李 榮

(葫蘆島市連山區(qū)水土保持局，遼寧 葫蘆島 125001)

連山區(qū)位于遼寧省西部，地處遼西走廊。東臨渤海、南鄰葫蘆島市區(qū)、西鄰朝陽市、北鄰南票區(qū)。地理位置在東經(jīng)120°14′15″～121°02′00″，北緯40°40′30″～41°00′01″，總面積1132km2。全區(qū)轄9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，9個街道(含錦郊)，115個行政村。全區(qū)總?cè)丝?2.47萬人，其中農(nóng)業(yè)人口18.11萬人，農(nóng)民人均純收入7800元，耕地面積45.95萬畝。自從1991年遼寧省實(shí)施“大禹杯”競賽以來，連山區(qū)曾經(jīng)十幾次奪得省市“大禹杯”，也修建了大量的小型農(nóng)田水利工程。截至2016年底，全區(qū)現(xiàn)有水庫4座、方塘89座、機(jī)電井2483眼(包括大口井226眼)、塘壩21座。全區(qū)有效灌溉面積7萬畝。針對連山區(qū)有效灌溉面積僅占耕地面積15.2%、每個水利單元有效灌溉面積不足30畝的現(xiàn)狀，提高全區(qū)耕地及每個水利單元的有效灌溉面積，保證全區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展已刻不容緩。只有創(chuàng)新工程建設(shè)思路，克服已不符合時代要求的簡單、粗暴的工程建設(shè)方法，才能探索出適合連山區(qū)小型水利工程建設(shè)發(fā)展的新模式[1]。

1 工程建設(shè)背景

2014年，連山區(qū)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)實(shí)施利用世界銀行貸款可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)項目，主要目的就是借鑒國外發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的成功經(jīng)驗，探索連山區(qū)發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的途徑，推進(jìn)連山區(qū)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化事業(yè)的健康發(fā)展。同時，在農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)工作中能引進(jìn)世行先進(jìn)的項目管理理念、管理方法，進(jìn)一步豐富農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)的管理經(jīng)驗和管理模式，完善農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)項目管理制度，健全管理機(jī)制，提高項目管理的水平。世行理念的中心思想體現(xiàn)在工程建設(shè)中就是禁止新開采地下水，避免破壞水源生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)利用[2]。提倡充分開發(fā)利用地表水資源，對原有水源工程進(jìn)行改造，這一理念正好與連山區(qū)地下水已嚴(yán)重超采目前已達(dá)到111.6%、地表水利用不足目前僅為21.1%的現(xiàn)狀不謀而合。

2 工程設(shè)計思路研究

連山區(qū)是一個以山丘區(qū)為主的縣區(qū)，氣候?qū)儆诖箨懶园霛駶櫦撅L(fēng)氣候，年蒸發(fā)量為降水量的三倍以上。多年平均陸地蒸發(fā)量450mm，水面蒸發(fā)量1346.4mm，多年平均降水量為593.9mm，降水年內(nèi)分配也極不均勻，多集中在七、八月份，占全年降水量的55%以上。人均占有水資源量僅405.7m3，不足全省平均水平(827m3)的一半。針對連山區(qū)自然現(xiàn)狀，從減少地面蒸發(fā)量、充分開發(fā)利用地表水資源入手，利用原有水源進(jìn)行升級改造的同時，重點(diǎn)開發(fā)和利用中小型河流的地表水資源，不讓地表水資源白白流失，探索出適合連山區(qū)可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)灌溉發(fā)展模式迫在眉睫。只有實(shí)施點(diǎn)面結(jié)合，綜合施策的方法，才能實(shí)現(xiàn)連山區(qū)水利及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[3]。

2.1 點(diǎn)型設(shè)計模式

針對連山區(qū)老舊大口井或小型方塘較多且年久失修的特點(diǎn)，有針對性進(jìn)行升級改造勢在必行。以前大口井確實(shí)在農(nóng)業(yè)灌溉中曾發(fā)揮重要作用，但隨著時間的推移，越來越失去它往日風(fēng)采，呈現(xiàn)出諸多弊端。一是以前大口井主要人工開挖深度普遍較淺，屬不完整井，隨著水位不斷下降，水量已不能滿足灌溉需求，干旱季節(jié)基本無水可用；二是大口井占地面積大，在寸土寸金的當(dāng)今已不合時宜；三是存在著嚴(yán)重的安全隱患，即使采取安全措施，加裝安全防護(hù)網(wǎng)，往往效果不佳，且容易被人為破壞，還增加了維護(hù)成本，因大口井出現(xiàn)人身安全事故問題時有發(fā)生。針對以上缺點(diǎn)，經(jīng)過近二年來探索實(shí)踐，連山區(qū)通過在世行項目區(qū)用復(fù)合井代替大口井的方法有效解決了上述問題。同時復(fù)合井也適合在古河道、河灘地及溝道邊施工，即節(jié)省了占地，又確保了施工安全，最大限度的發(fā)揮了水源灌溉功效，達(dá)到了預(yù)期效果[4]。

2.2 面型設(shè)計模式

針對連山區(qū)季節(jié)性中小河流平時河中水量很小，大部分水量經(jīng)砂石層流走，特別是在干旱季節(jié)，河床往往處于干涸狀態(tài)的特點(diǎn)，采用攔蓄結(jié)合方式盡可能留住地表水資源，有效利用地表水資源已勢在必行。通過世行項目二年探索實(shí)踐證明，有攔無蓄不行、有攔有蓄方法不當(dāng)亦達(dá)不到預(yù)期效果。攔水設(shè)施應(yīng)運(yùn)而生，它充分?jǐn)r蓄了地表水，做到了攔蓄的有機(jī)結(jié)合，特別是在干旱季節(jié)，水量充足，充分體現(xiàn)了它的獨(dú)特價值，同時它又具有施工安全、管理安全、行洪安全的特性，深受社會歡迎[5]。

3 施工技術(shù)要點(diǎn)分析

3.1 復(fù)合井(點(diǎn)型設(shè)計)

3.1.1 結(jié)構(gòu)尺寸

復(fù)合井是由一個主井(露出地面)和地面以下圍繞主井的多個輔井共同組成，并通過碎石、渣石等透水性材料填充的水源形式。井管采用預(yù)制鋼筋混凝土井圈，主井管規(guī)格Φ2.0m；輔井管規(guī)格Φ1.0m，主井部分起到集水井作用；輔井部分起到蓄水作用。主井要比輔井深2到3m，以鉤機(jī)炮錘挖不動為標(biāo)準(zhǔn)，這樣以利于水泵安裝及保證水井有更好的出水量，達(dá)到充分利用水資源的目的。輔井管的高度及形狀應(yīng)根據(jù)正常地下水位及地形條件確定。復(fù)合井根據(jù)工程需要可靈活設(shè)置磚混結(jié)構(gòu)井房，其規(guī)格為3.0m×3.0m，具體詳見復(fù)合井圖1～2。

圖1 復(fù)合井平面圖

3.1.2 基礎(chǔ)處理

采用大開挖法施工，用人工配合機(jī)械開挖，開挖時注意做好施工排水，并根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件，選擇安全的施工坡比。首先完成主井開挖，以便施工排水，然后地基整平，輔井管需坐落在基巖上。如在耕地上施工，需表土分離堆放，以便完工后恢復(fù)原來地貌。

3.1.3 預(yù)制鋼筋混凝土管安裝

基礎(chǔ)處理完成后，先進(jìn)行主井管吊裝，然后進(jìn)行碎石墊層鋪設(shè)，要平整密實(shí)，之后機(jī)械吊裝輔井管并蓋上井蓋。

3.1.4 土石方回填

井管安裝完畢后，首先填碎石濾料，然后進(jìn)行回填土(砂礫石)，回填土要符合質(zhì)量要求，回填土要水平分層回填土，對稱填筑夯實(shí)。機(jī)械填土?xí)r，輔井管填土厚度大于1m時方可允許機(jī)械通過。如在耕地上施工，須最后回填表土，確保不影響土地耕作。

3.1.5 施工期選擇

工程施工應(yīng)選擇在相對干旱期進(jìn)行，便于工程質(zhì)量和進(jìn)度控制，保證施工安全，降低施工成本。就連山區(qū)而言，選擇在春季4月～6月上旬，這期間是連山區(qū)全年最干旱季節(jié)，降水很少或基本無降水[5]。

圖2 復(fù)合井剖面圖(單位：m)

3.2 攔水設(shè)施(面型設(shè)計)

3.2.1 結(jié)構(gòu)尺寸

攔水設(shè)施是由集水井及集水廊道共同組成的攔蓄地表水的一種水源形式，它的結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，由基礎(chǔ)梁、豎墻(井壁)、肋板、頂(拱)板組成，基礎(chǔ)梁斷面為300(高)×400(寬)，其余斷面厚均為200。集水廊道每隔5m設(shè)一道肋板，起加固及支撐廊道作用。攔水設(shè)施長度根據(jù)河道寬度及工程需要可靈活設(shè)置，同時根據(jù)工程需要亦可靈活設(shè)置井房，井房為磚混結(jié)構(gòu)，規(guī)格3.0m×3.0m。

3.2.2 基礎(chǔ)處理

采用人工配合機(jī)械開挖，開挖時注意做好施工排水，開挖應(yīng)先開挖兩側(cè)集水井，以便施工排水。然后集水廊道基礎(chǔ)開挖，地基整平，并位于基巖上。

3.2.3 鋼筋綁扎

先綁扎基礎(chǔ)及豎墻鋼筋，綁扎豎墻鋼筋時需在兩側(cè)用鋼管搭設(shè)臨時支架以防鋼筋籠變形。

3.2.4 混凝土澆筑

混凝土灌注入倉采用商品混凝土機(jī)械注入，振搗采用插入式振搗棒。澆筑混凝土前應(yīng)將爬梯、進(jìn)水管等預(yù)埋件按圖預(yù)先埋設(shè)牢固，防止?jié)仓炷習(xí)r松動，預(yù)埋孔洞亦事先留出，不得事后敲鑿?；炷翝仓煞秩?，即基礎(chǔ)梁澆筑、豎墻混凝土澆筑及頂(拱)板澆筑?；炷潦┕たp位置可以設(shè)以下二處，一是基礎(chǔ)梁上部，二是距拱廊(集水廊道)豎墻頂600處。

3.2.5 土石方回填

施工完畢后，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70%時，方可進(jìn)行回填土(砂礫石)，回填土要符合質(zhì)量要求，先用錦綸網(wǎng)包裹進(jìn)水孔，然后回填碎石，同時水平分層回填土，對稱填筑夯實(shí)。機(jī)械填土?xí)r，廊道頂填土厚度大于1m時方可允許機(jī)械通過。

3.2.6 施工期選擇

工程施工應(yīng)選擇在相對干旱期進(jìn)行，便于工程質(zhì)量和進(jìn)度控制，保證施工安全，降低施工成本。就連山區(qū)而言，選擇在春季4月～6月上旬，這期間是連山區(qū)全年最干旱季節(jié)，降水很少或基本無降水。

4 優(yōu)缺點(diǎn)分析

4.1 優(yōu)點(diǎn)

4.1.1 結(jié)構(gòu)形式好

復(fù)合井為預(yù)制鋼筋混凝土井管組合而成，可根據(jù)不同地形條件選擇不同的結(jié)構(gòu)形式，達(dá)到相同的預(yù)期效果。攔水設(shè)施為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，由集水井和集水廊道組成，攔蓄效果好，同時集水井在施工中還起到排水基坑的作用，降低了施工成本。同時攔水設(shè)施長度可由河道寬度和需求靈活設(shè)置[6]。

4.1.2 占地少，施工方便

復(fù)合井多位于原大口井或小型方塘、古河道、河灘地或溝道邊，對于機(jī)械施工來說占地很少或不涉及占地問題，施工方便快捷。采用預(yù)制鋼筋混凝土管，節(jié)省了施工時間，同時井管鋪設(shè)完成后即可停止施工排水，減少了施工排水時間，從而降低了施工成本。目前連山區(qū)Φ5.0m以上大口井60余眼；小型方塘30余座，利用大口井或小型方塘改造成復(fù)合井，大口井按平均Φ10m、小型方塘按20×20計算、改造后大口井可增加耕地6.8畝；小型方塘可增加耕地近18畝。攔水設(shè)施位于河道中施工，不占用耕地，施工場地大，更便于機(jī)械施工。

4.1.3 安全性高

復(fù)合井為封閉結(jié)構(gòu)，較傳統(tǒng)敞開式大口井相比，消除了安全隱患，保證了施工、運(yùn)行安全；攔水設(shè)施雖位于河道中，但完工后回填保持原狀，不影響行洪，保證了行洪安全，同時集水井位于河岸兩側(cè)也起到了防洪堤的作用[7]。

4.1.4 清淤量小

復(fù)合井輔井管間經(jīng)過碎石、渣石等透水性材料填充起層層過濾作用，故主井淤積量很小或基本無淤積；攔水設(shè)施為封閉結(jié)構(gòu)，迎水面進(jìn)水孔通過錦綸網(wǎng)包裹、碎石填濾幾乎無淤積，即使有微量淤積也只限于廊道段，因為集水井段無進(jìn)水孔，只有經(jīng)過沉淀的水通過進(jìn)水通道(人工清淤通道)進(jìn)入集水井，不存在造成淤積的因素，廊道淤積可通過人工清淤通道給予解決。

4.1.5 效益顯著

復(fù)合井較傳統(tǒng)的水源井相比，其出水量一般不低于20～30m3/h，是Φ2.0m沉井出水量的3～5倍；其控制灌溉面積可達(dá)300畝以上，攔水設(shè)施橫跨河床兩岸，全范圍吸收河床斷面地表流經(jīng)，僅蓄水量每延長米可達(dá)10m3，單井出水量50m3/h以上，單座攔水設(shè)施出水量100m3/h以上，其控制灌溉面積1000畝以上，可確保河道兩岸耕地灌溉需求。與同等投資的方塘相比，其灌溉效益是方塘的3～5倍，同時也是最好的抗旱補(bǔ)充水源工程。由于復(fù)合井、攔水設(shè)施均為封閉地下工程，水面不裸露在外，地面蒸發(fā)量減少了199.2%，生態(tài)效益十分顯著[8]。

4.1.6 使用壽命長

傳統(tǒng)的水源井大多為敞開式砌石結(jié)構(gòu)、易遭人為破壞，即使預(yù)制鋼筋混凝土管因多為沉井，不完整井，水量不足，使用壽命不超過10年，復(fù)合井為預(yù)制鋼筋混凝土管新型結(jié)構(gòu)，為完整井，使用壽命不低于20年；攔水設(shè)施由于為雙層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，位于地下不裸露在外，且環(huán)境溫度基本保持穩(wěn)定，工程壽命可達(dá)到50～100年。

4.2 缺點(diǎn)

4.2.1 臨時占地面積較大

復(fù)合井施工時由于采用大開挖法施工，臨時占地面積較大，如果在耕地上實(shí)施存在一定困難。

4.2.2 一次性投資較大

復(fù)合井每座投資在7～10萬元，是Φ2.0m沉井的2.5～3倍；基本與Φ5.0m～Φ10.0m大口井相當(dāng)；攔水設(shè)施投資每延長米在5000～5500元，以50m長計算，需投資25～30萬元，相當(dāng)于一座1000m2小型方塘的投資。

5 結(jié)束語

通過上述分析看出，在小型灌溉水源工程選擇上，復(fù)合井、攔水設(shè)施作為新型的、最適合連山區(qū)的小型灌溉水源工程形式。它具有施工方便、占地少、使用壽命長、灌溉效益顯著等特性，可廣泛推廣到與連山區(qū)自然氣候條件相似的地區(qū)，同時攔水設(shè)施還兼顧防洪功能，更值得大力推廣。

[1] 高勇. 新民市農(nóng)田水利工程建設(shè)探析[J]. 水利技術(shù)監(jiān)督, 2014(03): 43- 44+76．

[2] 賈瑞紅. 淺析農(nóng)田水利建設(shè)的科學(xué)化管理[J]. 水利技術(shù)監(jiān)督, 2011(06): 22- 24．

[3] 趙德奎. 小型農(nóng)田水利重點(diǎn)縣建設(shè)必要性與可行性分析[J]. 水利規(guī)劃與設(shè)計, 2015(04): 16- 17+74．

[4] 李鶴, 江彬, 顧濤, 等. 小型農(nóng)田水利設(shè)施管理市場化改革出現(xiàn)的問題與對策[J]. 湖南社會科學(xué), 2011(06): 99- 101．

[5] 王利偉. 東方紅灌區(qū)節(jié)水配套改造項目水資源供需平衡分析[J]. 水資源開發(fā)與管理, 2015(01): 6- 10．

[6] 何志軍. 小型農(nóng)田水利施工與管理探討[J]. 水利技術(shù)監(jiān)督, 2013(06): 21- 23．

[7] 潘坤. 關(guān)于農(nóng)田水利建設(shè)項目施工管理中一些問題的探討[J]. 內(nèi)蒙古水利, 2013(05): 127- 128．

[8] 王聰, 蘆剛, 劉潔, 等. 波動水壓滴灌系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)驗分析[J]. 中國農(nóng)村水利水電, 2012(06): 69- 72+77．