【文章內(nèi)容簡介】 年）灌溉設(shè)計保證率P＝50％。 灌溉制度的擬定西河灌區(qū)灌溉制度根據(jù)作物各發(fā)育階段的需水，依據(jù)灌溉試驗資料及群眾豐產(chǎn)經(jīng)驗擬定。并根據(jù)農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、用水計劃、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施及灌水方法進行修正，以使單位水量獲得最大經(jīng)濟效益。 （1）灌水定額與灌溉定額的設(shè)計和確定設(shè)計作物灌水定額是根據(jù)本地區(qū)灌溉試驗成果和現(xiàn)有灌溉制度實踐經(jīng)驗并結(jié)合水量平衡原理確定合理的播前灌水定額和各發(fā)育期灌水定額。并根據(jù)地下水埋深，灌區(qū)作物不同生育階段對水的敏感性等對所需水量進行調(diào)整。在確定灌水定額時參考了以下公式：①水量平衡方程WtWo＝Wr+Po+K+MET式中：Wt,Wo——時段內(nèi)和任一時段T時的土壤計劃濕潤層內(nèi)的儲水量：Wr——由于計劃濕潤層增加而增加的水量(若計劃濕潤層不變則無此項)；Po——保存在土壤計劃濕潤層內(nèi)的有效雨量；K——時段t內(nèi)的地下水補給量K＝KT，K為t時段內(nèi)平均每晝夜地下水補給量；M——時段t內(nèi)的灌溉水量；ET——時段t內(nèi)的作物田間需水量，ET＝et，e為t時段內(nèi)平均每晝夜的作物田問需水量。以上值可用mm或m3/畝計。②灌水定額公式：m＝Wmax—Wmin=667nH（θmaxθmin）式中：m——灌水定額，m/畝；Wmax，Wmin——土壤計劃濕潤層內(nèi)允許最大、最小儲水量，m3/畝； n——計劃濕潤層內(nèi)土壤的空隙率(以占土壤體積的百分數(shù)計)； H——該時段內(nèi)土壤計劃濕潤層的深度，m；θmax，θmin——該時段內(nèi)允許的土壤最大含水率和最小含水率(以占土壤空隙體積的百分數(shù)計)。 ③作物播前灌水定額公式： m1=667H(θmax一θ0)n m1——旱作物播前的灌水定額，m3/畝； H——土壤計劃濕潤層深度(m)，應(yīng)根據(jù)播前決定； n——相應(yīng)于H土層內(nèi)的土壤空隙率(以占土壤體積的百分數(shù)計)； θmox——一般為田間持水率(以占空隙的百分數(shù)計)； θo——播前H土層內(nèi)的平均含水率。 （2）灌水時間和灌水次數(shù)根據(jù)本灌區(qū)的氣象條件，作物生長的需要以及不同的灌水方式，在灌區(qū)現(xiàn)有的灌溉試驗成果及群眾豐產(chǎn)灌溉經(jīng)驗基礎(chǔ)上確定了合理的灌水起止時間和灌水次數(shù)，并參考下式：T= W0一Wmin e—k式中：t—開始進行灌水時的時間間距d；Wo——時段初土壤計劃濕潤層內(nèi)的儲水量；m3／畝。Wmin——土壤計劃濕潤層內(nèi)允許最小儲水量，m3/畝。e——t時段內(nèi)平均每晝夜的作物田間需水量，m3/畝。k——時段t內(nèi)的地下水補給量。灌區(qū)內(nèi)以糧食作物為主，按種植比例計劃，糧食作物占種植面積的77％，主要有小麥、大麥等；經(jīng)濟作物占種植面積的23％，主要有洋芋、豆類、胡麻等，糧經(jīng)比為77：23。根據(jù)水量平衡方程和灌水定額計算公式以及灌溉試驗及經(jīng)驗，經(jīng)計算，生育期的灌水定額一般為50—80m3/畝。其中糧食作物灌水定額一般為75m3/畝；經(jīng)濟作物一般為75m3/畝；泡地灌水定額為130m3/畝。綜合凈灌溉定額為334m3/畝。 規(guī)劃水平年灌溉制度見表4—4 灌水率 根據(jù)項目區(qū)的灌溉制度確定灌水率，為了消除灌水率高峰期和短期停水現(xiàn)象，在不影響作物需水要求的原則下對灌水率進行修正。經(jīng)計算設(shè)計灌水率為q＝．萬畝，詳見灌水率圖。項目區(qū)規(guī)劃設(shè)計 建設(shè)指導思想 合理調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，保護和改善生態(tài)環(huán)境本可研從改善灌區(qū)生產(chǎn)基礎(chǔ)條件，保護和和改善生態(tài)環(huán)境出發(fā)，以節(jié)水為中心，進行續(xù)建配套與節(jié)水改造，提高單方水效益。通過加快節(jié)水改造步伐，2015年灌區(qū)全部實現(xiàn)節(jié)水改造目標，并逐年調(diào)整作物種植結(jié)構(gòu)，壓縮耗水量大、產(chǎn)量低的農(nóng)作物，提高經(jīng)濟作物的種植比例，逐步擴大林草種植面積。本著綜合平衡灌區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，糧食安全保障和生態(tài)環(huán)境保護等方面的要求，逐年提高灌區(qū)農(nóng)民收入，水土資源逐步達到供需平衡，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，改善生態(tài)環(huán)境。充分利用地表水，合理開采地下水，從而實現(xiàn)灌區(qū)水土資源可持續(xù)利用和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。 提高渠道襯砌標準，減少渠道輸水損失渠道防滲襯砌是節(jié)約水量的重要措施，通過采用各種型式的高標準渠道防滲襯砌，減少了渠道輸水損失，大大提高了渠系水利用系數(shù)。 全面普及常規(guī)節(jié)水，因地制宜積極推廣高效節(jié)水技術(shù)灌區(qū)首先要解決大水漫灌的問題，以節(jié)水為突破口，普及常規(guī)節(jié)水，因地制宜，積極推廣各種高效節(jié)水技術(shù)，使灌區(qū)節(jié)水工作邁上一個新臺階。 總體設(shè)計，分步實施，平穩(wěn)過渡，逐步到位根據(jù)灌區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平和投入能力，按照加快水利設(shè)施配套完善，促進節(jié)水的總體原則，對整個灌區(qū)的續(xù)建配套與節(jié)水改造工作統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計，統(tǒng)一標準，分期設(shè)施。 項目建設(shè)目標項目區(qū)積極建設(shè)以骨干工程為主的節(jié)水改造項目，因地制宜調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，限制并壓縮耗水量大的農(nóng)作物種植面積，建立節(jié)水型灌溉制度，降低灌水定額，提高灌溉水利用率和單方水效益，努力實現(xiàn)“自流灌區(qū)常規(guī)節(jié)水化”奮斗目標。2009年度可研項目實施后，年節(jié)約水量740萬m3，，；增加人均收入由過去的1220元提高到1227元。 建設(shè)標準根據(jù)國家《防洪標準》(GB50201—94)和《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》 (GB50288—99)劃分，西河灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造2006年度計劃實施項目屬中型三等工程，依據(jù)規(guī)范和設(shè)計流量，河西壩干渠、單山壩干渠及建筑物按4級設(shè)計，其余干支渠及建筑物按5級設(shè)計。田間節(jié)水配套工程斗、農(nóng)渠及建筑物按5級設(shè)計，主要建筑物地震設(shè)防烈度為8度。 技術(shù)設(shè)計方案 總體方案設(shè)計 設(shè)計原則編制可研項目時，在指導思想上堅持盡量利用現(xiàn)有水利設(shè)施，對灌區(qū)內(nèi)老化失修、破損嚴重、輸水能力不足、無法正常運行的工程，予以拆除改建。對目前尚能勉強維持運行，但不能超負荷運行的加以改造維修，對建設(shè)時間短，設(shè)施破損程度輕，目前運行良好的可維持不動，盡力做到經(jīng)濟合理，方案優(yōu)良，措施可行，效益明顯。在選擇設(shè)計方案時，本著高標準設(shè)計，高起點施工，高質(zhì)量建設(shè)的原則，擇優(yōu)選項，通過多種方案比較，借鑒和吸收了西河灌區(qū)幾十年建設(shè)和運行中總結(jié)積累的經(jīng)驗和教訓，盡可能使設(shè)計方案符合規(guī)范標準。 渠道縱斷面設(shè)計2006年度可研項目渠道選線基本為原渠道走向，渠道基礎(chǔ)大部分較好，個別渠段裁彎取直。為了減輕渠道凍脹破壞程度，盡量使渠基座落在砂礫石層上，對大部分渠道縱坡采取不變的方案，只對部分渠段的縱坡作適當調(diào)整，滿足設(shè)計規(guī)范要求的不沖不淤條件。 渠道橫斷面設(shè)計灌區(qū)渠道斷面基本為梯形斷面，漿砌石襯砌和漿砌石與砼預(yù)制板混合襯砌兩種形式，鋪設(shè)砂礫石墊層厚30—40cm，由于墊層較薄，或墊層受到污染，導致渠道在運行中發(fā)生了凍脹變形。本次設(shè)計時，根據(jù)渠段地質(zhì)、氣象水文，具體分析渠道破壞的原因，采取置換、加厚墊層等措施解決凍脹問題。通過多年運行，證明只要采取適宜的防凍脹措施這種梯形渠的設(shè)計方案在本地區(qū)是切實可行的。同時，為了充分利用原渠基礎(chǔ)，且與原渠段銜接良好，減少水流的變化形態(tài)，故在渠道改建設(shè)計上干支渠橫斷面形式仍然確定為梯形斷面。襯砌形式采用砼現(xiàn)澆套襯和砌石、砌石與砼預(yù)制板混合結(jié)構(gòu)兩種。襯砌方案的選擇主要根據(jù)原渠的損壞程度及渠道的水力要素來確定。砼現(xiàn)澆套襯的實施方案：拆除部分損壞變形的渠段，鋪設(shè)墊層厚40—55cm，采用C10細粒砼砌石恢復(fù)原斷面，然后改建渠段全部全斷面套襯C20砼，由于該方案只是部分渠段拆除，未拆除渠段仍有變形、脫漿、裂縫以及輕微凍脹變形，渠坡及渠底凹凸不平，邊坡不夠均勻，因此，必須在其表面套襯一層砼，其主要原因有三：一是加固原渠段，二是使水流平穩(wěn)，三是外表美觀。由于本年度改建渠段流速大，故被套襯厚度確定為：渠底15cm，渠坡10cm。拆除重建的實施方案：拆除原渠段，置換部分凍脹渠坡基土，置換加大鋪設(shè)墊層厚度為40—65cm，采用C15細粒砼砌石或渠底用C15細粒砼砌石，渠坡用砼預(yù)制板襯砌。第一種設(shè)計方案每5m設(shè)置橫向伸縮縫，渠道渠底兩側(cè)坡腳處設(shè)置縱向伸縮縫。第二種設(shè)計方案每8m設(shè)置橫向伸縮縫。為保證渠道基礎(chǔ)的安全性、穩(wěn)定性，不致因外荷載因素發(fā)生變形、沉陷、裂縫，河西壩干渠、單山壩干渠、沿溝干渠、上壩干渠渠段將渠堤加寬到2m，由于地形條件限制。由于西河灌區(qū)地處高寒地區(qū)，冬季嚴寒，溫差大，海拔高，根據(jù)灌區(qū)水工設(shè)施運行情況看，灌區(qū)渠系損壞的主要因素是凍脹，過去于渠墊層設(shè)置厚度大多30—40cm，墊層厚度小導致墊層以下凍土鼓脹破壞渠道，在2001年度灌區(qū)續(xù)建配套建設(shè)中，墊層厚度平均為60cm，效果良好。為了更有效的防止凍脹破壞，必須進行抗凍脹計算。西河灌區(qū)屬強烈凍脹地區(qū)，依據(jù)《渠系抗凍脹設(shè)計規(guī)范》(SL23—29)對渠道進行用非凍脹性土置換渠床原狀土的抗凍脹計算，工程設(shè)計凍深按下式計算。Hd＝KpKdKzH0式中Hd——工程設(shè)計凍深(cm)： KP——頻率模比系數(shù) Kd——考慮日照及遮蔭程度的修正系數(shù) Kz——地下水影響系數(shù) K0——標準凍深(cm)西河灌區(qū)渠系建設(shè)物為4級，根據(jù)渠道走向，Kd取值范圍：——，——，—；地下水位在地面30m以下，—，灌區(qū)標準凍深162cm，經(jīng)計算渠道設(shè)計凍深：陽坡170cm，底部210 cm，陰坡250cm；根據(jù)計劃的設(shè)計凍深，渠床各部位置換濃度按下式計算：Hn＝sHdξ 式中Hn——置換深度cm ε——置換比％ Hd——置換部位的工程設(shè)計凍深cm ξ——襯砌厚度cm灌區(qū)地下水位在30m以下，對渠道凍脹無影響，渠道襯砌厚度為25—30cm，根據(jù)渠床土質(zhì)，置換比例為40—50％。經(jīng)計算渠道部位置換深度，陽面渠坡55cm，渠道底部70cm，陰面渠坡70cm，渠道凍土平均置換深度為65cm，根據(jù)往年實踐經(jīng)驗，用砂礫石墊層置換凍脹土防凍效果良好，是行之有效的防凍措施，故渠道設(shè)置65cm一40cm厚的砂礫石墊層，同時根據(jù)氣候變化，適當調(diào)整冬灌時間，避免渠內(nèi)結(jié)冰、凍脹；將土質(zhì)基礎(chǔ)的邊坡調(diào)整為1：，砂礫石基礎(chǔ)的邊坡調(diào)整為1：，在條件具備的渠道上設(shè)置排水溝或在砌體下部采用排滲設(shè)施。渠道墊層置換厚度表渠道名稱置 換 厚 度(cm)陽 坡陰 坡上 部下 部渠 底上 部下 部計算值采用值計算值采用值計算值采用值計算值采用值計算值采用值上壩干渠50406760686555407065南干渠50406760686555407065河西壩干渠45406750605550406555單山壩干渠45406050605550406555沿溝干渠50406760706555407065 渠道設(shè)計流量確定本可研計劃實施的續(xù)建配套與節(jié)水改造項目，干渠按續(xù)灌方式設(shè)計，依據(jù)規(guī)劃水平年(2010年)的灌溉制度和渠道控制灌溉面積重新核算后的流量作為本次改建渠道的設(shè)計流量。渠道設(shè)計流量按下式計算Qs＝qsAs／hs式中：Qs——改建渠道的設(shè)計流量(m3/s)qs—設(shè)計灌水率(m3/s萬畝)As——該渠道控制灌溉面積(萬畝)hs——灌溉水利用系數(shù)通過計算核定：上壩干渠設(shè)計流量Qs＝，加大流量Qs＝；南干渠設(shè)計流量Qs＝，加大流量Qs＝；河西壩干渠設(shè)計流量Qs＝，加大流量Qs＝10m3/s；單山壩干渠設(shè)計流量Qs＝，加大流量Qs＝5m3/s；沿溝干渠設(shè)計流量Qs＝，加大流量Qs＝；各渠道流量計算結(jié)果見表5—1渠道流量計算表表5—1序號渠道名稱控制面積(萬畝)設(shè)計灌水率(m3/s萬畝)灌溉水利用系數(shù)流量(m3/s)Q設(shè)計Q加大1上壩干渠2南干渠3河西壩干渠104單山壩干渠55沿溝干渠由于西河灌區(qū)干渠控制面積都比較大，農(nóng)作物種植以小麥、大麥為主，種植比例較大，灌水輪期短，要求流量都較大，故取其加大百分數(shù)的上限作為加大流量設(shè)計標準，進行流量確定。渠道流量加大百分數(shù)見表5—2渠道流量加大百分數(shù)表表5—2設(shè)計流量（m3/s）小于11551010—30加大百分數(shù)（%）3035253020251520 渠系建筑物設(shè)計渠系建筑物的規(guī)劃和設(shè)計滿足《灌溉排水渠系設(shè)計規(guī)范》(GB50288—99)和《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》(SL203—97)的要求，本著因地制宜，技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，安全適用的原則，對有防滲、排水、穩(wěn)定、抗凍要求建筑物進行相應(yīng)計算，以達到建筑物功能完備，安全可靠，經(jīng)濟合理的設(shè)計要求，本次設(shè)計的建筑物主要有渠首樞紐、分水閘，車橋、渡槽、跌水等。 (1)渠首工程改建渠首樞紐始建于1975年，設(shè)計流量25m3/s，主要由攔河壩、導流墻、溢流壩、進水閘和泄沖閘組成，限于當時的歷史條件，工程未能達到設(shè)計標準，且已運行近三十年，其運行年限已超過設(shè)計壽命，由于缺乏必要的資金維修養(yǎng)護，工程設(shè)施損壞，老化失修嚴重。渠首樞紐存在的問題（1）攔河壩：攔河壩底部被掏空，基礎(chǔ)裸露，部分漿砌石脫落，壩體漿砌石部分塌陷，裂縫嚴重。（2）溢流壩：溢流壩壩面漿砌石部分脫落，壩體塌陷嚴重，壩基底部被掏空，基礎(chǔ)裸露。（3）導流墻：導流墻由于老化失修，墻面部分漿砌石脫落，導流墻背面底部被掏刷。（4）進水閘：進水閘