龍潭水庫壩下灌區節水改造與效益分析

曲 霞

（朝陽市閻王鼻子水庫工程建設管理局,遼寧 朝陽 122000）

1 項目區基本情況

龍潭水庫壩下水庫灌區位于北票市哈爾腦鄉鏵子爐村西北部,距鄉政府所在地5 km。項目區屬遼西低山丘陵地帶,屬暖溫帶半濕潤的大陸性季風氣候區,其特點四季分明,多年平均降水量474.7 mm,大部分集中在7 月～9 月,多年平均蒸發量為2049.1 mm,多年平均氣溫為8.7℃,全年平均日照時數為2933.1 h,年平均風速2.5 m/s,最大風速為18.0 m/s。無霜期為150 天,地面凍結始于10 月下旬,解凍在4 月上旬左右,最大凍土深度為1.5 m。該項目區土壤性質以棕壤土和褐土為主,耕作層平均深度為22 cm 左右,砂壤土偏多,土壤田間最大持水率28%,土壤干密度為1.45 g/cm3～1.52 g/cm3。

鏵子爐村人口1929 口人,農業人口1842 人,非農業人口87 人。全村土地總面積17.91 km2；全村耕地面積6.05 km2,農業主要種植結構為糧食作物。灌區灌溉水源采用以龍潭水庫水作為灌溉水源。

2 工程現狀與建設任務

項目區內現有灌溉渠道一條,因年久失修已經全部損毀,無法灌溉。本項目對原有干渠、支渠渠道進行拆除重建,采用最優設計斷面,新建預制混凝土U 型防滲渠道2934 m,其中干渠2300 m,支渠634 m,恢復灌溉面積1200 畝,項目總投資105.05 萬元。

3 工程設計

3.1 設計參數確定

根據北票市多年實踐經驗和現行規范,設計參數見表2。

表2 工程設計參數表

續表2

3.2 灌溉制度設計

根據來水量、灌渠控制面積和作物種植結構確定灌區設計流量,從而確定斷面尺寸。

3.2.1 作物組成

根據對灌區作物組成調查,見表3。

表3 灌區作物調查表

3.2.2 灌水率計算

式中：q 為灌水率,m3/（s·萬畝）；α為農作物面積所占總面積的百分數；m 為農作物的灌水定額m3；T 為為一次灌水的天數。

計算結果見表4。

表4 灌水率計算表

3.2.3 灌溉定額

灌溉定額根據朝陽地區關于節水、增產指標,加上對北票市境內近幾年灌溉經驗調查確定玉米灌溉定額為200 m3/畝。

根據上表計算結果,7 月18 日～7 月31 日灌水率為最大,q=0.58 m3/（s·萬畝）,4 月20 日～5 月5 日最小,q=0.31 m3/（s·萬畝）。

3.3 渠道斷面設計

3.2.1 渠道設計流量

式中：Q 為灌溉渠道內設計流量m3/s；F 為灌溉面積,F干=1200 畝、F支=200 畝；q 為灌水率,m3/（s·萬畝）；n 為渠系水利用系數,n=0.75。

計算結果為：

3.2.2 渠道加大流量計算

式中：Q設為灌溉渠道內設計流量m3/s；K 為流量加大系數,30%。

經計算：干渠流量取0.12 m3/s；支渠流量取0.02 m3/s。

3.2.3 渠道水深計算

（1）干渠道維修改造設計。本次設計渠道為混凝土預制防滲渠道,規格為UD500（500×500）,為廠家定制,設計比降為1/170。復核渠道過水能力和渠道高度。

①根據矩形斷面渠道水深計算公式：

式中：h0為正常水深,m；m 為邊坡系數,0；Q 為流量,0.12 m3/s；n 為糙率0.013；i 為渠道底坡1/170；b 為渠道底寬0.5 m。計算得出 h0=0.185 m。

②渠道岸頂超高計算公式為：

式中：Fb為渠道岸頂超高,m；h0為渠道水深,0.2 m。計算得出Fb=0.25 m。

（2）設計支渠道為混凝土預制防滲渠道,規格為UD400（400×400）,為廠家定制,設計比降為1/200。復核渠道過水能力和渠道高度。

①根據矩形斷面渠道水深計算公式：

式中：h0為正常水深,m；m 為邊坡系數,0；Q 為流量,0.02 m3/s；n 為糙率0.013；i 為渠道底坡1/200；b 為渠道底寬0.4 m。

計算得出 h0=0.1 m。

②渠道岸頂超高計算公式為：

式中：Fb為渠道岸頂超高,m；h0為渠道水深,0.2 m。

計算得出Fb=0.23 m。

（3）計算渠道平均流速：

式中：V 為渠道的平均流速,m/s；R 為渠道的水力半徑,m；i為渠底比降,干渠1/170、支渠1/200；n 為糙率,0.013。

經計算：

對比防滲襯砌渠道允許不沖流速表1.25<5、0.93<5。得出結論UD500、UD400 渠道形式完全能滿要求。結構見圖1、圖2。

表1 項目區情況表

圖1 預制混凝土UD500 斷面圖

圖2 預制混凝土UD400 斷面圖

4 工程運行管理

工程通過竣工驗收后,及時辦理移交手續,結合灌區的具體情況,龍潭水庫壩下灌區為龍潭水庫管理處和鏵子爐村集體共同所有。根據本工程的特點,工程竣工后及時簽訂管護合同,確定龍潭水庫壩下灌區為龍潭水庫管理處和鏵子爐村集體和用水戶共同管護,項目區受益群眾積極參與管理,水管員協助工作。村級水管員負責水利工程的日常運行與維護,及時處理管護過程中出現的問題,對自己權限內不能處理的問題及時上報村委會或鄉鎮水利站。本著誰投資、誰受益、誰所有的原則逐步推行農田水利設施改革。依托相關鄉鎮水利站的服務職能,做好工程運行階段管護指導,發揮村級水管員職能作用,落實管理責任,保證工程長效良性運行。

5 效益分析

5.1 經濟效益

5.1.1 提高了灌區輸配水能力和節水效率

灌區節水改造后的田間水利用系數為0.54,相比于未改造前0.4 提高了0.14,增加幅度為35%,項目實施前年取水總量為60 萬m3,實施后年取水總量為44.4 萬m3,年新增節水能力為15.6 萬m3。

5.1.2 增產增收效益顯著

灌區種植作物種植作物以玉米、西藍花、土豆、高粱為主,其中玉米300 畝,西藍花500 畝,土豆300 畝,高粱100 畝。工程建成后,畝均增產超過250 kg,畝均增收500 元以上,共增加效益50 萬元以上。

表5 灌區作物增產和增收效益成果表

5.1.3 渠道維護費用大大降低

預制混凝土U 型防滲渠道是由混凝土在預制的過程中一次成型,在使用的過程中,不會出現裂縫,具有良好的防滲、抗凍脹性能。而且采用最優混凝土配合比,由機械進行攪拌和振搗,運用專業的鋼模具制造而成的,該渠道具有造價低、質量高、槽面整體光滑、抗沖刷能力強等優點,大大提升了工程的可靠性和安全性,減少了工程運行維護費用。

5.2 社會效益

1）改善了灌區基礎設施建設,提高了農業綜合生產能力。渠首和渠道工程改造后,大大改善了灌區有水輸不下去的狀況,保證了哈爾腦鄉鏵子爐村1200 畝耕地恢復灌溉,提高了供水保證率,鞏固了水利基礎設施,改善灌區用水安全狀況,減少護渠勞動力,降低維修費用,縮短了灌溉周期,增強農業抗災能力。

2）提高農民種糧積極性,促進農業經濟可持續發展。項目實施后,增加了灌區糧食的產量,增加了農民收入,提高了灌區的農業生產條件。隨著糧食質量和產量的不斷提高,農民的經濟收入將持續增加,進而提高了農民種糧的積極性,為農業經濟的可持續發展提供了更好的保障,使農業經濟走向良性循環的發展道路。

3）積極引進實用新技術,促進了灌區改造新技術推廣。在灌區改造建設中,采用預制混凝土U 型防滲渠道代替傳統現澆混凝土渠道,提高了工程質量,延長了工程使用壽命,降低了工程造價,保證了工程安全運行。

5.3 生態效益

項目實施后,提高了灌溉水利用效率,減少了農業灌溉用水量,使得節余的水量能夠轉移以支持生態與環境用水,對生態系統的改善發揮積極作用。同時,項目實施后地表水供水能力增強,促使地下水開采量減少,以地表水涵養地下水,遏制地下水超采,緩解地下水位持續下降狀況,對保證農村飲水安全、改善水文地質環境具有積極影響。