水庫灌溉工程設(shè)計(jì)淺析

1、水庫灌溉工程設(shè)計(jì)淺析 摘要：本文介紹了麻溝水庫基本水利計(jì)算和工程設(shè)計(jì)以及其所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，該工程的修建能解決灌區(qū)人畜飲水和農(nóng)業(yè)灌溉問題，以供參考。 關(guān)鍵詞：水庫灌溉工程；設(shè)計(jì)；建設(shè)；效益分析 1工程背景 當(dāng)前水庫灌溉是一項(xiàng)有效供水和灌溉措施1-5。麻溝水庫灌溉工程位于遵義市匯川區(qū)泗渡鎮(zhèn)麻溝村，是遵義市北片區(qū)唯一較高的水源點(diǎn)，壩址距泗渡鎮(zhèn)境內(nèi)210國道約8.0km，距遵義市約37.0km，有鄉(xiāng)村公路從壩址通過，工程對(duì)外交通方便。麻溝水庫壩址以上流域面積57.0km2（其中明流14.2km2，伏流及凹地42.8km2），主河道長16.2km，主河道平均比降26.2。壩址處多年平均流量1.09m3

2、/s，多年平均徑流量3440萬m3。設(shè)計(jì)流域及灌區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，受東南海洋和孟加拉灣暖濕氣流的影響，降水量較充足，加上無霜期長，光、熱、水同季，有利于作物的生長。麻溝水庫灌溉工程的主要任務(wù)是灌溉。工程建設(shè)后將解決匯川區(qū)泗渡鎮(zhèn)、高坪鎮(zhèn)和董公寺鎮(zhèn)3924.5hm2（5.8868萬畝）的農(nóng)田灌溉和灌區(qū)內(nèi)15000人、大牲畜3000頭和小牲畜12000頭的人畜飲水問題。 2工程建設(shè)的必要性 在麻溝水庫灌區(qū)范圍內(nèi)，僅有雙仙和大廠溝兩座?。ㄒ唬┬退畮欤海?）大廠溝水庫在除險(xiǎn)后總庫容達(dá)140萬m3,興利庫容104萬m3，放水涵洞出口高程932.8m，設(shè)計(jì)灌溉面積3668畝，灌面

3、高程在930.0m以下；（2）雙仙水庫經(jīng)除險(xiǎn)后總庫容139萬m3，興利庫容117.4萬m3，放水涵洞出口高程963.1m，設(shè)計(jì)灌溉面積5100畝，灌面高程在960.00m以下；兩水庫設(shè)計(jì)灌面共計(jì)8768畝，現(xiàn)在正在承擔(dān)起泗渡鎮(zhèn)片區(qū)的灌溉和人蓄飲用的重?fù)?dān)，但由于雙仙和大廠溝兩座小（一）型水庫已修建多年（目前已被列為病險(xiǎn)庫），水庫的長年淤積和運(yùn)行，已導(dǎo)致水庫取水保證率低，再加之水庫本身的高程比較低，能覆蓋的面積相對(duì)較小。由于水資源的缺乏，用水無法保障，阻礙了綠色產(chǎn)業(yè)和糧食產(chǎn)量的發(fā)展。為了更好的造福地方百姓，推動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展，必須盡快解決缺水的問題。項(xiàng)目區(qū)灌溉基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，水利化程度較低，灌溉

4、用水問題突出，急需修建較大的水利工程以解決項(xiàng)目區(qū)干旱缺水的現(xiàn)狀。 3工程水利計(jì)算 麻溝水庫灌溉工程的主要任務(wù)是灌溉。工程建設(shè)后將解決匯川區(qū)泗渡鎮(zhèn)、高坪鎮(zhèn)和董公寺鎮(zhèn)3924.5hm2（5.8868萬畝）的農(nóng)田灌溉和灌區(qū)內(nèi)15000人、大牲畜3000頭和小牲畜12000頭的人畜飲水問題。考慮到社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和當(dāng)?shù)厮Y源條件以及供水對(duì)象的特點(diǎn)，灌溉保證率取p=80%、農(nóng)村人畜飲水供水保證率取p=95、環(huán)境用水保證率取p=90%。 3.1正常水位的確定 根據(jù)本工程的實(shí)際，綜合工程建壩條件、工程投資和水庫水量計(jì)算等因素，為滿足河流規(guī)劃要求，在本工程可行性研究階段初步擬定1036m、1038m、1040m三

5、個(gè)正常蓄水位方案進(jìn)行比選。從水量計(jì)算來看，麻溝水庫正常蓄水位從1036m增加到1038m時(shí)，興利庫容增加129萬m3，可供水量增加170萬m3，單方庫容增加1.32m3水；從1038m增加到1040m時(shí)，興利庫容增加150萬m3，可供水量增加132萬m3，單方庫容增加0.88m3水。雖然1036m正常蓄水位方案投資最省，比1038m正常蓄水位方案少632.92萬元，但1036m正常蓄水位方案可供水量比1038m正常蓄水位方案少170萬m3，沒有達(dá)到充分利用水資源。而正常蓄水位1040m方案工程總投資比正常蓄水位1038m方案多438.24萬元。因此，綜合壩址地質(zhì)條件、工程投資和來水用水等因素，

6、本階段推薦正常蓄水位為1038m，相應(yīng)庫容1040萬m3。 3.2水利調(diào)節(jié)計(jì)算 灌溉需水量根據(jù)工程的灌溉面積、田土比例及作物組成，采用相應(yīng)作物相應(yīng)年份的灌溉定額進(jìn)行長系列計(jì)算。麻溝水庫為不完全多年調(diào)節(jié)，其計(jì)算時(shí)段5月8月為旬，其他月份為月。灌區(qū)內(nèi)渠系水利用系數(shù)取為0.70，田間水利用系數(shù)0.95，灌溉水利用系數(shù)0.665。經(jīng)計(jì)算，灌區(qū)多年平均灌溉用水量為1860萬m3，p=80%，灌溉用水量為2130萬m3。麻溝水庫在保證設(shè)計(jì)灌面灌溉前提下，還可以解決灌區(qū)范圍內(nèi)1.5萬人、0.3萬頭大牲畜和1.2萬頭小牲畜的人畜飲用水問題。根據(jù)有關(guān)規(guī)范，農(nóng)村人均用水定額采用0.075m3/d、大小牲畜用水定額

7、采用0.050m3/d、0.030m3/d，設(shè)計(jì)擬采用渠道供水。經(jīng)計(jì)算，麻溝灌區(qū)農(nóng)村人畜用水量（毛）為89.7萬m3/年。3.3渠道流量計(jì)算對(duì)麻溝水庫水稻、蔬菜歷年最大旬定額進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，p=80%，水稻、蔬菜、果林最大旬定額為分別為64.8m3/畝、10.1m3/畝和3.87m3/畝。根據(jù)其渠系布置及各渠道分布的灌面，自渠末逐渠道向渠首推算，計(jì)算得到各渠道設(shè)計(jì)流量成果，其中渠道輸水方案渠系水利用系數(shù)為0.70，干、支渠輸水損失分別為10.7225。根據(jù)各干支渠的控制灌面及渠道長度從支渠到干渠，再到總干渠逐條渠道計(jì)算灌溉設(shè)計(jì)流量，即得到總干渠首設(shè)計(jì)流量為3.84m3/s。由于灌區(qū)人畜飲水供水采用渠

8、道供水，人畜飲水供水量按渠長均分。 4工程總體布置及主要建筑物 4.1工程總體布置 本工程規(guī)模為中型，工程等別為iii等。本工程壩線具有唯一性，從壩線地形地質(zhì)條件看，該壩線可建剛性壩，也可考慮當(dāng)?shù)夭牧先嵝詨巍Ｂ闇纤畮旃喔裙こ虡屑~總體布置為：鋼筋混凝土面板堆石主壩，鋼筋混凝土面板堆石副壩，主壩左岸邊溢洪道，左岸導(dǎo)流兼放空隧洞，左岸取水隧洞，南向灌區(qū)渠系建筑物，其中鋼筋混凝土面板堆石主壩最大壩高54.3m，鋼筋混凝土面板堆石副壩最大壩高18.8m，水庫正常蓄水位1038m，死水位1017m，正常蓄水位以下庫容1040萬m3，最大庫容1160萬m3，取水隧洞布置于大壩左岸，取用流量3.84m3/s，

9、設(shè)一岸塔式進(jìn)水口，取水隧洞全長808.44m，取水隧洞含有壓進(jìn)水口和無壓城門隧洞兩部分，取水隧洞尺寸為寬高=2.0m2.567m；灌區(qū)渠系及建筑物平面總長度87.14km。 4.2主要樞紐建筑物 鋼筋混凝土面板堆石壩軸線選擇重力壩壩軸線下游20.0m處，計(jì)算得防浪墻頂高程1041.00m，取防浪墻高1.2m，故壩頂高程為1039.80m，壩軸線長度為159.65m。大壩上、下游壩坡均為11.4。擬定壩頂頂寬7.0m，凈寬為6.0m。河床段趾板建基面高程為985.50m，最大壩高54.30m。本工程防滲混凝土面板采用等厚結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，厚度為0.45m；面板設(shè)垂直縫，在兩壩肩附近的面板設(shè)張性垂直縫，間

10、距6m左右，其余部分的面板設(shè)壓性垂直縫，間距為8.0m。本方案趾板采用趾板面等高線垂直于“x”線布置形式，趾板厚0.5m，其寬度按巖石地基容許水力梯度確定，趾板寬度統(tǒng)一取為6.5m，河床及兩岸趾板每隔12m15m設(shè)一條伸縮縫。溢流凈寬12m，堰頂高程1033.0m，分2孔，分別設(shè)6m5m(寬高)的平板鋼閘門，溢流堰為wes型實(shí)用堰，由上游面曲線、下游面曲線、泄槽段、圓弧段和底流消力池段組成，總長225.041m（含消力池、護(hù)坦）。取水隧洞進(jìn)水口布置在離大壩左壩肩約300.0m處。灌區(qū)渠道設(shè)計(jì)考慮每隔10m設(shè)置伸縮縫，縫寬0.02m0.03m，縫間采用適應(yīng)結(jié)構(gòu)變形，粘結(jié)能力強(qiáng)，防滲性能良好的填料

11、填實(shí)?？偢汕傞L6.3km，渠首流量3.84m3/s，渠道斷面尺寸為寬高=2.2m2.70m。在總干渠末端分出北干渠和南干渠。北干渠總長14.55km，渠首流量0.312m3/s，渠末流量0.128m3/s，渠道斷面尺寸為（寬高=）0.85m1.10m0.65m0.8m。龍午壩支渠平面總長6.50km（含建筑物），渠首流量0.262m3/s，渠末流量0.252m3/s，其中，渠道總長6.05km，渠道斷面尺寸為（寬高=）0.8m1.10m；倒虹管1座，總長450m，管徑450。從以往工程經(jīng)驗(yàn)可知，在同一流量，同一高程，同一地形地質(zhì)條件下，渡槽的造價(jià)約為倒虹管的2.5倍，渡槽的造價(jià)較高，因此，從

12、節(jié)約投資的角度出發(fā)，盡量少選用渡槽，但從節(jié)約水頭的角度出發(fā)，為了滿足末端控制灌面高程，在渠系的適宜位置選擇了渡槽輸水。麻溝灌區(qū)工程共有渡槽9座，總長1187.40m，渡槽斷面尺寸為寬高=1.902.56m1.2m1.20m。 5工程經(jīng)濟(jì)效益分析 工程總投資為58798萬元。靜態(tài)投資為58798萬元，其中：工程部分投資33449.13萬元；環(huán)境移民投資25348.87萬元；基本預(yù)備費(fèi)率為5；不計(jì)算建設(shè)期貸款利息。經(jīng)計(jì)算，本工程經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率8.13%，大于8%；經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值748萬元，大于0；效益費(fèi)用比1.01大于1；投資回收期13.7年。經(jīng)濟(jì)分析各主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均大于基本要求，經(jīng)濟(jì)分析可行。據(jù)調(diào)查

13、，灌區(qū)農(nóng)民2010年人均可支配收入5135元/人，2011年2014年按年平均增長率5%計(jì)算，預(yù)測2014年平均可支配收入6241元/人，多年平均年灌溉用水量2130萬m3，畝均用水362m3，初步確定按1.2%計(jì)算的可承受水價(jià)為2014年為0.20元/m3；人畜飲水水價(jià)按0.6%計(jì)算可承受水價(jià)，年平均每人、頭供水量為30m3，水價(jià)為1.23元/m3。表1所示為工程成本費(fèi)用表，工程年財(cái)務(wù)收入合計(jì)536萬元，略大于年運(yùn)行成本支出520萬元，灌區(qū)能夠維持正常運(yùn)行。從財(cái)務(wù)初步分析可知，項(xiàng)目收入能保證項(xiàng)目正常運(yùn)行，但項(xiàng)目建設(shè)資金需要政府大力扶持，項(xiàng)目具備基本生存能力，財(cái)務(wù)分析可行。 6結(jié)語 本工程的修建，可以解決項(xiàng)目區(qū)干旱缺水的現(xiàn)狀，克服實(shí)際工程的用水問題。麻溝水庫灌溉工程技術(shù)上是可行的，同時(shí)它的經(jīng)濟(jì)效益較為顯著。筆者認(rèn)為通過合理的工程樞紐布置，包括水庫大壩和渠道，來解決缺水灌溉問題是一個(gè)較為可行的方法。水庫灌溉工程可以取得合理的經(jīng)濟(jì)效益。本工程可為類似工程提供借鑒。 作者:薛娜 單位:陜西省寶雞峽引渭灌溉管理局 參考文獻(xiàn): 1李昌前.水庫灌溉工程施工技術(shù)及管理j.水利科技與經(jīng)濟(jì),2015,21(2):113-1