平遠縣富石灌區供需水平衡及維修加固分析

張文勇

(廣東省梅州市平遠縣水利服務中心，廣東 梅州 514600)

水資源是灌區發展建設不可缺少的重要資源，對灌區規模、灌區作物選取影響較大。因此，在進行灌區提質改造建設時，對灌區灌溉水供需情況進行復核分析是十分必要的[1-3]。早期建設的灌區工程，其渠道、隧道等在長期使用過程中出現了一定的破損現象，嚴重影響到灌溉水的利用效率，針對這一類型的渠道、隧道進行維修加固治理是非常重要的，有助于提升水資源利用效率，促進農業、經濟發展[4-6]。

1 工程概況

富石灌區工程任務主要為灌溉為主，兼顧沿線百姓的生產用水。灌區設計灌溉面積為2.0萬畝，其中水田為1.613萬畝，早地為0.387萬畝。灌區主要擔負著我縣石正鎮和大柘鎮超竹村耕地灌溉和生活供水任務。灌區現有主要干支渠有5條，總長35.90km，其中總干渠長4.226km、西干渠長11.41km、東干渠長10.752km、中干渠長6.51km、棉羊支渠長3.002km。灌區渠系現有主要建筑物共146座，其中隧洞17條總長1753m、渡槽21座總長756m、反虹管7條總長2146m、分水閘33座、泄洪閘36座、節制閘2座、溢洪堰14處、涵洞7處、排洪槽9座。

根據GB 50288—99《灌溉與排水工程設計規范》中“濕潤地區或水資源豐富地區，以水稻為主，灌溉設計保證率80%～95%”，灌溉設計保證率P=90%。

2 灌溉制度

2.1 灌溉制度

根據2001年《平遠縣富石水庫安全加固工程初步設計報告》(第二章水文水利計算)已經審批通過，灌溉定額的計算依據《廣東省一年三熟灌溉定額》、《廣東省用水定額(試行)》(2007年)的規定，并按壤土計算，農業用水和主要作物需水量及現狀灌溉定額，以“淺、曬、濕”結合蓄雨的節水型水稻灌溉制度，采用續灌方式。

2.2 設計灌水率

根據《平遠縣富石水庫安全加固工程初步設計報告》，按壤土計算，選取(灌溉保證率P=90%)一年三熟年內設計凈灌水率為0.845m3/萬畝。

3 灌區供需水量平衡

3.1 灌區可利用水量

富石灌區工程供水量主要以引用富石水庫水為主，水庫壩址以上集雨面積53km2，興利庫容1976萬m3，因受汛期防汛水位限制，使水庫不能蓄水達到最高正常水位，最大可利用為1855萬m3。

水庫總來水量按徑流計算，計算成果見表1。

表1 設計年灌區供水量計算表 單位：萬m3

3.2 灌區需水量預測

3.2.1灌溉制度和水利用系數

該灌區農作物主要以水稻為主，旱地農作物主要有蔬菜、蠶豆、小麥等作物組成，實行水稻-水稻-小麥一年三熟制。據行業用水和主要作物需水量及現狀灌溉定額，以“淺、曬、濕”結合蓄雨的節水型水稻灌溉制度為根據。由于該灌區運行時間長、工程老化等因素，造成滲漏嚴重，水的利用系數較低，只有0.5左右。根據GB 50599—2010《灌區改造技術規范》中灌溉水利用系數：大型灌區渠系水利系數不應低于0.55；中型灌區不應低于0.65；小型灌區不就低于0.75；灌溉水利用系數，大型灌區不就低于0.50；中型灌區不應低于0.60；小型灌區不應低于0.70。相合該灌區加固改造要求，工程加固完成后渠系水利用系數可提高到0.65，灌溉水利用系數為0.6。

3.2.2灌溉面積計算

灌區設計灌溉面積2.0萬畝，其中農田1.613萬畝，旱地0.387萬畝。耕地折合為水田面積為1.7291萬畝。灌區設計灌溉各個干渠、支渠面積成果見表2。

表2 富石灌區各個干渠設計灌溉面積

3.2.3設計年需水量

灌區內灌溉需水量，土壤類型統一按砂壤土考慮，根據《廣東省一年三熟灌溉定額》(暨南大學出版社)，土壤類型統一按砂壤土考慮，經灌溉定額計算，一年三熟設計年的灌溉定額見成果表(灌溉定額為毛定額、灌溉水利用系數按0.6計)。

3.3 供需水量平衡計算

根據年內各月徑流量、需水量及水庫調節分配率，水庫損失量按月初和月未庫容的平均數的2.0%計算。按豐水年(P=10%)、平水年(P=50%)和枯水年(P=90%)各月水量平衡分配計算見表3—5。

表3 豐水年(P=10%)灌溉水量平衡計算表 單位：萬m3

表4 平水年(P=50%)灌溉水量平衡計算表 單位：萬m3

表5 枯水年(P=90%)灌溉水量平衡計算表 單位：萬m3

通過水量平衡計算可知各個設計年灌區來水量都能滿足灌溉用要求。枯水年(P=90%)總需水量最大，其值為1974.46萬m3；其全年余水量為1590.91萬m3，缺水量為1264.38萬m3，水量平衡后還余359.16萬m3，富石水庫的興利庫容為2022.72萬m3，防汛庫容為1976萬m3，可以滿足年內水量調度要求。灌區在用水調度的原則首先是滿足灌溉用水和生活用水前提下，進行發電調控。表中的損失量是指水在水庫月初庫容與月未庫容的平均值的2%計算。

4 加固維修方案分析

對灌區各干渠過流能力不滿足設計要求的渠段，采用擴大斷面方案或襯砌防滲減糙；對各干渠過流能力滿足設計要求的土渠段，對現狀渠道進行清淤及防滲襯砌；對各干渠能滿足設計過流要求混凝土渠道不再進行加固。

4.1 防滲襯砌方案

防滲襯砌的方法措施較多，結合本灌區實際情況，擬定以下兩種防滲襯砌方案進行比較，見表6。

表6 防滲襯砌方案比較表

相合工程實際情況來看，埋鋪式膜料類襯砌方式雖然造價高、施工工序繁雜，但施工簡單，質量可以保證；現澆混凝土，難裝模，難振搗，質量難保證，因此推薦采用埋鋪膜式混凝土防滲襯砌方案。

4.2 隧洞維修加固方案

灌區現有17條隧洞、總長1753m，其中總干渠2條，長91m；西干渠12條，長1421m；東干渠2條，長65m；棉羊支渠1條，長176m。因受建設時期技術、經濟條件的限制，隧洞開挖后除進出口進行了漿砌塊石襯砌外，大部分沒有進行防滲及防護襯砌，通過每年水利冬檢，隧洞多部分已進行維修襯砌，局部沒有進行防滲及防護襯砌，斷面不規則，糙率大，滲漏水嚴重，目前隧洞圍巖已經基本穩定。

為達到防滲減糙和結構安全目的，并便于施工，對未襯砌4條隧洞采用如下襯砌形式：洞底采用厚15cm的C25混凝土襯砌，洞壁采用厚20cm的C25混凝土襯砌。灌區隧洞基本情況見表7。

表7 隧洞加固改造措施

5 結語

(1)結合富石灌區的實際情況，對設計年灌區灌溉水供需平衡情況進行復核分析，采取維修加固措施后，可提高水資源利用效率，灌區灌溉水可實現供需平衡。

(2)選取埋鋪式膜料類、現澆混凝土兩種方案進行比選，采用埋鋪式膜料類方案進行渠道防滲加固施工簡便，適宜性強。針對隧洞采用底板采用C20砼厚15cm，兩側襯砌C20砼厚度為20cm防滲方案。

(3)建議工程早日實施，提高水資源利用效率，促進農業發展建設。