姚慶江

吉林省合匯工程勘察設(shè)計有限公司 吉林 長春 130000

吉林省公主嶺市2017年農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)秦家屯灌區(qū)節(jié)水配套改造項目的主要任務(wù)是對北引支樁號0+100～5+307段進(jìn)行節(jié)水配套改造治理。提高工程配套率與完好率，可以改善灌區(qū)引水條件，提高渠系水利用率，降低灌溉成本，節(jié)約水資源，提高灌區(qū)實灌面積。

1 工程概況

項目區(qū)位于吉林省公主嶺市秦家屯鎮(zhèn)、大榆樹鎮(zhèn)、八屋鎮(zhèn)和十屋鎮(zhèn)等4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)級行政區(qū)域內(nèi)，工程區(qū)地理位置坐標(biāo)為北緯43°28′30″～43°31′30″，東經(jīng)124°42′15″～124°51′00″。

工程建設(shè)主要針對北引支樁號0+100～5+307段進(jìn)行節(jié)水配套改造治理。該段內(nèi)渠道大部分尚未護砌，灌區(qū)田間工程沒有得到有效配套，一直以來，仍采用土渠方式灌溉（本次治理渠段除去北引支樁號0+000～0+100及少部分現(xiàn)有建筑物兩側(cè)銜接段已護砌外，其余段均為土渠）。灌溉期，“跑、冒、滲、漏”嚴(yán)重，導(dǎo)致下游水田不能有效的灌溉，灌溉期搶水現(xiàn)象時常發(fā)生；另外，現(xiàn)有渠道被挖深填筑兩側(cè)渠身，下游大部分渠道底嚴(yán)重低于兩側(cè)田地，導(dǎo)致渠道灌水難，所以在下游渠道臨時設(shè)置了5座簡易節(jié)制閘，給管理帶來很大不便；其中北引支樁號2+525～3+272段渠道特別容易出現(xiàn)冒水情況，對兩側(cè)的水田浸泡和沖毀嚴(yán)重。所以為保證當(dāng)年的灌溉用水，需花大量的人力和財力進(jìn)行整治?，F(xiàn)有渠系主要建筑物完好率不到50%，以至每年春灌前都要修修補補，勉強維持輸水。例如：斗渠缺乏渠首建筑物，無控制閘門，灌溉期，在支渠邊坡“扒口”引水，非灌溉期，群眾自發(fā)用編織袋裝土封堵；再者，部分農(nóng)道橋為簡易預(yù)制混凝土管，部分為混凝土蓋板橋，混凝土表面碳化嚴(yán)重，鋼筋外露，局部橋面板出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，橋基礎(chǔ)大部分均為漿砌石結(jié)構(gòu)，由于常年水流沖刷、凍脹及冰推作用，填縫砂漿脫落，砌石體出現(xiàn)不同程度的變形破壞，已成為危橋，不能通行。而且現(xiàn)有橋梁中大部分橋面較低，嚴(yán)重阻水，在灌溉期嚴(yán)重影響渠道的輸水能力，制約渠道的供水能力。為此，本次有針對性的對北引支（樁號0+100～5+307段）進(jìn)行了治理。

2 工程建設(shè)的必要性及可行性

2.1 工程建設(shè)的必要性

秦家屯灌區(qū)骨干工程已運行七十余年，建筑物完好率不足50%，田間工程不配套，渠系水利用系數(shù)0.58，渠道輸水能力日趨下降，灌區(qū)工程設(shè)施老化失修問題十分普遍，渠系過水能力明顯降低，急需對灌區(qū)配套工程進(jìn)行節(jié)水改造。根據(jù)灌區(qū)實際情況，要求灌區(qū)配套工程提高建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，提高水的利用率，發(fā)展高效節(jié)水型農(nóng)業(yè)，增加灌區(qū)群眾的經(jīng)濟收入，增強灌區(qū)的經(jīng)濟實力，要求建設(shè)經(jīng)濟可行、運行安全、管理方便的灌溉體系。以滿足水利管理需求。因此，通過灌區(qū)節(jié)水配套改造工程建設(shè)，提高工程配套率與完好率，可以改善灌區(qū)引水條件，提高渠系水利用率，降低灌溉成本，節(jié)約水資源，提高灌區(qū)實灌面積，促進(jìn)灌區(qū)效益的恢復(fù)與增長，發(fā)展高效農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力。灌區(qū)實施節(jié)水配套工程改造勢在必行。

2.2 工程建設(shè)的可行性

（1）目前國家和省政府在灌區(qū)節(jié)水配套改造資金方面給予了大力的保證，使得工程的啟動和運行均無后顧之憂。

（2）鎮(zhèn)里和村里是直接受益人，當(dāng)?shù)卮迕駥Ρ竟こ痰膶嵤┢谂魏蜔崆橄喈?dāng)高。工程實施過程中必然要對居民生活產(chǎn)生的影響，當(dāng)?shù)鼐用穸己芾斫獠⒈硎局С直竟こ痰慕ㄔO(shè)工作。

（3）工程建設(shè)能力有保證。經(jīng)過多年的水利工程節(jié)水配套改造工程實踐。工程技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，并且已經(jīng)形成了在施工工藝、施工技術(shù)上都較成熟的施工隊伍。

（4）多年的水利工程運行管理機制已經(jīng)形成，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)地方政府、水管部門等在項目管理和運行管護上已經(jīng)掌握了一定的經(jīng)驗，可以保證工程在建成后能夠正常運行和管護。

綜上所述，本工程在資金投入、工程建設(shè)能力和建成后的運營管護等方面均有保證，并且工程所在地政府和相關(guān)部門，當(dāng)?shù)氐娜嗣袢罕妼こ痰拇罅χС趾蜔崆衅谂?，都是工程可以順利實施的良好基礎(chǔ)，由此可見，吉林省公主嶺市2017年農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)秦家屯灌區(qū)節(jié)水配套改造項目的實施是十分可行的。

3 工程規(guī)模

本次項目建設(shè)位于秦家屯灌區(qū)。建設(shè)以提高工程配套率和渠系水利用率為主要目標(biāo)。本項目實施后，灌溉水利用系數(shù)將提高到0.65，改善水田灌溉面積0.615萬畝。

本次秦家屯灌區(qū)建設(shè)內(nèi)容如下：

（1）渠道襯砌工程：總計1條，為北引支渠，總長度為5.207km；

（2）渠系建筑物工程：共136座（其中：新建斗門118座；新建農(nóng)橋6座；重建排水涵管1座；重建倒虹吸2座；新建排水口1座，新建排水閘及渠下涵1座，新建人行橋7座）。本項目實施后預(yù)計改善灌溉面積0.615萬畝。

4 工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》[1]及《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》[2]相關(guān)專業(yè)規(guī)范，秦屯灌區(qū)設(shè)計灌溉面積10.3萬畝，灌區(qū)工程等別為Ⅲ等。本灌區(qū)水田灌溉設(shè)計保證率為P=75%。設(shè)計渠道及渠系建筑物流量小于流量5m3/s，確定為5級。根據(jù)《灌溉與排水渠系建筑物設(shè)計規(guī)范》[3]中規(guī)定，確定農(nóng)橋汽車荷載等級為農(nóng)橋—Ⅱ級。車道荷載的效應(yīng)采用乘以0.6厚的公路—Ⅱ級車道荷載，車輛荷載的效應(yīng)采用乘以0.7后的公路—Ⅱ級車輛荷載。

5 設(shè)計計算

5.1 灌溉渠道設(shè)計流量的確定

（1）設(shè)計灌水率

本工程設(shè)計凈灌水率采用0.00210 m3/s/hm2。

（2）流量計算

渠道的設(shè)計流量按下式計算。

Q設(shè)= q·A/η（m3/s）

式中：

q——設(shè)計凈灌水率（m3/s·hm2），采用0.00210m3/s·hm2；

A—渠道控制灌溉面積（hm2）；

η—灌溉水利用系數(shù)，0.65；

按照《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》[2]規(guī)定，續(xù)灌渠道加大流量的加大百分?jǐn)?shù)，根據(jù)灌區(qū)氣候條件，及支渠設(shè)計流量確定，取其加大流量百分?jǐn)?shù)35%。

5.2 渠道橫斷面設(shè)計

（1）渠道橫斷面型式

根據(jù)現(xiàn)有項目區(qū)地形條件，在少占耕地、保持現(xiàn)狀渠道走勢和規(guī)模的情況下，支渠襯渠主要采用矩形斷面型式。

（2）渠道的水利計算

田間地勢平坦，每條支渠控制面積較相近。故渠道斷面設(shè)計均采用明渠均勻流公式設(shè)計。

明渠均勻流的按下式計算：

C=1/n·R1/6

Q=AC（Ri）1/2

C—謝才系數(shù)（m1/2/s）；

n—渠床綜合糙率系數(shù)；

R—水利半徑（m）；

Q—渠道設(shè)計流量（m3/s）；

A—渠道過水?dāng)嗝婷娣e（m2）；

i—渠底比降；

（3）渠道的縱斷面設(shè)計

渠道縱斷面設(shè)計主要按現(xiàn)狀渠道走向及坡降設(shè)計，同時以滿足所控制的面積自流灌溉為目的，根據(jù)實測地面高程為參考點推求各級渠道的水面高程。計算公式如下：

H分=A0+h+∑LJ+∑ψ

H分—分水口水位（m）；

A0—最難灌到的地面點高程（m）；

h—灌溉面積上灌水深度（m）；

L—各級渠道的長度（m）；

J—各級渠道的比降；

ψ—通過渠道建筑物的水頭損失（m）。

（4）渠道的超高計算

按照《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》[3]規(guī)定，4、5級渠道超高計算公式如下：

Fb=hb/4+0.2

Fb—渠道岸頂超高（m）；

hb—渠道通過加大流量時的水深（m）。

(5)渠道水利要素，如表1所示。

表1 渠道水利要素表

6 渠道結(jié)構(gòu)設(shè)計

本次農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)項目中型灌區(qū)節(jié)水配套改造建設(shè)擬對北引支渠進(jìn)行護砌，起點為北引支樁號0+100，終點為北引支樁號5+307。護砌長度為5207m。

北引支渠樁號0+100～5+307渠道采用現(xiàn)澆C25鋼筋混凝土矩形槽護砌結(jié)構(gòu)。邊墻及底板厚均20cm，下設(shè)10cm素混凝土墊層。每隔10m分縫，分縫處設(shè)瀝青木板和651飛機型橡膠止水。渠道寬度由3.5m漸變至2.0m，高度由1.2m漸變至0.8m。結(jié)構(gòu)砼標(biāo)號為C25、F200，墊層砼標(biāo)號為C15。

7 結(jié)語

工程的實施，是貫徹黨中央對抓好農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方針的需要，通過節(jié)水配套改造工程的實施完善了項目區(qū)的基礎(chǔ)農(nóng)田設(shè)施，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，增強了農(nóng)田防災(zāi)抗災(zāi)減災(zāi)能力,鞏固和提升了糧食綜合生產(chǎn)能力。提高渠系水利用率，降低灌溉成本，節(jié)約水資源，提高灌區(qū)實灌面積，促進(jìn)灌區(qū)效益的恢復(fù)與增長，發(fā)展高效農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力。增加了百姓的農(nóng)田經(jīng)濟收入對區(qū)域經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展具有十分重要的意義。