尊村灌區2012年小型農水工程技施設計方案

劉海英

(運城市尊村引黃灌溉管理局，山西運城 044000)

1 概況

尊村引黃灌區是1976年經水電部(76)水電規字第50號文批準興建的，工程規模為九級三十一站，總揚程165.44m，總裝機6.14萬kW，設計提水流量46.5m3/s，灌溉面積166萬畝。

尊村引黃已建成九級二十二站，總裝機5.57萬kW。灌區總干渠(一至九級站)1條，長113.554km;分干渠5條(條山分干、東下分干、四十里崗分干、夏縣分干、峨嵋分干)，總長136.753km;支渠134條，總長776.589km。到目前為止，除峨嵋分干未實施外，已修建總干和分干渠209.57km，支渠86條，長587.124km。

根據工程灌溉的需求，本次小型水利工程配套5條斗渠，總長7.88km，建筑物113座，分布在韓家莊北分支、廉家莊支及二干六支3條支渠上。其中，韓家莊北分支渠配套斗渠1條，長3.55km，渠系建筑物 39座;二干六支渠配套斗渠 1條，長1.98km，渠系建筑物36座;廉家莊支配套斗渠3條，總長2.35km，渠系建筑物48座。

2 工程建設的必要性

尊村灌區控制面積較大，自1991年節水改造以來，有限的資金基本上全部用在泵站、分干渠和支渠改造配套方面，田間工程配套建設嚴重滯后，大多數斗渠還是沒有防滲的土渠，末端渠系水利用系數非常小。為了有效計量，尊村引黃灌溉管理局在每條斗渠的起點都建有量水設施。但斗渠在沒有防滲的情況下，滲漏損失較大，直接影響了群眾的用水積極性。

一干韓家莊站及北分支改造是2007年節水改造項目，設計灌溉面積1.94萬畝，提水流量0.67m3/s，灌溉范圍包括永濟市栲栳鎮及蒲洲鎮的7個行政村。由于末級渠道建設滯后，使完成的骨干工程效益難以發揮。

二干廉家莊支渠改造是2010年節水改造項目，設計灌溉面積1.1萬畝，提水流量0.378m3/s，灌溉范圍包括永濟市卿頭鎮4個行政村，存在斗渠不配套，骨干工程效益難以發揮的問題。

二干六支改造是2006年節水改造項目，設計灌溉面積1.23萬畝，提水流量0.42m3/s，灌溉范圍包括永濟市卿頭鎮4個行政村，同樣存在斗渠不配套，骨干工程效益難以發揮的問題。

3 工程設計方案

本次設計結合灌區灌溉運行實際，以擴大實灌面積為主。確定工程建設內容為:韓家莊北分支渠配套斗渠1條(9斗)，總長3.55km，渠系建筑物39座;二干六支渠配套斗渠1條(6斗)，總長1.98km，渠系建筑物36座;廉家莊支配套斗渠3條(11，12，13斗)，總長2.35km，渠系建筑物48座。

3.1 渠道工程布置原則

渠道布設的原則:1)結合當地實際情況，因地制宜，合理布置渠道走向、長度和斷面尺寸，盡可能使線路短、占地少、控制面積大，各斗渠均應選擇在各自控制范圍內地勢較高地帶，支渠對各斗渠實行分組輪灌;2)渠線避免深挖、高填和穿越村莊;3)渠道的轉彎半徑不應小于水面寬度的2.5倍;4)照顧行政區劃，每個村莊均應有獨立的配水口;5)做好渠、林、路的統一規劃，使田塊形狀較有規則，減少交叉建筑物便于配水和灌水，提高灌水工作效率。

本次配套斗渠長0.5km～3.5km，間距根據機耕要求和農渠的長度相適應來確定，為0.3km～0.5km，控制面積370畝 ～2600畝。

3.2 典型工程設計

本次斗渠配套范圍涉及3條支渠，故選擇渠系配套較為集中廉家莊支渠的斗渠作為典型工程進行計算。

3.2.1 輪灌組的劃分

廉家莊支配套有1斗～17斗，根據《灌溉與排水工程設計規范》結合灌區內的地形條件，行政區劃，并參照續渠道上節制閘位置劃分輪灌組，劃分結果見表1。

3.2.2 流量分配

廉家莊支支渠設計流量0.378m3/s，根據本次規劃斗渠和已建斗渠的控制面積對支渠流量進行分配，各斗渠控制面積和設計流量見表1。

3.3 渠道縱橫斷面設計

3.3.1 渠道縱斷面設計

按照灌區渠系規劃布置原則，渠道布設在各自控制范圍內較高地段，以增加灌溉面積，各斗渠從支渠上直接取水，為最大限度控制灌溉面積，根據《灌溉與排水工程設計規范》第6.1.14條的規定，末級渠道放水口的水位高出平整后田面進水端不少于10cm，斗渠布設以填方為主，渠道設計縱坡根據實際地形確定。

3.3.2 渠道橫斷面設計

渠道防滲斷面采用U型渠，其優點主要有:1)水力條件好，挾沙能力強，適于輸含沙水流;2)渠口窄，不會增加占地;3)整體性強;4)便于滑模和U型機械施工，施工速度快。U型渠道的斷面尺寸嚴格按照山西省水利廳發布的《山西省小型U型渠道防滲工程標準圖集》進行。

表1 韓家莊站北分支渠輪灌組劃分及流量分配

渠道輸水能力根據明渠均勻流公式計算:

其中，Q為流量，m3/s;ω為過水斷面的面積，m2;C為謝才系數，C=R1/6;R為水力半徑，為濕周;i為渠道縱坡。

各斗渠斷面及水力要素見表2。

表2 渠道水力要素表

3.4 渠系建筑物設計

渠系建筑物的布置原則:1)滿足渠道輸水、分水、量水和防洪的要求;2)建筑物的數量在保證安全運行、便于管理的前提下，力求數量少、工程量省;3)流態穩定，水頭損失小，能控制較大的灌溉面積;4)應做到灌區交通順暢，便利群眾生產。本次設計渠道配套各斗渠所經地段，地形坡度起伏不大，按照灌區規劃原則，考慮灌區交通、機耕、配水管理等要求相應地布設了農口、機耕橋、量水槽等渠系建筑物113座。

建筑物的分布情況統計見表3。

表3 渠道建筑物統計表

3.4.1 量水槽

為了方便管理，準確測量進入每條斗渠流量，在每條斗渠起始段都設置1座無喉道式量水槽。這是在巴歇爾量水槽基礎上改進的一種新型量水設施，具有結構簡單、省工省料、不易淤積和觀測精度高等優點。槽體采用現澆C20混凝土結構，根據渠道過水能力，選擇適宜的量水槽尺寸(喉寬和槽長)。另外，根據渠道壅水要求和水槽為自由出流，相應確定槽底高程。水槽進口段以3∶1收縮，出口段以6∶1擴散，在距進口和出口為槽長1/9處設立上、下游觀測水尺，用以計量。

3.4.2 機耕橋

根據渠道與田間機耕路交叉和農業機械進地的通行要求，需在渠道上布置機耕橋。本次設計的5條斗渠上共需設置44座機耕橋，考慮到道路車輛運載的實際情況，橋梁荷載按“汽—10”設計，“履帶—50”校核。為了不改變渠道水流條件，渠道在橋下仍保持原“U”形斷面。橋面凈寬3.5m，橋板采用預制C20鋼筋混凝土結構，根據渠道規格，D50渠道的橋板長度為1.3m，板厚14cm。鋪裝層為現澆C25細石混凝土厚6cm。路緣石采用M7.5水泥砂漿砌磚結構，寬0.25m，高0.3m。輕型橋臺支承為M7.5水泥砂漿砌塊石結構，頂寬 0.5m，高1.2m～2.4m，底寬 0.8m，上部設現澆C20鋼筋混凝土臺帽，橋臺基礎采用0.3m厚3∶7灰土墊層。經計算，橋臺地基承載力要求不小于120kPa。

3.4.3 農口

根據各斗渠控制的灌溉面積和地形條件，結合渠道交叉建筑物和村級行政區劃等因素設置農口。經實地勘察規劃，本次設計的5條斗渠上共需布置農口64座，農口間距50m～150m。各農口與斗渠成90°分水角，為方便施工，農口在保持U形渠道斷面不變的情況下，在進口處預留20cm的矩形分水口，底部高程與斗渠底齊平。農口采用現澆C20混凝土結構，厚度10cm，進口處設一閘槽，側槽底槽尺寸均為3cm×5cm(寬×深)，考慮防盜要求，閘板采用鐵片結構。農口后接的毛渠全部為土渠，為了滿足農口的渠基防沖要求，農口末端設40cm×40cm的消力池，池深10cm。

4 主要評價結論及建議

該工程建成后，較好地解決了當地農業灌溉用水不足的問題，為該地農業抗旱減災提供有力保障，對促進國民經濟快速發展，提高農民的收入有著重要的意義。因此，建議盡快實施。