山區(qū)灌樁管網(wǎng)工程的特點(diǎn)及最優(yōu)設(shè)計(jì)方案選擇

普洪發(fā)

(云南省玉溪市水利建設(shè)大隊(duì)勘察設(shè)計(jì)處 653100)

1 山區(qū)灌樁管網(wǎng)工程的特點(diǎn)

1.1 水源點(diǎn)比較分散

灌區(qū)的水源主要來(lái)自庫(kù)水，水源包括海棠、放馬溝、鳳山壩、大松樹園4個(gè)水庫(kù)的蓄水。水源均位于灌區(qū)南部，距灌區(qū)最近點(diǎn)的距離:海棠水庫(kù)為0.5km，鳳山壩水庫(kù)為2.9km，大松樹園水庫(kù)為3.3km，放馬溝水庫(kù)為5km。水源點(diǎn)比較分散。

1.2 水源可供水量、高程相差比較大

灌區(qū)水源海棠水庫(kù)供水量240萬(wàn)m3，取水高程1816m;大松樹園小壩塘供水量7萬(wàn) m3，取水高程1870m;鳳山壩供水量16萬(wàn)m3，取水高程1858m;放馬溝水庫(kù)供水量36萬(wàn)m3，取水高程1918m。水源可供水量、高差均存在較大差異。

1.3 灌區(qū)地形復(fù)雜、高差比較懸殊

灌區(qū)灌溉面積447.2hm2，分布于高程 1900～1700m的山坡上，地形整體趨勢(shì)從南往北逐漸降低，形成南高北低的地理特征，高差200m;東、西向灌區(qū)分布于南北向的山脊兩側(cè)，高程從山脊分別向東或西降低，高差200m。灌區(qū)屬典型的山區(qū)坡耕地，被溝箐分割，地形復(fù)雜，高差懸殊較大。

2 工程總體規(guī)劃方案

根據(jù)灌區(qū)地形、水源及現(xiàn)有水利工程設(shè)施等條件，工程規(guī)劃以充分利用水源地理優(yōu)勢(shì)及現(xiàn)有水利基礎(chǔ)設(shè)施，盡可能使工程投資最小為原則。工程總體規(guī)劃方案是:將各庫(kù)水引入濾池過(guò)濾后，再分別引入蓄水池中蓄儲(chǔ)，最后由各蓄水池向灌溉區(qū)配水;濾池及調(diào)節(jié)池宜設(shè)在灌溉區(qū)，夜間或用水低峰的來(lái)水經(jīng)濾池過(guò)濾后進(jìn)入蓄水池中儲(chǔ)蓄。此優(yōu)點(diǎn)是:輸水管道可不間斷向蓄水池引水，從而可縮小輸水管道的管徑;其次，蓄水池距灌區(qū)較近，便于水源分配，供水安全性有保障。

經(jīng)對(duì)灌區(qū)勘查，海棠水庫(kù)是距灌區(qū)最近的水源，也是主要水源，為了更好利用水頭，宜采用管道引庫(kù)水到灌區(qū)濾池;放馬溝壩距灌區(qū)5km，水源地理位置比較高，渠道首段已襯砌，只需完成尾段2.3km配套支砌即可，因此宜采用渠道輸水到灌區(qū)濾池;大松樹園位于鳳山壩上游，可將大松樹園壩水引入鳳山壩進(jìn)行水資源整合，再由鳳山壩灌溉明渠引入灌區(qū)濾池。

3 工程設(shè)計(jì)方案選擇

3.1 灌區(qū)水源配置及灌區(qū)規(guī)劃

根據(jù)灌區(qū)大小、地形，水源水量、位置等特點(diǎn)，本著高水高用，低水低用，充分利用水源地理位置的優(yōu)勢(shì)，可把水源合理劃分為海棠、放馬溝、鳳山壩(大松樹園)3個(gè)灌區(qū)水源。海棠水庫(kù)作為灌區(qū)最北端，高程1800～1700m以下灌區(qū)的水源;鳳山壩(大松樹園)作為灌區(qū)中、西部，高程1850～1800m灌區(qū)的水源，放馬溝壩作為灌區(qū)東、南部，高程1900～1750m灌區(qū)的水源。灌區(qū)依水源劃分為海棠、放馬溝、鳳山壩3個(gè)灌區(qū)。

3.2 灌溉區(qū)規(guī)劃

灌區(qū)規(guī)劃為3個(gè)獨(dú)立的灌區(qū)后，各灌區(qū)的高差、地形仍不利于建筑物布設(shè);灌區(qū)面積大，導(dǎo)致建筑物規(guī)模過(guò)大，投資不經(jīng)濟(jì);管網(wǎng)系統(tǒng)過(guò)大，運(yùn)行安全性難以保障。因此應(yīng)在灌區(qū)規(guī)劃的前提下，再將灌區(qū)合理劃分為幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的灌溉區(qū)，確保工程規(guī)劃合理，運(yùn)行安全。參照《農(nóng)田排水工程技術(shù)規(guī)范》(SL/T 4—1999)及《管道輸水灌溉技術(shù)》設(shè)計(jì)建設(shè)，應(yīng)本著幾條原則進(jìn)行:?要合理劃分灌溉區(qū)。由于項(xiàng)目區(qū)位于山區(qū)，地塊高差較大，宜以各調(diào)節(jié)水池控制灌溉面積作為一個(gè)完整系統(tǒng)，分成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的灌溉區(qū)，各灌溉區(qū)的劃分應(yīng)根據(jù)作物布局、地形條件，地塊形狀等確定，盡量將壓力接近的地塊劃分在同一灌溉區(qū);?要嚴(yán)格控制各灌溉區(qū)地塊高差。根據(jù)實(shí)際地形，以10～40m為宜。合理確定給水栓位置，管線力求短直，盡量減少起伏，避免折點(diǎn)。給水栓縱橫向間距以40～60m為宜。根據(jù)實(shí)際情況灌溉區(qū)高差以50m及各灌溉區(qū)面積相差不大為原則進(jìn)行劃分，整個(gè)灌區(qū)劃分為13個(gè)相對(duì)獨(dú)立的灌溉區(qū)。

3.2.1 海棠灌溉區(qū)

海棠灌區(qū)為高程1800～1700m以下的灌區(qū)，灌溉面積為192.2hm2。根據(jù)此灌區(qū)地形特點(diǎn)，將其分為5個(gè)相對(duì)獨(dú)立的灌溉區(qū)設(shè)計(jì)。灌區(qū)設(shè)濾池1個(gè)、蓄水池5個(gè)，各調(diào)節(jié)水池所控制的灌溉范圍作為一個(gè)完整系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3.2.2 鳳山壩灌溉區(qū)

鳳山壩(大松樹園)為高程1850～1800m的灌區(qū)，灌溉面積為111.6hm2。根據(jù)此灌區(qū)地形特點(diǎn)，將其分為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的灌溉區(qū)設(shè)計(jì)。灌區(qū)設(shè)濾池1個(gè)、蓄水池2個(gè)，各調(diào)節(jié)水池所控制的灌溉范圍作為一個(gè)完整系統(tǒng)。

3.2.3 放馬溝灌溉區(qū)

放馬溝為高程1900～1750m的灌區(qū)，灌溉面積為143.4hm2。根據(jù)此灌區(qū)地形特點(diǎn)，將其分為6個(gè)相對(duì)獨(dú)立的灌溉區(qū)設(shè)計(jì)。灌區(qū)設(shè)濾池1個(gè)、蓄水池6個(gè)，各調(diào)節(jié)水池所控制的灌溉范圍作為一個(gè)完整系統(tǒng)。

3.3 灌區(qū)流量確定

3.3.1 灌水定額、灌水周期及勞作時(shí)間

作物種植主要以烤煙、青花為主。灌區(qū)需水量以滿足烤煙需水量為原則，根據(jù)《云南省地方標(biāo)準(zhǔn)用水定額》(DB53/T 168—2006)，結(jié)合實(shí)際，毛灌水定額為40 m3/畝。整個(gè)生產(chǎn)區(qū)需澆水5～6次，按5次計(jì)算，每次澆灌周期按10天計(jì)。根據(jù)農(nóng)村勞作時(shí)間的特點(diǎn)，每天灌溉時(shí)間宜10h。

3.3.2 流量確定

3.3.2.1 輸水流量

輸水流量包括水庫(kù)至濾池、濾池至各灌溉區(qū)蓄水池的輸水管道(或渠道)流量?jī)刹糠帧?/p>

a.水庫(kù)至濾池輸水管流量:根據(jù)灌區(qū)面積及灌水方式可計(jì)算出每次灌溉水量。考慮將水引至濾池過(guò)濾后再分別引入各蓄水池中，管道引水時(shí)間為24h;渠道考慮灌溉勞作時(shí)段引水，引水時(shí)間為10h。則管道(或渠道)輸水流量為每次灌溉水量÷引水時(shí)間。

b.濾池至蓄水池輸水管流量:根據(jù)灌溉區(qū)用水量，依據(jù)上述原則計(jì)算。

3.3.2.2 配水管及灌樁節(jié)點(diǎn)流量

配水管指自蓄水池向灌區(qū)輸水(或配水)的管道，配水管流量根據(jù)其配水的灌樁節(jié)點(diǎn)流量之和逐段推求而得。

水庫(kù)至灌區(qū)輸水方式為管道輸水時(shí)，一般管道為不間斷輸水，輸水時(shí)間為24h;灌溉勞動(dòng)作習(xí)時(shí)間為10h，要將來(lái)水在勞作時(shí)間內(nèi)澆灌完，則灌溉流量為輸水管流量的2.4倍，即可計(jì)算得灌溉流量。灌樁間距為40m，也就是每棵灌樁灌溉0.16hm2，根據(jù)灌區(qū)灌樁數(shù)量即可計(jì)算出灌樁節(jié)點(diǎn)流量。水庫(kù)至灌區(qū)輸水方式為渠道輸水時(shí)，輸配水基本同步進(jìn)行，依此可知灌溉流量，進(jìn)而推求得灌樁節(jié)點(diǎn)流量。

3.3.3 蓄水池容積確定

各灌溉區(qū)分別設(shè)1個(gè)蓄水池，主要起調(diào)節(jié)功能。輸水管道引水時(shí)間24h，灌區(qū)灌溉時(shí)間為10h，則灌區(qū)不用水(14h)時(shí)間段管道的來(lái)水應(yīng)由調(diào)節(jié)池儲(chǔ)蓄進(jìn)行調(diào)節(jié)。以此確定調(diào)節(jié)池容積，同時(shí)考慮水池規(guī)格不宜過(guò)多，便于設(shè)計(jì)。放馬溝、鳳山壩灌區(qū)從水庫(kù)到濾池采用渠道引水，考慮灌溉時(shí)同步引水，蓄水池主要起匯集來(lái)水作用，并不要求其具調(diào)節(jié)功能，其容積只要滿足匯集來(lái)水的功能即可。

3.3.4 管道布設(shè)及管徑、管材選擇

3.3.4.1 管道布設(shè)

管道包括輸水管、配水主管、配水支管及灌樁管。輸水管指水庫(kù)至濾池、濾池至各蓄水池的管道。水庫(kù)至濾池的輸水管依地勢(shì)布設(shè)，濾池至各蓄水池的輸水管基本垂直等高線布設(shè);配水主管垂直等高線布置，主要便于配水支管布置;配水支管沿等高線布設(shè)，使同一支管控制的灌溉區(qū)水壓力基本一致。

3.3.4.2 管徑、管材選擇

管材一般選用PE管，管道的允許工作壓力和管徑應(yīng)根據(jù)水力計(jì)算成果確定，既要經(jīng)濟(jì)合理，又要保證管網(wǎng)安全運(yùn)行。供水壓力采用下列公式計(jì)算:

式中，Q——過(guò)水流量，m3/s;

dj——內(nèi)徑，m;

L——管長(zhǎng)，m。

引水管依據(jù)上述公式，根據(jù)水庫(kù)最低水位與調(diào)節(jié)之間的落差、流量試算，先假設(shè)管徑，當(dāng)能滿足上述條件時(shí)，則管徑為最終設(shè)計(jì)的管徑。配水管管徑的大小，根據(jù)各管段流量，依據(jù)上述公式試算，先假設(shè)管徑，當(dāng)各節(jié)點(diǎn)自由壓力基本一致且滿足各節(jié)點(diǎn)水壓時(shí)，所假設(shè)的管徑則為計(jì)算的結(jié)果。在確定管徑時(shí)，管徑的種類不應(yīng)過(guò)多，以便于施工管理。

4 結(jié)語(yǔ)

管網(wǎng)工程以前多應(yīng)用于人蓄工程中，近幾年隨著我市煙葉生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的實(shí)施，管網(wǎng)工程在煙葉生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中得到了大力推廣應(yīng)用。自2006年至今，江川縣建成了九溪、安化、雄關(guān)等4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)灌樁管網(wǎng)工程，灌溉面積1200hm2。項(xiàng)目的實(shí)施，可緩解受益區(qū)水資源的供求矛盾，極大地改善受益區(qū)煙田的基礎(chǔ)設(shè)施條件，水利用系數(shù)將由現(xiàn)狀的0.5提高到0.85，灌溉保證率從無(wú)到有，按平水年計(jì)算可達(dá)到75%。項(xiàng)目區(qū)的烤煙生產(chǎn)能力、糧食生產(chǎn)能力等將得到大幅提升，農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力將顯著增強(qiáng)。根據(jù)基本煙田區(qū)域內(nèi)主要農(nóng)作物在保證供水和不保證供水的情況下的產(chǎn)量、產(chǎn)值調(diào)查結(jié)果，綜合分析估算得每畝烤煙增產(chǎn)能力20kg，糧食增產(chǎn)25kg;每年烤煙增產(chǎn)36萬(wàn)kg，糧食增產(chǎn)45萬(wàn)kg;按現(xiàn)行價(jià)，烤煙20元/kg，糧食1.5元/kg計(jì)，年可增加收入787.5萬(wàn)元。從上述資料可見(jiàn)，項(xiàng)目的實(shí)施效益是顯著的，對(duì)煙草生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)，以及卷煙工業(yè)上檔次、創(chuàng)稅利有著舉足輕重的作用。九溪灌樁管網(wǎng)工程起到了示范作用，促進(jìn)了江川縣灌樁管網(wǎng)工程的發(fā)展。■

1 SL/T 4—1999農(nóng)田排水工程技術(shù)規(guī)范［S］.

2 水利部農(nóng)村水利司.管道輸水工程技術(shù)(SL/T 4—1999)［M］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2002.

3 DB53T 168—2006云南省地方標(biāo)準(zhǔn)用水定額［S］.