江新洲灌區節水改造技術要點分析

胡少文

（江西省九江市柴桑區水利局，江西 九江 332100）

0 引言

我國人口多、耕地少、水資源短缺，糧食需求與資源約束剛性并存，保障糧食安全，維護水資源可持續一直是頭等大事[1-2]。農田水利灌溉工程作為農業基礎設施和民生工程，對于解決土地資源、水資源約束發揮了重要支撐作用。許多修建于二十世紀六七十年代的灌區，經過多年運行，普遍存在老化失修、水資源浪費、效益衰減等問題。為此，開展灌區續建配套和節水改造意義重大。江新洲灌區以節水改造配套、保安加固為主，通過工程措施、技術措施及管理措施，恢復設計灌溉面積，改善灌溉條件，提高渠系水利用系數和灌溉保證率，促進農業生產可持續發展。

1 工程概況

1.1 灌區現狀

江新洲灌區建于二十世紀六七十年代，位于九江縣東北部，灌區分為江洲片和新洲片兩個區域。灌區內地勢較為平坦，所有渠溝均有灌溉和排澇雙重功能。灌區有耕地面積6.6 萬畝，設計灌溉面積5.6 萬畝，干渠（溝）21 條，長99.88 km，干渠間的連接橫向支渠（溝）131 條，長109.93 km。灌區以長江為水源，骨干水源工程主要為10 座一級提灌站，其中：臨江7 座、夾套3 座，總裝機800 kW。另有圩內二級提水站33 座，總裝機815 kW。

1.2 存在問題

灌區渠道及渠系建筑物、水源工程大部分建于上世紀六七十年代，受當時經濟技術條件限制，工程設計標準低，施工質量差，加之運行已有三四十年，渠系建筑物破損嚴重，機泵等設備陳舊老化，閘站設施毀損嚴重，整個灌區不能按設計要求正常發揮效益。目前實際灌溉僅3.96 萬畝，灌溉保證率在45%～75%之間，保證率尚未達標。灌區主要問題表現在灌溉主干渠系大部分末護砌，滲漏嚴重；渠道邊坡坍塌淤積嚴重，渠內雜草叢生，灌溉渠溝輸水不暢；田間灌溉渠系不完善，灌溉基礎薄弱，后天投入不足，工程老化失修，農業綜合生產能力低。

2 節水改造工程

灌區節水配套改造本著“效益優先、經濟合理”的原則解決影響灌區整體效益的險工險段、“卡脖子”工程，選取淤塞、滲漏特別嚴重的渠道工程，在經濟投入較小的前提下實現節水改造效益最大化。

2.1 渠道加固方案

按因地制宜的原則，選擇經濟合理、經久耐用、運行安全、管理方便的渠道襯砌方案，擬定現有渠道襯砌加固和新建埋設PE 管兩種方案進行比選。

2.1.1 襯砌加固方案

就防沖效果、后期管理及投資情況，現有渠道襯砌加固選用干砌塊石襯砌。干砌石方案設計干砌塊石襯砌厚0.3 m，底部設厚0.1 m 的砂礫石墊層，墊層均勻鋪筑，襯砌范圍包括渠道兩邊坡及底板三面。要求護砌塊石新鮮堅硬，無風化剝落層或裂紋，表面無污垢和水銹等雜質，砌筑采用錯縫鎖結方式分層鋪砌，墊層應與砌石鋪砌層配合砌筑，隨鋪隨砌，前后明縫均用小片塊石填塞緊密，使之平整穩固。

每平方米工程量：土方開挖0.1 m3，砂礫石墊層0.1 m3，干砌石0.3 m3。根據概算單價分析，土方開挖單價為13.26 元/m3，砂礫石墊層單價為189.18 元/m3，干砌石單價為235.63 元/m3，每平方米干砌石概算投資為90.93 元。

2.1.2 新建埋設PE 管方案

在一級提灌站出口新建埋設PE 管，泵站提升灌溉用水通過PE 管直接進入農田灌溉，有效節約用水，PE 管埋設于地下，土方開挖邊坡坡比為1∶0.75，管下設置10 cm 厚墊層，由于江新洲土質含沙量大，就近回填含沙量大的開挖利用土，地面50 cm 回填耕植土。

每平方米工程量：土方開挖2.0 m3，土方回填1.8 m3，PE 管1.0 m。根據概算單價分析，土方開挖單價26.10 元/m3，土方回填單價23.77 元/m3，50 cmPE 管制安費515.04 元/m，則每平方米埋設PE 管概算投資為564.91 元。

2.1.3 方案比選

（1）施工方面：渠道襯砌方案需要清淤恢復斷面后，干砌塊石護砌加固，結構的建造要求一定量的土方開挖。干砌石護砌較為繁瑣，PE 管埋設方案只需將PE 管埋入開挖好后的溝槽內，然后回填覆土，工程實施較為方便，施工質量容易保證。

（2）效果方面：渠道襯砌方案依照現有渠道襯砌加固，現狀干渠為排灌結合，渠道斷面大，淤塞嚴重，灌溉水流失較多，工程量大；PE 管埋設方案布置靈活，埋設地下不占用耕地，且灌溉水基本無流失，工程量小。

（3）運行管理方面：渠道襯砌加固方案暴露在外界環境中，容易受到外力因素破壞。PE 管埋設覆土，管道受到較好的保護，但清理管內淤積物較為困難。綜合考慮以上三方面，選取埋設PE 管作為江新洲灌區渠道加固的推薦方案。

2.1.4 方案設計

一級提灌站出口設置PE 管道輸送灌溉，管道埋設于地面以下，采用PE 雙壁波紋管管材，管道直徑400 mm～800 mm，經濟流速為1.4 m/s，管道全長5556 m。

經濟管徑計算采用式（1）：

式中：D 為管道直徑，m；Q 為管道起始流量，m3/s；v 為經濟流速，m/s。

通過確定各片區管道起始設計流量Q，經濟流速v 等參數，代入式（1）計算得經濟管徑。按照管材實際情況予以取整確定最終管材型號。計算參數選取見表1。

表1 計算參數表

灌溉管道分段尺寸計算結果見表2，設計方案見圖1。

表2 管道計算成果表

圖1 輸水管高鋪設橫斷面圖

2.2 干支渠道清淤及襯砌方案

干、支渠由于受興建時歷史條件影響，設計標準低，施工質量差，灌區工程運行近四十年來，工程嚴重老化，區內所有渠溝嚴重淤塞阻水；大部分渠道滲漏嚴重，灌區渠系水利用系數平均不足0.45。大部分渠溝均為土質渠道，易受沖刷跨塌，雜草叢生，嚴重影響輸水。因此，需從清淤和加固襯砌兩方面實施改造。

2.2.1 渠道斷面清淤達標

灌區所有渠道均存在不同程度的淤塞現象，斷面萎縮，雜草叢生。經過測量得，灌區各干渠斷面淤塞后與原設計標準斷面比較，其差異及清淤工程量計算見表3。江新洲灌區共有干支渠長209.81 km，本次設計暫考慮新洲片內4.88 km 干渠斷面清淤達標，其清除淤泥工程量為0.45 萬m3。

表3 江新洲灌區渠道清淤工程量計算表

2.2.2 襯砌加固方案

為改善渠道輸水條件，考慮設計投資額度和灌區實際情況，對新洲片區烏龜洲干渠和新洲中心干渠灌溉渠道（長2.34 km）采用C20 砼加固改造，其中烏龜洲站新建276.5 m 矩形C20 鋼筋砼渠道，加固方案見表4。

2.2.3 設計方案

灌區新洲中心干渠和烏龜洲干渠已有漿砌石擋墻襯砌，本次設計對存在滲漏問題的渠段，底板及邊墻均采用5 cm 厚C15 砼護砌，現澆砼每10 m 分縫，縫內采用聚乙烯閉孔泡沫板填縫。渠道砌石邊墻倒塌段，現澆C15 砼渠道，采用15 cm 厚C15 砼底板及邊墻，現澆砼每10 m分縫，縫內采用聚乙烯閉孔泡沫板填縫。

表4 C20 砼加固方案表

3 結語

灌區節水改造工程的實施，將顯著提高水資源利用效率和作物產量。通過科學分析，理清灌區改造期望效果和相關制約因素，抓住主要矛盾，對完善節水改造方案，提升工程效益具有重要作用。江新洲灌區緊抓卡脖子環節，通過新建提灌站出口PE 灌溉管道、改造清淤和加固現有干支渠襯砌，提升骨干工程輸水能力，減少滲漏損失，改善灌溉條件，提高渠系水利用系數和灌溉保證率，有效改善了農田灌溉條件和灌溉面積，提高了農業抗御自然災害能力，達到了灌區節水改造的目的。