农业灌溉取水干渠改造优化设计分析.pdf

55云南水力发电YUNNAN WATER POWER第 40 卷第 3 期 *收稿日期：2023-05-29 作者简介：向雪枚（1986-），女，土家族，湖北长阳人，工程师，主要从事水利水电工程工作。农业灌溉取水干渠改造优化设计分析向雪枚（韶关市利源工程建设有限公司，广东韶关512000）摘要：由于部分地区存在灌溉渠道过流能力差、灌溉面积小、农业灌溉水源不足等等问题，严重制约当地的农业经济发展，因此农业灌溉能力急需提升或优化改造。以横江东干渠改造优化工程为背景，针对目前面对的工程现状进行优化改造工程的必要性分析，结合设计标准提出了渠道设计方案和工程布置方案。同时加强工程的环境管理，对工程造成的影响进行环境保护、防治，及时采取有效对策，充分发挥工程的有利影响。工程实施后具有较好的社会效益，保证下游农田灌溉用水的需求，生活环境得以改善。关键词：农村灌溉；改造优化；水土保持；环境保护中国分类号：TV671 文献标识码：A文章编号：1006-3951(2024)03-0055-03DOI：10.3969/j.issn.1006-3951.2024.03.015Design Analysis of Agricultural Irrigation Water Intake Main Canal Renovation and OptimizationXIANG Xuemei(Shaoguan Liyuan Engineering Construction Co.,Ltd,Shaoguan 512000,China)Abstract：Due to the poor flow capacity of irrigation channels,small irrigation areas,and insufficient agricultural irrigation water sources in some regions,the local agricultural economic development is seriously constrained.Therefore,the agricultural irrigation capacity urgently needs to be improved or optimized.Based on the background of Hengjiang East Main Canal Renovation and Optimization Project,this paper analyzes the necessity of the optimization and renovation project in response to the current engineering situation,and proposes a channel design scheme and engineering layout scheme in combination with design standards.At the same time,it is possible to strengthen the environmental management of the project,protect and prevent the impact caused by the project,take effective measures in a timely manner,and fully leverage the favorable impact of the project.After the implementation of the project,it has good social benefits,ensuring the demand for irrigation water in downstream farmland and improving the living environment.Keywords：agricultural irrigation;renovation and optimization;water and soil conservation;environmental protection0引言农田是发展农业的根本基础，发挥着重要作用，其环境条件直接关系到国计民生1-3。顺应国家战略发展的政策，我国的现代化的农业灌溉方式也不断朝着节约型、现代化发展，现已取得了一定的成就，具有不可忽视的作用4。但仍然有部分地区存在灌溉渠道过流能力差、灌溉面积小、农业灌溉水源不足等等问题，严重制约当地的农业经济发展，因此农业灌溉能力急需提升或优化改造5。但在优化改造工程建设时，仍然存在一些不良因素致使水利灌溉工程施工质量差、运行效果差，甚至严重浪费水资源。只有具有完善的优化设计方案和施工管理，才能形成长效机制，提供充足的灌溉水源、防洪防涝，保证农田灌溉用水的需求6-7。56云南水力发电2024 年第 3 期1工程概况1.1工程现状南雄市横江灌区位于南雄市东北部，浈江右岸，距离南雄市区 17 km，距离韶关市 110 km，国道 323 线南北穿过，东起南山河与罗田水库衔接，南以浈江河为界，西通乌泥水库至凌江河边南雄市城。灌区内地形以低丘为主，植被较差，地质以红砂岩为主，土壤以砂壤土为主。横江灌区主要灌溉南雄市珠玑、湖口、水口、黎口 4 个乡镇，灌溉面积为 4.33104亩，此次修复段为横江东干渠，干渠灌溉面积为 6 626 亩。南雄市横江灌区东干渠里东段改造工程位于南雄市珠玑镇里东村，修复渠段为横江灌区东干渠渠首至灌区管养房背后 50 m 及东干渠松坳段，修复渠道总长度 755 m。根据测量数据及现场勘察情况，渠道经国道323线穿路涵洞进口底高程较高；里东市场地下污水管线乱接乱排，导致渠道淤积严重造成渠道堵塞。需要拆除部分渠道，重新调整渠底高程，恢复渠道过流条件，保证下游农田灌溉用水的需求。1.2必要性分析1.2.1农业发展的需要南雄市横江灌区东干渠里东段改造工程的取水水源横江水库建于 50 年代，原渠道于 2009 年经过节水改造，但渠道经国道 323 线穿路涵洞进口底高程较高；里东市场地下污水管线乱接乱排，导致渠道淤积严重造成渠道堵塞，下游农田取水困难，造成灌溉效率低。水利灌溉工程的需求跟不上农业发展的需求，已成为当地经济发展的短板，灌溉水源不足、灌溉渠道过流能力差等等是导致农业生产近年来倒退的重要原因。因此，实施南雄市横江灌区东干渠里东段改造工程，解决农业灌溉水源问题，对缓解当地供水与用水失衡的矛盾问题具有重大意义。1.2.2区域经济发展的需要提高灌区过流能力，可有效鼓舞农民积极耕作，促进当地农业经济发展；同时也在一定程度上改善水资源布局，合理利用水源，为第三产业和工业经济发展也起到了一定的推动作用，保障工程区农业高产、其他产业正常发展。2优化设计方案2.1设计标准2.1.1灌溉设计保证率根据灌溉与排水工程设计标准中的规定，湿润地区以种植水稻为主，其设计灌溉保证率应为 85%95%。本次南雄市横江灌区东干渠里东段改造工程沿用原设计为 90%。2.1.2灌区工程等级及洪水标准南雄市横江灌区东干渠里东段改造工程灌溉面积为 6 626 亩，根据水利水电工程等别划分及洪水标准灌溉与排水工程设计标准的规定，本工程为 IV 等小（1）型工程，其灌排渠沟及灌排建筑物的工程级别为5级，临时性建筑物为5级，永久建筑物设计洪水标准为 10 年一遇，临时性建筑物设计洪水标准为 5 年一遇。2.2灌溉渠道设计2.2.1灌溉设计流量计算南雄市横江灌区东干渠里东段改造工程位于南雄市珠玑镇。珠玑镇位于粤北山区南雄市，属于南方湿润地区，种植结构基本以水稻为主，根据灌溉与排水工程设计规范的规定，灌溉设计保证率取为 90。横江灌区的作物以水稻为主，春稻的泡田用水最为量大和集中，若渠道的输水能力能满足春耕水田泡田的用水需要，则可以满足早晚两季水稻的各个时期的灌溉要求。泡田期间平均日耗水量 8 mm，另取泡田水深50 mm，按灌渠在 13 d 内完成泡田供水任务，每亩的净需水量 V=（0.00813+0.05）667=102.72 m3/亩，净灌溉模数q净=102.7210 000/（13243 600）=0.915 m3/s104亩净灌溉模数计算结果为 0.915 m3/s104亩，经过横江灌区多年的实际使用，能满足灌区的各时段灌溉用水量要求。净灌溉模数是到田的净流量，在渠道的设计过流量的计算中，需要充分考虑渠道的损失系数，和扩大流量系数。灌区渠道采用混凝土防渗，糙率 n=0.01 3，防渗高度按加大流量推算的渠道水面线为准，采用砂浆抹面的防渗高度同渠顶高度，渠道防渗后水利用系数为 0.7。由上计算得灌区灌溉模数57向雪枚农业灌溉取水干渠改造优化设计分析M=0.915104亩s/m3。渠道流量设计计算成果见表 1。表 1渠道流量设计计算成果灌溉面积/亩净灌溉模数/（m3/s104亩）设计流量Q/（m3/h）设计流量Q/（m3/s）66260.9152182.60.6062.2.2渠道断面设计1）横断面设计。渠道设计灌溉流量为 0.606 m3/s 进行渠道横断面设计，灌排渠道按明渠均匀流公式设计。渠道超高取 0.4m，渠道断面计算结果见表 2。表 2典型灌排渠道断面尺寸设计成果表设计流量/（m3/s）设计宽度/m渠道糙率渠底比降设计水深/m渠道尺寸/cm20.60610.0130.0010.601001002.3工程布置方案渠道清淤 4 段，总长 187 m，分别为重建渠道I 沉沙池清淤 25 m、渠道清淤 108 m、倒虹吸清淤54 m。拆除原渠道 2 条，拆除总长度为 458.7 m，其中重建渠道 I 拆除原渠道 417 m，支渠渐变段 6.7 m，重建渠道拆除原渠道 35 m；重建渠道两条，分别为重建渠道 I 534 m，重建渠道 35 m，重建渠道尺寸均为 1 m1 m，其中重建渠道 I 设置 C25钢筋混凝土盖板；重建渠道 I 穿越国道 323 时采用泥水平衡法施工顶 DN1 000 mm 钢筋混凝土管通过，顶管长度 30 m；新建沉沙井 22 座；新建过渠板 2 块；新建拦污栅 1 块，分水闸板 1 套。3环境保护设计3.1环境影响分析工程建设产生一定程度的施工污染，对环境造成一定的影响。1）对生态环境的影响。工程尽量避开易被影响和容易恢复的区域施工，在施工完成后的一小段时间内的生态环境有所影响，但是随着堤身绿化生长，后期对生态环境影响小。建设期扰动原始地貌，水中悬浮物增多，浮游生物生存环境在施工期可能会由于水土流失的影响而造成不利影响，特别是鱼类的栖息环境。2）对水环境质量的影响。施工时冲洗废水和基坑废水如果不进行处理，直接排放，受纳水体的悬浮物浓度增加值将会超出渔业水质标准规定的增加值不得超出 10 mg/L 的要求，对水体水生生物和水质产生不利的影响。施工人员生活污水，水体种 BOD5 的增加值仅 0.006 mg/L，不会改变水质类别。3.2保护措施3.2.1生态保护措施植被的破坏、造成水土流失是工程最主要的不利因素。通过控制对原始地貌、水系等周边环境的影响，对原地表植被进行防护，同时采取相适宜的工程防护措施减少对生态环境的不利影响。1）水土保持措施。对开挖、填筑场地必须采取拦挡、护坡、截排水以及其他整治措施；对开挖土石方应优先考虑综合利用，弃渣必须先拦后弃。施工过程中发现问题采取有效工程防护和水土保持措施及时整改治理，将工程施工活动遭破坏的施工区环境尽快恢复成原状8。开挖出来的土料临时堆放后基本用于回填，沟槽开挖后要做好覆盖措施，尽量减少水土流失。在主体结构施工期间科学组织水土保持工程穿插，及时完成水土保持措施，尽量减少被影响区域水土保持措施不齐全的暴露时间。2）绿化恢复措施。根据施工布置特点及施工进度，坚持防尘减噪与美化环境相结合的原则，分期分批对施工区进行绿化，确保遭破坏的区域环境能快速恢复，得到改善。3）水土保持监测。根据水土流失预测结果分析，主体工程建设区和施工场地区是水土流失的中心，是水土保持监测的重点监测区域8。水土流失监测分 2 个时段，即工程施工建设监测期和工程自然恢复期监测期。该工程水土保持监测时段主要是施工建设期，监测期建设期，共计 1 a；试运行期监测 1 a。根据各监测区域的地形地貌、施工特点以及水土流失特点，拟在工程监测区域内布设监测点 4 个，其中主体工程建设区 4 个。水土保持监测规划见表 3。表 3水土保持监测规划表施工时段监测内容监测方法监测频次施工期水土流失量、护坡工程效果、土地整治工程效果、植被生长情况等定点监测 非雨季每月 1 次试运行期巡查法雨季结束后 1 次（下转第 66 页）66云南水力发电2024 年第 3 期参考文献：1 邱乾勇，蔡慧娟，姜一楠.板桥河闸加固扩建工程技术难点及解决方案J.水利规划与设计，2017，（5）：146-149.2 俞宏.红崖山水库加高扩建工程泄洪闸地基地震液化处理措施 J.水利规划与设计，2016，（10）：125-128.3 金永强.霍邱县城东湖闸加固方案设计J.工程与建设，2016，30（1）：42-43.4 马连福，赵峰，鲁振奇.浅谈通辽市莫力庙水库分洪渠及分洪闸扩建工程地基处理施工技术J.内蒙古水利，2014（6）：131-132.5 张宇.体外预应力加固盖梁施工工艺J.黑龙江交通科技，2014，37（3）：122.6 喻杰.三为丰水闸除险加固工程中坎型选型设计J.云南水力发电，2022，38（6）：147-150.（上接第 57 页）3.2.2水环境保护措施1）施工机械、车辆按平面布置图指定位置停放，禁止随地清洗施工机械、车辆，避免机械清洗含油废水排入周围水体。2）混凝土养护产生的碱性废水，应作中和处理，静置后再排放。3）在办公、生活区修建卫生厕所，生活污水应避免直接排放，可先用化粪池处理，消毒后农用。4结束语以横江东干渠改造优化工程为背景，针对目前面对的工程现状进行优化改造必要性分析，结合设计标准提出了渠道设计方案和工程布置方案，解决渠道堵塞、灌溉效益低等难题，形成良性循环。同时重视环境管理，采取科学有效地防护措施工程周边环境进行保护、防治。工程属于农田灌溉工程，工程实施后具有较好的社会效益，解决农业灌溉水源问题，保证下游农田灌溉用水的需求，提高了当地的经济发展和人民生活水平。参考文献：1 周玺.小型农田水利工程中灌溉渠道的设计研究J.工程建设与设计，2022，（20）：66-68.2 胡娃尼西艾尼瓦尔.小型农田水利工程中灌溉渠道的设计J.城市建设理论研究电子版，2017，（11）：85-88.3 周斌.小型农田水利工程中灌溉渠道的设计分析J.农业科技与信息，2021，（3）71-73.4 秦宾余.小型农田水利渠道的设计与施工问题 J.农民致富之友，2019，（17）：38-40.5 杨钦.农田水利工程中的渠道设计与施工管理研究 J.低碳世界，2017，（29）：13-14.6 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