王澤東，楊 磊，權(quán)琦澤

（1.河北省水利水電勘測設(shè)計研究院集團(tuán)有限公司，天津 300250；2.河北省水利工程局集團(tuán)有限公司，石家莊 050000；3.河北省水利規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，石家莊 050000）

1 灌區(qū)概況

虎林灌區(qū)位于烏蘇里江左岸，全區(qū)總土地面積478km2，區(qū) 內(nèi) 現(xiàn) 有 耕 地 37341.87hm2，水 田14600.73hm2，為井灌，旱田 22741.14hm2。灌區(qū)設(shè)計灌溉面積 34441.72hm2，工程規(guī)模大（2）型，為提水灌區(qū)，水源為烏蘇里江。

虎林灌區(qū)屬穆棱—興凱低平原的一部分，灌區(qū)內(nèi)地勢低平，略呈自西和南向北和東北傾斜。山區(qū)主要分布在與灌區(qū)相鄰的東南部虎頭鎮(zhèn)一帶，地面高程在60～144.6m之間。平原包括與灌區(qū)相鄰的自然保護(hù)區(qū)和部分低濕地，海拔高程53～62m，地形坡降1/3000～1/10000，微地形變化復(fù)雜，地貌以河漫灘和一級階地為主的平原地貌。

灌區(qū)鄰近及區(qū)內(nèi)河流都屬于烏蘇里江流域，灌區(qū)水源地為烏蘇里江，其他主要河流有穆棱河、七虎林河和阿布沁河。

2 灌區(qū)現(xiàn)狀及設(shè)計方案

2.1 灌區(qū)現(xiàn)狀

虎林灌區(qū)經(jīng)過最近十幾年的開發(fā)治理，灌溉、排澇體系基本成型：沿烏蘇里江、七虎林河、穆棱河修建了堤防，排水工程已成體系，已開挖骨干排水工程11條，長117.304km，其中總干溝1條，長2.274km，干溝10條，長115.03km；橋11座，上述骨干排澇工程已達(dá)到3年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。

因項(xiàng)目區(qū)內(nèi)16374.15hm2原有渠道全部為當(dāng)?shù)卮迕褡孕行藿?，多為排瀝渠道，原有灌溉方式采用井灌，采用地下水灌溉，導(dǎo)致地下水位連年下降，況且渠道及建筑物年久失修，受地形、地質(zhì)和占地等多因素制約，采用傳統(tǒng)單灌單排方案，交叉建筑物數(shù)量多，工程永久占地面積較大，總投資多?；貧w水及區(qū)間地表水不能夠充分利用，渠首運(yùn)行費(fèi)受益農(nóng)戶分?jǐn)傒^大，農(nóng)戶不容易接受。

2.2 設(shè)計方案

虎林灌區(qū)總土地面積478km2，根據(jù)《黑龍江省三江平原虎林灌區(qū)工程初步設(shè)計報告》，當(dāng)?shù)厮Y源總量為10082萬m3，其中擁有當(dāng)?shù)禺a(chǎn)流4668萬m3；地下水總補(bǔ)給量6768萬m3/a，多年平均地下水可開采量為5533萬m3/a。

虎林灌區(qū)地下已過量開采，而區(qū)內(nèi)地表水資源利用率卻極低，尤其是水質(zhì)優(yōu)良、水量豐富的烏蘇里江過境水雖已開發(fā)，但尚未充分利用，水資源利用極不均衡。因此需盡早實(shí)施灌區(qū)配套工程，合理配置水資源，充分利用過境地表水資源發(fā)展灌溉，避免地下水超采，以促進(jìn)區(qū)內(nèi)的生態(tài)、社會和經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展。

針對虎林灌區(qū)上述問題，據(jù)現(xiàn)場查勘、測量地形圖及當(dāng)?shù)卮迕窳私獾那闆r，提出以下設(shè)計方案。

2.2.1 方案一：單灌單排方案

采取傳統(tǒng)單灌單排方案，灌溉排水兩套系統(tǒng)。灌溉渠道采用半挖半填渠道，由于干渠已經(jīng)修好，支渠選擇在地勢較高的地方，可以保證有足夠水頭，靠自流灌溉。排水渠道選擇地勢較低點(diǎn)開挖，以便澇水匯入，同時選擇最后澇水排出點(diǎn)。受地形限制，需要選擇合適的地方修建排澇泵站以便排出澇水。

2.2.2 方案二：灌排結(jié)合方案

灌溉和排水共用一條渠道，且要求灌排同向。灌排結(jié)合渠道在灌溉時需要二次提水，需要用戶自備水泵抽水灌溉。在排澇時，最末端需要設(shè)排澇泵站，以便排出澇水，避免產(chǎn)生洪澇災(zāi)害。

灌排結(jié)合渠道渠首與上一級輸水渠道相連，末端與排水溝相連，設(shè)計時要合理確定渠底高程，滿足“旱灌澇排”的要求。灌排結(jié)合的關(guān)鍵點(diǎn)在于高度控制在輸水渠道和排水渠道之間，要求落差很小。

灌排結(jié)合渠道要求地形平坦、土地平整、灌排同向，且田間排水系統(tǒng)較完善，在維持原有排水功能不變的情況下，新增灌溉功能。利用現(xiàn)有排水支溝作為灌溉支渠，現(xiàn)有排水小溝作為灌溉斗渠，二次提水灌溉，保持原有排水功能。

虎林灌區(qū)灌溉水源為烏蘇里江，總干渠和干渠均為地上渠，通過在總干渠上設(shè)置分水閘，從總干渠分水到干渠，干渠水自流入支渠。此次虎林灌區(qū)配套工程采用支、斗渠灌排結(jié)合，這樣可以減少一套系統(tǒng)，減少工程占地，而且滿足灌排要求。

3 方案比選

3.1 占地和投資

采取傳統(tǒng)的傳統(tǒng)單灌單排方案，灌溉排水兩套系統(tǒng)。灌溉渠道采用半挖半填渠道，排水渠道采用地下渠。而灌排結(jié)合渠道則不同，灌排結(jié)合一套系統(tǒng)，采用地下渠道灌溉和排水，渠道條數(shù)相比單灌單排方案要減少大約1/2，同時建筑物數(shù)量減少大約1/2。對于征占占地，單灌單排渠道基本為新挖渠道，需要重新征占地，全部為永久征占地。而灌排結(jié)合則不一樣，灌排結(jié)合是在原有排水溝的基礎(chǔ)上清淤、整形，這些渠道多為當(dāng)?shù)卮謇锕灿星溃簧婕按竺娣e永久征占地。鑒于永久征占地、建筑物數(shù)量、渠道條數(shù)而言，工程總投資灌排結(jié)合比較合理。

3.2 雨水、回歸水利用情況

單灌單排方案中雨水回歸水利用較少，需要靠人工管理控制。但灌排結(jié)合則不同，可以采用降低輸配水位方式運(yùn)行，即渠道中水位接近地下水位時，這樣可以很大程度地減少滲漏和跑水；同時區(qū)間田間滲漏水、跑水與排水及區(qū)間降水徑流也可以匯入渠道中，這樣可以循環(huán)利用雨水、滲水，基本實(shí)現(xiàn)廢水零排放，回歸水利用效率提高，減少渠首泵站運(yùn)行時間。

3.3 建筑物數(shù)量及運(yùn)行管理

單灌單排、灌排結(jié)合兩種設(shè)計方案都需要在每條渠道上至少設(shè)置2個建筑物，即分水閘、退水閘。但是灌排結(jié)合相比單灌單排渠道減少1/2，建筑物數(shù)量也減少將近1/2。因此灌排結(jié)合的管理更加便捷，運(yùn)行成本也相對較少。

3.4 鹽堿化程度

單灌單排模式能夠保證地表澇水和地下水的順暢排泄，可以有效防止次生鹽堿化的發(fā)生；對于灌排結(jié)合模式，灌溉期渠道內(nèi)基本上一直保持有水狀態(tài)，由于渠內(nèi)水位比地面低0.4～1.1m，能夠保證澇水和地下水順暢排泄，也可以有效防止次生鹽堿化的發(fā)生。

3.5 地形地勢條件

單灌單排對地形地勢要求不高，能適應(yīng)多種地形地貌條件。灌排結(jié)合方案對于地勢要求高，要求地形平坦，土地平整，排水條件好。由于虎林灌區(qū)位于三江平原，剛好具備上述地形平坦，土地平整，排水條件好。

3.6 理論技術(shù)成熟度

傳統(tǒng)的單灌單排理論技術(shù)成熟，運(yùn)行可靠，GB50288—2018《灌溉與排水工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》里有成熟的計算理論，而灌排結(jié)合則是最近幾年黑龍江省三江平原治理過程中形成的新型灌溉設(shè)計模式，通過灌溉流量與排水流量對比，選擇較大流量來作為設(shè)計依據(jù)。二者本質(zhì)理念是一樣的，都是運(yùn)用曼寧公式推導(dǎo)。

4 結(jié)語

灌排結(jié)合設(shè)計可以有效減少占地，建筑物數(shù)量減少近1/2，有效減少了水資源浪費(fèi)，由于層層下挖，最后的渠道挖深會很大，建議合理選擇每條支渠控制的灌溉面積，結(jié)合地形地貌，土方工程最好做到挖填平衡，減少棄土。綜上所述，此次虎林灌區(qū)田間配套工程采用灌排結(jié)合設(shè)計方案。

本文通過對虎林灌區(qū)田間配套工程設(shè)計方案比選的探討，總結(jié)分析了單灌單排和灌排結(jié)合渠道的特點(diǎn)，為后期灌區(qū)設(shè)計提供參考。