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相對于平原地區的水利工程建設,山區水利工程建設對于施工技術的要求更高。從技術的角度來看,現在的山區水利工程建設主要集中在農村安全飲用水和小型農田配套水利設施建設,但是在建設當中很少能夠進行詳細的工程設計,一般情況下都是由水利工程建設主管部門提出工程建設的方案,組織施工人員進行施工建設。由于在方案制定的過程中,都是以平原地區的施工經驗為借鑒,雖然也考慮到了山區施工的特點,但是在缺乏技術指導的情況下,很難在施工方案當中體現出來。此外,在引水渠的建設上,沒有設計加壓設備,導致一些海拔比較高的田地無法灌溉,這也是一個技術上的困境[1]。
1.2施工質量管理困境
在水利工程建設當中,質量管理是保證水利工程建設質量的重要措施,在山區水利工程建設當中要重視和加強施工質量管理。但是,現在在施工質量管理當中也存在不少的問題。近幾年水利建設項目多,水利主管部門人手有限,監督指導力量薄弱,項目建設鄉(鎮)基層水利技術人員缺乏,致使工程施工進度和質量管理上難度較大。
1.3施工資金困境
最近幾年,為了促進山區經濟的發展,國家加大了山區水利工程的投入力度,2011年全國水利工程建設投資已經達到了3452億元,截至到2013年已經達到4500億元。盡管投資額一漲再漲,但是在山區水利工程建設上的投入比較少,仍然無法滿足山區水利工程建設的需要[2]。這對于主要以山地為主的山區縣,且山區縣經濟欠發達,地方配套能力差,無疑是杯水車薪。
二、山區水利工程施工困境處理方法
2.1通過水利工程設計單位對工程建設進行技術籌劃
水利主管部門雖然在水利工程建設及管理上有著比較豐富的經驗,但是畢竟不是專門的水利工程施工技術機構,在水利工程建設上,應該聘請有資質的水利工程設計院,對工程施工建設進
行全面的技術評測,進行科學的可行性論證,通過可行性論證的基礎上,由水利工程設計院設計施工方案,根據施工方案確定施工技術,明確施工技術控制的要點,從而為施工建設的順利進行提供技術保證,減少技術問題對施工進度及質量的不良影響[3]。在施工方案當中,應該明確山區水利工程的特點,保證工程建設以后,能夠滿足山區生活及生產用水的基本需要,爭取在計劃范圍內不留下任何工程死角,使水利工程能夠最大程度的發揮出其在山區經濟社會發展中的作用。
2.2構建起完善的質量管理體系
要想保證山區水利工程的施工質量,必須建立起完善的施工質量管理體系,以當前只是派1-2名現場監督人員,負責工程建設是根本不能滿足施工質量管理需要的。為此,各級水利主管部門在山區水利工程建設上,應該成立項目部,確定項目經理,以項目經理為核心構建完善的質量管理體系:
2.2.1實行質量管理層級分工制
項目經理及項目質量負責人負責項目整體質量,各個施工隊負責各自施工段的施工質量,而現場作業人員需要對自己的職責范圍之內的質量問題負責。
2.2.2積極實施水利工程質量評定制度
根據山區水利工程施工建設的目標,山區水利工程施工質量標準和要求,制定本工程的施工質量評定標準,構建質量評定模型,賦予其相應的權值,以專家學者為核心,建立山區水利工程質量評定小組,對山區水利工程建設進行質量檢查和評定,以評定的結果,作為考核項目部質量管理水平及各施工隊質量管理水平的依據,決定項目部及各施工隊的獎懲[4]。
三、加大山區水利工程資金投入力度、確保施工建設順利進行
針對資金投入不足影響山區水利工程施工進度和質量的問題,在可行性研究階段,就應該預測工程的投入規模,確定好投資額以后,在水利工程建設資金上列出專項資金,明確資金投入計劃和時間,保證資金能夠在規定的時間內到賬,以免影響到施工建設。在資金使用上要做到專款專用,禁止挪用、截留山區水利工程專項建設資金,加強資金使用控制,建立起動態化的資金控制體系。另外,從整體上來講,保證山區水利工程建設,需要國家加大山區水利工程的投入力度,在水利工程建設投資上,適當的向薄弱的山區水利工程建設傾斜,確保山區水利工程建設資金的充足,只有這樣才能為山區水利工程施工提供資金保障。
肥城市地處山東中部,總面積1277.3km2,由于地形復雜,水資源時空、季節分布不均,十年九旱是基本市情。全市人均水資源占有量271m3,僅為全國的12.9%,屬于極度貧水區。山區面積占總面積的三分之一,共涉及13個街鎮,221個村,山區人口23.65萬人。因此,充分利用山區地形、地貌的特點,加大山區水利基礎設施的建設,特別是與水資源的綜合利用工程建設相結合,新建以地形為主易積蓄的蓄水天池,利用管道的聯通達到池池相連、池池相通,對接好現有的主管道達到保水利用、節約灌溉成本的目標。
1工程建設主要目標
通過建設山區水利工程,一是能夠為農村人畜飲水提供飲水水源,有效緩解農村飲水困難,改善農村衛生條件;二是能夠改善生產條件,提高農業抵御自然災害的能力,保證農業生產用水的需要,保障國家糧食安全;三是能夠為農村蔬菜、果園、養魚等高附加值產業服務,調整農村產業結構,增加農民經濟收入,促進農村經濟發展;四是能夠防止水土流失,改善生態環境;五是能夠發揮防洪、除澇、保障安全等除害減災功能。
2工程規劃基本思路
以發展水源為先導,堅持開源和節流相結合,挖掘可用水源,按照“天上水蓄起來,地表水攔起來,外來水引進來,地下水保起來,全民節水動起來”的節水原則,肥城市確立了“優先利用客水、合理利用地表水、控制開采地下水、積極利用雨洪水、大力開展節約用水”的總體方略。實施水庫除險加固,在增強水庫防洪能力的同時,增加水庫蓄水量;新建“五小水利工程”,盡最大限度積蓄“天上水”;實施河道綜合整治,通過河道清淤、險工護砌、修建攔河壩等工程措施,既要提高河道的行洪能力,又要使河道攔蓄雨洪資源功能得到充分發揮;充分利用汶河水、黃河水等客水資源,積極做好引水調水工作,在滿足農田灌溉用水的同時,節約保護地下水資源;實施引汶調水工程;以科學發展觀為指導,逐步建立起最嚴格的水資源管理制度,多措并舉保護地下水資源,有力促進全市經濟社會的可持續發展,建成了“天藍、地綠、水清、人和”的生態城市;利用“世界水日、中國水周”的有利時機,進農村、社區、黨政事業單位、企業、學校組織開展節水活動,加強對水法律法規的宣傳,增強廣大群眾的節水意識,在全社會形成了“從我做起、厲行節約”的節水氛圍。
3主要建設經驗及做法
3.1高度重視山區水利工程建設
通過專題調研,摸清全市607個行政村中221個山區村的用水現狀,組織編制《肥城市山區水利工程規劃》。該規劃全面考慮了農田灌溉和人畜飲水的實際情況,符合小型水利設施的發展方向,計劃利用2015—2020年6年的時間,對221個山區村進行農田水利設施綜合治理。實現新增灌溉面積5187hm2,改善灌溉面積5320hm2,恢復灌溉面積2200hm2。目前,肥城市正緊密圍繞這一規劃,逐步推進工程實施。
3.2建立“三條線一大片,水利設施圍山轉”
沿北部旅游環山路一條線,充分做好雨洪資源利用文章。建設適應山區實際的小水窖、小水池、小塘壩、小泵站、小水渠“五小水利”工程,擴大農田灌溉面積,提升山區農業綜合生產能力;沿中部康匯河一條線,做好地表水利用文章。充分用好礦坑水、雨洪水等地表水資源,擴大康匯河區域的灌溉面積,滿足農業生產用水需求;沿南部漕濁河和安孫灌區一條線,做好客水利用文章。加大資金投入,調引汶河水,充分發揮漕濁河和安孫灌區的作用,為邊院、汶陽、安莊、孫伯四鎮山區農田灌溉提供充足水源;圍繞尚莊爐水庫周邊區域一大片,做好農業水源載體打造文章。將尚莊爐水庫作為中心水源,向周邊輻射延伸,增加周邊山區農田灌溉面積。
3.3積極爭取并實施項目
2013—2014年實施完成的總投資7600多萬元的高效節水灌溉試點縣項目,以及正在實施的2015年投資1200萬元的新增省級農田水利項目縣項目,都把山區村作為重點建設對象。近兩年來,針對規劃確定的221個山區村,逐步采取掛賬銷號的方式,先后完成了43個山區村的水利建設,改善了灌溉條件,提高了灌溉水平。
3.4加大山區水利投資力度,提升灌溉水平
肥城市緊緊抓住中央和省加大抗旱工程投入的機遇,提前編制項目規劃方案,通過積極對上爭取,促成抗旱應急調水、新建水庫等一批項目的落地。上半年組織實施總投資560萬元的湖屯抗旱應急調水工程,將匯河湖屯鎮駐地段的礦坑水經7.6km管道,調至北部山區,6月30日完成了試調水。投資554萬元建設了孫伯鎮抗旱應急提水工程,通過9.6km的管道,將大汶河水提至孫東、西塢、東塢水庫;投資550萬元建設了石橫鎮抗旱應急提水工程,通過2.7km的管道,將趙莊水庫內的黃河水,調至北部山區保安、對福山等山區村,滿足抗旱應急灌溉需求。2016年度老城抗旱應急調水工程,已通過泰安市專家評審,該項目提取楊莊礦礦坑水,通過8.6km的管道,向老城街道辦事處北部月莊、喬莊、大石關等村供水,確保120hm2農田的灌溉需求。
3.5積極策劃項目,推進山區水利建設
一是農村飲水安全提質增效項目,涉及15個鎮街區、140個村,其中山區村110個。計劃總投資2.3億元,通過飲水安全工程建設,實現全市607個行政村飲水主管網村村通,解決20萬人的飲水安全問題。二是大汶河2號壩至漕河引水項目,項目總投資5200萬元,自汶口2號壩上游北岸取水口由東向西,跨越岱岳區大汶口鎮、馬莊鎮、肥城市汶陽鎮,至引汶濟漕干渠與漕河交匯處。年可引水3000萬m3,能保證邊院、汶陽、安莊、孫伯4個鎮17萬畝農田的灌溉需求。同時,還能夠有效補給當地地下水源。三是中部山區河庫聯通調水項目,計劃投資5000萬元,在康王河南軍寨段新建攔河壩1處,建設引水流量1m3/s的提水泵站,鋪設調水管道,利用群力放水洞,將康王河水調至白云山南灌溉中央桃行,并調水至桃園楊顧李水庫及其周邊東里、長山、羅漢等水庫,解決桃園鎮中部山區缺水問題。項目建成后,可實現年供水量500萬m3/s,新增農業灌溉面積1334hm2。四是山區農田水利建設項目,總投資1.3億元,涉及8個鎮街、165個山區村。項目建成后,可新增灌溉面積3800hm2,改善灌溉面積3933hm2,恢復灌溉面積1667hm2。五是肥城市山區水土保持綜合治理項目,總投資1.21億元,涉及13個鎮街、217個村,計劃治理水土流失面積60km2。六是尚莊爐水庫與周邊水庫連通項目,投資2300萬元,通過建設連通工程,使尚莊爐水庫與西張、東陸房、胡橋、張安東、陳樓等水庫互通,增加尚莊爐水庫的進水量,確保庫區周圍山區村農田及時得到灌溉。
2水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術應用
水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術的應用是一項系統性的工作,其主要內容包括了確定配合比、混凝土澆筑、養護工作、施工質量控制等內容。以下從幾個方面出發,對水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術應用進行了分析。
2.1確定配合比
確定配合比是水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術應用的基礎和前提。在水利工程的渠道工程施工過程中混凝土的配合比應當通過相應實驗來證明其可靠性和工程強度,既能夠有效的滿足之前水利工程的設計技術指標和相應的施工要求,并且應當在經過有關部門的審批之后才可以使用。除此之外,在確定混凝土配合比過程中,有關單位應當確保混凝土的施工配料需要在經過審核之后才能進行簽發,并且在實際的施工過程中應當嚴格按照簽發的混凝土施工配料單來進行混凝土的配料,在這一過程中嚴禁水利工程施工人員對其進行擅自的更改。另外,在確定配合比的過程中水利工程施工員一旦在施工配料中出現了相應的漏配、少配或者是錯配,則配比出來的混凝土則不能被允許進倉或者是進行其他使用。只有在其質量要求符合了我國《水工混凝土施工規范》的相關質量要求后才能對其進行使用,從而在此基礎上促進水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術應用有著更加牢固的基礎。
2.2混凝土澆筑
混凝土澆筑對于水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術應用的重要性是不言而喻的。在混凝土的澆筑過程中水利工程施工人員應當首先進行基礎面處理例如在進行砂礫地基的處理過程中工作人員應當首先清理雜物,然后在此基礎上整平建基面,并且在澆10~20cm低標號混凝土時作墊層,從而有效防止漏漿現象的出現。除此之外,在混凝土的澆筑過程中工作人員應當首先對于土基進行相應的碎石鋪墊工作,然后在這一工作進行完畢后蓋上濕砂,然后再進行混凝土的澆筑。另外,在混凝土澆筑過程中工作人員應當對縱縫表面可不鑿毛,但應沖洗干凈,以利灌漿。施工縫鑿毛或沖毛后,應用壓力水沖洗,使其表面無碴、無塵,在結合面鋪水泥漿或小級配混凝土,才能澆筑混凝土,確保施工縫結合良好。
2.3養護工作
養護工作的有效進行是水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術應用的重中之重。眾所周知混凝土的養護工作是水利工程質量提升的重要保證之一。由于水利工程中的混凝土往往存在襯砌結構壁薄和外露面積較大等特點,因此在進行混凝土的養護工作時工作人員應當采取相應的專業手法來對其進行養護,例如可以在混凝土的表面覆蓋濕草簾、濕蘆席,從而通過這種方法來減少混凝土可能存在的較大溫差,最終有效減少混凝土裂縫、混凝土變形等問題的出現。
2.4施工質量控制
施工質量控制是水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術應用的核心內容之一。在水利工程的施工過程中為了更好地保證混凝土的質量,除必須選擇適宜的原材料及確定恰當的配合比外,在施工過程中還必須對混凝土原材料、混凝土拌和物及硬化混凝土進行質量檢查和控制施工過程中,原材料的質量的波動對混凝土的質量有很大的影響,如水泥強度的波動直接影響到混凝土的強度,最終促進了水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術應用應用效率得到有效提升。
南部山區補給區人口密度408人/km2,人均土地0.245hm2。基本農田占60%,人均耕地只有0.04hm2。果園約有50%的品種老化,大多數園地蓄水保土功能低,主要果品有蘋果、梨、杏。林地多為疏殘林或幼林,水土保持功能較低;牧業用地主要為田間隙地或林下草地,生長以禾本科為主的草類,優勢草種有黃草、白草、狗尾巴草等。經過對泉水補給區的實地查勘、調研、統計分析、發現區內土地利用率較低,土地利用結構比例不合理,林木品種老化,生態功能較低,經濟水保林少,造成農業生產值較低,水土流失嚴重。
泉水補給區域的水土流失以水力侵蝕為主,現有水土流失面積占總面積的69.4%。其中輕度侵蝕占34.08%,中度侵蝕占35.32%,重度侵蝕占19.28%、極重度侵蝕占11.32%。水土流失造成地表土大量流失,土層的土逐漸被水帶走。土壤母質、肥力低下,土壤團粒結構破壞,保土、保水、保肥能力差,土地生產力低。水土的流失還使溝系不斷擴張,溝道下切,溝頭不斷前進,從而蠶食耕地,破壞寶貴的土地資源,造成生態環境的惡化,與濟南近郊區的發展極不協調,通過對水土保持生態工程建設可以改善生態環境,創造一個山青水秀、林茂糧豐、的濟南后花園。優化投資環境,以實現由傳統的農業向現代都市農業、觀光旅游農業的轉變,為濟南城區的南部山區的開發提供良好的生態環境,
泉水補給區示范區原有的治理措施缺少系統的綜合規劃,多是單項、分散措施,形不成綜合的防護體系,水土保持工程也不系統,不完善,有些工程年久失修,水土保持功能降低,原有的林地中疏殘林面積仍較多。另外,由于農業不合理的種植模式,使現有的梯田可耕地、水土保持功能下降、保土不保水,對以上問題我們有針對性的進行了研究。
二、治理措施的研究
2.1措施布局
南部山區多屬石灰巖地區,水力侵蝕較嚴重。坡面水土流失主要發生在坡耕地,其次是荒坡,治理的基本要求是溝坡兼治,形成坡面、溝道多層防護體系,在坡上部修建窄條梯田,并栽植經濟林,坡中部修建水平梯田,坡下部營造喬、灌林或混交林。溝坡防治體系:緩坡修梯田,陡坡造水平階、魚鱗穴,造林種草,興建果園,形成以林草為主,工程措施和生物措施相結合的坡面防治體系。溝道防治體系:從上游到下游,從毛溝到支溝,支溝到干溝,興建谷坊、塘壩、攔河壩等蓄水工程,以抬高侵蝕基點,防治溝道下切,形成以攔蓄工程與林草措施相結合的溝道防治體系。
2.2治理措施確定的原則及方法
(1)首先,確定生產發展的方向。南部山區的農業生產要大力發展林業、果業,發展有利于水土保持和生態保護的高效農業,堅持用材林與經濟林、片林與林網、速生林與鄉土樹并舉的原則,合理配置樹種結構,將科技興農充分利用到農業生產當中。
(2)根據地形、地貌、自然條件等因素,進行土地資源等級評價,土地資源適宜性評價,科學分配宜農、宜林地,將水土保持與生態環境的保護的思想滲入其中。土地資源適宜性評價的標準見表一《土地資源適宜性評價標準》。
項目區土地資源適宜性評價標準
表一
評價指標
評價等級
一
二
三
四
五
土地利用現狀
耕地
耕地
耕地、林地
林地、荒地
荒地
地面坡度
<5°
5°~10°
15°~25°
25°~35°
>35°
土壤侵蝕程度
微度
輕度
中度
強度
極強度
土壤質地
輕壤
中壤
重壤
粗沙粘土
重粘土
有機質含量(%)
>1
0.5~0.8
0.3~0.5
0.1~0.3
<0.1
水資源條件
好
較好
一般
較差
差
土地適宜性
宜農
宜農果
宜農林
宜林
難利用
(3)措施與對策研究
水土保持生態環境建設通過工程措施、生物措施、農業耕作措施來實現。
①生物措施:
生物措施可以改善山區生態環境、優化產業結構,促進區域經濟發展的最終決定因素,而水土保持工程措施是各產業經濟發展、生態環境功能保護的關鍵條件,二者必相輔相成。生物措施主要有以下幾種適宜泉水補給區的生態保護。
水土保持林:建設本著“因地制宜,因害設防,適地適樹”的原則,在山區立喬、灌、草相結合完整系統的水土保持植被復層結構。在分水嶺地帶,由于土層淺薄,水土流失嚴重,多砂礫化,裸巖化,立地條件較差,應以耐干旱而瘠薄的樹種全面造林;坡面中上部全面造林,減緩地表徑流對下部果園田地的沖刷。水保林要求樹木根系發達,固土作用強,枝葉茂盛,易繁殖,萌孽能力強,生長快,抗逆行強。土層瘠薄土地以側柏、刺槐、黃櫨、火炬樹為主,立地條件較好的以楊樹、泡桐、香椿為主,造林以營造混交林為主,樹種用針闊、喬灌混交,布局按帶狀方式,以形成復層結構。
造林整地時,株行間距按1.5×2.0m,呈“品”字型布設,整成標準的魚鱗坑,該坑按等高線定位。
果園:果園經濟林的建設應成為山區經濟發展的支柱,改變傳統的玉米、小麥的種植結構,既利于水土保持生態功能保護,更利于當地經濟的發展。果園建設應以市場為導向,選擇受市場歡迎,經濟價值高的樹種。果園地點應設在山地中下部較緩避風、向陽的緩坡地,多在山腰區域,土層較厚,整地的方式以水平梯田、水平階、大穴為主。
果園在樹種上應選擇高檔次、品質優良的梨、栗子、桃、杏、李子、冬棗、薄殼早產高產核桃等。
②工程措施有以下幾種適宜泉水補給區:
梯田改造與重建:現有的梯田質量標準低,地堰年久失修,倒塌嚴重。將其按高標準進行改造。在區域內5~15°裸巖化荒坡上,通過砌壘石堰、搬運客土建水平梯田。通過研究發現,在梯田上游設置截洪溝,可有效避免沖刷,還可以削高填低使田面外高里低,并修筑內、外攔水埂,發揮攔蓄雨水的功能,另外還可以將地堰邊種植金銀花、花椒等護堰植物。以上系統科學治理,使原有和新建梯田標準高、水土保持功能強,并且還要注意田間設施如田間道路和灌溉排水的系統科學規劃與設計。
梯田一般布設在15°以下的坡地上,主要種植果林與水保經濟林不同的坡度,梯田的各個特性指標也不同一般可按表二確定的規格建設較為理想。
石坎梯田規格表
表二
地面坡度
(°)
斜坡長度
(m)
田面寬度
(m)
田坎高度
(m)
清基深度
(m)
清基寬度
(m)
5
5.7
5.7
1.0
0.5
0.7
10
4.6
4.5
1.3
0.6
0.8
15
4.6
4.5
1.7
0.8
0.9
梯田在施工時應首先確定堰壩線。先在坡度適中地方劃出一條與等高線正交的基線,然后根據地面坡度按表二確定梯田的規格。石堰在砌筑時汪基應當特別注意,一般盡可能清理至巖基,以保證地堰的穩定性,清基寬度為0.7~0.9m,由下向上按1:0.2的邊坡系數收縮。
③坡面攔蓄工程:
該項工程的實施可有效的攔蓄地表水,減少地表徑流對土層的沖刷,也是山區生態功能保護用水的一項重要手段。比較有效常用的形式有蓄水池、水窖、旱井等。
④溝道工程措施:
在溝道內層層布設谷坊、塘壩等蓄工程,可以做到“高水高用,低水低用,梯度開發”。
谷坊可有效地防止溝床下切沖刷,谷坊可分漿砌石谷坊和干砌石谷坊二種。在溝道上游建干砌石谷坊,減少洪水一,攔蓄泥沙在溝道中下游建漿砌石谷坊還可兼顧蓄水,谷坊在位置的選擇上應當注意以下幾條:
a.谷口狹窄;
b.溝床基巖外露;
c.上游有寬闊平坦的儲沙(水)池;
d.在有支流匯合的情形下,應在匯合點下游興建;
e.在天然跌水附近不興建谷坊。
(1)由于渠線經過地段地質、土壤條件較差,如有軟弱土層、斷層、風化土層,巖層傾向渠內,沿層面容易產生滑坡。
(2)改變滑帶土的性狀減小抗滑阻力的因素,如地表水下滲、地下水位變化、灌溉用水下滲、潛蝕和溶蝕作用等降低滑帶土強度的因素。
(3)既增加下滑力又減小抗滑力甚至造成滑帶土結構破壞(如液化)的因素,如地震和爆破震動等。
(4)施工方法不當,加大了邊坡的滑動力,容易引起滑坡,或采用不適宜的爆破。
(5)新、老土(石)結合質量不好,引起結合料的滑動。
(6)改變坡體的應力狀態,增大坡腳應力和滑帶土的剪應力(即下滑力)的因素,如渠道坡腳人為大量挖土或水流沖刷淘空,導致滑坡等等。
2.渠道的滑坡處理
渠道滑坡的處理,首先應通過地質勘查,找出滑坡的原因,判斷滑坡的穩定程度。提出滑坡的施工方案,因地制宜,尋找技術可行,經濟合理、容易實施的處理方法。整治滑坡處理貴在及時,力求根治,以防后患。
渠道滑坡的處理,常用的方法有排水導滲、削坡減載、支擋、暗涵(或埋管)、渡槽及改線等。
2.1排水導滲。排去地表水,疏干地下水是整治滑坡的首要措施,應根據不同情況采用不同的排水方法。
(1)地表排水:對滑坡體以外的地表水應以攔截旁引為主,即在滑坡圍界5米以外修筑環形截水溝。要注意截水溝的深度和質量,力求做到滑坡體外的水不再滲入滑坡體內。對滑坡范圍以內的地表水,應以防止下滲和引出為準。首先要把滑坡體內的多種裂縫回填夯實,防止地表水繼續下滲,然后利用滑坡范圍內的自然排水溝或新建的排水溝,把地表水迅速匯集排出滑坡體外。
(2)地下導滲:為了防止滑坡范圍以外的地下水滲入滑坡體內,常用設置截水盲溝,將地下水導出滑坡體外。對滑坡外的排水,可以在坡面砌筑多種形式的導滲溝,或采用干砌石護坡,水泥砂漿勾縫,底層設導濾層或排水管。
(3)防止水下滲:對滑坡體大,又是深層的,無法治理,建筑物無法避開滑坡體,就采用減少地表水及杜絕渠道下滲水入滲,采用滑體上設排水溝,渠道水用鋼管過渡。
2.2削坡減載。對推移式淺層滑坡,則采取“削坡減載”的方法。減小引起滑坡的滑動力,是最基本的也是最有效的辦法。一般采用削緩邊坡,當渠道外滑坡時,還可將上部削下土體反壓在坡腳,從而達到穩定的滑坡的目的。當削坡減壓后仍不能達到穩定滑坡的同時,常采用減壓與支擋相結合的處理措施。
2.3支擋。在渠道已經塌方或將要塌方的地段,如受地形限制,單純采用削坡方量很大的,則可根據具體條件,因地制宜采用多種支擋護坡措施。如加固坡腳砌擋墻,干砌護坡等,如渠道經過小溪岸坡,坡腳受洪水沖刷,可采用加固坡腳、漿砌石擋土墻,防止沖刷淘空;對渠道上側滑坡可采用削坡減載重力式擋墻支擋的辦法處理。另外當渠床為基巖時,可采用拱式或連拱式擋墻處理滑坡,等等。
2.4暗涵(或埋管)。由地上轉為地下。當地質條件差,山坡又陡峻,或渠段穿過覆蓋很厚土質層,岸坡難于穩定而出現嚴重滑坡時,從外面治理難度大的,應盡量避開滑體或轉入地下,可考慮將原有明渠段改為暗涵或埋管形式較為安全可靠,同時可減少工程量。
2.5渡槽。山區渠道常在陡峻的山坡上開渠,往往容易產生山巖崩塌。因限于地形條件,要維護渠道穩定十分困難,可采取改建渡槽輸水。
2.6改移線路。一般小型渠道工程,在選定渠線時基本上未做地勘工作,致使有的渠道修筑在滑坡體上,建成后渠道極不穩定,一旦雨水入滲,整個渠床都要發生大的位移和沉陷。當采取上述多種處理措施很難奏效時,最后只有采取改線,以避開滑坡地段。
上述是山區渠道滑坡常用處理措施,滑坡處理方法可因地制宜單獨或綜合采用。做到技術可行,經濟合理,施工簡單,徹底整治。
3.渠道滑坡防止
(1)渠道滑坡防止應從設計規劃入手,摸清渠線地質結構情況,避開地質不良地段,無法避開時應采取切實可行工程措施以予防止。選擇合理渠道結構和邊坡,確保渠道穩定安全。
(2)施工階段,應平臺開挖后抽溝,開挖坡度根據開挖后地質情況,對設計邊坡過陡給予修正,確保邊坡穩定。對施工中發現可能滑坡的地段要及時處理,減少損失。
(3)在渠道日常維護管理中,渠道應嚴格控制在正常水位運行,要加強渠道巡視檢查,檢查排洪設施是否運行正常,渠道雜草淤積要及時清理,對局部滲漏破壞和集中漏水,應查明原因,堵死通道,做好渠道防滲處理。對于渠道裂縫,應查明裂縫類型并進行處理。對不太深的表層裂縫可采用開挖回填的辦法處理,對較深的內部裂縫可采用灌漿法處置。
4.結論
對于渠道滑坡的處理,很可能幾種方法同時采用,進行綜合治理。尤其是排水措施,無論何種滑坡,都必須進行排水處理,水對滑坡體滑面有軟化、加劇滑坡體發生的作用,所以大多數渠道滑坡都發生在雨季,須加強渠道巡視檢查,爭取做到長治久安。
參考文獻
一、工程概況
北疆供水工程總干渠為大(2)型II等工程,渠線全長100多km,主要有引水明渠、隧洞、渡槽、分水閘、節制退水閘、防洪工程以及伴渠公路、35KV輸變電線路、通訊光纜-等組成。運行期為每年的4月至9月,主要任務是向沿線農業開發區及下游地區輸送工農業用水。
二、工程特點
(一)工程地處荒漠、戈壁,環境條件惡劣
該工程深居大陸腹地,自北向南橫穿荒漠、戈壁,遠離人群,自然條件十分惡劣,冬季寒冷、夏季高溫,最低氣溫-42.7℃,最高氣溫39.6℃,多年平均氣溫3.4℃,季風活動頻繁,特別是4月至5月風速極大、風力極強,最大定時風速高達28m/s。
(二)規模大,運行管理難度大
該工程規模大、渠道長,全線采用自流輸水,轄區各種水工建復雜,對供水過程的控制要求較高.從而加大了運行管理的難度。
三、組織機構
該工程于2001年建成投入運行,主要由運行管理處在上級建管局的領導下全面負責運行管理工作。通過8年的運行管理實踐形成了一套比較完整、科學的運行管理體系。
總干渠在運行前成立了工程運行管理處,運行初期處機關設置運管科、辦公室,渠道沿線設置2個管理站、10個管理所,共配置管理人員87名。經過多年的運行管理實踐與自動化系統的逐步完善,運行管理處機構設置與人員配置更加科學合理,目前人員配置按照“一人多崗、一崗多能、精簡高效”的原則。由2站10所縮減為2站3所,崗位定編56人,其中工程技術人員占51.72%,大中專院校畢業生占63.79%,是一支結構合理、專業齊全、精干高效的管理隊伍。四、運管體系
(一)IS09001質量管理體系的應用
ISO9000標準是國際標準化組織在1994年提出并制定的所有國際標準,現在該標準已經成為世界各國規范市場行為、促進經濟發展的有效手段。IS09001:2000《質量管理體系要求》是2000版IS09000核心標準之一,該標準作為通用的質量管理體系標準可適用于各類組織,不受組織類型、規模、行業范圍的影響和限制。因其在質量管理方面的先進性、廣泛適用性、標準體系的嚴謹性和認證審核的公正性等方面滿足了組織對質量管理的需要,各行業的組織能夠取得IS09001:2000標準認證已成為企業科學化、規范化管理與國際市場管理接軌的重要標志。
北疆供水工程總干渠投入運行后,如何提高運行管理水平,發揮工程最大效益,是工程管理者面臨的一個新課題。2002年運行管理處開始推行ISO900h2000標準,并通過了北京恩格威質量管理體系認證中心的認證審核,成為全疆水利行業最早貫標的單位。運行管理處在貫標中將IS09001=2000標準的“八項質量管理原則”的管理理念與工程管理實際有機結合,通過對文件、記錄、人力資源、基礎設施、運行過程、內部審核及認證審核等的控制,大大地提高了運行管理水平,規范了質量行為,降低了運行成本,發揮了工程最大效益,取得了顯著的成效。
(二)信息系統管理的運用
北疆供水工程非常重視工程的現代化建設和科學化管理,在設計時就考慮到了信息系統的運用。建設期在渠道沿線埋設了通訊光纜,主要解決了沿線的通訊,也為運行后信息系統建立奠定了基礎。
運行以來通過陸續的建設現已經建成了一套適應工程特點的信息管理系統。該系統集成了計算機網絡、數據中心、工程安全監測、水雨情、水質監測、閘門遠程監控、無網電區電源自動供電、動力與環境遠程監控、遠程圖像監控、辦公自動化系統、會議電視系統等專業應用子系統,實現了兩大功能:一是為工程運行管理提供安全、可靠、經濟、科學、先進的技術手段;二是為科學、合理的輸水、配水、防洪、工程的安全運行提供實時數據和專家決策支持功能。通過信息系統的運用減少了管理人員,節省了管理成本,有效地保證了工程安全輸水、精確量水、實時監測和科學調度,取得了顯著的經濟效益。
(三)目標管理考核的實行
制定出目標管理,有利于科學評價和衡量管理處的管理水平和年度業績,激勵管理處職工的工作熱情和積極主動性、創造性,確保管理處各項工作落到實處。建管局對管理處實行年度目標管理考核制,每年由建管局根據《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國河道管理條例》等法律、法規和有關技術標準,制定北疆供水工程運行管理處考核辦法和標準,對考核目標、考核方法、內容、等次、標準及獎懲措施等作出明確的規定,將目標管理考核作為日常管理的一項重要制度。管理處目標管理考核實行千分制,主要從供水生產、安全生產、設備管理、信息系統運行管理、工程維修與技術改造、水費征收、內部管理、政治工作、平安單位建設和綜合治理、關心職工生活等方面制定考核目標。考核結果分為優秀、合格、不合格。每年由建管局成立考核組,年內不定期的對管理處工作進行抽查,年終進行現場考核評分.考核優秀進行相應的獎勵,不合格進行相應的處罰。
渠道測量的目的,是在地面上沿選定中心線及其兩側測出縱、橫斷面,并繪制成圖,以便在圖上繪出設計線;然后,計算工程量,編制概算或預算,作為方案比較或施工的依據。渠道工程的勘察放線,是與工程設計密切相關的。只有在現場放線位置合適、測量數據準確的基礎上才能因地制宜的做出經濟合理的工程設計來。
一、渠道現狀(樹形)導線圖的繪制
首先考慮由建設單位代表提供精確的可滿足測量要求的渠道現狀(樹形)導線圖;若設有,再考慮由建設單位代表提供渠道導線圖的草圖,根據草圖出本次測量人員會同三方(建設單位、測量、設計)一起完善渠道現狀導線圖;如若連草圖都設有,則由本次測量人員會同三方一起用手持GPS測定渠道現狀導線圖。渠道現狀導線圖應明確標出渠道各個拐角、拐點及起點、終點的位置,分水閘、節制閘、橋涵等渠道配套建筑物的位置,上下級渠道和各個建筑物的名稱。各個建筑物的使用要求也要標明,如不同渠段的設計流量(加大流量),節制閘、分水閘的流量,交通橋的過荷要求等。渠道現狀導線圖的繪制目的是便于這次渠道測量和繪制渠道設計導線圖。使用渠道現狀導線圖可以使渠道測量工作真正做到有的放矢,因地制宜,從而從根本上保證渠道測量的準確性。
渠道上的閘、橋、涵等交叉建筑物稱為其配套建筑物。渠道測量的技術要求應按《水利水電工程測量規范(規劃設計階段)(SLJ3-81DLJ201-81CH2-601-81)》執行。渠道測量的內容主要包括:渠道及配套建筑物平面位置的測定、渠道縱斷面高程測量、渠道橫斷面測量等三部分。
二、渠道縱斷面高程測量
為了繪制渠道設計導線圖,應當精確的把其位置都在渠道設計導線圖中標出來。這項工作主要是使用GPS來完成的,主要測出渠道拐角和渠道始點、終點及其配套建筑物中心位置點的坐標,并在圖紙上用適當的比例和圖例明確表示出來。渠道縱斷面高程測量是利用間視法測量路線中心線上里程樁和曲線控制樁的地面高程,以便進行渠道縱向坡度、閘、橋、涵等的縱向位置的設計。為便于計算渠道長度、繪制縱斷面圖,沿渠道中心線從渠首或分水建筑物的中心,或筑堤的起點,不論直線或曲線,均應用小木樁標定里程,這些木樁稱為里程樁。木樁的間距一股為100m或50m,自上游向下游累積編號。這種按相等間隔設置的木樁稱為整樁。在實際工作,遇到特殊情況應設加樁。整樁和加樁均屬于里程樁。
1.下列情況應設置加樁:中心線上地形有顯著起伏的地點;轉彎圓曲線的起點、終點和必要的曲線樁;擬建或已建建筑物的位置;與其它河道、溝渠、閘、壩、橋、涵的交點;穿過鐵路、公路、和鄉村干道的交點;中心線上及其兩側的居民地、工礦企業建筑物處;由平地進入山地或峽谷處;設計斷面變化的過渡段兩端。為了注記地表性質和中心線經過的主要建筑物,必要時要繪制路線草圖。
2.縱斷面測量時需要連帶測定的數據和注意事項
(1)渠首交上級渠道的樁號,及交點處的坐標和渠底高程、水位高程;(2)已建節制閘、分水閘應測出閘底、閘頂、閘前閘后水位高程,閘孔寬度和孔數;(3)已建橋(或渡槽)應測出橋頂、橋底高程;橋面(路面)寬度和其跨度;(4)已建涵洞或倒虹吸應測出其跨度和頂部高程;(5)已建跌水或陡坡應測出其寬度、長度、落差和級數:(6)渠道拐角、拐點及翼再睽邕施物的中點坐標;(7)與河溝、排渠、道路和匕下級苴的交角;(8)渠道穿過鐵路時應測出軌面高程;穿過公路時應測出路面高程;同時應測出道路寬度;(9)渠道沿線所留的BM點的高程和位置坐標;(10)渠道末端坐標,及其所灌溉的農田地面控制高程;(11)如果大段的渠、堤中心線在水內,為便于測量工作,可以平行移開,選擇輔助中心線。三、渠道橫斷面高程測量
對垂直于路線中線方向的地面高低所進行的測量工作稱為橫斷面測量。橫斷面圖是確定渠道橫向施工范圍、計算土石方數量的必須資料。橫斷面測量的精度要求:橫斷面地形點的精度,包括地形點對中心線樁的平面位置中誤差。平地、丘陵地應±1.5m,山地、高地應≤±2.0m,地形點對鄰近基本高程控制點的高程中誤差應≤±0.3m。橫斷面測量的測設要求:
1.中心線與河道、溝渠、道路等交叉時,應測出中心線與其交角。當交角大于85°、小于95°時,可只沿中心線施測一條所交渠、路的橫斷面;當交角小于85°或大于95°時,應垂直于所交渠、路和沿中心線方問各測一條斷面。
2.橫斷面通過居民地時,一側測至居民地邊緣,并注記村名,另一側應適當延長。橫斷面遇到山坡時,一側可測至山坡上l-2點,另一側適當延長。
3.橫斷面上地形點密度,在平坦地區最大點距不得大于30m。地形變化處應增加測點,提高橫斷面的精度。
4.渠道沿線察看。渠道放線測量的f司時應注意觀察沿線的地形地貌、植被情況,并以樁號為準做好記錄。新建渠道應察看是否穿越農出或林帶、居民點等;老渠道應查看已建建筑物的使用狀況,并應做好記錄。注意查看渠道沿線是否有可供渠道施工用的道路、水源和料場。較重要的交叉建筑物還要測大比例尺地形圖。
四、提交測量成果
測量外業工作結束后,經過資料整理、數據計算、計算機繪圖等內業工作后,最終應向設計人員提供測量成果。設計所需要的測量成果包括渠道導線圖、渠道縱、橫斷面圖及其軟檔文件,其技術要求均應以滿足設計需要為準。
1.對渠道導線圖的要求:應包括上下級渠道中心線(及輔助中心線)、渠道拐角、拐點及渠道配套建筑物的中心點位置和坐標,渠道與河溝、排渠、道路和上下級渠道的交角等實測數據;渠道及其配套建筑物名稱;制圖比例和指北針等。
2.對渠道縱斷面圖的要求:渠道縱斷面圖要比例適當;標明拐點樁號及拐角;標明已建或擬建渠道配套建筑物的主要特征高程、其中心點的樁號;標明渠道沿線的BM點的位置坐標和高程;其它關鍵數據也部要標出。
2工程概況和農田水利工程現狀
2.1工程概況
扶風縣位于關中盆地西部,西寶高速、西寶北線中段,全縣總土地面積745.8km2,耕地面積77.61萬畝,農民人均耕地1.59畝,縣內農田成方,道路成網,交通比較便利。全縣以種植糧食作物為主,主要糧食作物有小麥、玉米,常年播種面積100.6萬畝,平均復種指數150%。經濟作物主要有辣椒、蘋果等,農業產業主要以畜牧業為主。
2.2項目區水利工程現狀
目前項目區已有水利工程主要包括小型農田水利工程、大中型灌區骨干工程和小型水庫工程。至2009年底,全縣共有陂塘9座,小型灌溉泵站343處,農灌機井2843眼,水窖810眼,小型灌區渠系291km,大中型灌區渠系1080km,機井灌區灌溉渠系117.3km,低壓輸水暗管112.8km。設施灌溉面積52萬畝,有效灌溉面積45萬畝,節水灌溉面積23.4萬畝。全縣共有寶雞峽、馮家山灌區干、支渠道122.8km。2000年以來,該縣通過實施農業綜合開發水利骨干工程改造、省級財政專項資金灌區改造等項目,投入資金3100萬元,共襯砌改造干、支渠38km。縣管水庫共有11座,均為小型水庫。太川水庫、官務水庫、白家窯水庫、五郡溝水庫,共灌溉面積5.8萬畝。總體而言,灌區水利基礎設施薄弱,渠系建筑物損壞嚴重,抽水站年久失修,機泵老化,農田灌溉以土渠輸水、大水漫灌為主,地下水資源浪費嚴重,單井控制面積小,灌溉保證率低。無法滿足灌溉需求,嚴重阻礙項目區經濟的發展。
3灌區節水改造工程設計
為了改善扶風縣灌區上述水利工程現狀,對整個扶風縣分4個項目區分別進行系統的節水改造工程的設計。整個節水改造工程的典型設計如下所述。
3.1機井工程設計
按照當地水文地質條件和用水量要求,設計井孔深度180m。本深度內可有四層水,總厚度為40m,井孔口徑為550mm,井管材料采用鑄鐵井管。濾水管有效工作長度50m,實管長度130m,合計總長度180m。管外填礫厚度為140mm,填礫直徑10mm~20mm,礫料采用扶風縣沙廠生產的標準礫料。井壁管連接形式采用焊接連接。根據井孔設計的地質條件和含水層巖性來確定計算參數,從井孔柱狀圖上得知含水層總厚度M=40m,含水層的巖性以粗中砂為主,選擇含水層的滲透系數K=15m/d,采用濾水管有效工作長度L=50m,井孔直徑D=550mm,濾水管外徑ds=0.288m,井管直徑d=0.25m。為保證管井的使用壽命,避免過高的滲透流速對濾水管的腐蝕、結垢、堵塞等破壞,在設計中我們采用小于允許入管流速進行計算。計算公式為:Q=Л×dg×L×n×Vg,將相應參數代入式中可得Q=195m3/h。計算的理論出水量,代表了濾水管的進水能力,而設計流量應小于計算的理論值,所以應乘以0.3的安全系數,才能作為設計出水量,即Q=58.6m3/h。
3.2輸水渠道設計
以法門鎮齊村北十一支一斗渠襯砌工程進行典型工程設計。渠道總長度850m,主要灌溉齊村的部分耕地,控制灌溉面積650畝,畝均控制渠道長度為2.5m~3.1m。渠道設計流量的大小,應根據作物的灌溉制度及所控制的灌溉面積,按照同一時期不同作物同時用水量的情況計算,計算得出渠道設計流量為0.1m3/s。渠道縱坡比降的選擇,應由實際地形條件而定,盡可能使渠底比降與地面坡度相一致,在滿足灌溉引水的情況下,盡量選擇較大的比降,但斗渠一般不大于1/500。因此,根據項目區的地形特點,選渠道比降為1/600。為了提高灌溉效率,節水節能,節約占地,降低供水成本,同時也為了機械化施工,渠道斷面設計為“U”型砼斷面,渠道設計流量為0.11m3/s,縱比降為1/600,選用渠道斷面為D40斷面,襯砌厚度為5cm,選用C15砼澆筑。渠道每隔5m設一道伸縮縫,縫型為機械切割半縫,縫寬為2.5cm,縫內用焦油塑料膠泥填塞。
3.3抽水站設計
依據原有抽水站設計灌溉面積、設計流量、配套機泵型號不變的原則,對該項目區的35座抽水站實施改建設計,更換62臺(套)新的節能機組,使其發揮原有的效益。確定以扶風縣項目區召公鎮大槐村抽水站作為典型設計。該工程位于信邑水庫以南600m處,引水水源為美水河水,控制灌溉面積380畝。經實際勘測調查,該抽水站地形揚程8.23m,根據控制灌溉面積、灌水定額、輪灌天數、每天灌溉時間及渠系水利用系數計算設計流量,由設計流量和抽水揚程確定水泵型號。確定了水泵的流量與揚程,可利用“水泵性能表”來選擇所需水泵。
3.4低壓暗管設計
本次工程擬鉆鑿180m深的鋼筋砼管井1眼,根據已成機井水文地質資料,機井出水量為32m3/h,靜水位35m,動水位95m,地塊長方形,東西長400m,南北寬234m,面積約為140畝,機井位于地塊西北角。地塊內作物種植以小麥、玉米、辣椒為主。作物種植方向為東西走向,地塊北偏東稍高、西部較低。設計灌水定額按式m=1000Hγ(覻1-覻2)/η計算,根據該區實際情況,計算得小麥、玉米的灌水定額40m3/畝,辣椒的灌水定額27m3/畝。本區農作物以小麥、玉米、辣椒為主。玉米、辣椒生長期處在雨季,適當補充灌溉即可滿足要求,取灌水周期為12d。管道布設形式為梳齒狀,依據管灌技術規范,結合地塊形狀以及經營管理體制,耕作習慣,機井出水量等實際情況,在地塊西邊界布設1條主管道,垂直主管道布設3條支管道,管道長度720m,在管道上安裝出水口進行灌溉。項目實施后,區內小麥種植面積占耕地面積的90%,日開機時數取16h,灌溉水利用系數取0.8,根據機井控制面積計算,結果表明,設計流量小于單井出水量,故采用單井出水量為設計流量。管徑采用經濟流速法確定,根據計算得管道管徑選擇為外徑110mm,內徑105.6mm的UPVC管。經計算,沿程水頭損失為5.77m,局部水頭損失按沿程水頭的10%計算,取0.57m。水泵設計揚程由管道系統的水頭損失(h),機井動水位(h凈),機井至供水最不利點的高差(h)等確定,即H=h凈+h+h+2.0(出水口要求水頭),該機井配套水泵設計揚程為95+5.77+0.33+2.0=103.1m。按照設計流量和設計揚程進行水泵選型。
4工程經濟效益分析
扶風縣小型農田水利節水改造工程建設項目計劃襯砌渠道82.1km,改造渠系建筑物639座;在機井灌區,新打配套機井41眼;鋪設低壓管道28.16km,出水栓981個;可新增灌溉面積7640畝,改善灌溉面積26222畝。井灌項目區灌溉水利用系數由原來的0.65提高到0.8;抽水灌區灌溉水利用系數由原來的0.5提高到0.65;全縣糧食綜合生產能力新增379.42萬kg。大力發展農民用水合作組織,使其管理的灌溉面積增加1.3萬畝。該項目建成后,作物復種指數由150%提高到180%,年可增產糧食379.42萬kg,糧價按現行市場價1.8元/kg計算,可增收379.42×1.8=682.96萬元。經濟作物每畝增收按100元計算,可增收3.39×180%×0.4×100=244.08萬元。該項目建成后,年可節水186.60萬m3,按每立方米水0.1元計,可節約186.60×0.1=18.66萬元。整個項目實施后,共可增收945.70萬元,取水的分攤系數為0.4,即水利項目凈收益為925.54萬元×0.4=378.28萬元。依據以上增量效益和增量費用的分析計算,并根據有關評價指標計算規定進行分析計算,成果如表1所示。由經濟評價分析計算結果可以看出,本工程的經濟內部收益率12.44065%大于經濟基準收益率8%;經濟凈現值844.10萬元大于零;經濟效益費用比為1.27,大于1.0。故該工程在經濟上是合理的。
2工程規劃設計要點
2.1工程總體規劃布置
根據實地勘察,規劃在長溝骨干壩水源工程左岸某一建設條件較好的地方建揚水小泵站1座,水由泵站通過320m長揚水管道輸送至左岸地勢較高的灌溉區,再輸送至田間各級管道進行灌溉。田間采用占地少,施工和管理方便的管道輸水節灌技術。按地埋干、支兩級管道布設,干管基本平行等高線布置,長510m,支管沿干管基本垂直等高線布置,其余間距約100m,末端支管長150m,其余支管長200m左右,沿支管每隔50m左右設垂直地面豎管及給水栓進行灌溉。干支管結合處設閘閥井,井內安裝水表及支管控制閥和節制閥等設備。管材均選用PVC管,田間采小畦灌溉。
2.2設計灌溉定額
灌溉定額是灌區設計的主要依據。查寧夏區域統一灌溉定額表知:灌溉區主要作物凈灌溉定額分別為:小麥:M凈=175m3/畝。胡麻:M凈=120m3/畝,馬鈴薯:M凈=120m3/畝,則綜合凈灌溉定額為:0.6×175+0.1×120+0.3×120=153(m3/畝)。灌溉區采用兩級管道輸水,灌溉水利用系數按經驗值η水取0.85,則綜合毛灌溉定額:M綜,毛=M綜,凈/η水=153/0.85=180(m3/畝)。200畝灌區年總灌溉需水量為3.6萬m3。不同作物在生長關鍵期灌水次數和時間有所不同,小麥全生育期分4次灌水,即冬灌、撥節水、抽穗水、灌漿水,平均凈灌水定額為175/4=43.8(m3/畝)。胡麻和洋芋年灌水3次,其中播前灌溉1次,生長期灌溉2次,每次約40m3/畝。
2.3機泵選型及配套
機泵選擇要根據設計流量及最大揚程確定。設計時要注意:①揚水管道盡量選用比經濟流速計算管徑偏大,以減少水頭損失,降低水泵揚程;②在計算水頭損失時一定要按照選用管徑的內徑而非外徑計算,否則計算水頭損失偏小,可能造成揚程不夠現象;③配套的電機功率宜略大于選用的水泵軸功率,使水泵在正常運行時盡量能在高效區工作,且滿足最大、最小揚程時都能運行。
2.3.1設計流量
機泵設計流量按公式Q=mAα/Ttη確定,為方便計算,選擇主要作物小麥灌溉所需流量為水泵設計流量。式中:凈灌水定額m=43.8m3/畝,灌溉面積A=200畝,種植比例α=0.6,灌水延續時間按T=8(d),機泵每天工作時間按t=16h,灌溉水利用系數取η=0.85,則設計流量計算結果為Q=48.3(m3/h)。
2.3.2設計揚程
①管徑的確定。管徑計算根據經濟流速公式d=1.13(Q/V)1/2進行計算。經計算,水泵進水管管徑選取ф110的鋼絲膠管,出水管選取直徑為Φ140的PVC管,干管和支管分別為Φ125和Φ110的PVC管,壓力等級均為0.6MPa。②管道水頭損失計算。管道水頭損失包括管段的沿程水頭損失和局部水頭損失。③設計揚程的確定。機泵設計揚程按公式H設=hf+hj+h+0.2進行計算,一般選擇灌溉最不利點計算設計揚程,在干管末端連接的支管末端供水點為本灌區最不利灌溉點(地面高程2125.5m),最低取水位2077.5m。
2.3.3機泵選型及電機配套
根據設計流量Q=48.3m3/h和設計揚程H設=60.3m,選用1臺80-50-250A型水泵,根據水泵的轉速、軸功率和動力等系數選用1臺Y160L-2型電動機,配套的電機功率宜略大于選用的水泵軸功率。
2.4管道設計
管道縱斷面設計包括設計水壓線,管道中心線,地面線。一般要求地面線高于管道中心線(溝涵處除外),設計水壓線高于管道中心線,否則不合理,需要調整管路。管道橫斷面設計:設計管溝開挖深1.5m(最大凍土層下),底寬0.4m,口寬1.3m,邊坡1:0.3,地埋管道以上填土必須夯實。在管道的轉彎處或起伏變化較大處設混凝土鎮墩,以便穩定管道。同時,可根據需要,在管道隆起部位設自動排氣閥,管路最低處(如溝道)設泄水閘,以防水錘等現象發生,確保管道正常運行。
2.5泵房設計
設計泵房為磚混結構,建筑面積32m2,水泵基座采用防滲效果較好鋼筋砼整體現澆結構,泵房長7.52m,寬4.68m,凈高3m,內部分工作房及配電房。泵房內水泵安裝高程為2081.4m,設計進水池最低水位2077.5m,池底高程2076.00m,泵房進水池為圓形,進水池前設引水渠,均采用鋼筋砼整體現澆結構。
1.1要根據實際情況選擇灌溉技術隨著科技的進步,現在節水灌溉技術種類很多,但每種灌溉技術都有其自身的特點和適用范圍,在選擇時,一定要根據當地的經濟發展情況,結合水資源的分布特點以及當地的地理、地貌、氣候條件等因素,進行綜合考慮,充分論證和分析,采取適當的節水灌溉技術。但在實際操作過程中,很多地區往往不能兼顧這些因素,而盲目選擇一些高新技術,而最新的、最先進的未必就是最適合的,盲目選擇的結果往往造成經濟成本增加而灌溉效果卻并不好的情況。經濟強一些的地區,可考慮噴灌或者是微灌技術,經濟差的地區應最大程度減少投資,要考慮合理規劃溝渠,采取渠道防滲措施進行節水,對于經濟作物可考慮采取噴灌或者微灌的方式。
1.2要加大對節水灌溉的投入力度近年來我國的水利工程建設力度較之以往有所加大,大中小型水利工程建設逐年增多,但在節水灌溉方面的政策支持及投入上仍然嚴重不足,政策不完善,投入也明顯不足,這方面也是制約節水灌溉發展的重要因素。國家要在這方面有所側重,從政策和資金上給予保證,對水資源進行合理配置,大力促進節水工程規劃和建設,狠抓節水灌溉措施的落實,促進節水灌溉工程的發展。
1.3要把節水灌溉和節水農業進行有機結合農業生產的最終目標是提高農業的總體產值,增加經濟效益,但以往的水利農業是按兩條線來走的,節水灌溉做到了節水,但農業生產上卻沒有明顯的提升收益,農業生產沒能和節水灌溉有機結合,雖然節約了水但沒能提高生產效益,同樣造成了資源的浪費。所以要把節水灌溉和節水農業有機結合起來,節約水源,又能提升農業生產的經濟收益。
1.4培養農業生產者新的思想意識我國的農業生產者,主要是以廣大農民為主,由于地域特點、生活習慣、傳統思想、文化程度等因素的束縛,大多意識相對保守、思想陳舊,對于新事物接受較慢,往往需要很長的適應期。以往的農業生產都是大小漫灌,浪費嚴重,這與廣大農民的節水意識及水價的相對低廉有直接關系,政府部門一方面要大力宣傳水利知識,提高農民對節水灌溉的認識,另一方面要根據不同地域的水資源情況,科學合理制定灌溉用水水價,以促進節水灌溉工程的推廣建設。
2節水灌溉工程建設中存在的問題
2.1配套設施建設不夠全面由于政府在節水灌溉方面的資金投入嚴重不足,而節水灌溉工程建設往往需要比較大的資金支持,再加上以往的灌溉工程建設標準相對較低,以及農民收益較低難以有更多資金用于投入工程建設,所以導致我國很多地區的節水灌溉工程配套設施不夠完善,一些新技術難以廣泛采用,而有些工程在使用過程中老化失修而失去應有的功能,達不到節水增效的目的,有的甚至不能使用,致使新型節水灌溉技術難以落實,這些情況都在一定程度上影響節水灌溉技術的應用與推廣。