山區灌樁管網工程的特點及最優設計方案選擇

普洪發

(云南省玉溪市水利建設大隊勘察設計處 653100)

1 山區灌樁管網工程的特點

1.1 水源點比較分散

灌區的水源主要來自庫水，水源包括海棠、放馬溝、鳳山壩、大松樹園4個水庫的蓄水。水源均位于灌區南部，距灌區最近點的距離:海棠水庫為0.5km，鳳山壩水庫為2.9km，大松樹園水庫為3.3km，放馬溝水庫為5km。水源點比較分散。

1.2 水源可供水量、高程相差比較大

灌區水源海棠水庫供水量240萬m3，取水高程1816m;大松樹園小壩塘供水量7萬 m3，取水高程1870m;鳳山壩供水量16萬m3，取水高程1858m;放馬溝水庫供水量36萬m3，取水高程1918m。水源可供水量、高差均存在較大差異。

1.3 灌區地形復雜、高差比較懸殊

灌區灌溉面積447.2hm2，分布于高程 1900～1700m的山坡上，地形整體趨勢從南往北逐漸降低，形成南高北低的地理特征，高差200m;東、西向灌區分布于南北向的山脊兩側，高程從山脊分別向東或西降低，高差200m。灌區屬典型的山區坡耕地，被溝箐分割，地形復雜，高差懸殊較大。

2 工程總體規劃方案

根據灌區地形、水源及現有水利工程設施等條件，工程規劃以充分利用水源地理優勢及現有水利基礎設施，盡可能使工程投資最小為原則。工程總體規劃方案是:將各庫水引入濾池過濾后，再分別引入蓄水池中蓄儲，最后由各蓄水池向灌溉區配水;濾池及調節池宜設在灌溉區，夜間或用水低峰的來水經濾池過濾后進入蓄水池中儲蓄。此優點是:輸水管道可不間斷向蓄水池引水，從而可縮小輸水管道的管徑;其次，蓄水池距灌區較近，便于水源分配，供水安全性有保障。

經對灌區勘查，海棠水庫是距灌區最近的水源，也是主要水源，為了更好利用水頭，宜采用管道引庫水到灌區濾池;放馬溝壩距灌區5km，水源地理位置比較高，渠道首段已襯砌，只需完成尾段2.3km配套支砌即可，因此宜采用渠道輸水到灌區濾池;大松樹園位于鳳山壩上游，可將大松樹園壩水引入鳳山壩進行水資源整合，再由鳳山壩灌溉明渠引入灌區濾池。

3 工程設計方案選擇

3.1 灌區水源配置及灌區規劃

根據灌區大小、地形，水源水量、位置等特點，本著高水高用，低水低用，充分利用水源地理位置的優勢，可把水源合理劃分為海棠、放馬溝、鳳山壩(大松樹園)3個灌區水源。海棠水庫作為灌區最北端，高程1800～1700m以下灌區的水源;鳳山壩(大松樹園)作為灌區中、西部，高程1850～1800m灌區的水源，放馬溝壩作為灌區東、南部，高程1900～1750m灌區的水源。灌區依水源劃分為海棠、放馬溝、鳳山壩3個灌區。

3.2 灌溉區規劃

灌區規劃為3個獨立的灌區后，各灌區的高差、地形仍不利于建筑物布設;灌區面積大，導致建筑物規模過大，投資不經濟;管網系統過大，運行安全性難以保障。因此應在灌區規劃的前提下，再將灌區合理劃分為幾個相對獨立的灌溉區，確保工程規劃合理，運行安全。參照《農田排水工程技術規范》(SL/T 4—1999)及《管道輸水灌溉技術》設計建設，應本著幾條原則進行:?要合理劃分灌溉區。由于項目區位于山區，地塊高差較大，宜以各調節水池控制灌溉面積作為一個完整系統，分成幾個相對獨立的灌溉區，各灌溉區的劃分應根據作物布局、地形條件，地塊形狀等確定，盡量將壓力接近的地塊劃分在同一灌溉區;?要嚴格控制各灌溉區地塊高差。根據實際地形，以10～40m為宜。合理確定給水栓位置，管線力求短直，盡量減少起伏，避免折點。給水栓縱橫向間距以40～60m為宜。根據實際情況灌溉區高差以50m及各灌溉區面積相差不大為原則進行劃分，整個灌區劃分為13個相對獨立的灌溉區。

3.2.1 海棠灌溉區

海棠灌區為高程1800～1700m以下的灌區，灌溉面積為192.2hm2。根據此灌區地形特點，將其分為5個相對獨立的灌溉區設計。灌區設濾池1個、蓄水池5個，各調節水池所控制的灌溉范圍作為一個完整系統設計。

3.2.2 鳳山壩灌溉區

鳳山壩(大松樹園)為高程1850～1800m的灌區，灌溉面積為111.6hm2。根據此灌區地形特點，將其分為兩個相對獨立的灌溉區設計。灌區設濾池1個、蓄水池2個，各調節水池所控制的灌溉范圍作為一個完整系統。

3.2.3 放馬溝灌溉區

放馬溝為高程1900～1750m的灌區，灌溉面積為143.4hm2。根據此灌區地形特點，將其分為6個相對獨立的灌溉區設計。灌區設濾池1個、蓄水池6個，各調節水池所控制的灌溉范圍作為一個完整系統。

3.3 灌區流量確定

3.3.1 灌水定額、灌水周期及勞作時間

作物種植主要以烤煙、青花為主。灌區需水量以滿足烤煙需水量為原則，根據《云南省地方標準用水定額》(DB53/T 168—2006)，結合實際，毛灌水定額為40 m3/畝。整個生產區需澆水5～6次，按5次計算，每次澆灌周期按10天計。根據農村勞作時間的特點，每天灌溉時間宜10h。

3.3.2 流量確定

3.3.2.1 輸水流量

輸水流量包括水庫至濾池、濾池至各灌溉區蓄水池的輸水管道(或渠道)流量兩部分。

a.水庫至濾池輸水管流量:根據灌區面積及灌水方式可計算出每次灌溉水量。考慮將水引至濾池過濾后再分別引入各蓄水池中，管道引水時間為24h;渠道考慮灌溉勞作時段引水，引水時間為10h。則管道(或渠道)輸水流量為每次灌溉水量÷引水時間。

b.濾池至蓄水池輸水管流量:根據灌溉區用水量，依據上述原則計算。

3.3.2.2 配水管及灌樁節點流量

配水管指自蓄水池向灌區輸水(或配水)的管道，配水管流量根據其配水的灌樁節點流量之和逐段推求而得。

水庫至灌區輸水方式為管道輸水時，一般管道為不間斷輸水，輸水時間為24h;灌溉勞動作習時間為10h，要將來水在勞作時間內澆灌完，則灌溉流量為輸水管流量的2.4倍，即可計算得灌溉流量。灌樁間距為40m，也就是每棵灌樁灌溉0.16hm2，根據灌區灌樁數量即可計算出灌樁節點流量。水庫至灌區輸水方式為渠道輸水時，輸配水基本同步進行，依此可知灌溉流量，進而推求得灌樁節點流量。

3.3.3 蓄水池容積確定

各灌溉區分別設1個蓄水池，主要起調節功能。輸水管道引水時間24h，灌區灌溉時間為10h，則灌區不用水(14h)時間段管道的來水應由調節池儲蓄進行調節。以此確定調節池容積，同時考慮水池規格不宜過多，便于設計。放馬溝、鳳山壩灌區從水庫到濾池采用渠道引水，考慮灌溉時同步引水，蓄水池主要起匯集來水作用，并不要求其具調節功能，其容積只要滿足匯集來水的功能即可。

3.3.4 管道布設及管徑、管材選擇

3.3.4.1 管道布設

管道包括輸水管、配水主管、配水支管及灌樁管。輸水管指水庫至濾池、濾池至各蓄水池的管道。水庫至濾池的輸水管依地勢布設，濾池至各蓄水池的輸水管基本垂直等高線布設;配水主管垂直等高線布置，主要便于配水支管布置;配水支管沿等高線布設，使同一支管控制的灌溉區水壓力基本一致。

3.3.4.2 管徑、管材選擇

管材一般選用PE管，管道的允許工作壓力和管徑應根據水力計算成果確定，既要經濟合理，又要保證管網安全運行。供水壓力采用下列公式計算:

式中，Q——過水流量，m3/s;

dj——內徑，m;

L——管長，m。

引水管依據上述公式，根據水庫最低水位與調節之間的落差、流量試算，先假設管徑，當能滿足上述條件時，則管徑為最終設計的管徑。配水管管徑的大小，根據各管段流量，依據上述公式試算，先假設管徑，當各節點自由壓力基本一致且滿足各節點水壓時，所假設的管徑則為計算的結果。在確定管徑時，管徑的種類不應過多，以便于施工管理。

4 結語

管網工程以前多應用于人蓄工程中，近幾年隨著我市煙葉生產基礎設施建設的實施，管網工程在煙葉生產基礎設施建設中得到了大力推廣應用。自2006年至今，江川縣建成了九溪、安化、雄關等4個鄉鎮灌樁管網工程，灌溉面積1200hm2。項目的實施，可緩解受益區水資源的供求矛盾，極大地改善受益區煙田的基礎設施條件，水利用系數將由現狀的0.5提高到0.85，灌溉保證率從無到有，按平水年計算可達到75%。項目區的烤煙生產能力、糧食生產能力等將得到大幅提升，農業綜合生產能力將顯著增強。根據基本煙田區域內主要農作物在保證供水和不保證供水的情況下的產量、產值調查結果，綜合分析估算得每畝烤煙增產能力20kg，糧食增產25kg;每年烤煙增產36萬kg，糧食增產45萬kg;按現行價，烤煙20元/kg，糧食1.5元/kg計，年可增加收入787.5萬元。從上述資料可見，項目的實施效益是顯著的，對煙草生產實現優質穩產，以及卷煙工業上檔次、創稅利有著舉足輕重的作用。九溪灌樁管網工程起到了示范作用，促進了江川縣灌樁管網工程的發展。■

1 SL/T 4—1999農田排水工程技術規范［S］.

2 水利部農村水利司.管道輸水工程技術(SL/T 4—1999)［M］.北京:中國水利水電出版社，2002.

3 DB53T 168—2006云南省地方標準用水定額［S］.