關于廣東省中型灌區續建配套與節水改造工程設計探討

周友勛

【摘要】為響應國家節水灌溉的要求，提高渠道的防滲能力，改善灌區灌溉條件，保障灌溉效益及工程安全運行，應加快對灌區的續建配套與節水改造。

【關鍵詞】中型灌區；灌溉；節水改造

為認真貫徹《中共中央、國務院關于加快水利改革發展的決定》（中發[2011]1號）、《廣東省委、省政府關于加快我省水利改革發展的決定》（粵發[2011]9號）和中央水利工作會議、省水利工作會議精神，切實加強我省農田水利薄弱環節建設，我省出臺了《廣東省農田水利萬宗工程建設方案》，明確提出，從2011年起，用10年時間在全省實施農田水利萬宗工程建設，基本形成較為完善的農田灌排工程體系。其中主要目標之一是：到2020年，基本完成全省山區灌溉面積1000畝以上、一般地區灌溉面積10000畝以上灌區續建配套與節水改造任務。廣州市白云區人和攔河壩灌區續建配套與節水改造工程屬于“《廣東省中型灌區續建配套與節水改造工程規劃（2011～2020）》一般中型灌區（1-5萬畝）工程”。

一、灌區現狀及主要問題

人和攔河壩灌區位于廣州市白云區人和鎮，屬流溪河流域。灌區取水口位于人和攔河壩的左側，主灌渠流經秀水、南方等村，跨越舊泥坑、泥坑、沙坑等河涌，匯流到白海面涌，總長7.483km。灌區農田以菜田為主，設計引水流量2m3/s，設計灌溉面積1.0萬畝，實際灌溉面積3800畝，秀水、南方等村受益。經本次工程改造后，灌區灌溉面積恢復至1萬畝。

（1）渠道現狀

現狀渠道大部分為土渠，未經整治，土渠滲透系數大，水滲漏嚴重，渠系水利用系數低。少部分整治段斷面狹窄，不滿足灌溉需求，且經過多年運行，淤積嚴重，影響過流。

（2）建筑物現狀

灌區在60年代整治過，現有建筑物（包括箱涵、節制閘、倒虹吸、渡槽、灌溉站）48座，年代久遠，大部分設計標準偏低或老化嚴重。跨舊泥坑渡槽多次搶險補修，現仍存在安全隱患；穿泥坑倒虹吸底高程出露，嚴重影響泥坑防洪排澇功能。現有兩座灌溉站老舊廢棄，需拆除重建。節制閘閘前渠段漂浮很多垃圾，非常影響水質及美觀。

二、灌區改造的目標與任務

隨著地區經濟的發展，灌區作物種植比例也在不斷調整，本著順應形勢，發展地方特色農業且能提高經濟效益的角度出發，灌區農業以發展蔬菜、水果等為主，且逐步向節水方向調整。響應國家節水灌溉的要求，提高渠道的防滲能力，改善灌區灌溉條件，灌區整治后將大大提高渠系水利用系數，提高灌溉效益，對農產品增產有很大幫助，從而有效提升灌區的財產價值，實現建設地區經濟的可持續發展。

因此，工程建設的主要目標是：以灌區渠道防滲及渠系建筑物改造為重點，提高渠系水利用系數，節約水資源，恢復灌溉面積，通過灌區改造建設提高灌區管理水平。

主要任務是：包括干渠及其渠系建筑物的續建配套和節水改造。主要建設內容包括：渠道開挖；渠道防滲襯砌；渠系建筑物（箱涵、渡槽、倒虹吸等）配套完善和更新改造；工程管護設施、量水設施設備等。

三、灌區供需水量平衡

本工程設計灌溉保證率考慮灌區氣象、水土資源、灌區規模、灌水方法和經濟效益等因素，根據《灌溉與排水工程設計規范》（GB/50288-99）、《節水灌溉技術規范》（SL207-98），結合農業綜合開發要求及規范規定，經多次調查并參考《廣東省一年三熟灌溉定額》，因項目區土壤多為壤土，灌區作物多屬一年三熟，灌溉保證率P=90%，渠系水利用系數不低于0.65，灌區灌溉凈定額在設計水平年定位739m3/畝。

廣州計算點的典型年（枯水年）灌水、降雨時段分配表見表1。

根據《灌溉與排水工程設計規范》（GB 50288-99），灌水率可按以下列公式計算。

；

式中：

q——灌水率（m3/s/萬畝）；

a——各種作物種植面積占灌溉面積的百分數；

m——相應時段灌水定額（m3/畝），定額分配系數（選取10月上旬連續10天需水8.7%）×設計定額；

T——灌水延續時間（10天）。

選用枯水典型年為設計水平年，由于作物組成基本不變，根據灌溉制度及表1，灌區的初步灌水率見下圖1，以累計達到10天的最大灌水率作為設計灌水率，由圖可知，需水量最大的時段為10月上旬。經計算，得出設計灌水率（灌水模數）為0.744m3/（s.萬畝）。

人和攔河壩設計灌溉面積為1.0萬畝，相應灌溉凈定額為739m3/畝，規劃渠系水利用系數取0.65。根據《灌溉與排水工程設計規范》（GB50288-99），本灌區種植結構以蔬菜為主，田間水利用系數取0.90，則灌溉水利用系數=渠系水利用系數×田間水利用系數=0.65×0.9=0.585。

灌區毛需水量：

式中：W毛 ——灌區毛需水量（萬m3）；

Q——灌溉定額（m3/畝）；

A——灌溉面積（萬畝）。

經計算，人和攔河壩灌區毛需水量1263.25萬m3。每月需水量分配見表2。

由以上分析可知，人和攔河壩經節水改造后年需水量為1263.25萬m3，月最大需水量為246.3萬m3。人和攔河壩灌區無實測的年供水量，由于攔河壩閘前水位一般能保證在5.30m以上，本設計考慮每天以2m3/s的流量連續供水24小時計算，每月30天計，一年365天計，算得月供水量518.4萬m3，設計年供水量6307.2萬m3。水源供水能滿足灌區用水要求。

四、灌區改造的措施

本次工程整治范圍原則上包括渠首工程、干支渠及渠系建筑物。干渠是指灌區內所有干渠（現狀完好或今年已經改造的除外）；支渠是指一般中型灌區分水口流量在0.2 m3/s以上的渠道。

1、渠道改建

灌溉渠道加固改造盡量維持現狀，對局部不合理的渠段可根據實際情況進行局部調整、完善。渠道整治應以渠道節水防滲改造為重點，提高渠道襯砌率，提高渠系水利用系數和輸水環節的水利用系數。渠道橫斷面尺寸應通過渠道水力計算，并結合現狀渠道斷面和沿線地形地質地物情況確定。

對于原灌排結合的渠道，灌區續建配套與節水改造設計時宜實行灌排分離。對于灌溉渠道，應盡可能布置在灌區的脊線，以爭取最大的自流灌溉面積；對于排水溝道，應盡可能布置在排水區的洼線，以爭取最大的排水效果。對灌溉渠道進行改造造成渠道水面線下降時，應考慮在主要分水口下游設置節制閘，以抬高水位保證灌溉。

2、建筑物改建

灌區引水、輸水、泄水建筑物原則上應盡量利用現有建筑物，在原址重建或加固。確需拆除重建的，經綜合比較，選定引水、輸水、泄水等建筑物型式，以及水閘、泵站總布置及其它主要建筑物型式。

結合建筑物的現狀規模，確定各灌排建筑物的結構型式、控制尺寸、控制高程等。灌區建筑物具有數量多、規模小的特點，在結構設計和工程量計算時，對規模比較小建筑物，可根據建筑物的類型、孔數進行分類，每類選1個標準（典型）建筑物進行結構設計及工程量計算，并用表格的形式列出各灌排建筑物的主要特征參數，并因地制宜提出各建筑物的地基處理方案。

根據這些原則，確定本次改造的主要內容有：

（1）本工程改造主灌渠7.483km，按現有渠線布置。

（2）改造渠系建筑物39座（包括10座箱涵、5座節制閘，20處分水口，1座渡槽、1座倒虹吸、2座灌溉站），配套完善和更新改造。

（3）建立水量監測系統，在人和攔河壩取水口建立1個監測點。

五、結語

廣州市白云區人和攔河壩灌區續建配套與節水改造工程完成后，將有效改善灌溉環境，增加灌區農作物產量等，對改善該地區生產生活環境、促進社會經濟穩定均衡發展，提高地區的吸引投資競爭力具有極大的貢獻，將產生巨大的社會效益。

參考文獻：

[1] GB50288-99 灌溉與排水工程設計規范.1999

[2] GB50599-2010灌區改造技術規范.2010

[3] SL 482-2011 灌溉與排水渠系建筑物設計規范.2011

[4]《廣東省一年三熟灌溉定額》.廣東省水利電力勘測設計研究院.2008