潘俊鵬，武 強(qiáng)

（運(yùn)城市夾馬口引黃管理局，山西 運(yùn)城 044000）

1 概況

夾馬口引黃工程是山西省一座大型高揚(yáng)程提黃灌溉工程，設(shè)計(jì)灌溉面積6.06萬(wàn)hm2。水源站位于黃河小北干流龍門下游64.5 km的吳王渡口附近；夾馬口一級(jí)站位于黃河小北干流中段左岸的夾馬口村附近，上游距龍門72.5 km，下游距潼關(guān)60 km；小樊一級(jí)站位于夾馬口下游4 km；泉杜站位于泉杜村西約1.0 km處，在一級(jí)干渠樁號(hào)23+300處取水。該灌區(qū)設(shè)計(jì)提水流量24.5m3/s，共安裝機(jī)組65臺(tái)，總裝機(jī)容量8.05萬(wàn)kW，主要灌溉臨猗縣4.58萬(wàn)hm2、永濟(jì)市1.15萬(wàn)hm2和萬(wàn)榮縣0.33萬(wàn)hm2農(nóng)田，受益范圍涵蓋臨猗、永濟(jì)、萬(wàn)榮3縣（市）19個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)45萬(wàn)人。灌區(qū)分夾馬口、小樊和北擴(kuò)灌區(qū)三部分。其中北擴(kuò)灌區(qū)骨干渠道于2009年底建成通水，設(shè)計(jì)灌溉面積2.71萬(wàn)hm2，目前末級(jí)渠系配套面積1.6萬(wàn)hm2，達(dá)到設(shè)計(jì)面積的59.1%。北擴(kuò)灌區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦，固定渠道分為干渠、支渠、斗渠、農(nóng)渠四級(jí)。

2 灌區(qū)骨干渠道布置形式

夾馬口灌區(qū)北擴(kuò)工程是在原夾馬口引黃工程基礎(chǔ)上擴(kuò)建的。工程從一級(jí)干渠樁號(hào)23+300處取水，通過(guò)266m引水渠和5369m長(zhǎng)的壓力管路，將水送到柳村村東553.0m高程的出水池。擴(kuò)建灌區(qū)骨干渠道全部采用明渠輸水，從出水池開(kāi)始沿東偏北550m高程方向，途經(jīng)嶺后、福壽屯、西陳翟、元家莊、小閆、羅村到萬(wàn)榮縣埝底村北，全長(zhǎng)27.005 km，沿途布置16條支渠，在支渠上設(shè)置分水口，布置斗渠，在斗渠上設(shè)置分水口流入農(nóng)渠或田間進(jìn)行灌溉。

3 末級(jí)渠道輸水形式

夾馬口灌區(qū)渠道實(shí)行支渠續(xù)灌，斗渠和農(nóng)渠輪灌工作制，輪灌是指在同一渠道一次灌水延續(xù)時(shí)間內(nèi)輪流輸水的工作形式。實(shí)行輪灌時(shí)，縮短了各條渠道的輸水時(shí)間，加大了輸水流量，同時(shí)工作的渠道長(zhǎng)度較短，減少了輸水損失水量，有利于農(nóng)業(yè)耕作和灌水工作的配合，有利于提高灌水工作效率。

4 末級(jí)渠道布置原則

運(yùn)城峨嵋臺(tái)垣地形平坦開(kāi)闊，耕地集中連片，耕種的田塊一般呈規(guī)則的長(zhǎng)方形、正方形。在斗渠、農(nóng)渠規(guī)劃中，要結(jié)合地形地貌特點(diǎn)和控制的面積，全面規(guī)劃，統(tǒng)籌兼顧。一是在可能的條件下，渠道盡量走高線，以擴(kuò)大自流灌溉面積。二是渠線布置盡量避免深挖、高填及險(xiǎn)工地段，以保證工程安全。三是管理運(yùn)行方便，考慮行政村莊的界限，盡量做到斗渠不跨村界供水。四是渠線布置結(jié)合道路、林帶及耕作地段，力求直、短，建筑物數(shù)量少，盡可能少占耕地，少拆民房，避免交叉工程，以減少工程量，降低工程造價(jià)。五是利用有利的地形條件，合理設(shè)置退水建筑物，保證重要渠段及建筑物的安全。六是根據(jù)實(shí)際地形做到渠林路相結(jié)合，盡量占用耕地較少、工程量較小，斗渠長(zhǎng)度一般為700～1200m，間距基本按現(xiàn)狀地形300～500m，控制面積 20～53.33 hm2。

5 末級(jí)渠道設(shè)計(jì)要求

5.1 渠道設(shè)計(jì)原則

渠道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下原則：一是渠道斷面設(shè)計(jì)力求合理，縱坡與地形相宜，以節(jié)約占地，減小工程量，降低投資。二是渠道均采取襯砌防滲措施，以提高渠系水利用系數(shù)，發(fā)展節(jié)水灌溉。三是渠道流速按不淤流速考慮，斗渠引水口與支渠渠底齊平，以減少上一級(jí)渠道淤積，有利于用水用沙。支、斗渠水位高出地面一般為0.2～0.3m，但在無(wú)分出下一級(jí)渠道的渠段，允許低于地面。農(nóng)渠水位高出地面0.1～0.2m，對(duì)于局部高地允許與地面相平或稍低。各級(jí)渠道進(jìn)口水位高程應(yīng)滿足控制面積的引水高程和引水流量。四是各級(jí)渠道上設(shè)置一定數(shù)量的量水、分水節(jié)制及其他建筑物，以方便運(yùn)行管理。

5.2 渠系建筑物設(shè)計(jì)原則

渠系建筑物應(yīng)滿足以下原則：一是滿足渠系輸水、分水、量水、防洪等要求，保證渠系正常運(yùn)行；建筑物數(shù)量、類型在滿足安全運(yùn)行，便于管理的條件下，力求做到數(shù)量少、工程量省。有條件時(shí)盡量采用聯(lián)合布置方式；流態(tài)穩(wěn)定，水頭損失小。二是建筑物的設(shè)計(jì)力求技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全實(shí)用，在可能的條件下注意美觀。三是對(duì)于一般建筑物，盡量采用定型設(shè)計(jì)和裝配式結(jié)構(gòu)。對(duì)規(guī)模較大和技術(shù)性比較復(fù)雜的建筑物應(yīng)進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。四是因地制宜，就地取材，結(jié)合當(dāng)?shù)亟ㄖ牧系膬?chǔ)量情況，合理選擇建筑物的結(jié)構(gòu)形式，盡量達(dá)到造價(jià)低、工程量省及施工便利的目的。

6 末級(jí)渠道橫斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》，防滲斷面形式明渠可選用矩形、梯形、U型和復(fù)合形?？紤]到該工程水源含沙、氣候、地質(zhì)等條件的影響，結(jié)合夾馬口灌區(qū)多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，末級(jí)渠道均采用混凝土U型渠，其優(yōu)點(diǎn)主要有：水力條件好，近似最佳水力斷面，可減少襯砌工程量，輸沙能力強(qiáng)，有利于高含沙引水。在凍脹性和濕陷性地基上有一定的適應(yīng)地基不均勻變形的能力。渠口窄，節(jié)省土地，減少挖填方量。整體性強(qiáng)，防滲效果優(yōu)于梯形渠道。便于機(jī)械化施工，可加快施工進(jìn)度。

7 末級(jí)渠道流量計(jì)算

渠道輸水能力根據(jù)明渠均勻流公式計(jì)算：

式中：Q——設(shè)計(jì)過(guò)水流量，m3/s；

A——過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，m2；

i——渠道縱坡。

輪灌渠道正常流量按下述公式計(jì)算：

式中：Qn——輪灌渠道的正常流量，m3/s；

N——該渠道輪灌組數(shù)；

An——該渠道輪灌組平均灌溉面積，hm2；

ηn——該輪灌渠道至田間的灌溉水利用系數(shù)。

8 渠道要求的水位控制高程及縱斷面水位銜接

8.1 渠道水位控制高程

末級(jí)渠道進(jìn)口的設(shè)計(jì)水位，應(yīng)綜合考慮支渠分水口運(yùn)行水位，從田面控制點(diǎn)高程自下而上逐級(jí)推求，以田間灌水所需水頭為渠道末點(diǎn)計(jì)算高程。為了保證渠道所控制的灌溉面積均能進(jìn)行自流灌溉，末級(jí)渠道（農(nóng)渠）放水口的水位應(yīng)高出平整后田面0.1～0.2m左右。

8.2 渠道縱斷面的水位銜接

不同斷面渠段間的水位銜接：為保證渠道穩(wěn)定的引水水位，不同斷面間的水位銜接采用只變斷面不變水深的連接方式。

沿途建筑物的銜接：渠道通過(guò)各種建筑物時(shí)，均需損失一部分水頭，如不考慮，將造成建筑物的壅水現(xiàn)象，致使水流流速減緩，泥沙淤積，超高減小，因此設(shè)計(jì)中對(duì)于水頭損失較大的建筑物均留了一定的損失余量，以使水位良好銜接。

上、下級(jí)渠道水位銜接與節(jié)制閘：該灌區(qū)以含沙量較高的黃河水為水源，考慮到泥沙顆粒較小對(duì)農(nóng)田耕作無(wú)不良影響，為減小渠中的泥沙淤積，使水流挾沙入田，起到改良土壤促進(jìn)增產(chǎn)的作用，設(shè)計(jì)中在滿足下級(jí)渠道引水的前提下，使所有下級(jí)渠道引水口底高程均保持與上級(jí)渠底齊平。對(duì)于斗、農(nóng)渠間的水位銜接，應(yīng)區(qū)別不同情況采取相應(yīng)的工程措施。當(dāng)斗渠通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)，農(nóng)渠亦按設(shè)計(jì)流量取水，但當(dāng)斗渠通過(guò)最小流量時(shí)，農(nóng)渠取水便得不到保障，須在斗渠上修建一定數(shù)量的節(jié)制閘來(lái)抬高水位，以滿足農(nóng)渠的取水要求，一般使每個(gè)節(jié)制閘控制2～4個(gè)農(nóng)口。為了保證渠道安全運(yùn)行，節(jié)制閘壅水后的水位要求應(yīng)不高于渠道設(shè)計(jì)水位。

9 結(jié)語(yǔ)

夾馬口北擴(kuò)灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積2.71萬(wàn)hm2，目前末級(jí)渠系配套面積1.6萬(wàn)hm2，年灌溉水量4600余萬(wàn)m3，效益顯著。剩余面積斗渠配套工程規(guī)劃在“十三五”期間實(shí)施，工程全面完成后，北擴(kuò)灌區(qū)年灌溉用水量將達(dá)到8000余萬(wàn)m3，末級(jí)渠系配套工程完成后，將大大提升灌區(qū)灌溉效益，有效改善當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。