【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 一片，計(jì)劃在2010年前完成灌區(qū)主干渠、支渠的配套與改造工程，因此，這些渠系的渠系水利用系數(shù)要求達(dá)到《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5028899）要求的標(biāo)準(zhǔn)。到本次規(guī)劃的設(shè)計(jì)水平年2020年，灌區(qū)的續(xù)建配套與改造規(guī)劃工作全面完工，灌區(qū)的渠系水利用系數(shù)全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求。不同水平年灌區(qū)渠系水利用系數(shù)詳見表41３。根據(jù)本灌區(qū)的具體情況，對(duì)(1968年~1998年)進(jìn)行長(zhǎng)系列逐年計(jì)算，根據(jù)當(dāng)?shù)靥裂呤褂们闆r，將灌區(qū)塘堰概化成小型水庫(kù)進(jìn)行調(diào)算，并且作為最先調(diào)算的蓄水工程，水庫(kù)的蒸發(fā)損失，按庫(kù)蒸發(fā)觀測(cè)資料逐步扣除，水庫(kù)滲漏1mm/d計(jì)算。某橋水庫(kù)灌區(qū)的春灌缺水嚴(yán)重，經(jīng)細(xì)分析，春灌期間，主要農(nóng)作物為小麥和油菜，這些作物對(duì)灌水時(shí)間的要求不是特別的敏感，根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB5028899)小麥的灌水延續(xù)時(shí)間最大可達(dá)20天，因此，對(duì)當(dāng)年的11月上旬至第二年4月上旬的春灌缺水情況可作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。本灌區(qū)只考慮夏灌缺水的情況。灌區(qū)的水量平衡各種水平年的缺水情況詳見表41２。根據(jù)以上計(jì)算、分析，灌區(qū)的不同水平年的水量平衡結(jié)果為：在基準(zhǔn)水平年2000年，灌區(qū)工程老損嚴(yán)重，灌區(qū)發(fā)生缺水年份有15年，%。2010年，隨著灌區(qū)工程的配套與改造， 灌溉管理制度的健全，灌區(qū)發(fā)生缺水破壞年份有14年，%。到水平年2020年，隨著規(guī)劃的全面實(shí)施，并且配合相應(yīng)的非工程性的節(jié)水灌溉措施，則灌區(qū)發(fā)生的缺水破壞的年份減少到8年，%。灌區(qū)不同水平年的供需平衡計(jì)算成果詳見表413。某橋水庫(kù)灌區(qū)地處我國(guó)濕潤(rùn)地，灌區(qū)內(nèi)以水稻、小麥、蔬菜等農(nóng)作物為主，其灌溉保證率可在75~85%之間選取，根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB5028899)的規(guī)定，結(jié)合本灌區(qū)的具體情況，選定本灌區(qū)的設(shè)計(jì)灌溉保證率為75%。目前，灌區(qū)的水稻作物的灌溉方式仍采用“淺灌適蓄”的灌溉制度，隨著灌區(qū)的配套與改造和管理水平的逐步提高，灌區(qū)將全面推廣“薄、淺、濕、曬”控制灌溉的灌溉制度。從灌區(qū)的水量平衡成果來(lái)看，以灌區(qū)一條總干渠，二條干渠，十二條支渠控制整個(gè)灌區(qū)的設(shè)計(jì)灌溉面積，其灌溉保證率將達(dá)到設(shè)計(jì)要求的75%。設(shè)計(jì)灌水率是渠道工程設(shè)計(jì)的依據(jù)，應(yīng)取水源供水有保證，灌溉用水大，符合灌溉保證率標(biāo)準(zhǔn)的某一年，作為設(shè)計(jì)代表年，根據(jù)本灌區(qū)水量平衡分析結(jié)果，選取1994為設(shè)計(jì)灌水率代表，設(shè)計(jì)代表年的初步灌水率詳見表41４。灌水率按下式計(jì)算qik=aimik/qik……第i種作物第k次灌水的灌水率(m3/s/萬(wàn)畝)mik……第i種作物第k次灌水的灌水定額(m3/s/萬(wàn)畝)Tik……第i種作物第k次灌水的灌水延續(xù)時(shí)間(d)Ai……第i種作物的種植比。(o/2)根據(jù)表414可繪出設(shè)計(jì)代表年初步灌水率示意圖，初步設(shè)計(jì)的灌水率高低值相差較大，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行修正，修正的方法依據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)劃(GB5028899)》，同時(shí)考慮到蔬菜灌溉面積較小，對(duì)于不能與其它作物同時(shí)灌水不宜合并灌水的部分，則采用當(dāng)?shù)厮垂┧?，以延續(xù)時(shí)間大于15天的最大灌水率作為設(shè)計(jì)灌水率。，設(shè)計(jì)灌溉流量為8m3/s，灌區(qū)內(nèi)配套總干渠一條，東西干渠各一條，支渠12條。從本章表412和表413可見，按現(xiàn)狀實(shí)灌面積，渠道工程不配套，輸水緩慢、跑水、建筑物漏水、渠系滲漏嚴(yán)重，%，水土資源利用率很低，若經(jīng)過(guò)骨干工程整修配套，，％，通過(guò)進(jìn)一步的對(duì)灌區(qū)工程配套加固改造，進(jìn)行渠道的防滲襯砌，％，從而為灌區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)“兩高一優(yōu)”農(nóng)業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，特別要注意各種水資源的聯(lián)合利用，充分合理地利用有限的水資源，強(qiáng)化節(jié)水觀念，以使灌溉水利用系數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。根據(jù)我省對(duì)中型水庫(kù)水質(zhì)普查的成果，大多水庫(kù)水體的水質(zhì)均在II類水體以上，而某橋水庫(kù)的庫(kù)區(qū)，按水功能區(qū)劃的規(guī)定劃分，屬于II類以上水體的區(qū)域，庫(kù)區(qū)植被資源保存良好，沒(méi)有工礦企業(yè)的點(diǎn)面污染，沒(méi)有大面積的耕地農(nóng)業(yè)，來(lái)水區(qū)面積大，屬于較為優(yōu)良的人畜飲用水源，故完全可以滿足農(nóng)田灌溉用水要求。5 項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)發(fā)展“兩高一優(yōu)”是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必由之路，農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)水利骨干工程的建設(shè)是為了實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理調(diào)整，全面推動(dòng)項(xiàng)目區(qū)的優(yōu)質(zhì)糧，優(yōu)質(zhì)棉的生產(chǎn)，走高產(chǎn)高效的生態(tài)農(nóng)業(yè)之路?！笆濉逼陂g，農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)的指導(dǎo)思想是認(rèn)真貫徹黨中央、國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)“農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)民”的方針和政策，適應(yīng)農(nóng)業(yè)發(fā)展新階段的要求，圍繞農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高速繼續(xù)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本條件，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綜合生產(chǎn)能力，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)，大力發(fā)展優(yōu)質(zhì)，高產(chǎn)，高效農(nóng)業(yè)，促進(jìn)農(nóng)民收入穩(wěn)步增長(zhǎng)。項(xiàng)目區(qū)主要是通過(guò)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)水利骨干工程的建設(shè)提高項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的灌溉保證率，提高干支渠渠系水利用系數(shù)，節(jié)約水量，增加供水能力，改善和恢復(fù)灌溉面積等。根據(jù)國(guó)家《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5028899）規(guī)定，某橋水庫(kù)總庫(kù)容為3991萬(wàn)m3，為III等中型水庫(kù)，按灌溉流量確定的主干渠區(qū)段的建筑物級(jí)別為3級(jí)，支渠及以下渠系的建筑物級(jí)別4級(jí)。項(xiàng)目區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)按二十年一遇洪水設(shè)防，根據(jù)項(xiàng)目區(qū)的地理位置，查閱GB1836~2001，1：400萬(wàn)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，該項(xiàng)目區(qū)地震烈度為VI度，按6度設(shè)防。（2003）9號(hào)文、某省農(nóng)發(fā)辦鄂水利水函[2003]257號(hào)文c.《水利水電工程可行性研究報(bào)告編制規(guī)程》（DL502093）d.《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》SD13384e.《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB5028899)f.《水力設(shè)計(jì)手冊(cè)》（水利電力部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)院編）。某橋水庫(kù)于1958年動(dòng)工興建，1964年竣工，灌區(qū)大部分渠系及其建筑物都是在60年代建設(shè)而成的，從整體布置上來(lái)看，渠系及其建筑物布置較為合理，渠系的走向與水源點(diǎn)及灌區(qū)的地形特征相吻合，規(guī)模基本滿足原設(shè)計(jì)的要求。目前，某橋水庫(kù)灌區(qū)有主干渠一條，有東西兩條干渠，全長(zhǎng)18km，這些渠道將灌區(qū)的引水龍頭工程水庫(kù)輸水管﹑小型蓄水工程﹑灌溉湖泊及其他小型補(bǔ)水工程連成一個(gè)整體，充分有效地發(fā)揮了灌溉工程的效益。結(jié)合灌區(qū)渠系及其建筑物的實(shí)際，按照農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)水利骨干工程（重點(diǎn)中型灌區(qū)骨干工程）建設(shè)規(guī)劃的要求，本次規(guī)劃基本上維持灌區(qū)現(xiàn)有渠系及其建筑物工程的總體布局，只是進(jìn)一步調(diào)整完善局部工程布置，完善灌排分家，配合節(jié)水技術(shù)和措施進(jìn)行灌區(qū)配套工程的建設(shè)。具體情況是：某橋水庫(kù)大壩、溢洪道、輸水管及其控制閘門已經(jīng)過(guò)多次的整險(xiǎn)加固，目前運(yùn)行狀態(tài)良好，本次不予考慮。在灌溉系統(tǒng)方面，區(qū)內(nèi)的一條主干渠及2條干渠，12 條支渠均可自流灌溉，在干支渠上均設(shè)有節(jié)制閘、分水口等水工建筑物，這樣的布置有利于灌溉用水的控制調(diào)度。但是，由于灌區(qū)渠系及其配套的建筑物均是在60年代修建的，跑水漏水現(xiàn)象十分嚴(yán)重，混凝土構(gòu)件損毀，閘門漏水，嚴(yán)重影響了灌區(qū)的正常供水。由于深挖主渠道比較多，有的渠道是由原河道改造的，有的渠道順河而下與地下水交換通道而發(fā)育，而且渠道地處第四系的中壤土上，渠道滲水嚴(yán)重，目前，渠系防滲透襯砌是本次規(guī)劃的重點(diǎn)。在排水工程方面，灌區(qū)內(nèi)有老河溝，原舊有的天然排水網(wǎng)絡(luò)，又有西河排洪閘泄洪排水，總體看灌區(qū)的排水溝系發(fā)達(dá)，基本上做到了灌排分家，灌區(qū)防洪排水體系完整。在田間工程方面，灌區(qū)田間工程比較落后，存在著灌排渠系不配套，標(biāo)準(zhǔn)低，灌排兼容，因此，本次田間規(guī)劃的重點(diǎn)放在山、水、林、田、路、房統(tǒng)一規(guī)劃布置上，為建設(shè)現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)園區(qū)作好基礎(chǔ)工作。 。渠首引水流量采用以下公式：Q=qA/η式中：Q……渠首引水流量 （m3/s） ；A設(shè)……渠系控制灌溉面積（萬(wàn)畝）；η……灌溉水利用系數(shù)，；q……設(shè)計(jì)灌水率m3/s/萬(wàn)畝。渠道過(guò)流能力采用明渠均勻流公式計(jì)算：Ｑ＝AC(Ri)1/2式中：Q……渠道通過(guò)流量 （m3/s） ；A……渠道過(guò)水?dāng)嗝婷娣e（m2）；R……水力半徑（m）；C……謝才系數(shù)（m1/2/s），C=R1/6/n，n為渠道糙率；i……渠道縱坡。復(fù)核結(jié)果詳見表5１。復(fù)核方法同干渠斷面復(fù)核，具體詳見表5２。(節(jié)制閘均為這種型式)Q＝φbh（2g△Z0）1/2式中：φ～流速系數(shù)，根據(jù)SL265－2001《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》取φ＝~；b～閘孔總凈寬（m）；h～閘后水深(m)；△Z0～上下游水位差(m)。（分水閘大部分為這種型式）采用《水力計(jì)算手冊(cè)》有壓流涵管式分水閘的流量公式進(jìn)行計(jì)算，如下：Q＝μcA(2g△z0)1/2式中：μc～流量系數(shù)；μc＝１/(Σζiω2/ω2i+Σ（(2gLi)/C2i Ri）(ω2/ω2i)+1－ω2/ω2２） 1/2Σζi～局部水頭損失系Ci計(jì)算斷面面積；Li、Ci 、Ri ～分別為管長(zhǎng)、計(jì)算段水流的謝才系數(shù)和水力半徑；ωi～相應(yīng)于上述ζi和A～涵管出口斷面面積（m2）；△ z0～包括閘前行進(jìn)流速在內(nèi)的分水閘進(jìn)出口水位差(m)；渡槽的復(fù)核流量按明渠均勻流公式計(jì)算，同干渠渠道斷面復(fù)核。具體計(jì)算成果見表53《水閘、跌水、渡槽等流量復(fù)核表》。通過(guò)復(fù)核，所有建筑物均滿足過(guò)流量要求。對(duì)過(guò)閘水流，可以從水流所具有的動(dòng)能和勢(shì)能的對(duì)比，或從水流的流速與干擾波波速的對(duì)比來(lái)區(qū)分水流的流態(tài)。這里用佛汝德數(shù)Ｆr來(lái)判別急流和緩流， Ｆr＝V/(gh)1/2。當(dāng)Ｆr＜1時(shí)，水流為緩流，當(dāng)Ｆr＞1時(shí)，水流為急流，當(dāng)Ｆr＝1時(shí)，水流為臨界流。當(dāng)水流為緩流時(shí)，不會(huì)有水躍產(chǎn)生，這時(shí)根據(jù)流速情況來(lái)決定是否需要采取防沖措施。只有當(dāng)水流為急流時(shí)才可能產(chǎn)生水躍，這時(shí)必須根據(jù)計(jì)算的Ｆr大小，和躍后水深hc//與下游水深hs的關(guān)系來(lái)決定采取相應(yīng)的消能工。當(dāng)Ｆr在1～，可能產(chǎn)生波狀水躍、弱水躍和顫動(dòng)水躍，這幾種水躍消能率都很低，可能引起下游的沖刷。在Ｆr＞9時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)水躍，但是流態(tài)洶涌，水面有波浪?！埽苧＜，這是底流式消能比較理想的一種水躍，也是本工程采用的一種。在設(shè)計(jì)底流式消能工以前，必須先判斷水流銜接狀態(tài)。當(dāng)hc//≤hs時(shí)，在建筑物下游產(chǎn)生臨界水躍和淹沒(méi)水躍，建筑物下游就不需要采取工程措施進(jìn)行消能。當(dāng)hc//＞hs時(shí)，產(chǎn)生遠(yuǎn)離式水躍，建筑物下游就要采取工程措施進(jìn)行消能防沖。我們這里采用底流式消能，利用消力池的挖深強(qiáng)迫水躍發(fā)生在池內(nèi)，從而形成淹沒(méi)出流。計(jì)算步驟如下：①令H0＝h(上游水頭)＋V02/(2g)H0，由消力池底板頂面算起的總勢(shì)能（m）。②試算收縮水深hc ，hc＝H0－qc2/2gφ2 hc2③計(jì)算躍后水深hc//，hc//＝hc((1+8Frc2 )1/2－1)/2(B1/B2)B1，消力池首端寬度（m），B２，消力池末端寬度（m）。④判斷水躍形態(tài)，若hc//＞hs，則要設(shè)消力池。其挖深d按下式計(jì)算：d＝σhc//－h(huán)s－△Z△Z＝αq c2/2gφ2 hs2－αq c2/2gφ2 hc//2△Z，出池落差（m）。⑤重新計(jì)算H0 ， H0＝h +V02/(2g) +d⑥重復(fù)②～④的步驟，比較再次計(jì)算得到的d與假設(shè)d，如果不相等，繼續(xù)試算，直到滿足為止。⑦計(jì)算水躍淹沒(méi)系數(shù)σ，σ＝(hs＋△Z＋d)/ hc//，~。⑧消力池長(zhǎng)度Ｌsj按下式計(jì)算：Ｌsj＝Ls+βLjLj＝(hc// － hc)式中：Ls，消力池斜坡水平段投影長(zhǎng)度（m）；Lj，水躍長(zhǎng)度（m）；β，水躍長(zhǎng)度修正系數(shù)，取β＝~。⑨海漫長(zhǎng)度Ｌp計(jì)算：Ｌp＝Ks (qs (△Ｈ’))qs，消力池末端單寬流量（m2/s）?！鳎取l孔泄水時(shí)的上下游水頭差（m）；Ks，海漫長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)，按〈水閘設(shè)計(jì)規(guī)范〉采用Ks＝9。各個(gè)建筑物消能防沖按上述方法計(jì)算，具體見表54《建筑物消能復(fù)核計(jì)算表》。通過(guò)對(duì)各個(gè)建筑物進(jìn)行復(fù)核，在最不利工況下（開啟閘門時(shí)），部分分水閘有水躍產(chǎn)生，但均在閘身內(nèi)發(fā)生；節(jié)制閘和泄洪閘閘后有水躍發(fā)生，必須修建消能設(shè)施。①地質(zhì)條件根據(jù)工程地質(zhì)勘探資料，灌區(qū)內(nèi)的涵閘閘址座落在不同土質(zhì)上（Q4，Q3），主要為粘土和壤土。②滲徑分析采用勃萊法計(jì)算滲徑長(zhǎng)度Ｌ＝Ｃ△Ｈ式中：C～勃萊系數(shù)，粘土，取3；壤土，取5；△Ｈ～上下游水頭差（m）。③閘室穩(wěn)定計(jì)算閘室穩(wěn)定計(jì)算包括閘室抗滑穩(wěn)定和基底應(yīng)力兩部分，根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》：。，地基設(shè)計(jì)承載力[f]＝120～210KPa。閘室抗滑穩(wěn)定按下式計(jì)算：Ｋc＝fΣG/ΣP式中：f～基礎(chǔ)底面與地基土的摩擦系數(shù)，取f＝～。ΣG～垂直力求和；ΣＰ～水平力求和；抗滑穩(wěn)定計(jì)算工況為：涵閘上下游設(shè)計(jì)水位時(shí)。基底應(yīng)力計(jì)算，計(jì)算公式如下：最大應(yīng)力　　　　ρmax＝ΣG/(LB)(1＋6e/B) 最小應(yīng)力　　　　ρmin＝ΣG/(LB)(1－6e/B) 偏心距　　　　　e ＝Ｂ/2－ΣMB/ΣG式中：B～順?biāo)鞣较蜷l室長(zhǎng)度；Ｌ～垂直水流方向閘室寬度；MB～各分力對(duì)閘室上游底板前趾求矩?；讘?yīng)力計(jì)算工況：１）完建情況（上下游無(wú)水）２）設(shè)計(jì)情況。３）校核情況。各個(gè)建筑物的滲流、基底應(yīng)力及穩(wěn)定分析詳見表55《涵閘閘室穩(wěn)定及基底應(yīng)力計(jì)算成果表》。通過(guò)復(fù)核所有建筑物均滿足穩(wěn)定要求。：一是滿足設(shè)計(jì)功能及規(guī)模要求，與原工程有較好的銜接性；二是確保能安全可靠地正常運(yùn)行；三是方便管理操作和維護(hù)；四是盡量采用先進(jìn)的新材料、新工藝；五是方便施工和操作；六是能保護(hù)周邊生態(tài)環(huán)境，不干擾或盡量少干擾社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境等，最終達(dá)到技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)境改善、社會(huì)滿意的效果。 本次規(guī)劃主要是解決灌渠水資源浪費(fèi)問(wèn)題，提高灌溉保證率，因此，僅對(duì)渠道防滲節(jié)水措施進(jìn)行技術(shù)方案比選。防滲襯護(hù)的方法很多，如現(xiàn)澆砼、漿砌塊石、漿砌條磚、塑性水泥土及土工膜加砼保護(hù)層等。從項(xiàng)目區(qū)土壤構(gòu)造出發(fā)，結(jié)合近幾年渠道防滲與施工的實(shí)踐，考慮到工程材料的來(lái)源等條件，擬選定現(xiàn)澆砼和漿砌塊石襯護(hù)作為本次設(shè)計(jì)的比較方案。渠道防滲工程設(shè)計(jì)方案比較表表56 （按10000m2計(jì)算）設(shè)計(jì) 方案