鶴山市三鎮高標準農田水灌溉輸排水措施分析

陳木桂

（廣東宣源工程設計咨詢有限公司,廣東 江門 529700）

1 引言

輸排水工程是高標準農田建設工程的重要組成部分。在進行高標準農田建設時需要著重對輸排水工程進行重點研究,以此來提高水資源利用效率,提高工程建設效益[1-3]。

項目區位于鶴山市雙合鎮、宅梧鎮和址山鎮,屬丘陵地區。地勢從西北向東南傾斜,海拔較低,坡度在15°以下。項目區表層土壤多為中壤土、輕壤土和砂壤,土壤類型主要有薄有機質厚層花崗巖赤、麻砂泥田、麻砂質田、砂泥田和砂頁巖赤紅砂地,剖面構型為通體壤,土壤較厚,通透性良好,種植層淺,土壤肥力較高,有機質含量在2%左右。

2 工程概況

項目區水資源豐富,主要由地表水、地下水和大氣降水組成,由于汛期長、枯水期短、時空分配不均、降雨集中、強度大,故洪、澇、風災害嚴重。此外,境內年降雨量不平衡,秋冬季節農田容易受到旱災威脅,冬春季降雨稀少,常出現春旱,不利于農民勞動耕作及土地利用。

3 輸排水方案規劃

3.1 輸水工程規劃

a）明渠布置的原則

根據項目區實際情況,結合項目區地形條件,經過節水灌溉效益分析結合當地農業生產經驗,合理布置灌溉設施,本次主要建設相對重要的農渠、灌排兩用渠以及配套的渠系建筑物。

b）明渠輸水工程規劃

區內現有灌溉與排水設施基本成型,但標準較低,灌排渠系只有少數引水干渠和斗、農渠已砌,其它均為土溝土渠,過水能力較差,灌溉水利用系數較低。由于受資金限制,本次項目區未能對區內所有土渠進行“三面光”,只能選取相對重要的渠道建設。通過對項目區現場的實地踏勘,考慮在原有的土渠基礎上,對渠道進行砌筑改造,采取必要的截彎取直,保證水流通暢和滿足灌溉需求。項目區內規劃渠道的具體位置詳見項目規劃圖。經統計,本項目規劃“三面光”支渠5條943 m；斗渠14條3298 m；農渠15條2997 m。經分析論證基本可以滿足項目區農田的灌溉要求。明渠輸水工程統計見表1。

表1 項目區明渠輸水工程統計表

3.2 排水工程規劃

根據對項目區現場地形條件的踏勘,項目區的排澇系統較為完善,經分析論證基本可以滿足項目區農田的排水要求。結合當地群眾意見及節約投資,本項目沒有進行排水工程規劃。

3.3 供需水平衡分析

項目區一年三熟凈灌溉定額為645 m3/畝,項目實施后灌溉水利用系數為0.75,治理后毛灌溉定額為645÷0.75=860 m3/畝；項目區旱作物（花生）灌溉定額為126 m3/畝,項目實施后灌溉水利用系數為0.75,治理后毛灌溉定額為126÷0.75=168 m3/畝；則項目區年灌溉用水量為860×1031.92+168×238.08=350.74萬m3。

根據鶴山市雙合鎮、宅梧鎮和址山鎮的地理位置查《廣東省水文圖集》,可得項目區多年平均降雨量為1650 mm,多年平均徑流深950 mm。項目區來水總量計算：按灌溉保證率P=90%的來水量計算,從《廣東省水文圖集》廣東省1956年～1979年平均年徑流深等值線圖上查得中心點年平均徑流深R=950 mm,從廣東省1956年～1979年年徑流變差系數CV等值線圖上查得中心點年徑流變差系數CV=0.37,取CS/CV=2,從皮爾遜Ⅲ型曲線模比系數表中查出設計水平年P=90%的模比系數K90%=0.565,因此,設計水平年P=90%的設計年徑流深為R90%=R×K90%=950×0.565=537 mm,從而集雨區域設計頻率來水量W90%=R90%×F?？鄢拥郎鷳B用水和沿途級步取水損失,項目實施后,可供到項目區總水量為W90%=0.9×R90%×F。

云東片、昆中片、昆華Ⅰ片、昆華Ⅱ片、昆華Ⅲ片、昆華Ⅳ片、昆聯片、四九Ⅰ片、四九Ⅱ片、四九Ⅲ片、四九Ⅳ片、四九Ⅴ片、四九Ⅵ片、四九Ⅶ片、四九Ⅷ片、四九Ⅸ片的年灌溉需水總量為163.74萬m3,項目區水源工程中,云鄉水庫興利庫容484萬m3,璧山水庫興利庫容69.4萬m3,可供水量遠大于需水總量,且能夠滿足云東片、昆中片、昆華Ⅰ片、昆華Ⅱ片、昆華Ⅲ片、昆華Ⅳ片、昆聯片、四九Ⅰ片、四九Ⅱ片、四九Ⅲ片、四九Ⅳ片、四九Ⅴ片、四九Ⅵ片、四九Ⅶ片、四九Ⅷ片、四九Ⅸ片供水量滿足要求。

4 輸水工程設計

根據對項目輸水工程的規劃,經統計,本項目規劃“三面光”支渠5條943 m；斗渠14條3298 m；農渠15條2997 m。選取代表性渠道進行計算,其他參照選取相應截面。

4.1 渠道流量設計

①項目區主要種植水稻,一年三熟,設計凈灌溉定額645 m3/畝,設計凈灌水率0.880 m3/（s·萬畝）。

②灌溉水利用系數在項目實施后提高到0.75。

③灌渠分為斗渠和農渠,采用續灌。設計流量計算公式如下：

式中：Q為渠道的設計流量,m3/s；qs為設計灌水率,m/（s·萬畝）；As為渠道灌溉面積,萬畝；ηS灌溉水利用系數。

④最小流量：續灌渠道最小流量不宜小于設計流量的40%,相應的最小水深不宜小于設計水深的70%。根據本灌區用水制度,各渠道的最小流量按設計流量的50%考慮。

⑤各級渠道的平均流速按下式計算確定：

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；n為河床糙率。

4.2 渠道橫斷面設計

①灌溉渠道按明渠均勻流公式設計：

式中：Q為渠道設計流量,m3/s；A為渠道過水斷面面積,m2；C為謝才系數,m1/2/s。

②安全超高：

1）渠道襯砌超高值可采用0.3 m～0.8 m；兼作行洪的渠道,其襯砌超高宜適當加大。

2）4、5級渠道岸頂超高可按下式計算確定：h=1/4 hj+0.2,hj為加大流量得到的水深。

4.3 典型渠道縱斷面設計

①灌溉渠道的水位推求公式如下：

式中：H進為渠道進水口的設計水位,m；A0為渠道灌溉范圍內控制點的地面高程,m；為控制點與附近末能固定渠道設計水位的差值,取0.1 m～0.2 m；L為渠道的長度,m；ψ為水流通過渠建筑物的水頭損失。

②渠道縱斷面設計渠道底部縱坡根據實際地形選取。

4.4 渠道襯砌工程設計

由于渠道主要位于田垌里,渠道尺寸較小,故采用漿砌磚護砌；襯砌厚度不小于“一八”墻；采用1∶2水泥砂漿抹面防滲；因為本項目位于南方,所以不用作防凍處理；選取典型渠道計算,計算參數及成果見表2。

表2 矩形明渠斷面設計成果表

5 結論

鶴山市三鎮水資源較為豐富,但水資源利用率較為低下。為了提升當地水資源利用率,促進農業發展,帶動經濟建設,采取高標準農田工程建設。通過現場調查,區內現有灌溉與排水設施基本成型,但標準較低,水資源利用系數較低,水資源浪費嚴重。因此,進行輸排水工程建設是非常必要的。結合工程實際情況確定渠系工程斷面,采用漿砌磚護砌, 1∶2水泥砂漿抹面防滲。