黑塘水庫灌區總體設計綜述

左 毅

(貴州省黔東南州水利電力勘察設計院，貴州 凱里556000)

1 工程概況

項目區涉及施秉縣兩個鄉鎮，分別是白垛鄉和甘溪鄉，本次設計項目為一個灌區，即黑塘水庫灌區。目前灌區內主要水源為黑塘水庫、紅衛水庫和施秉縣新紅村地下水。本次設計擬新建1 座山塘和2 座提灌站并配套渠道等灌溉設施。黑塘水庫于2008年完成除險加固，目前大壩運行正常，灌區內包含有黑塘水庫總干渠1 條，干渠2 條，支渠6 條，全長60.2 km，這些渠道多已年久失修，渠道淤積、坍塌、滲漏嚴重，本次設計將對其進行防滲、清淤處理，以此來恢復灌區的正常灌溉，紅衛水庫于2008年完成除險加固，目前大壩運行正常，灌區內渠道全長23.5 km，這些渠道多已年久失修，渠道淤積、坍塌、滲漏嚴重，本次設計將對其進行防滲、清淤處理，以此來恢復灌區的正常灌溉。

本項目新建小山塘1 座，總庫容4 萬m3;新建提灌站2 座;新建倒虹管1 座;新建排澇渠1 條1.265 km;新建渠道4 條共計10.725 km，改造渠道10 條共計55.301 km，新建田間渠道8.37 km，敷設PE 輸水管道3.985 km;項目建成能解決項目區779.33 hm2田土的灌溉用水問題。

2 黑塘水庫灌區總體規劃設計原則

在進行灌區設計規劃中，主要按照以下4個原則進行:

1)對綜合農業區劃成果進行參照，以地區農業的生產特點、布局以及發展要求和灌區的水源可供水量為依據對灌區進行總體設計和規劃，并且能夠做到單位水量達到最大的增產效益。

2)以區域水土資源平衡和效益分析為依據，根據投資最小、效益最大的原則，對合理的灌溉工程方案進行選擇和確定。

3)在各方面條件都滿足和允許的條件之下，灌區在進行總體設計和規劃的過程中，必須要兼顧防洪、排澇、防漬、水電、工業以及供水等各個方面的要求，在容易發生洪澇的地區必須要做好健全的排水系統規劃，做好旱災以及澇災的有效預防和治理。

4)在對灌區水資源進行開發利用的過程中，必須要以符合全流域水利規劃和保護生態環境的原則為基礎，依據灌區實際情況采取地表水、地下水聯合調度、大、中、小型水利設施兵種，蓄、引、排相集合，各種方式聯合運用的方式，對當地的水資源進行充分的利用［1］。

總之，在對灌區進行總體規劃的設計中，必須要考慮到各個方面的問題，要提前考慮到各種因素。所以，必須要進行全面的安排、綜合開發、因地制宜以及保證時效，這樣才能夠對灌區總體設計的質量進行保證，從而保證灌區的綜合效益的充分發揮。

3 黑塘灌區總體設計布置

3.1 山塘設計

3.1.1 高程設計

石家灣山塘大壩為重力壩，為5 級建筑物，根據規范規定，按10 a一遇洪水設計，20 a一遇洪水校核。根據調洪計算成果，石家灣山塘校核洪水位為1 049.50 m，正常蓄水位為1 049.00 m。經量算水庫計算吹程D =0.3 km。根據氣象統計，多年平均最大風速為12 m/s，計算風速分別為:正常情況18 m/s;校核情況12 m/s。

壩頂高程根據各種運行情況的水庫靜水位加上相應超高后的最大值確定。按下列兩種運行情況計算，并取其較大值:

1)正常蓄水位+正常運用情況的壩頂超高。

2)校核洪水位+非常運用情況的壩頂超高。

壩頂超高按按規范《混凝土重力壩設計規范》:

式中:hc為安全加高，m;按規范SL319—2005 表8.1.1 的規定，正常蓄水位情況取0.4 m，校核洪水位情況取0.3 m;h1%為波高，m;hz為波浪中心線至正常或校核洪水位的高差，m;h1%、hz按規范SL319—2005 附錄B.6 規定的公式計算。

從計算結果可知，校核洪水位為控制工況，此時壩頂高程1 050.164 m，為方便施工選取設計壩頂高程為1 050.50 m。

3.1.2 方案比較

本工程量較小，重力壩施工簡單，地質滿足建重力壩條件，本階段擬C15 混凝土重力壩與M7.5 漿砌石重力壩進行方案比較。經過比較，C15 混凝土重力壩土建部分投資為90.74 萬元，M7.5 漿砌石重力壩土建部分投資為85.61 萬元，C15 混凝土重力壩方案比M7.5 漿砌石重力壩方案多5.13 萬元，本著節省投資的原則，因此本次設計采用M7.5 漿砌石重力壩方案。

3.1.3 大壩結構布置

石家灣山塘設計壩型為M7.5 漿砌塊石重力壩，最大壩高(非溢流壩段)11 m，壩體總長84.7 m，非溢流壩段長75.1 m，左岸23.4 m，右岸51.7 m，溢流壩段長8 m，壩頂寬度按《混凝土重力壩設計規范》(SL319—2005)8.1.3 取2.0 m，壩底寬7.71 m，上游邊坡1∶0(上游面鉛直)，下游面壩坡比取1∶0.7;壩體采用M7.5 漿砌石砌筑，大壩迎水面采用C15 鋼筋混凝土防滲厚度50 cm，壩頂人行橋采用C25 鋼筋混凝土，溢流堰面采用50 cm厚C25 鋼筋混凝土，基礎采用C15 混凝土填筑，厚1.0 m。

3.2 提灌站設計

黃土坡提灌站水源源于黑塘水庫香合支渠，提灌站解決灌溉面積為16 hm2(葡萄園)。本泵站的水源為香合支渠，為防止淤泥進入泵站吸水管，設計在渠道邊修建一座取水池，取水池底板高程為739.29 m，泵站在取水池中取水。提灌站取水池底板高程為739.29m，高位水池蓄水高程為751.80，故凈揚程為12.51。

根據設計原則，泵站設計流量較小，且為灌溉供水，可選2 臺機方案(一用一備)以減少裝機臺數節約機電設備、泵房土建投資，并可降低運行維護費用。

提水管線經過方案比較PE 管材比較適合埋管方式埋設，鋼管易銹蝕不適合埋管，做支墩又占耕地太多，最后決定采用0.6 MPa的PE 管材作為提水管材能滿足提水要求。本泵站設計流量為Q =60.30 m3/h，由于本泵站提水流量及揚程較小，確定泵站日工作時間為8 h，國內以生產的適用于本泵站揚程、流量和滿足水位變幅要求的水泵有離心泵［2］。

甘地坪提灌站水源是公路邊已打好的機井(詳細資料見附件)，提灌站解決灌溉面積為28.67 hm2(獼猴桃園)。本泵站擬定安裝高程為719.00 m，高位水池蓄水高程為817.30 m，故凈揚程為98.30 m。根據設計原則，泵站設計流量較小，且為灌溉供水，可選2 臺機方案(一用一備)以減少裝機臺數節約機電設備、泵房土建投資，并可降低運行維護費用。提水管線經過方案比較PE 管材比較適合埋管方式埋設，鋼管易銹蝕不適合埋管，做支墩又占耕地太多，最后決定采用1.0 MPa的PE 管材作為提水管材能滿足提水要求。本泵站設計流量為Q =24.71 m3/h，設計揚程為111．56 m，由于本泵站從深井提水，根據業主提供的成井資料(建議開采量/建議下泵深度:500 m3/d/37 ～40 m)，確定泵站日工作時間為20 h，國內已生產的適用于本泵站揚程、流量和滿足水位變幅要求的水泵有深井泵。

3.3 渠道設計

本次設計擬新建渠道4 條共計10.725 km，改造渠道10 條共計55.301 km。

新建的渠道設計采用C15 混凝土砌筑，渠道邊墻為10 cmC15 混凝土，渠道底板先用10 cm碎石墊層鋪墊再澆筑10 cmC15 混凝土作為渠道底板，渠道背坡側用60 cm ×30 cmM7.5 漿砌塊石護坡兼作步道;改造的渠道保持原渠道設計斷面不變，根據實際情況對其進行清淤、防滲等處理，對坍塌部分渠道應拆除原坍塌渠道，用C15 混凝土重新砌筑，渠道尺寸與原渠道保持一致。

3.4 灌區防洪

本次修建排澇渠總長1 265 m，按5 a一遇的排澇標準，排澇工程盡量減少對水流流態，泥沙運動，河岸穩定的影響，防止河道產生有害的沖刷和淤積，建筑物設計因地制宜，就地取材，降低工程造價。注意節約用地和開墾建設用地。排澇渠與城市建設相結合，注意設置便民設施等。

排澇渠按5 a一遇的排澇標準，復核兩岸新建排澇渠工程，承擔上翁哨的排澇任務，減少洪災損失。確保在設計洪水頻率下(P =20%)排澇區內人民群眾的生命財產安全和農業生產安全，保證國民經濟持續、穩定、健康地向前發展，并兼有美化城市環境和為城市今后發展創造有利條件的作用。

3.5 田間灌溉工程設計

根據《灌溉與排水工程設計規范》(GB50288—99)，結合當地實際情況，田間灌溉采用田間渠道方案(灌溉渠除外)，灌溉田間渠道設計過水斷面為最小施工斷面30 cm ×30 cm。邊墻采用10 cm厚的混凝土C15 防滲，底板采用10 cm厚的C15 混凝土澆筑，軟基底板下墊10 cm厚的碎石墊層。

為了搞好工程管理，合理用水，節約水資源，設計在主干渠給沿線支渠的供水口處的斗門采用DN150PE 管埋設，并設置放水閘閥控制，放水閘閥采用DN150PE 閘閥。主干渠或支渠給沿線田間渠道的供水口處的斗門采用DN110PE 管埋設，并設置放水閘閥控制，放水閘閥采用DN110PE 閘閥。根據地形和灌溉面積的實際情況，在主干渠或支渠上每隔200 ～400 m設一條田間渠道。

4 結 語

綜上所述，灌區的總體規劃和設計是一項非常復雜的工作，需要從全方位、多角度進行考慮和分析，從節約水資源的角度出發進行具體的灌區總體設計，從而對灌區的經濟效益以及社會效益進行實現。

［1］黃智青. 東圳灌區混凝土防滲渠道設計、施工和運行的管理體會［J］. 科技信息:科學教研，2007(13):56－57.

［2］王有平. 新疆灌區節水改造小型渠道設計有關問題的探討［J］. 新疆農業科技，2009(01):22－23.