水庫灌溉工程設計淺析論文

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水庫灌溉工程設計淺析論文

　　摘要：本文介紹了麻溝水庫基本水利計算和工程設計以及其所產生的經濟效益，該工程的修建能解決灌區人畜飲水和農業灌溉問題，以供參考。

水庫灌溉工程設計淺析論文

　　關鍵詞：水庫灌溉工程；設計；建設；效益分析

　　1工程背景

　　當前水庫灌溉是一項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泗渡鎮麻溝村，是遵義市北片區唯一較高的水源點，壩址距泗渡鎮境內210國道約8.0km，距遵義市約37.0km，有鄉村公路從壩址通過，工程對外交通方便。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/s，多年平均徑流量3440萬m3。設計流域及灌區屬中亞熱帶季風濕潤氣候，冬無嚴寒，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是灌溉。工程建設后將解決匯川區泗渡鎮、高坪鎮和董公寺鎮3924.5hm2（5.8868萬畝）的農田灌溉和灌區內15000人、大牲畜3000頭和小牲畜12000頭的人畜飲水問題。

　　2工程建設的必要性

　　在麻溝水庫灌區范圍內，僅有雙仙和大廠溝兩座小（一）型水庫：（1）大廠溝水庫在除險后總庫容達140萬m3,興利庫容104萬m3，放水涵洞出口高程932.8m，設計灌溉面積3668畝，灌面高程在930.0m以下；（2）雙仙水庫經除險后總庫容139萬m3，興利庫容117.4萬m3，放水涵洞出口高程963.1m，設計灌溉面積5100畝，灌面高程在960.00m以下；兩水庫設計灌面共計8768畝，現在正在承擔起泗渡鎮片區的灌溉和人蓄飲用的重擔，但由于雙仙和大廠溝兩座小（一）型水庫已修建多年（目前已被列為病險庫），水庫的長年淤積和運行，已導致水庫取水保證率低，再加之水庫本身的高程比較低，能覆蓋的面積相對較小。由于水資源的缺乏，用水無法保障，阻礙了綠色產業和糧食產量的發展。為了更好的造福地方百姓，推動農村經濟的健康發展，必須盡快解決缺水的問題。項目區灌溉基礎設施薄弱，水利化程度較低，灌溉用水問題突出，急需修建較大的水利工程以解決項目區干旱缺水的現狀。

　　3工程水利計算

　　麻溝水庫灌溉工程的主要任務是灌溉。工程建設后將解決匯川區泗渡鎮、高坪鎮和董公寺鎮3924.5hm2（5.8868萬畝）的農田灌溉和灌區內15000人、大牲畜3000頭和小牲畜12000頭的人畜飲水問題。考慮到社會經濟發展和當地水資源條件以及供水對象的特點，灌溉保證率取P=80%、農村人畜飲水供水保證率取P=95％、環境用水保證率取P=90%。

　　3.1正常水位的確定

　　根據本工程的實際，綜合工程建壩條件、工程投資和水庫水量計算等因素，為滿足河流規劃要求，在本工程可行性研究階段初步擬定1036m、1038m、1040m三個正常蓄水位方案進行比選。從水量計算來看，麻溝水庫正常蓄水位從1036m增加到1038m時，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，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，綜合壩址地質條件、工程投資和來水用水等因素，本階段推薦正常蓄水位為1038m，相應庫容1040萬m3。

　　3.2水利調節計算

　　灌溉需水量根據工程的灌溉面積、田土比例及作物組成，采用相應作物相應年份的灌溉定額進行長系列計算。麻溝水庫為不完全多年調節，其計算時段5月～8月為旬，其他月份為月。灌區內渠系水利用系數取為0.70，田間水利用系數0.95，灌溉水利用系數0.665。經計算，灌區多年平均灌溉用水量為1860萬m3，P=80%，灌溉用水量為2130萬m3。麻溝水庫在保證設計灌面灌溉前提下，還可以解決灌區范圍內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。根據有關規范，農村人均用水定額采用0.075m3/d、大小牲畜用水定額采用0.050m3/d、0.030m3/d，設計擬采用渠道供水。經計算，麻溝灌區農村人畜用水量（毛）為89.7萬m3/年。3.3渠道流量計算對麻溝水庫水稻、蔬菜歷年最大旬定額進行統計，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，計算得到各渠道設計流量成果，其中渠道輸水方案渠系水利用系數為0.70，干、支渠輸水損失分別為10.72‰～25‰。根據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算灌溉設計流量，即得到總干渠首設計流量為3.84m3/s。由于灌區人畜飲水供水采用渠道供水，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，從壩線地形地質條件看，該壩線可建剛性壩，也可考慮當地材料柔性壩。麻溝水庫灌溉工程樞紐總體布置為：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，左岸導流兼放空隧洞，左岸取水隧洞，南向灌區渠系建筑物，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，設一岸塔式進水口，取水隧洞全長808.44m，取水隧洞含有壓進水口和無壓城門隧洞兩部分，取水隧洞尺寸為寬×高=2.0m×2.567m；灌區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1∶1.4。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構設計，厚度為0.45m；面板設垂直縫，在兩壩肩附近的面板設張性垂直縫，間距6m左右，其余部分的面板設壓性垂直縫，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，趾板寬度統一取為6.5m，河床及兩岸趾板每隔12m～15m設一條伸縮縫。溢流凈寬12m，堰頂高程1033.0m，分2孔，分別設6m×5m(寬×高)的平板鋼閘門，溢流堰為WES型實用堰，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、護坦）。取水隧洞進水口布置在離大壩左壩肩約300.0m處。灌區渠道設計考慮每隔10m設置伸縮縫，縫寬0.02m～0.03m，縫間采用適應結構變形，粘結能力強，防滲性能良好的填料填實。總干渠總長6.3km，渠首流量3.84m3/s，渠道斷面尺寸為寬×高=2.2m×2.70m。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=）0.85m×1.10m～0.65m×0.8m。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=）0.8m×1.10m；倒虹管1座，總長450m，管徑Φ450。從以往工程經驗可知，在同一流量，同一高程，同一地形地質條件下，渡槽的造價約為倒虹管的2.5倍，渡槽的造價較高，因此，從節約投資的角度出發，盡量少選用渡槽，但從節約水頭的角度出發，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。麻溝灌區工程共有渡槽9座，總長1187.40m，渡槽斷面尺寸為寬×高=1.90×2.56m～1.2m×1.20m。

　　5工程經濟效益分析

　　工程總投資為58798萬元。靜態投資為58798萬元，其中：①工程部分投資33449.13萬元；②環境移民投資25348.87萬元；基本預備費率為5％；不計算建設期貸款利息。經計算，本工程經濟內部收益率8.13%，大于8%；經濟凈現值748萬元，大于0；效益費用比1.01大于1；投資回收期13.7年。經濟分析各主要經濟指標均大于基本要求，經濟分析可行。據調查，灌區農民2010年人均可支配收入5135元/人，2011年～2014年按年平均增長率5%計算，預測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%計算的可承受水價為2014年為0.20元/m3；人畜飲水水價按0.6%計算可承受水價，年平均每人、頭供水量為30m3，水價為1.23元/m3。表1所示為工程成本費用表，工程年財務收入合計536萬元，略大于年運行成本支出520萬元，灌區能夠維持正常運行。從財務初步分析可知，項目收入能保證項目正常運行，但項目建設資金需要政府大力扶持，項目具備基本生存能力，財務分析可行。

　　6結語

　　本工程的修建，可以解決項目區干旱缺水的現狀，克服實際工程的用水問題。麻溝水庫灌溉工程技術上是可行的，同時它的經濟效益較為顯著。筆者認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較為可行的方法。水庫灌溉工程可以取得合理的經濟效益。本工程可為類似工程提供借鑒。

　　參考文獻:

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