鶴山市三鎮(zhèn)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水灌溉輸排水措施分析

陳木桂

（廣東宣源工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司,廣東 江門 529700）

1 引言

輸排水工程是高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)工程的重要組成部分。在進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)時(shí)需要著重對(duì)輸排水工程進(jìn)行重點(diǎn)研究,以此來(lái)提高水資源利用效率,提高工程建設(shè)效益[1-3]。

項(xiàng)目區(qū)位于鶴山市雙合鎮(zhèn)、宅梧鎮(zhèn)和址山鎮(zhèn),屬丘陵地區(qū)。地勢(shì)從西北向東南傾斜,海拔較低,坡度在15°以下。項(xiàng)目區(qū)表層土壤多為中壤土、輕壤土和砂壤,土壤類型主要有薄有機(jī)質(zhì)厚層花崗巖赤、麻砂泥田、麻砂質(zhì)田、砂泥田和砂頁(yè)巖赤紅砂地,剖面構(gòu)型為通體壤,土壤較厚,通透性良好,種植層淺,土壤肥力較高,有機(jī)質(zhì)含量在2%左右。

2 工程概況

項(xiàng)目區(qū)水資源豐富,主要由地表水、地下水和大氣降水組成,由于汛期長(zhǎng)、枯水期短、時(shí)空分配不均、降雨集中、強(qiáng)度大,故洪、澇、風(fēng)災(zāi)害嚴(yán)重。此外,境內(nèi)年降雨量不平衡,秋冬季節(jié)農(nóng)田容易受到旱災(zāi)威脅,冬春季降雨稀少,常出現(xiàn)春旱,不利于農(nóng)民勞動(dòng)耕作及土地利用。

3 輸排水方案規(guī)劃

3.1 輸水工程規(guī)劃

a）明渠布置的原則

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)實(shí)際情況,結(jié)合項(xiàng)目區(qū)地形條件,經(jīng)過(guò)節(jié)水灌溉效益分析結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),合理布置灌溉設(shè)施,本次主要建設(shè)相對(duì)重要的農(nóng)渠、灌排兩用渠以及配套的渠系建筑物。

b）明渠輸水工程規(guī)劃

區(qū)內(nèi)現(xiàn)有灌溉與排水設(shè)施基本成型,但標(biāo)準(zhǔn)較低,灌排渠系只有少數(shù)引水干渠和斗、農(nóng)渠已砌,其它均為土溝土渠,過(guò)水能力較差,灌溉水利用系數(shù)較低。由于受資金限制,本次項(xiàng)目區(qū)未能對(duì)區(qū)內(nèi)所有土渠進(jìn)行“三面光”,只能選取相對(duì)重要的渠道建設(shè)。通過(guò)對(duì)項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地踏勘,考慮在原有的土渠基礎(chǔ)上,對(duì)渠道進(jìn)行砌筑改造,采取必要的截彎取直,保證水流通暢和滿足灌溉需求。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)規(guī)劃渠道的具體位置詳見項(xiàng)目規(guī)劃圖。經(jīng)統(tǒng)計(jì),本項(xiàng)目規(guī)劃“三面光”支渠5條943 m；斗渠14條3298 m；農(nóng)渠15條2997 m。經(jīng)分析論證基本可以滿足項(xiàng)目區(qū)農(nóng)田的灌溉要求。明渠輸水工程統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 項(xiàng)目區(qū)明渠輸水工程統(tǒng)計(jì)表

3.2 排水工程規(guī)劃

根據(jù)對(duì)項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)場(chǎng)地形條件的踏勘,項(xiàng)目區(qū)的排澇系統(tǒng)較為完善,經(jīng)分析論證基本可以滿足項(xiàng)目區(qū)農(nóng)田的排水要求。結(jié)合當(dāng)?shù)厝罕娨庖娂肮?jié)約投資,本項(xiàng)目沒(méi)有進(jìn)行排水工程規(guī)劃。

3.3 供需水平衡分析

項(xiàng)目區(qū)一年三熟凈灌溉定額為645 m3/畝,項(xiàng)目實(shí)施后灌溉水利用系數(shù)為0.75,治理后毛灌溉定額為645÷0.75=860 m3/畝；項(xiàng)目區(qū)旱作物（花生）灌溉定額為126 m3/畝,項(xiàng)目實(shí)施后灌溉水利用系數(shù)為0.75,治理后毛灌溉定額為126÷0.75=168 m3/畝；則項(xiàng)目區(qū)年灌溉用水量為860×1031.92+168×238.08=350.74萬(wàn)m3。

根據(jù)鶴山市雙合鎮(zhèn)、宅梧鎮(zhèn)和址山鎮(zhèn)的地理位置查《廣東省水文圖集》,可得項(xiàng)目區(qū)多年平均降雨量為1650 mm,多年平均徑流深950 mm。項(xiàng)目區(qū)來(lái)水總量計(jì)算：按灌溉保證率P=90%的來(lái)水量計(jì)算,從《廣東省水文圖集》廣東省1956年～1979年平均年徑流深等值線圖上查得中心點(diǎn)年平均徑流深R=950 mm,從廣東省1956年～1979年年徑流變差系數(shù)CV等值線圖上查得中心點(diǎn)年徑流變差系數(shù)CV=0.37,取CS/CV=2,從皮爾遜Ⅲ型曲線模比系數(shù)表中查出設(shè)計(jì)水平年P(guān)=90%的模比系數(shù)K90%=0.565,因此,設(shè)計(jì)水平年P(guān)=90%的設(shè)計(jì)年徑流深為R90%=R×K90%=950×0.565=537 mm,從而集雨區(qū)域設(shè)計(jì)頻率來(lái)水量W90%=R90%×F?？鄢拥郎鷳B(tài)用水和沿途級(jí)步取水損失,項(xiàng)目實(shí)施后,可供到項(xiàng)目區(qū)總水量為W90%=0.9×R90%×F。

云東片、昆中片、昆華Ⅰ片、昆華Ⅱ片、昆華Ⅲ片、昆華Ⅳ片、昆聯(lián)片、四九Ⅰ片、四九Ⅱ片、四九Ⅲ片、四九Ⅳ片、四九Ⅴ片、四九Ⅵ片、四九Ⅶ片、四九Ⅷ片、四九Ⅸ片的年灌溉需水總量為163.74萬(wàn)m3,項(xiàng)目區(qū)水源工程中,云鄉(xiāng)水庫(kù)興利庫(kù)容484萬(wàn)m3,璧山水庫(kù)興利庫(kù)容69.4萬(wàn)m3,可供水量遠(yuǎn)大于需水總量,且能夠滿足云東片、昆中片、昆華Ⅰ片、昆華Ⅱ片、昆華Ⅲ片、昆華Ⅳ片、昆聯(lián)片、四九Ⅰ片、四九Ⅱ片、四九Ⅲ片、四九Ⅳ片、四九Ⅴ片、四九Ⅵ片、四九Ⅶ片、四九Ⅷ片、四九Ⅸ片供水量滿足要求。

4 輸水工程設(shè)計(jì)

根據(jù)對(duì)項(xiàng)目輸水工程的規(guī)劃,經(jīng)統(tǒng)計(jì),本項(xiàng)目規(guī)劃“三面光”支渠5條943 m；斗渠14條3298 m；農(nóng)渠15條2997 m。選取代表性渠道進(jìn)行計(jì)算,其他參照選取相應(yīng)截面。

4.1 渠道流量設(shè)計(jì)

①項(xiàng)目區(qū)主要種植水稻,一年三熟,設(shè)計(jì)凈灌溉定額645 m3/畝,設(shè)計(jì)凈灌水率0.880 m3/（s·萬(wàn)畝）。

②灌溉水利用系數(shù)在項(xiàng)目實(shí)施后提高到0.75。

③灌渠分為斗渠和農(nóng)渠,采用續(xù)灌。設(shè)計(jì)流量計(jì)算公式如下：

式中：Q為渠道的設(shè)計(jì)流量,m3/s；qs為設(shè)計(jì)灌水率,m/（s·萬(wàn)畝）；As為渠道灌溉面積,萬(wàn)畝；ηS灌溉水利用系數(shù)。

④最小流量：續(xù)灌渠道最小流量不宜小于設(shè)計(jì)流量的40%,相應(yīng)的最小水深不宜小于設(shè)計(jì)水深的70%。根據(jù)本灌區(qū)用水制度,各渠道的最小流量按設(shè)計(jì)流量的50%考慮。

⑤各級(jí)渠道的平均流速按下式計(jì)算確定：

式中：V為渠道的平均流速,m/s；R為渠道的水力半徑,m；i為渠底比降；n為河床糙率。

4.2 渠道橫斷面設(shè)計(jì)

①灌溉渠道按明渠均勻流公式設(shè)計(jì)：

式中：Q為渠道設(shè)計(jì)流量,m3/s；A為渠道過(guò)水?dāng)嗝婷娣e,m2；C為謝才系數(shù),m1/2/s。

②安全超高：

1）渠道襯砌超高值可采用0.3 m～0.8 m；兼作行洪的渠道,其襯砌超高宜適當(dāng)加大。

2）4、5級(jí)渠道岸頂超高可按下式計(jì)算確定：h=1/4 hj+0.2,hj為加大流量得到的水深。

4.3 典型渠道縱斷面設(shè)計(jì)

①灌溉渠道的水位推求公式如下：

式中：H進(jìn)為渠道進(jìn)水口的設(shè)計(jì)水位,m；A0為渠道灌溉范圍內(nèi)控制點(diǎn)的地面高程,m；為控制點(diǎn)與附近末能固定渠道設(shè)計(jì)水位的差值,取0.1 m～0.2 m；L為渠道的長(zhǎng)度,m；ψ為水流通過(guò)渠建筑物的水頭損失。

②渠道縱斷面設(shè)計(jì)渠道底部縱坡根據(jù)實(shí)際地形選取。

4.4 渠道襯砌工程設(shè)計(jì)

由于渠道主要位于田垌里,渠道尺寸較小,故采用漿砌磚護(hù)砌；襯砌厚度不小于“一八”墻；采用1∶2水泥砂漿抹面防滲；因?yàn)楸卷?xiàng)目位于南方,所以不用作防凍處理；選取典型渠道計(jì)算,計(jì)算參數(shù)及成果見表2。

表2 矩形明渠斷面設(shè)計(jì)成果表

5 結(jié)論

鶴山市三鎮(zhèn)水資源較為豐富,但水資源利用率較為低下。為了提升當(dāng)?shù)厮Y源利用率,促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展,帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)建設(shè),采取高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田工程建設(shè)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,區(qū)內(nèi)現(xiàn)有灌溉與排水設(shè)施基本成型,但標(biāo)準(zhǔn)較低,水資源利用系數(shù)較低,水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。因此,進(jìn)行輸排水工程建設(shè)是非常必要的。結(jié)合工程實(shí)際情況確定渠系工程斷面,采用漿砌磚護(hù)砌, 1∶2水泥砂漿抹面防滲。