前有效灌溉面積733.3 hm2，嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展[2-4]。

2 灌區(qū)供需水量平衡分析

2.1 灌區(qū)灌水率修正計(jì)算

結(jié)合陶冶口灌區(qū)的實(shí)際情況和以往工程的經(jīng)驗(yàn)，本灌區(qū)的灌溉保證率采用P=90%。根據(jù)主要作物的灌溉制度、控制面積、作物種植比例和灌水延續(xù)時(shí)間，由式(1)計(jì)算出各種作物每次灌水的灌水率，然后根據(jù)所計(jì)算的灌水率做項(xiàng)目區(qū)初步灌水率圖，見圖1。

圖1 灌區(qū)初步灌水率

(1)

式中：qik為第i種作物第k次灌水的灌水率，m3/(s·100hm2)；αi為第i種作物的種植比；mik為第i種作物第k次灌水的灌水定額，m3/hm2；Tik為第i種作物第k次灌水的灌水延續(xù)時(shí)間，d。

灌區(qū)排水主要通過排水渠道進(jìn)行排水，由于10條支渠都是灌排結(jié)合的，因此所有灌溉支渠都要承擔(dān)排澇任務(wù)。所以要計(jì)算排洪流量，確定渠道斷面。采用平均排除法計(jì)算排澇流量，灌區(qū)各支渠排澇流量，見表3。

圖2 修正后的灌水率

2.2 灌區(qū)供需水量平衡分析

本次設(shè)計(jì)主要是以節(jié)水防滲改造為重點(diǎn)，提高渠道襯砌率，提高渠系水利用系數(shù)和輸水環(huán)節(jié)的水利用系數(shù)。解決灌渠水資源浪費(fèi)問題，提高灌溉保證率，因此，對(duì)渠道防滲節(jié)水措施進(jìn)行技術(shù)方案比選。針對(duì)渠道現(xiàn)狀，本階段設(shè)計(jì)擬對(duì)全部渠道先進(jìn)行清淤，再進(jìn)行三面光襯砌。襯砌通過四個(gè)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，方案一：梯形渠道兩側(cè)及底板全部用C20混凝土襯砌，邊坡及底板厚度均為10 cm。方案二：渠道兩側(cè)用C20混凝土重力式擋墻襯砌，底板采用C20混凝土澆筑，每10 m設(shè)置一道伸縮縫，縫寬20 mm，采用三氈四油止水，瀝青柵板填縫。方案三：采用Mu10磚墻矩形渠道，每10 m設(shè)置1個(gè)磚垛，底板采用C20混凝土澆筑，磚墻每隔10 m和底板每隔5 m設(shè)置一道伸縮縫。方案四：采用M7.5漿砌塊石擋墻矩形渠道，每隔10 m及底板每隔5 m設(shè)置一道伸縮縫。

本工程為線性工程，工作面分散，需分渠段施工，混凝土、砂漿攪拌場(chǎng)設(shè)在渠堤側(cè)，因地制宜布置，主體工程施工進(jìn)度安排為：

山東省墻夼水庫由東西兩庫組成，中間借天然山凹開挖連通溝相連，共用東庫溢洪閘調(diào)洪。連通溝的流量及流向受到兩個(gè)水庫水位影響，當(dāng)西庫水位高于東庫水位時(shí)，西庫洪水通過連通溝進(jìn)入東庫；當(dāng)東庫水位高于西庫時(shí)，東庫洪水通過連通溝進(jìn)入西庫，當(dāng)兩庫水位低于連通溝底高程時(shí)，兩庫各自獨(dú)立。針對(duì)墻夼水庫既獨(dú)立又相互連通的雙庫特點(diǎn)，就如何正確推求兩庫入庫洪水，準(zhǔn)確計(jì)算兩庫水位，合理調(diào)算兩庫水量，從分析調(diào)洪演算理論方法入手，給出水面線數(shù)學(xué)模型和算法，建立雙庫調(diào)洪演算的計(jì)算模型，分析確定兩庫不同頻率設(shè)計(jì)洪水的最高水位，使水庫的設(shè)計(jì)洪水復(fù)核成果更合理，進(jìn)而更好地發(fā)揮水庫的防洪、灌溉功能，實(shí)現(xiàn)水庫的社會(huì)效益。

表1 灌區(qū)水量平衡計(jì)算 萬m3

2.3 灌區(qū)改造規(guī)劃及渠道流量設(shè)計(jì)

工程主要水源是通過陶冶口主干渠引用青岐涌北口陶冶口攔河壩壩前水源進(jìn)行灌溉。各渠道按原渠線不變進(jìn)行改造加固。本次灌區(qū)改造工程建設(shè)任務(wù)主要為：改造干渠1條，總長(zhǎng)5.970 km；三面光改造支渠4條，總長(zhǎng)7.984 km；清淤改造支渠6條，總長(zhǎng)8.847 km；清淤改造排渠2條，總長(zhǎng)9.721 km。本次灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程中所涉及的渠系建筑物主要有：改造渠首引水閘1座，新建節(jié)制閘12座，新建分水閘5座，重建分水閘5座，重建或改建交通便橋24座。

干渠的流量按照各支渠分水口的位置分段計(jì)算。每段干渠流量等于分水口處各分支渠道流量的和+該段渠道的沿程損失流量。各干渠各段灌溉流量計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 陶冶口干渠流量設(shè)計(jì)

從圖1可見，各時(shí)期灌水率大小相差懸殊，如果選取最大的灌水率計(jì)算渠道設(shè)計(jì)流量，就會(huì)以短暫的大流量輸水而擴(kuò)大整個(gè)渠道斷面，增大渠道工程量和工程投資，勢(shì)必造成浪費(fèi)。所以，在不影響作物需水要求的前提下，將初步灌水率圖進(jìn)行修正，對(duì)作物灌水時(shí)間適當(dāng)調(diào)整。修正后的灌水率見圖2。在修正后的灌水率中，取灌水延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的灌輸率中的最大灌水率為設(shè)計(jì)灌水率q設(shè)=0.072 15 m3/(s·100hm2)；取灌水率最小值為設(shè)計(jì)最小灌水率q設(shè)最小=0.025 80 m3/(s·100hm2)。q設(shè)最小/q設(shè)×100%=35.8%>30%，滿足《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50288—2018)要求。

表3 灌區(qū)各支渠排澇流量

3 灌區(qū)改造與配套工程布置

渠道工程：(1)渠道清基、土方挖填以及混凝土襯砌工程盡量避開雨季，在渠道停水一周后開始施工，各段渠道可以根據(jù)灌溉需要錯(cuò)開時(shí)間分別施工。(2)渠道草皮護(hù)坡及堤頂路面，不影響渠道通水，依序安排在混凝土襯砌之后。工程基本結(jié)束后，邊退場(chǎng)，邊種植草皮。(3)觀測(cè)設(shè)施，主體工程基本完成后在第二年的5—6月施工。

到訪浙江煒岡機(jī)械有限公司當(dāng)日，與臺(tái)風(fēng)“瑪莉亞”撞個(gè)正著，于是在風(fēng)瀟雨晦的窗外背景下，大尋訪報(bào)道組開始了與煒岡副總經(jīng)理何松林的對(duì)話——窗外的風(fēng)雨交加與室內(nèi)的平靜交談形成了鮮明的對(duì)比，恰如波蕩起伏的標(biāo)簽市場(chǎng)與低調(diào)且平穩(wěn)向前的煒岡。“根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，歐洲人均標(biāo)簽的消費(fèi)量大約為15～17平方米，而中國(guó)目前的人均消費(fèi)量為5～6平方米，可見中國(guó)標(biāo)簽市場(chǎng)潛力很大”，談及未來，何松林充滿樂觀，話音剛落便無意識(shí)地看了下窗外，似乎在期待雨后的彩虹。

3.1 渠道加固方案

灌區(qū)取水口位于青岐涌攔河閘壩的上游右岸，利用外江與圍內(nèi)的水頭差進(jìn)行自流灌溉，灌區(qū)渠首為放水涵，灌區(qū)取水口處外江水位受馬房電站運(yùn)行影響每日發(fā)生變化。按馬房電站谷期停發(fā)蓄水至正常蓄水位、峰期根據(jù)來水和谷期蓄水量進(jìn)行平均發(fā)電考慮，谷期蓄水庫容V=Qt×t=224萬m3，正常蓄水位7.8 m時(shí)的水庫庫容為4200萬m3。根據(jù)取水口可引水量，計(jì)算得到陶冶口灌區(qū)枯水年的可用水量為9771.1萬m3。

對(duì)四種方案進(jìn)行比選，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件并結(jié)合本工程的實(shí)際情況，由于現(xiàn)狀干渠均為矩形土渠，渠底淤積嚴(yán)重，過路涵口較小，且渠道沿線一邊為公路一邊是村莊，每逢汛期來臨，渠道過流能力不足導(dǎo)致渠道兩側(cè)經(jīng)常出現(xiàn)塌方漫頂?shù)惹闆r，致使沿線較低洼的村莊農(nóng)田內(nèi)澇成災(zāi)。考慮其工程的地位尤其重要，擔(dān)負(fù)著排澇灌溉的主要任務(wù)，本次對(duì)全線干渠擬采用方案二采用混凝土重力式擋墻形式進(jìn)行襯砌；為減少占用農(nóng)田，結(jié)合本地渠系實(shí)際情況和總投資控制，龍廟支渠、簡(jiǎn)巷支渠、沙梨支渠和莫村支渠擬采用方案三進(jìn)行襯砌；余下的部分支渠和排渠本次只進(jìn)行清淤處理[6]。

3.2 渠系配套建筑物布置

本次改造水閘主要為干渠上的節(jié)制閘及支渠分水閘，主要由進(jìn)口段、閘室段、出口消能段組成。陶冶口灌區(qū)改造渠首引水閘1座，分水閘10座，節(jié)制閘12座。除渠首引水閘外，其余改造的水閘的工程級(jí)別為5級(jí)，而且規(guī)模較小，均按設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行建設(shè)。節(jié)制閘和分水閘采用混凝土邊墻與底板，混凝土閘門，QL-5-S型手搖螺桿式啟閉機(jī)啟閉。經(jīng)計(jì)算，閘基防滲長(zhǎng)度最小需要3.0 m；本次設(shè)計(jì)閘基輪廓長(zhǎng)度為5.7 m，大于計(jì)算所需的3.0 m，滿足防滲要求。節(jié)制閘的抗滑穩(wěn)定、抗浮穩(wěn)定及地基承載力均滿足規(guī)范要求，該水閘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理可靠[7-8]。

3.3 工程建設(shè)管理及評(píng)價(jià)

3.3.1 灌區(qū)建設(shè)施工管理

最初參加這次研究的受試者為洛陽某師范學(xué)院2016級(jí)16個(gè)自然班的1 065名理科大一新生。根據(jù)前測(cè)成績(jī)，最終選定4個(gè)班級(jí)270名學(xué)生進(jìn)入主測(cè)，其中班級(jí)A和B(以下簡(jiǎn)稱HP－A和HP－B)屬于較高中等聽力水平班級(jí)，班級(jí)C和D(以下簡(jiǎn)稱LP－C和LP－D)為較低中等聽力水平班級(jí)。

根據(jù)灌區(qū)各作物的灌溉定額，考慮渠系水利用系數(shù)為0.70，水田田間水利用系數(shù)為0.95，旱田田間水利用系數(shù)為0.90，計(jì)算得到灌區(qū)年灌溉凈需水量為721.8萬m3，年灌溉毛需水量為1088.8萬m3。由于水量損失(主要包括生態(tài)用水和蒸發(fā)損失等)缺乏計(jì)算資料，以灌溉用水量的10%估算，灌區(qū)年損失水量為108.9萬m3。灌區(qū)枯水典型年總需水量為1197.7萬m3。灌區(qū)水量平衡計(jì)算結(jié)果，見表1，可知灌區(qū)供水滿足灌區(qū)用水量要求。

灌區(qū)現(xiàn)有灌溉系統(tǒng)布置較為合理，本次設(shè)計(jì)基本維持現(xiàn)狀，其渠道按原渠線不變進(jìn)行改造加固，各級(jí)渠首新建(或拆除重建)控制閘或分水閘[5]。

渠系建筑物：各渡槽施工因?yàn)槲恢梅稚?，可以同時(shí)開工，安排在第一個(gè)枯水期全部完成，各底涵可以根據(jù)所在渠道停水時(shí)間，安排在枯水期施工。

另外，渠系上的小型涵閘、農(nóng)橋可以根據(jù)渠道施工停水時(shí)間分別安排，充分利用枯水季和非灌溉期施工。整個(gè)工程基本完成后，進(jìn)入工程掃尾階段，主要進(jìn)行場(chǎng)地清理以及遺留工程的處理等。

3.3.2 環(huán)境影響評(píng)價(jià)

紅琴與她那個(gè)見風(fēng)就長(zhǎng)的女兒在一起放風(fēng)箏，與風(fēng)影相比，她更是世俗的，紅塵世界里的平凡瑣事，也沒有走進(jìn)傳奇故事里的必要與可能，更沒有佛門子弟的那種清苦與執(zhí)著。紅琴是善于忘記的，很容易滿足的，風(fēng)影則不同，他烙印在心底里的傷與痛是永遠(yuǎn)不可能抹去的，而紅琴似乎已經(jīng)淡忘了。風(fēng)影站在草地上發(fā)呆，從眼神到心頭，都有一種說不清道不明的憂傷。

根據(jù)灌區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀和環(huán)境發(fā)展趨勢(shì)，灌區(qū)加固改造工程將改善灌區(qū)內(nèi)缺水的現(xiàn)狀，環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，其有利影響是主要的。工程的不利影響主要發(fā)生在工程建設(shè)過程中，在采取相應(yīng)的措施后，不利影響將會(huì)得到大大降低，且施工期間的環(huán)境污染大部分是暫時(shí)的，如空氣污染、噪聲污染、水源污染等。工程竣工后，這些污染即不復(fù)存在。

將棱鏡擺設(shè)至A、B兩點(diǎn)上，然后在A、B的中間位置的軸向上P點(diǎn)處架設(shè)全站儀，分別觀測(cè)A點(diǎn)與B點(diǎn)后，可以得到儀器到A、B點(diǎn)的直接高差，那么A、B兩點(diǎn)之間的間接高差為：

其由滾筒、壓穴頭、軸、輪轂組成，可自由旋轉(zhuǎn)，屬于無動(dòng)力壓穴，由穴盤的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)從而完成壓穴作業(yè)。軸兩端的軸承以及軸承蓋位于機(jī)架上的滑道內(nèi)，可上下自由運(yùn)動(dòng)。當(dāng)穴盤內(nèi)填料量較厚時(shí)，可自動(dòng)升高，保證壓穴質(zhì)量。按穴盤穴數(shù)可分別制作多種壓穴頭。壓穴頭根據(jù)穴盤上穴孔排列，均勻分布在滾筒的圓周上。由于滾筒表面積有限，壓穴頭加工繁雜，該壓穴裝置壓穴頭數(shù)確定為10行6列，共60個(gè)。其中心位置與穴孔中心相對(duì)應(yīng)，從而保證在運(yùn)動(dòng)中的對(duì)準(zhǔn)精度。壓穴頭的行間距與列之間的圓弧長(zhǎng)均確定為42mm。

3.3.3 水土流失防治體系

依據(jù)水土流失防治措施布設(shè)原則及防治分區(qū)劃分結(jié)果，根據(jù)水土流失的不同部位、強(qiáng)度及水土保持措施的效能，對(duì)位配置水土流失防治措施，采取系統(tǒng)的防治措施，形成完整的水土流失防治措施體系。

4 結(jié) 論

(1)基于灌區(qū)供需水量平衡分析，灌區(qū)枯水年供水量為9771.1萬m3，灌區(qū)需水量為1197.7萬m3，灌區(qū)供水滿足灌區(qū)用水量要求。

(2)灌區(qū)各渠道按原渠線不變進(jìn)行改造加固，全線干渠采用混凝土重力式擋墻形式進(jìn)行襯砌，支渠擬采用矩形磚墻進(jìn)行襯砌，余下的部分支渠和排渠只進(jìn)行清淤處理。

(3)灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程可使灌溉保證率達(dá)到90%，渠系水利用系數(shù)達(dá)到0.65以上，為促進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化，保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化創(chuàng)造良好條件。