对大型灌区续建配套节水改造规划的几点思考

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对大型灌区续建配套节水改造规划的几点思考

山东茂隆新材料科技有限公司 2021-03-13 2947


1 前言

  建国以来,淮阴市共兴建了2×104hm2~6.67×104hm2的大型灌区12个,各大型灌区自建立以来为当地农业和农村经济发展发挥了积极的作用。然而,随着社会的发展,水情、工情的变化,农业生产要求的提高,灌区工程在长期运行中也暴露出许多问题,主要表现为:(1)工程老化失修,灌溉效益衰减。全市大型灌区平均配套率只有50%~70%,总体工程老化率达80%以上,渠系水的利用系数只有0.4~0.5,灌溉水利用系数只有0.35~0.45。(2)工程不能适应水情、工情、农情的不断变化。灌区水源由原来单一的淮水变成江水淮水并用,随着向北调水增多,用水矛盾逐渐突出,原有工程越来越不能适应当前的要求。(3)管理粗放,经营水平低,用水浪费严重。(4)渠道渗漏严重,部分渠道布局不合理。大型灌区内渠道断面大,输出水线路长,沿途渗漏损失严重。(5)排涝工程不配套,排涝动力不够等等。因此,对淮阴市大型灌区进行续建配套和节水改造显得非常必要。

2 指导思想和治理原则的确定

  根据淮阴市大型灌区的实际情况,结合国家对此次大型灌区续建配套与节水改造规划编制的具体要求,确定了本次灌区续建配套与节水改造规划的指导思想和治理原则为:“坚持以节水增效为中心,实现水资源的可持续利用;以‘两高一优’农业为目标,为实现现代化农业创造基础条件;山、水、田、林、路统一规划,旱、涝、碱、渍综合治理;以水价改革为突破口,推行灌区运行、管理体制改革不断深入,实现灌区良性运行和可持续发展。”

3 水资源的平衡分析

3. 1 代表年的确定

  代表年的确定必须根据国民经济和社会发展计划选定不同的年份作为分析工作的水平年。根据淮阴市大型灌区现有的降雨、水情等资料情况,选用长系列年法与代表年法相结合较为适宜。在选择系列年时,按照《灌溉与排水工程设计规范》要求,全部选择超过30年的水情雨情资料进行分析。

3. 2 过境水可利用量的确定

  在对水资源过境水可利用量进行分析时,由于过境水是淮阴市大型灌区的主要灌溉水资源,各种保证率(50%、75%、95%)下的水资源量及可利用水量,一方面受到渠首引水能力的影响,另一方面受到《取水许可证》中取水量的约束,因此我们采用:当引水能力大于取水许可量时,过境水可利用量为取水许可量;当引水能力小于取水许可量时,过境水可利用量为实际可引水量;同时结合考虑江苏省水利厅分配给省内各灌区不同保证率下的水资源过境水量,最后得出各灌区过境水可利用总量。

3. 3 供需平衡分析的确定

  在进行水资源供需平衡分析过程中,按照江苏省近期农田水利建设八条标准,农田灌溉设计保证率不得低于75%,因此淮阴市大型灌区灌溉设计保证率也应在75%以上。由于长期以来工程老化,效益衰减,灌区有效灌溉面积不断下降,全市大灌区实际灌溉保证率多在70%以下,其中渠南灌区实际灌溉保证率仅为55%,根据水利部对淮阴市大型灌区续建配

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套节水改造规划的审查意见和淮阴市的实际情况,本次规划的灌溉保证率以75%作为基本设计标准。在灌区水资源供需平衡分析过程中,进行了灌区作物种植结构的重新设计和调整,选定作物布局最佳方案,基本控制在设计灌溉保证率的情况下,灌区水资源供需达到平衡。当水量满足和富余的情况时,也相应提高了一些灌区的设计标准,如渠南灌区在2015年设计灌溉保证率便提高到80%。

4 灌区续建配套与改造工程的规划

4. 1 渠系调整与渠道工程设计

  淮阴市各大型灌区在多年建设过程中,一些渠道布置未尽合理,各干渠沿线直挂斗、农渠很多,管理困难,抢水、漏水、跑水现象严重。淮涟灌区内支渠仅55.2km,但斗渠高达813km,斗渠直挂现象在灌区上游十分严重。同时,部分灌区在干渠上建造多处节制闸工程导致了水头损失大,灌溉定额增大,自流面积减少。为此,本次灌区续建改造规划,原则上按照干支渠续灌、斗农渠轮灌标准,在对现有灌区渠道工程复核的基础上,重新进行渠道设计。淮涟灌区在总干渠线路不变的前提下对干支渠按续灌进行设计的要求,对所辖4条干渠分别进行了调整合并,其中一干渠废除了一干桃园南18km的渠段,从二干渠光明闸上引出一条支渠向西建渡槽穿过民便河,向一干渠桃园以北渠段供水;四干渠规划将原东西四干渠调整为四干渠,原南北四干渠调整为新四干渠的支渠;在原一、二、三、四等4条干渠沿线的直挂斗渠彻底进行合并,兴建18条贴干支渠进行灌溉。洪金灌区原有洪金南北干渠、中北干渠,大的渠系基本合理,本次规划对所有干支渠断面按续灌进行重新设计,撤并干渠沿线直斗、直农渠道,理顺灌排体系。原南北干渠上支渠和直挂斗农渠有200多条,大水高峰期抢水、跑水、漏水现象十分严重,本次规划调整为54条支渠进行控制。

4. 2 排水工程设计

  按照淮阴市国民经济和社会发展水平以及江苏省水利总体发展规划要求,淮阴市大型灌区排涝标准的设计暴雨重现期取10年,设计暴雨历时取3d,按照《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288-99)要求,旱作物1~3d暴雨,从作物受淹起1~3d排至田面无积水,水稻区1~3d暴雨,3~5d排至耐淹水深。在计算排涝模数时,淮涟、涟东、涟西、竹络坝等灌区直接采用了江苏省水利设计院于1998年编制的《淮河入海水道近期工程可行性研究报告》中淮阴市的排涝模数,洪金、周桥、渠南等灌区的排涝模数,采用《江苏省暴雨图集》推荐的总入流槽蓄法公式计算:

  q△t-Q△t=±△S(水量平衡方程)(1)

  Q=KS (线性槽蓄方程)(2)

  公式(1)中:

  q—河道入流流量,m3/s;

  Q—河道出流流,m3/s;

  △t—时间段,h;

  △S—河道蓄量变化,m3;

  公式(2)中:

  Q—河道流量,m3/s;

  K—河道槽蓄参数,s-1;

  S—槽蓄量,m3。

  按照计算出的排涝模数,在对灌区内骨干排涝河道进行重新复核的基础上,划分合理的排涝分片和排涝动力,规划出排涝骨干河道疏浚整治规划和排水工程的建设规模。

5 节水工程措施的选择

  节水灌溉有较大的经济效益,具有节水20%~50%,增产10%~30%,节地1%~5%,省工20%~30%的优点,同时还具有节能效益。

  从淮阴市目前大型灌区现状来看,一方面是过境水量减少;另一方面是水资源浪费十分严重,各灌区的农田灌溉基本上都是土渠输水,渠道断面大,输水线路长,占用农田多,渠系水利用系数低,节水改造任务艰巨。全市各大灌区渠系水利用系数见下表:

  本次节水工程规划主要从工程措施和技术措施两方面入手:

5. 1 工程措施

  由于淮阴市各大型灌区主要粮食作物以水稻为主,旱作物及其它经济作物为辅,土质主要有沙土、沙壤土、粘土,因此,主要选择了以下几种节水工程措施:

  1. 干支渠混凝土防渗。按照规范要求,大型灌区渠道防渗率不应低于40%,大型灌区应优先对骨干渠道进行防渗,灌区干渠、支渠采用混凝土衬砌后可大大增加渠系水利用系数,增加自流灌溉面积,改善灌区灌溉条件,减少渠道渗漏水量,是我市大型灌区节水改造规划中普遍推广采用的节水工程措施,渠道断面形式主要为:总干渠、干渠渠道主要采用梯形断面,并采用弧形坡角设计,支渠以下渠道主要采用“U”型断面进行设计。

  2. 斗农渠混凝土防渗。在沙土及沙壤土区(即淮涟、竹络坝、涟西、涟东等灌区)的斗农渠,水量渗漏严重,采取混凝土防渗处理,断面形式主要为U型。

  3. 喷灌、滴灌。喷灌、滴灌技术在输水、灌水、作物吸收水等灌水环节都有节水增产、提高作物品质的作用,也具有特别强的适应性,缺点是一次性投资大。淮阴市固定式喷灌系统的投资为20 220元/hm2,半固定式喷灌系统投资为11 775元/hm2,蔬菜大棚滴渗系统投资为2 2425元/hm2。本次规划发展喷灌面积28 927hm2,微灌工程4 100hm2。

  4.管灌。低压管道输水灌溉具有占地少、适用性强、管理方便、使用年限长、渗漏和蒸发损失小等优点,缺点是投资较高,施工技术要求也高。根据典型设计,管灌投资为14 175元/hm2,本次规划发展管道灌溉4 066.7hm2。

5. 2 技术措施

  淮阴市近年来主要在水稻区推广应用了水稻浅湿调控灌溉和水稻旱育秧两种节水灌溉技术措施。

  1. 水稻浅湿调控灌溉技术。主要是控制田间灌溉水层和土壤含水量对水稻进行灌溉。从田间土壤含水量下限(饱和含水量的80%左右)开始灌溉,每次灌溉至田面以上水层高约10mm,这样可以大量减少田间深层渗漏和棵间蒸发量,并能充分利用降水资源。采用该技术灌溉定额比常规灌溉定额可节省水30%以上。

  2. 水稻旱育秧技术。水稻小秧采用旱育技术,可大量减少秧田用水,并为抛秧和浅水活棵打下基础。

6 灌区改革

  本次大型灌区规划的目标是要把大型灌区建成能够良性运行和可持续发展的新型灌区。然而长期以来,淮阴市各大型灌区推行的仍然是在计划经济体制下形成的管理模式,无法适应目前社会发展的要求。因此,灌区改革工作也是本次灌区规划的重要内容之一。灌区改革关键在于灌区管理体制改革和水价改革。

6. 1 管理体制改革

  在管理体制改革方面重点研究2种改革方案:

  1. 灌区机构设置参照国内外水利工程管理体制改革的典型经验,本着精干、高效、实用的原则,建立“供水公司+用水协会+用水农户”的新型灌溉管理模式。采用这种体制改革模式的有涟东灌区、竹络坝灌区、淮涟灌区、涟西灌区等。

  2.“管理委员会+管理所+用水者协会+用户”模式。设立三级管理机构,见“管理模式图”。

  采用此模式进行规划的有洪金灌区、周桥灌区、渠南灌区等。

6. 2 水价改革

  在水价分析测算方面按照国家“水利产业政策”规定,商品水的水价由“供水成本+利润”构成。实施步骤主要采取三步走,第一步按照上级文件按公顷计收,直接收到农户,提高水费实收率;第二步按供水完全成本按公顷计收,收到农户;第三步以“供水成本+适当利润”确定水价,按方计量收费。计划用3~4年的时间来完成水价改革任务。

7 环境影响的评价

  灌区续建配套与节水改造规划实施后,对环境的主要影响有减轻旱涝灾害,提高了灌区抗御自然灾害的能力。在灌区沿总干渠(沟)、干渠(沟)、支渠(沟)布置主林带,沿斗、农渠(沟)布置副林带,林网建设完成后,对防风固土、涵养水分,调节农田小气候有着十分重要作用。田间工程配套后,致使田间养分、农药的流失量大为减少,对地下水、地表水的污染也随之减轻,可有效 地防止潜水过度蒸发,阻止盐分在土壤表面积累。而且随着田间工程的配套完善及骨干工程的建设,可改善农村生产和交通条件,美化农村自然景观,为发展旅游观光农业、生态农业打下基础,从而可促进地区经济的整体发展,提高农民生活水平。

作者单位:淮阴市水利局


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