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水庫灌溉工程設(shè)計淺析論文

時間:2024-07-22 18:42:48 論文范文 我要投稿
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水庫灌溉工程設(shè)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(shè)計以及其所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益,該工程的修建能解決灌區(qū)人畜飲水和農(nóng)業(yè)灌溉問題,以供參考。

水庫灌溉工程設(shè)計淺析論文

  關(guān)鍵詞:水庫灌溉工程;設(shè)計;建設(shè);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(qū)泗渡鎮(zhèn)麻溝村,是遵義市北片區(qū)唯一較高的水源點,壩址距泗渡鎮(zhèn)境內(nèi)210國道約8.0km,距遵義市約37.0km,有鄉(xiāng)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(shè)計流域及灌區(qū)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(shè)后將解決匯川區(qū)泗渡鎮(zhèn)、高坪鎮(zhèn)和董公寺鎮(zhèn)3924.5hm2(5.8868萬畝)的農(nóng)田灌溉和灌區(qū)內(nèi)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(shè)的必要性

  在麻溝水庫灌區(qū)范圍內(nèi),僅有雙仙和大廠溝兩座。ㄒ唬┬退畮欤海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(shè)計灌溉面積3668畝,灌面高程在930.0m以下;(2)雙仙水庫經(jīng)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(shè)計灌溉面積5100畝,灌面高程在960.00m以下;兩水庫設(shè)計灌面共計8768畝,現(xiàn)在正在承擔起泗渡鎮(zhèn)片區(qū)的灌溉和人蓄飲用的重擔,但由于雙仙和大廠溝兩座。ㄒ唬┬退畮煲研藿ǘ嗄辏壳耙驯涣袨椴‰U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(chǎn)業(yè)和糧食產(chǎn)量的發(fā)展。為了更好的造福地方百姓,推動農(nóng)村經(jīng)濟的健康發(fā)展,必須盡快解決缺水的問題。項目區(qū)灌溉基礎(chǔ)設(shè)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(qū)干旱缺水的現(xiàn)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(shè)后將解決匯川區(qū)泗渡鎮(zhèn)、高坪鎮(zhèn)和董公寺鎮(zhèn)3924.5hm2(5.8868萬畝)的農(nóng)田灌溉和灌區(qū)內(nèi)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(jīng)濟發(fā)展和當?shù)厮Y源條件以及供水對象的特點,灌溉保證率取P=80%、農(nóng)村人畜飲水供水保證率取P=95%、環(huán)境用水保證率取P=90%。

  3.1正常水位的確定

  根據(jù)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(guī)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(zhì)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(diào)節(jié)計算

  灌溉需水量根據(jù)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(diào)節(jié),其計算時段5月~8月為旬,其他月份為月。灌區(qū)內(nèi)渠系水利用系數(shù)取為0.70,田間水利用系數(shù)0.95,灌溉水利用系數(shù)0.665。經(jīng)計算,灌區(qū)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(shè)計灌面灌溉前提下,還可以解決灌區(qū)范圍內(nèi)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(jù)有關(guān)規(guī)范,農(nóng)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(shè)計擬采用渠道供水。經(jīng)計算,麻溝灌區(qū)農(nóng)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(tǒng)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(jù)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(shè)計流量成果,其中渠道輸水方案渠系水利用系數(shù)為0.70,干、支渠輸水損失分別為10.72‰~25‰。根據(jù)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(shè)計流量,即得到總干渠首設(shè)計流量為3.84m3/s。由于灌區(qū)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(guī)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(zhì)條件看,該壩線可建剛性壩,也可考慮當?shù)夭牧先嵝詨。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(qū)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(shè)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(qū)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(jié)構(gòu)設(shè)計,厚度為0.45m;面板設(shè)垂直縫,在兩壩肩附近的面板設(shè)張性垂直縫,間距6m左右,其余部分的面板設(shè)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(tǒng)一取為6.5m,河床及兩岸趾板每隔12m~15m設(shè)一條伸縮縫。溢流凈寬12m,堰頂高程1033.0m,分2孔,分別設(shè)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(qū)渠道設(shè)計考慮每隔10m設(shè)置伸縮縫,縫寬0.02m~0.03m,縫間采用適應結(jié)構(gòu)變形,粘結(jié)能力強,防滲性能良好的填料填實?偢汕傞L6.3km,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(jīng)驗可知,在同一流量,同一高程,同一地形地質(zhì)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(jié)約投資的角度出發(fā),盡量少選用渡槽,但從節(jié)約水頭的角度出發(fā),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(qū)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(jīng)濟效益分析

  工程總投資為58798萬元。靜態(tài)投資為58798萬元,其中:①工程部分投資33449.13萬元;②環(huán)境移民投資25348.87萬元;基本預備費率為5%;不計算建設(shè)期貸款利息。經(jīng)計算,本工程經(jīng)濟內(nèi)部收益率8.13%,大于8%;經(jīng)濟凈現(xiàn)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(jīng)濟分析各主要經(jīng)濟指標均大于基本要求,經(jīng)濟分析可行。據(jù)調(diào)查,灌區(qū)農(nóng)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(qū)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(shè)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(jié)語

  本工程的修建,可以解決項目區(qū)干旱缺水的現(xiàn)狀,克服實際工程的用水問題。麻溝水庫灌溉工程技術(shù)上是可行的,同時它的經(jīng)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(jīng)濟效益。本工程可為類似工程提供借鑒。

  參考文獻:

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  [3]劉河元,范金星.湖南小型水庫灌溉問題的治道變革[J].湖南農(nóng)業(yè)科學,2015,(2):48-49.

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