千鵝沖鉬礦采選工程占用農(nóng)業(yè)灌溉水源替代方案探討

楊勝意 黃喜良

（1.光山縣水利局，河南 信陽(yáng) 465450；2.河南省農(nóng)田水利水土保持技術(shù)推廣站，河南 鄭州 450003）

千鵝沖鉬礦采選工程占用農(nóng)業(yè)灌溉水源替代方案探討

楊勝意1黃喜良2

（1.光山縣水利局，河南 信陽(yáng) 465450；2.河南省農(nóng)田水利水土保持技術(shù)推廣站，河南 鄭州 450003）

千鵝沖鉬礦采選工程位于光山縣晏河鄉(xiāng)，該礦生產(chǎn)用水需要占用農(nóng)業(yè)灌溉用水。按照水利部頒布的《占用農(nóng)業(yè)灌溉水源、灌排工程設(shè)施補(bǔ)償辦法》要求，需編制灌溉用水補(bǔ)償方案。本文主要通過(guò)對(duì)井灌工程、塘堰蓄水工程、渠道防滲工程方案比較研究，提出渠道防滲工程替代優(yōu)選方案。

鉬礦；占用水源；替代方案；比選；探討

千鵝沖鉬礦采選工程位于光山縣晏河鄉(xiāng)，核定工程總凈取水量為7 649m3/d，其中生產(chǎn)用水7 500m3/d，年凈取用水量247.5萬(wàn)m3；廠區(qū)生活用水149m3/d，年凈取用水量5.4萬(wàn)m3，年總凈取用水量252.9萬(wàn)m3。計(jì)劃用李畈水庫(kù)和民勝水庫(kù)地表水作為工業(yè)用水補(bǔ)充水源方案，但取水對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉用水產(chǎn)生影響。按照水利部頒布的《占用農(nóng)業(yè)灌溉水源、灌排工程設(shè)施補(bǔ)償辦法》要求，需編制灌溉用水補(bǔ)償方案。本文以占用水源替代方案進(jìn)行比選為載體，通過(guò)分析論證，提出合理的占用農(nóng)業(yè)灌溉水源替代方案。

1 水源地概況

李畈水庫(kù)位于潢河三級(jí)支流晏河上游，水庫(kù)功能為防洪、灌溉和水產(chǎn)養(yǎng)殖，控制流域面積5.73 km2，總庫(kù)容444萬(wàn)m3。全灌區(qū)總耕地面積18 750畝，其中水田15 240畝。灌區(qū)渠系水利用系數(shù)為0.45，灌溉水利用系數(shù)為0.38。民勝水庫(kù)，位于淮河一級(jí)支流潢河支流上游，其功能是防洪、灌溉和水產(chǎn)養(yǎng)殖。控制流域面積3.4 km2，總庫(kù)容242萬(wàn)m3。設(shè)計(jì)灌溉面積5 667畝，實(shí)際灌溉2 000

畝，養(yǎng)魚(yú)水面240畝。范圍涉及四個(gè)村，總?cè)丝?2 103人，農(nóng)業(yè)人口9 780人。全灌區(qū)總耕地面積12 840畝，其中水田11 160畝。

灌區(qū)渠系水利用系數(shù)為0.45，灌溉水利用系數(shù)為0.38。

2 占用灌區(qū)水資源分析

李畈灌區(qū)的主要供水水源是李畈水庫(kù)。民勝灌區(qū)的主要供水水源是民勝水庫(kù)。李畈水庫(kù)起調(diào)庫(kù)容為330萬(wàn)m3，民勝水庫(kù)起調(diào)庫(kù)容為186萬(wàn)m3。根據(jù)兩水庫(kù)供需平衡計(jì)算成果，以民勝水庫(kù)和李畈水庫(kù)地表水作為工業(yè)用水補(bǔ)充水源，第一水源李畈水庫(kù)補(bǔ)水177萬(wàn)m3，第二水源民勝水庫(kù)補(bǔ)水75.9萬(wàn)m3，該取水方案可行。但工程從兩水庫(kù)取水后，在保證滿足農(nóng)業(yè)灌溉及生活用水的前提下，農(nóng)業(yè)用水量將減少，農(nóng)業(yè)灌溉效益將降低。為保證原有的設(shè)計(jì)灌溉面積不變，須盡可能減少工程占用農(nóng)業(yè)用水量的影響，應(yīng)采取兩個(gè)措施：一是對(duì)水庫(kù)來(lái)水、用水進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，在運(yùn)行中實(shí)施科學(xué)合理的調(diào)節(jié)與管理，充分利用棄水，以減少棄水排放量；二是實(shí)施灌區(qū)節(jié)水改造工程，采取高效的節(jié)水防滲措施，對(duì)骨干渠道進(jìn)行襯砌，對(duì)過(guò)水建筑物進(jìn)行必要的更新改造，提高灌溉水利用系數(shù)，使有限的水量發(fā)揮最大的效益。

3 替代工程方案

3.1 替代工程方案類(lèi)型。本替代工程方案有三種可選類(lèi)型：一是渠道防滲工程替代方案，通過(guò)渠道防滲工程技術(shù)減少由渠道滲入渠床而流失水量，節(jié)約出工程占用的農(nóng)業(yè)灌溉用水量252.9萬(wàn)m3；二是井灌工程替代方案，在灌區(qū)渠系末端或地下水較為豐富的區(qū)域建設(shè)井灌區(qū)，即實(shí)施打井工程，提取地下水進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉，彌補(bǔ)因工程占用的農(nóng)業(yè)灌溉用水量而影響的灌溉面積；三是新修蓄水工程替代方案，在灌區(qū)內(nèi)修建塘堰蓄水工程，蓄積地表水供農(nóng)業(yè)灌溉，彌補(bǔ)因工程占用的農(nóng)業(yè)灌溉用水量而影響的灌溉面積。

3.2 渠道防滲工程替代方案。民勝、李畈兩灌區(qū)干渠除輸水外，還可直接灌溉沿渠耕地0.204萬(wàn)畝，考慮干渠渠道過(guò)水量大、相對(duì)灌溉歷時(shí)長(zhǎng)、使用率高、年久失修、輸水能力小、滲漏問(wèn)題嚴(yán)重等因素，本著節(jié)水最多、效益最大、投資最少的原則，替代工程方案計(jì)劃對(duì)總干渠渠系及建筑物進(jìn)行必要的襯砌和更新改造。

無(wú)防滲設(shè)施情況下渠道滲漏損失的計(jì)算：民勝干渠設(shè)計(jì)流量為1.5m3/s，李畈兩條干渠設(shè)計(jì)流量均為1.43m3/s。根據(jù)《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》SL18-91，選用考斯加可夫公式對(duì)襯砌前的滲漏損失量進(jìn)行計(jì)算。具體計(jì)算如下：

根據(jù)《農(nóng)田水力學(xué)》每千米渠道滲漏損失水量按以下公式計(jì)算：

式中；L—渠道長(zhǎng)度（km）；A、m—分別為系數(shù)和指數(shù)，無(wú)實(shí)測(cè)資料時(shí)A、m值可查3-1得到，兩灌區(qū)土質(zhì)屬中粘壤土，A、m分別取1.9、0.4；Q凈—灌溉渠道凈流量。將上述各值代入公式，得出李畈、民勝兩灌區(qū)干渠渠道滲漏損失水量為0.024m3/s/km。

有防滲設(shè)施情況下渠道滲漏損失的計(jì)算：混凝土襯砌渠道不僅抗凍、抗沖、抗磨耐久性好，而且邊坡穩(wěn)定性好，施工簡(jiǎn)單，具有適應(yīng)性廣泛等優(yōu)點(diǎn)。為此渠道防滲采用混凝土襯砌，襯砌后的水量損失計(jì)算如下。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，每公里渠道輸水滲漏損失水量采用下式計(jì)算：St=as

式中；St—用防滲措施后每公里渠道輸水的滲漏量，（m3/s/ km）；s —未采取防滲措施的每公里渠道輸水的滲漏量；a—減少系數(shù)，理論計(jì)算值為a =0.1～0.2，考慮沿線施工的不均勻性，參照同類(lèi)工程的防滲效果資料，取a =0.10。

渠道襯砌前后節(jié)約水量計(jì)算：兩灌區(qū)設(shè)計(jì)年灌溉天數(shù)80天，則每千米渠道每年共節(jié)約水量為：S渠道=80×86400×（S -St）。

綜上所述：對(duì)干渠的渠道襯砌及渠系建筑物的更新改造以及管理設(shè)施的建設(shè)，可節(jié)約水量273.7萬(wàn)m3，完全可以補(bǔ)償鉬礦采選工程占用農(nóng)業(yè)灌溉用水量252.9萬(wàn)m3。

3.3 井灌工程替代方案。第一，井灌工程投資。不考慮田間渠系系統(tǒng)，只考慮打機(jī)井及配套設(shè)備，對(duì)井灌工程替代方案進(jìn)行概算。工程占用農(nóng)業(yè)灌溉用水252.9萬(wàn)m3，每畝井灌區(qū)年灌溉毛定額320m3，影響灌溉面積為7 900畝，按照單眼井控制面積50畝，需打井158眼。根據(jù)該區(qū)地下水埋藏分布，需打機(jī)井深80 m，打井費(fèi)按150元/m，單眼機(jī)井費(fèi)用為12 000元，158眼機(jī)井費(fèi)用為189.6萬(wàn)元。建機(jī)井管理房158間，建筑面積2 370m2，每平方按500元計(jì)，共計(jì)費(fèi)用為118.5萬(wàn)元。機(jī)井配套水泵158臺(tái)，按每臺(tái)6 000元計(jì)，共計(jì)費(fèi)用為94.8萬(wàn)元。每眼井需架設(shè)輸電線路至少150m，共需架設(shè)線路長(zhǎng)23.7 km，每千米按5.5萬(wàn)元計(jì)，需費(fèi)用130.3萬(wàn)元。按照《機(jī)井規(guī)范》，機(jī)井的機(jī)電設(shè)備和井灌使用年限為15年，井灌區(qū)需更新機(jī)井及設(shè)備2次，7 900畝耕地實(shí)施機(jī)井配套，在不考慮田間工程修復(fù)的情況下，只計(jì)入打井及配套設(shè)施，需總投資533.2萬(wàn)元。

第二，水資源平衡計(jì)算。一是可供水量計(jì)算：根據(jù)河南省水資源評(píng)價(jià)成果中的多年平均地下水資源模數(shù)和多年平均地下水可開(kāi)采模數(shù)成果，該灌區(qū)地下水資源量模數(shù)為6萬(wàn)m3/km2，且該區(qū)為淺山丘陵區(qū)，地下水埋藏條件差，地下水埋深在80～100 m。鉬礦采選工程用水影響灌溉面積為7 900畝，涉及影響區(qū)域面積為5.3 km2，年可供水量31.8萬(wàn)m3。二是需水量計(jì)算：每畝井灌區(qū)年灌溉毛定額320m3，凈灌溉定額為272m3，年需灌溉水量252.9萬(wàn)m3。在不考慮農(nóng)村群眾生活用水的前提下，井灌區(qū)年可供水量31.8萬(wàn)m3，僅占補(bǔ)償水量252.9萬(wàn)m3的12.6%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足農(nóng)業(yè)灌溉用水需求。

3.4 新建塘堰蓄水工程替代方案。不考慮塘堰蓄水工程內(nèi)坡護(hù)砌及田間渠系工程，只考慮修建塘堰蓄水工程，對(duì)塘堰蓄水工程替代方案進(jìn)行概算：工程占用農(nóng)業(yè)灌溉用水252.9萬(wàn)m3，按單口塘堰平均蓄水2萬(wàn)m3，每口塘堰一年可復(fù)蓄一次計(jì)算，需修建塘堰63口。根據(jù)灌區(qū)地貌情況，修建塘堰平均深度5m，平均蓄水深度3.5m，要蓄水2萬(wàn)m3，單口塘堰占地面積約5700m2。需完成土方1.43萬(wàn)m3，按7.4元/m3計(jì)算，需費(fèi)用10.6萬(wàn)元。配套溢洪道1座，0.25萬(wàn)元，輸水洞1座0.35萬(wàn)元。平均單口塘堰的造價(jià)按11.2萬(wàn)元算，修建63口大塘的費(fèi)用為705萬(wàn)元。修建63口大塘需要占用耕地面積約765畝。

綜上所述，渠道防滲工程替代方案無(wú)論是在水資源的合理開(kāi)發(fā)利用及保護(hù)、投資效益對(duì)比上，還是在后期運(yùn)行管理上，都比井灌工程和塘堰蓄水工程替代方案有著明顯的優(yōu)勢(shì)，所以渠道防滲工程替代方案為優(yōu)選方案。

[1]河南永豐鉬業(yè)有限公司千鵝沖鉬礦采選工程水資源論證報(bào)告書(shū)[R].

[2]節(jié)水灌溉工程實(shí)用手冊(cè)[S].ISBN7—5084—3151—0.

[3]機(jī)井技術(shù)手冊(cè)[S].ISBN7—80124—047—2.

[4]河南省統(tǒng)計(jì)年鑒[R].（2010—2011年）.

[5]河南省地下水資源報(bào)告[R].2009年版.

S279.2

A

1671-0037（2014）06-94-1.5