鸳鸯大型灌区续建配套与节水改造工程方案设计分析.pdf

4云南水力发电YUNNAN WATER POWER第 40 卷第 3 期 *收稿日期：2022-11-29 作者简介：王武军（1984-），男，甘肃金塔人，工程师，主要从事水利工程建设管理工作。鸳鸯大型灌区续建配套与节水改造工程方案设计分析王武军（甘肃省酒泉市金塔县水务局金塔县抗旱服务队，甘肃酒泉735300）摘要：甘肃省酒泉市鸳鸯大型灌区是酒泉市最重要的大型灌区，是酒泉市粮油生产的保障。从灌区的基本情况、现状及存在的问题出发，提出了灌区续建配套与节水改造工程的必要性，灌区节水改造共分 5 a 实施。此次提出了灌区 2021 年度续建配套与节水改造的方案与措施。对促进农业绿色发展有重要的现实意义。关键词：鸳鸯灌区；续建配套；节水改造；方案设计中国分类号：TV674 文献标识码：A文章编号：1006-3951(2024)03-0004-005DOI：10.3969/j.issn.1006-3951.2024.03.002Design and Analysis of Supplementary and Water-saving Reconstruction Project in Yuanyang Large-scale Irrigation DistrictWANG Wujun(Jinta County Drought Relief Service Team,Jiuquan Jinta County Water Bureau,Jiuquan 735300,China)Abstract：Yuanyang large-scale irrigation district in Jiuquan City,Gansu Province is the most important large-scale irrigation area in Jiuquan City,and it is the guarantee of grain and oil production in Jiuquan City.Starting from the basic situation,current situation,and existing problems of irrigation areas,this paper proposes the necessity of continuing the construction of supporting facilities and water-saving renovation projects in irrigation areas.The water-saving renovation of irrigation areas will be implemented over a period of 5 years.This paper proposes a plan and measures for the continued construction and water-saving renovation of irrigation areas in 2021.At the same time,it has important practical significance for promoting green development in agriculture.Keywords：Yuanyang irrigation district;supplementary;water-saving reconstruction;scheme design0引言“十四五”以来，水利部根据十九大提出的“发展高效节水灌溉，促进现代农业建设”的会议精神和指示，在全国范围内实施 101 处大型灌区和 485 处中型灌区现代化改造1，投入资金137108元，投入力度极大，旨在保障国家粮食安全，巩固提升粮食产能。甘肃省水利厅和甘肃省发展改革委员会根据水利部、国家发展改革委的有关指示，在全省范围内编制大中型灌区续建配套与现代化改造实施方案2。金塔鸳鸯灌区作为区域农业和农村重要基础设施，在保障粮食安全、促进农业持续增收、改善农村生态环境、统筹城乡发展等方面发挥了重要作用3-4，为实现农业和农村经济的健康可持续发展，保障国家粮食安全和农产品有效供给，必须加快大型灌区现代化改造步伐5。1工程概况鸳鸯灌区地处甘肃省酒泉市金塔县金塔花海盆地东端，北靠黑河灌区，南濒夹山，东接狭长的沙丘地带，西临戈壁荒漠，是 1 个地表水自流灌溉和地下水提灌相结合的大型灌区，灌区始建于 1947 年，总体布置为 3 座灌溉水源水库，1条总干渠（7.202 km）、3 条干渠（55.925 km）、3 条支干渠（33.317 km）、76 条支渠及分支渠5王武军鸳鸯大型灌区续建配套与节水改造工程方案设计分析（431.450 km）的工程设施体系，实际灌溉面积64.67104亩，是金塔县粮、棉、糖生产和林、牧业发展的重要基地，灌区范围人口、耕地占全县的 80%左右。灌区辖 8 个乡（镇）及生地湾农场、潮湖林场等两个农林场站，受益人口12.52104人，灌区经济作物主要有粮食、油料、蔬菜、瓜类和药材，2018 年鸳鸯灌区粮食总产量 9.4104 t，占全县粮食产量的 80%，是全县粮油的重要保障。灌区于 1947 年建成第 1 座水源工程，经过 60+a的建设运行，未经维修改造的渠系及建筑物已无法安全运行1。通过鸳鸯大型灌区“十四五”续建配套与现代化改造工程的实施，可进一步消除灌区运行安全隐患，推进灌区信息化建设并提高灌溉用水效率，发挥灌区在节水与生态、粮食增产与农业高质量发展的综合效益。2灌区现状及存在问题2.1灌区现状鸳鸯灌区灌溉水源工程包括鸳鸯池水库、解放村水库和板滩水库，灌区输配水工程渠道长527.894 km，其中总干渠、干渠、支干渠 7 条，长96.444 km，支渠、分支渠 76 条，长 431.45 km，渠系建筑物 2 837 座；灌区拦河湾河道治理长 82.86 km，新建堤防 93.9 km，为鸳鸯灌区骨干输水工程安全运行提供了保障；灌区内交通道路十分方便，省道214及多条县道贯穿灌区，干渠均设渠旁公路，支渠有单侧渠旁路，形成渠、路、林结合的路网、林网格局，渠道一侧运维道路通达；灌区已建成标准断面渠道量水设施 282 座，其中支口量水设施 77 座，斗口量水设施 205 座，斗口及以上信息化基础设施覆盖率低；灌区内总干渠、东干渠公路沿线设有交通防护栏，高度约 0.8 m，部分坪闸设有防护栏杆及禁止事项告示牌、安全警示牌 86 块，灌区总干渠、干渠及闸室安全防护设施尚不健全，1980 年建设灌溉试验站一处，基础设施及设备不齐全。鸳鸯灌区运行 60+a，经多次维修改造，改造骨干渠道 286.414 km 及渠系建筑物 554 座，使渠道及建筑物运行状况有了较大改观，项目效益显著。未纳入续建配套与节水改造项目实施骨干工程渠道及渠系建筑物运行时间长，使用年限远远超过设计合理使用年限，目前带病运行，影响渠道安全运行。2.2存在的问题1）骨干渠道破损严重。鸳鸯灌区部分骨干渠道修建于 19641996 年，运行时间长，使用年限远远超过了设计寿命。受当时建设期资金、技术的制约，整个工程因陋就简，渠道纵横断面已严重变形，渠坡预制块发生大面积鼓胀、塌陷、滑移、坍塌，伸缩缝、砌筑混凝土预制块的砂浆脱落严重，影响渠道安全运行。2）渠段闸门破损严重，部分启闭设施失灵。未改建渠段闸门采用钢筋混凝土预制板及木制闸门，质量标准不高，闸槽的闸墙和底板处未埋设止水，经过多年的运行，闸门板已破损，裂缝和孔洞随处可见，漏水严重；部分启闭设施丝杆弯曲，转动部件磨损严重，启闭失灵，影响灌区正常运行。3）灌区信息化程度低，是现代化管理的短板。鸳鸯灌区总干渠、干渠、支干渠及支渠闸门除已提升改造建设的 33 孔闸门实现了远程/就地自动监控外，其余闸门均无自动控制系统，不具备自动控制功能，且所在位置均未建设光纤网络等有线网络，仅有 4G 无线网络覆盖，不具备闸门远程测控功能。鸳鸯灌区总干渠、干渠、支干渠分水口、支渠斗口不满足精准计量要求。地表水、地下水、生态环境监测系统未统一调度，距离灌区现代化调度管理的要求尚有差距。3灌区改造的必要性1）保障粮食生产安全的需要。金塔县灌溉历史悠久，1928 年，金塔县因连年干旱民不聊生，金塔县和上游的酒泉市之间因灌溉用水分配而引发的纠纷日益尖锐，每年夏秋季节，双方都会因分水矛盾而聚集数百人甚至数千人持械斗殴，致死致伤之事常有发生。为解决灌溉用水矛盾问题，1947 年建成鸳鸯池水库，被誉为“中国第一座土石坝蓄水工程”。2018 年鸳鸯灌区粮食总产量 9.4104 t，占到全县粮食产量的 80%，油料产量 5 315 t、甜菜产量 12.3104 t、其它作物 12.8104 t，蔬菜总产量34104 t、瓜类产量 14.4104 t、药材产量 1.1104 t。金塔县是农业大县，鸳鸯灌区耕地面积占全县的6云南水力发电2024 年第 3 期80.4%。对鸳鸯灌区未改建的部分渠道进行改造，可推进灌区现代化进程，提高管理水平，进一步保障灌区的粮食生产安全，巩固全县农业产业的稳步发展。2）解决鸳鸯灌区工程长效运行的需要。鸳鸯灌区范围人口占全县人口的 86.5%，耕地占全县的80.4%。自上世纪 50 年代以来，灌区粮食产量，农业总收入占全县的 80%以上，是全县重要的经济支柱和农产品生产基地。鸳鸯灌区骨干工程设计标准确定于上世纪 60 年代末，在 70 年代及后期建设时由于受当时社会、经济、技术等条件的制约，设计标准低，管理设施不健全，配套率不足，造成灌区水利工程设施老化破损严重，水的利用率低。近年来实施续建配套与节水改造项目后大有改观，灌区骨干工程安全运行的隐患尚未完全消除，对灌区灌溉体系长效运行带来了影响。依托此次节水改造，可改善工程运行状况；提高水资源利用率，可使灌区管理走上更加良性运行的轨道，满足鸳鸯灌区工程长效运行，保障经济社会可持续发展。3）实施乡村振兴的需要。党在十九大作出乡村振兴战略的重大决策部署后，水利部关于做好乡村振兴战略规划水利工作的指导意见中提出：继续推进大中型灌区续建配套节水改造与现代化建设，在 2020 年底基本完成全国大中型灌区续建配套节水改造实施方案（20162020 年）。鸳鸯灌区续建配套节水改造与现代化建设改造实施，能够进一步夯实农业生产能力基础，统筹山水林田湖草系统治理，提高金塔县广大农村人口的生活水平；能够进一步改善村容村貌、农村水环境的治理、交通设施的配套，推进全县生态宜居型新农村建设，符合国家乡村振兴战略的要求，是落实乡村振兴战略规划的具体措施。4节水改造方案现状渠道及建筑物的病害程度以现场调查为主并辅以必要的地质勘探，经过多年的运行，渠道、闸及跨渠桥等建筑物均存在不同程度的工程地质问题及病害，渠道主要工程地质问题为渠基渗漏、冻胀破坏等，其它病害主要表现为淤积及老化等，渠道经多年运行，沉降变形已经稳定，闸及跨渠桥等建筑物主要表现为老化破损。节水改造方案根据“地位重要渠道优先、破损严重影响正常运行区段重点改建”为原则导向，群众反映强烈、建设单位管理困难渠道优先改造，节水改造分 5年实施，2021 年度纳入改造范围的渠道共 8 条总长 29.132 km。其中总干渠 1 条长 5.665 km，支干渠 2 条长 5.793 km，支渠 5 条长 17.675 km，改建渠系建筑物179座，其中总干渠9座，支干渠22座，支渠 148 座。2021 年度灌区续建配套与现代化改造建设内容见表 1。4.1渠道工程改造渠道除总干渠部分段落外，其余渠道均维持现状渠线，不作调整。根据输配水工程现状调查评估各渠段存在的具体问题，按照渠道级别、现状衬砌型式、现状渠道及渠系建筑物破坏主要表 12021 年度灌区续建配套与现代化改造建设情况表渠道改建长度/km改建建筑物/座渠系渠道名称现状长度/km起始桩号末点桩号长度节制分水闸分水闸跨渠桥干渠总干渠7.2020+000.000+908.730.9091202+445.007+201.604.757321支干渠东干渠西支干渠19.63414+310.0019+634.005.324965西干渠古城支干渠3.4693+000.003+468.640.469110支渠三合乡古墩子支渠7.4770+000.007+477.317.477322520东坝镇黑树窝支渠4.9950+000.004+995.254.99581312古城乡向阳支渠7.3947+000.007+396.310.396122古城乡新沟支渠7.7627+420.007+762.450.342140古城乡五分支渠4.4650+000.004+463.204.46399107王武军鸳鸯大型灌区续建配套与节水改造工程方案设计分析原因、破损程度、渠基地质条件、地下水位等因素对改造渠段进行改造方案的初步拟定，分为原渠道拆除现浇衬砌、原渠道套衬、工厂化预制混凝土装配式渠道 3 个方案，经过过流能力复核、施工安装要求、工程投资等方面综合比较，最终选择本次改造渠道横断面型式均为渠道拆除现浇衬砌，同时考虑采用抗冻胀、防渗等措施，改造设计断面：总干渠段采用现浇 C35 抗酸钢筋混凝土（F250、W6）平底梯形渠道，渠底厚 250 mm，渠坡厚度为 150 250 mm，渠深 2.5 2 m，边坡 1 5，底宽 6 3 m，渠道每 5 m 设 1 道伸缩缝，背水侧采用低密聚乙烯泡沫板嵌缝，迎水侧采用双组份聚氨酯密封膏填缝。防渗措施：渠底及渠坡铺设两布一膜复合土工膜（PE150 g/m2/0.5 mm/150 g/m2）。防冻措施：底板铺设 600 mm 厚碎石垫层置换，底板垫层中顺水流方向间隔 1.5 m 布设直径150 mm排水盲沟管3根至末端陡坡处排出。支干渠、支渠设计断面同总干渠，采用现浇 C25抗酸钢筋混凝土，防冻采用渠底板铺设 600 mm 厚砂垫层置换。4.2渠系建筑物工程灌区各级渠系建筑物经多年运行，其布局也较为合理，因此，对渠系建筑物进行改建时，本着“充分尊重现状、因地制宜”的原则开展，对老化破损，冻胀破坏的渠道节制分水闸、农桥、跌水等建筑物拆除后在原位置进行重建，除部分渠段渠基随渠道高程调整外，大部分渠系建筑物维持原高程不变。总干渠段节制分水闸：节制闸闸室长 8.5 m，共设 3 孔，孔口尺寸宽 高均为 3 m2 m，闸室采用整体现浇 C35 抗酸钢筋混凝土结构，底板厚 1 m，中墩及边墩厚均为 0.85 m，闸后设现浇 C30 钢筋混凝土桥，桥宽 4 m，厚度 25 cm，闸室顶部不设闸房，采用手电两用螺杆式启闭机进行操作，启闭机配开度仪、荷重仪并配 PLC控制器，闸门可实现远程控制，闸室前后现浇 C35抗酸混凝土渐变段长分别为 20 m 和 15 m。分水闸结构形式采用开敞式，直接从渠坡开口侧向分水，闸室采用现浇 C35 抗酸钢筋混凝土，底板厚 0.5 m，侧墙厚0.4 m，闸室宽度为0.50.8 m，高度0.51 m，闸后设现浇 C30 钢筋混凝土桥，桥宽 1 m，厚度 20 cm。考虑抗冻胀要求及受力均匀，底板下铺设 0.5 m 碎石垫层。为减小工程量、节约投资，同时避免渠道推移质过多进入下级渠道，分水闸闸室前设底坎，闸坎高程根据干渠设计流量的 40%（即最小流量）时的水位确定，底坎高 0.2 0.5 m，其他布置同节制闸，闸室地基处理采取在原基平面夯实后铺设 0.6 m 碎石垫层，夯填相对密度大于0.65。支干渠、支渠节制闸现浇 C25 钢筋混凝土整体浇筑，闸室总宽度为 0.8 1.5 m，长度为 4 6 m，均设单孔节制闸，底板厚 40 60 cm，闸墩厚40 60 cm，闸室高度 0.8 1.8 m，闸后设现浇C25 钢筋混凝土桥，桥宽 2 4 m，厚度 15 cm，闸室底板下设 50 cm 厚碎石垫层，前后设渐变段与渠道连接，上下游渐变段长 3 8 m。分水闸结构形式采用开敞式，直接从渠坡开口侧向分水，典型分水角 90，闸室采用现浇 C25 钢筋混凝土，底板厚0.40 m，侧墙厚0.35 m，闸室宽度为0.50.8 m，高度 0.5 1 m，闸后设现浇 C25 钢筋混凝土桥板，桥宽 1 m，厚度 10 cm。考虑抗冻胀要求及受力均匀，底板下铺设 0.5m 厚碎石垫层。底坎及闸坎高程确定干渠，底坎高 0.2 0.4 m。跨渠桥：为保障灌区交通运行需求，桥宽最小取 4 m，桥板采用现浇 C30 钢筋混凝土浇筑，桥墩采用现浇 C20 混凝土重力式挡墙型式，桥墩下铺设 0.5 m 厚碎石垫层。斗口量水设施：为达到斗口计量实时在线监测，改造重点斗口量水设施标准断面188座，标准断面应布置于上下游渠道顺直，渠床稳定坚固、水流平稳、无冲刷或淤积现象的渠段6。4.3信息化建设工程鸳鸯灌区总干渠、干渠、支干渠及支渠闸门除已提升改造建设的 33 孔闸门实现了远程/就地自动监控外，其余闸门均无自动控制系统，不具备自动控制功能，且所在位置均未建设光纤网络等有线网络，仅有 4G 无线网络覆盖，不具备闸门远程测控功能。鸳鸯灌区总干渠、干渠、支干渠分水口、支渠斗口不满足精准计量要求。地表水、地下水、生态环境监测系统未统一调度，距离灌区现代化调度管理的要求尚有差距。鸳鸯灌区总干渠、干渠、支干渠共有 175 个分水口，“十四五”8云南水力发电2024 年第 3 期期间灌区范围内需要水量计量的灌溉分水口有 70个，此次考虑建设安装 36 套水位流量监测站点；灌区支渠共有 1 419 个分水口，考虑建设安装 6 套水位流量监测站点，其余部分以后陆续完成。完成鸳鸯灌区调度管理基础支撑平台改造提升建设，完成鸳鸯灌区已建相关系统的融合接入，完成鸳鸯灌区调度管理应用系统建设，以后工作只是局部完善优化。5结束语此次灌区节水改造工程共计改造总干渠 5.665 km，支干渠 5.793 km，支渠 17.675 km，改建渠系建筑物 179 座，可改善鸳鸯灌区 36.36104亩灌溉面积渠系输水利用效率，总干渠输水效率由现状 0.86 提高至 0.87，改善东干渠西支干渠和西干古城支干渠灌溉面 8.08104亩输水效率，由现状0.88 提高至 0.884，通过改造提升调度管理基础支撑平台，建设灌区调度管理应用系统，完成已建自动量测设施融合接入建设，有效推进灌区信息化、现代化建设。参考文献：1 盛彩红.大型灌区续建配套与节水改造研究：以昌马灌区为例 J.小水电，2022，5（227）：39-41.2 水利部农村水利水电司.聚焦全面小康 决胜脱贫攻坚 奋力开创农村水利水电高质量发展新阶段：2021 年农村水利水电工作会议工作报告R.2021.3 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