湄江水庫中型灌區(qū)改造工程機電及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計

吳文海

（湄潭縣水務(wù)局，貴州 湄潭 564100）

0 引言

隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的加速和農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施的老化，中型灌區(qū)的改造升級成為了確保糧食安全和提高灌溉效率的關(guān)鍵措施。湄江水庫中型灌區(qū)改造工程旨在通過機電及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化與更新，提高灌區(qū)的灌溉能力和水資源的利用效率。通過本次改造，預(yù)期達(dá)到提高灌溉面積、改善灌溉條件、提升水資源利用效率和增強農(nóng)田抵御自然災(zāi)害能力的目的，為地區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)[1]。

1 工程概況

湄江水庫灌區(qū)位于貴州省遵義市湄潭縣中北部，設(shè)計灌溉面積5.71萬畝，現(xiàn)狀灌溉面積4.60萬畝。灌區(qū)部分輸配水骨干工程、渠系建筑物、管理體制機制、信息化工程等由于資金有限，加之物價上漲，灌區(qū)工作狀況仍然存在較大短板，灌區(qū)內(nèi)仍有未防滲渠道或防滲不達(dá)標(biāo)渠道，亟待維修改造。針對上述情況，進(jìn)行湄江水庫中型灌區(qū)改造工程的建設(shè)，灌區(qū)以湄江水庫為水源，本次規(guī)劃恢復(fù)灌溉面積11 131 畝、改善灌溉面積46 000 畝。灌區(qū)通過現(xiàn)狀湄江水庫總干渠、東干渠、西干渠、支渠等骨干渠道輸水至田間進(jìn)行灌溉[2]。湄江水庫總干渠、東干渠、西干渠、西十支渠現(xiàn)狀均有不同程度損壞，沿線渠道滲漏。本階段通過對湄江水庫總干渠、東干渠、西干渠、西十支渠損壞段進(jìn)行節(jié)水改造，配套改造渠系建筑物，完善灌區(qū)配水設(shè)施、量水設(shè)施及管理設(shè)施。項目實施后，湄江水庫灌區(qū)有效灌面達(dá)到5.71 萬畝，實施改造后灌區(qū)骨干灌排設(shè)施基本完善，可實現(xiàn)單個灌區(qū)整體性改造，即達(dá)到改造一個成一個的總體目標(biāo)要求。

改造工程建設(shè)內(nèi)容：①渠首（水源）工程，更換DN900 電動閘閥3 套，更換DN600 電動閘閥1套；②骨干輸配水工程，骨干渠道改造4 條，合計64.989 km；③骨干排水工程，骨干排水溝改造6 條，合計5.452 km；④骨干渠（溝）系建筑物及配套設(shè)施，改造渠系建筑物合計119 座（改造107 座、新建12座），更新改造信息管理中心1 處，更新改造應(yīng)急物資庫房1 處。

2 機電設(shè)備

2.1 水力機械

本項目不涉及灌溉排水泵站。本次設(shè)計84 處分水閘改造為管道放水，設(shè)閘閥84 套；里村輸水管（里村支渠渠改管）各分水節(jié)點設(shè)置閘閥8 套；獅子埡輸水管（獅子埡支渠渠改管）管道低凹處設(shè)置泄水排沙閥2 套，各分水節(jié)點設(shè)置閘閥30 套；河村輸水管（河村支渠渠改管）管道低凹處設(shè)置泄水排沙閥2 套，各分水節(jié)點設(shè)置閘閥28 套；新建永興輸水管管道低凹處設(shè)置泄水排沙閥2 套，各分水節(jié)點設(shè)置閘閥7 套；改造浦水河倒虹吸管，倒虹吸管現(xiàn)狀為鑄鐵管，排沙閥損壞，本次改造更換DN200 鑄鐵閘閥（1 MPa）泄水排沙閥一套[3]。

2.2 電氣設(shè)備

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，項目不涉及灌溉排水泵站及新建強電改造，湄江水庫東、西干渠分水閘及干渠泄水閘現(xiàn)狀均采用手、電兩用螺桿式啟閉機，本次擬建閘門遠(yuǎn)程控制站點現(xiàn)均有220 V 輸電線路接入啟閉室。

閘門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主要是通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測閘門啟閉狀態(tài)與開度，達(dá)到能夠在調(diào)度指揮中心遠(yuǎn)程控制閘門啟閉以及實現(xiàn)閘門自動控制和系統(tǒng)聯(lián)動，同時通過視頻傳輸?shù)膶崟r圖像可以直觀了解閘門的運行工況以及周邊環(huán)境。現(xiàn)場通過PLC 來控制閘門啟閉設(shè)備，通過閘位計實時確定閘門的開度，提高自動化控制程度，減少人工誤差。通過設(shè)立保護(hù)裝置，能對執(zhí)行過程中發(fā)生的意外情況進(jìn)行技術(shù)處理[4]。

本次設(shè)置閘門采用遠(yuǎn)程控制設(shè)備進(jìn)行閘門控制，閘門現(xiàn)場進(jìn)行本地控制，調(diào)度指揮中心通過有線（光纖）或4G 傳輸對閘門進(jìn)行遠(yuǎn)程控制與查看。閘門遠(yuǎn)程控制將通過閘門管理站所控制軟件下發(fā)指令實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，數(shù)據(jù)將儲存于閘控服務(wù)器中，貴州省省級管理平臺可以調(diào)取調(diào)度中心閘控服務(wù)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查看。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，本次擬建閘門遠(yuǎn)程控制站點均有220 V 輸電線路接入啟閉室，故市電供電水工閘門遙控終端設(shè)備主要是用在現(xiàn)場具備市電供電能力和通信距離較遠(yuǎn)的渠道閘門的遙控和現(xiàn)場控制，現(xiàn)場控制優(yōu)先級高于遙控。

3 金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計

該工程項目中水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備主要設(shè)置在渠系建筑物上，本次改造各類水閘合計102 座，其中：泄水閘9 座、分水閘93 座。湄江水庫東、西干渠分水閘及干渠泄水閘閘門現(xiàn)狀為鑄鐵閘門，運行正常，閘門不作改造，僅對啟閉機進(jìn)行更換；分水閘中茅壩支渠、汪家寨支渠、茅坪支渠、天棚支渠、上壩支渠、馬義支渠、雙塘支渠新建機門一體式鑄鐵閘門控制放水，合計7 處；其余分水閘采用閘閥控制。分水閘門均采用鑄鐵閘門，配備手動螺桿式啟閉機，運行條件為動水啟閉。

3.1 泄水閘改造

本次改造泄水閘9 座（總干渠泄水閘、坪江泄水閘、金家橋泄水閘、張家大土泄水閘、朝陽泄水閘、流河渡泄水閘、魚岔口泄水閘、界溪泄水閘、浦水河泄水閘），現(xiàn)狀骨干渠道上泄水閘布置分散，閘門運行正常，啟閉設(shè)施均存在不同程度的啟閉故障，造成汛期渠道正常運行存在較大安全隱患。本次泄水閘改造主要進(jìn)行啟閉設(shè)備更換，采用手、電兩用螺桿式啟閉機。泄水閘改造情況如表1 所示。

表1 泄水閘改造情況表

3.2 分水閘改造

本次設(shè)計改造分水閘合計93 座，其中：新建分水閘12 座，改造分水閘81 座。

（1）干渠分水閘改造

西干渠分水閘和東干渠分水閘閘門運行正常，啟閉設(shè)施存在不同程度的啟閉故障。西干渠分水閘啟閉設(shè)施采用QL-100-SD 進(jìn)行更新，東干渠分水閘啟閉設(shè)施采用QL-80-SD 進(jìn)行更新。

（2）支渠分水閘改造

分水閘中茅壩支渠、汪家寨支渠、茅坪支渠、天棚支渠、上壩支渠、馬義支渠、雙塘支渠新建機門一體式鑄鐵閘門控制放水，合計7 處，分水閘門均采用鑄鐵閘門，配備手動螺桿式啟閉機，運行條件為動水啟閉。其余分水閘采用閘閥控制。分水閘改造情況如表2 所示。

表2 分水閘改造情況表

3.3 防腐蝕措施

上述所有門體及埋件外露部分的金屬結(jié)構(gòu)件都要進(jìn)行防腐處理，先對金屬結(jié)構(gòu)件表面進(jìn)行脫脂凈化，噴射處理后表面清潔度等級不低于Sa2.5 級，底層采用環(huán)氧富鋅防銹底漆，厚度為80 μm，中間層采用環(huán)氧云鐵防銹漆，厚度為100 μm，涂層采用各色氯化橡膠面漆，厚度為70 μm，埋設(shè)件外露部分采用涂料防腐。具體參照SL 105-2007《水工金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

3.4 制造、運輸、安裝和檢修條件

上述所有門體及埋件均由有制作、加工資質(zhì)的生產(chǎn)廠家在工廠里按照設(shè)計樣圖、文件和相關(guān)規(guī)范進(jìn)行加工、制作等工序。根據(jù)運輸公路和現(xiàn)場的交通條件，該工程閘及埋件在廠里制作、加工、驗收完成后，整體運輸至施工現(xiàn)場。門體及埋件的安裝應(yīng)編制施工技術(shù)方案和安全技術(shù)措施，按照SL 400-2007《水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)與機電設(shè)備安裝安全技術(shù)規(guī)程》相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行安裝。

4 采暖通風(fēng)設(shè)計

工程屬亞熱帶溫和濕潤氣候區(qū)，具有明顯的大陸性季風(fēng)氣候特征，氣候溫和，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，水熱同季，無霜期長，日照偏少，隨海拔高度及地貌類型的不同，氣候差異較為明顯。本階段暖通的主要設(shè)計內(nèi)容為總干渠湄江管理房、西干渠朝陽管理房內(nèi)采暖與通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計。

項目中管理房采用自然通風(fēng)與局部空調(diào)相結(jié)合的方式。根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，管理房采用造價較高的中央空調(diào)方案無必要，但是對于辦公室、會議室等房間采用局部空調(diào)則是必要的。由于空調(diào)冷負(fù)荷很小，從經(jīng)濟實用的角度出發(fā)，管理房辦公室、會議室等房間空調(diào)機采用分體式空調(diào)器。管理房辦公室、會議室等以外房間通過可開外窗進(jìn)行自然通風(fēng)即可滿足房間通風(fēng)換氣的效果。

5 總結(jié)

當(dāng)前湄江水庫中型灌區(qū)改造工程機電及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計已完成，泄水閘、分水閘等設(shè)備已投入運行當(dāng)中，有效地完善了項目區(qū)內(nèi)農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施及維修了已損壞水利設(shè)施，提高了灌區(qū)灌溉保證率和灌溉效益，增強抵抗自然災(zāi)害的能力，從而達(dá)到提高項目區(qū)的糧食綜合生產(chǎn)能力。改造后灌區(qū)有效灌溉面積達(dá)到5.71 萬畝，骨干渠系水利用系數(shù)達(dá)到0.68，灌溉水利用系數(shù)達(dá)到0.64，年灌溉用水量為2 312.79 萬m3，骨干渠系水利用系數(shù)提高18.2%，灌溉水利用系數(shù)提高16.9%。工程項目實施前后灌溉水利用系數(shù)計算得年節(jié)水量為786.35 萬m3。湄江水庫中型灌區(qū)改造工程機電及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計完全符合工程的要求。機電及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計充分體現(xiàn)了布局科學(xué)、設(shè)計先進(jìn)、運行可靠、經(jīng)濟合理的設(shè)計理念。