山区灌桩管网工程的特点及最优设计方案选择

普洪发

(云南省玉溪市水利建设大队勘察设计处 653100)

1 山区灌桩管网工程的特点

1.1 水源点比较分散

灌区的水源主要来自库水，水源包括海棠、放马沟、凤山坝、大松树园4个水库的蓄水。水源均位于灌区南部，距灌区最近点的距离:海棠水库为0.5km，凤山坝水库为2.9km，大松树园水库为3.3km，放马沟水库为5km。水源点比较分散。

1.2 水源可供水量、高程相差比较大

灌区水源海棠水库供水量240万m3，取水高程1816m;大松树园小坝塘供水量7万 m3，取水高程1870m;凤山坝供水量16万m3，取水高程1858m;放马沟水库供水量36万m3，取水高程1918m。水源可供水量、高差均存在较大差异。

1.3 灌区地形复杂、高差比较悬殊

灌区灌溉面积447.2hm2，分布于高程 1900～1700m的山坡上，地形整体趋势从南往北逐渐降低，形成南高北低的地理特征，高差200m;东、西向灌区分布于南北向的山脊两侧，高程从山脊分别向东或西降低，高差200m。灌区属典型的山区坡耕地，被沟箐分割，地形复杂，高差悬殊较大。

2 工程总体规划方案

根据灌区地形、水源及现有水利工程设施等条件，工程规划以充分利用水源地理优势及现有水利基础设施，尽可能使工程投资最小为原则。工程总体规划方案是:将各库水引入滤池过滤后，再分别引入蓄水池中蓄储，最后由各蓄水池向灌溉区配水;滤池及调节池宜设在灌溉区，夜间或用水低峰的来水经滤池过滤后进入蓄水池中储蓄。此优点是:输水管道可不间断向蓄水池引水，从而可缩小输水管道的管径;其次，蓄水池距灌区较近，便于水源分配，供水安全性有保障。

经对灌区勘查，海棠水库是距灌区最近的水源，也是主要水源，为了更好利用水头，宜采用管道引库水到灌区滤池;放马沟坝距灌区5km，水源地理位置比较高，渠道首段已衬砌，只需完成尾段2.3km配套支砌即可，因此宜采用渠道输水到灌区滤池;大松树园位于凤山坝上游，可将大松树园坝水引入凤山坝进行水资源整合，再由凤山坝灌溉明渠引入灌区滤池。

3 工程设计方案选择

3.1 灌区水源配置及灌区规划

根据灌区大小、地形，水源水量、位置等特点，本着高水高用，低水低用，充分利用水源地理位置的优势，可把水源合理划分为海棠、放马沟、凤山坝(大松树园)3个灌区水源。海棠水库作为灌区最北端，高程1800～1700m以下灌区的水源;凤山坝(大松树园)作为灌区中、西部，高程1850～1800m灌区的水源，放马沟坝作为灌区东、南部，高程1900～1750m灌区的水源。灌区依水源划分为海棠、放马沟、凤山坝3个灌区。

3.2 灌溉区规划

灌区规划为3个独立的灌区后，各灌区的高差、地形仍不利于建筑物布设;灌区面积大，导致建筑物规模过大，投资不经济;管网系统过大，运行安全性难以保障。因此应在灌区规划的前提下，再将灌区合理划分为几个相对独立的灌溉区，确保工程规划合理，运行安全。参照《农田排水工程技术规范》(SL/T 4—1999)及《管道输水灌溉技术》设计建设，应本着几条原则进行:ⓐ要合理划分灌溉区。由于项目区位于山区，地块高差较大，宜以各调节水池控制灌溉面积作为一个完整系统，分成几个相对独立的灌溉区，各灌溉区的划分应根据作物布局、地形条件，地块形状等确定，尽量将压力接近的地块划分在同一灌溉区;ⓑ要严格控制各灌溉区地块高差。根据实际地形，以10～40m为宜。合理确定给水栓位置，管线力求短直，尽量减少起伏，避免折点。给水栓纵横向间距以40～60m为宜。根据实际情况灌溉区高差以50m及各灌溉区面积相差不大为原则进行划分，整个灌区划分为13个相对独立的灌溉区。

3.2.1 海棠灌溉区

海棠灌区为高程1800～1700m以下的灌区，灌溉面积为192.2hm2。根据此灌区地形特点，将其分为5个相对独立的灌溉区设计。灌区设滤池1个、蓄水池5个，各调节水池所控制的灌溉范围作为一个完整系统设计。

3.2.2 凤山坝灌溉区

凤山坝(大松树园)为高程1850～1800m的灌区，灌溉面积为111.6hm2。根据此灌区地形特点，将其分为两个相对独立的灌溉区设计。灌区设滤池1个、蓄水池2个，各调节水池所控制的灌溉范围作为一个完整系统。

3.2.3 放马沟灌溉区

放马沟为高程1900～1750m的灌区，灌溉面积为143.4hm2。根据此灌区地形特点，将其分为6个相对独立的灌溉区设计。灌区设滤池1个、蓄水池6个，各调节水池所控制的灌溉范围作为一个完整系统。

3.3 灌区流量确定

3.3.1 灌水定额、灌水周期及劳作时间

作物种植主要以烤烟、青花为主。灌区需水量以满足烤烟需水量为原则，根据《云南省地方标准用水定额》(DB53/T 168—2006)，结合实际，毛灌水定额为40 m3/亩。整个生产区需浇水5～6次，按5次计算，每次浇灌周期按10天计。根据农村劳作时间的特点，每天灌溉时间宜10h。

3.3.2 流量确定

3.3.2.1 输水流量

输水流量包括水库至滤池、滤池至各灌溉区蓄水池的输水管道(或渠道)流量两部分。

a.水库至滤池输水管流量:根据灌区面积及灌水方式可计算出每次灌溉水量。考虑将水引至滤池过滤后再分别引入各蓄水池中，管道引水时间为24h;渠道考虑灌溉劳作时段引水，引水时间为10h。则管道(或渠道)输水流量为每次灌溉水量÷引水时间。

b.滤池至蓄水池输水管流量:根据灌溉区用水量，依据上述原则计算。

3.3.2.2 配水管及灌桩节点流量

配水管指自蓄水池向灌区输水(或配水)的管道，配水管流量根据其配水的灌桩节点流量之和逐段推求而得。

水库至灌区输水方式为管道输水时，一般管道为不间断输水，输水时间为24h;灌溉劳动作习时间为10h，要将来水在劳作时间内浇灌完，则灌溉流量为输水管流量的2.4倍，即可计算得灌溉流量。灌桩间距为40m，也就是每棵灌桩灌溉0.16hm2，根据灌区灌桩数量即可计算出灌桩节点流量。水库至灌区输水方式为渠道输水时，输配水基本同步进行，依此可知灌溉流量，进而推求得灌桩节点流量。

3.3.3 蓄水池容积确定

各灌溉区分别设1个蓄水池，主要起调节功能。输水管道引水时间24h，灌区灌溉时间为10h，则灌区不用水(14h)时间段管道的来水应由调节池储蓄进行调节。以此确定调节池容积，同时考虑水池规格不宜过多，便于设计。放马沟、凤山坝灌区从水库到滤池采用渠道引水，考虑灌溉时同步引水，蓄水池主要起汇集来水作用，并不要求其具调节功能，其容积只要满足汇集来水的功能即可。

3.3.4 管道布设及管径、管材选择

3.3.4.1 管道布设

管道包括输水管、配水主管、配水支管及灌桩管。输水管指水库至滤池、滤池至各蓄水池的管道。水库至滤池的输水管依地势布设，滤池至各蓄水池的输水管基本垂直等高线布设;配水主管垂直等高线布置，主要便于配水支管布置;配水支管沿等高线布设，使同一支管控制的灌溉区水压力基本一致。

3.3.4.2 管径、管材选择

管材一般选用PE管，管道的允许工作压力和管径应根据水力计算成果确定，既要经济合理，又要保证管网安全运行。供水压力采用下列公式计算:

式中，Q——过水流量，m3/s;

dj——内径，m;

L——管长，m。

引水管依据上述公式，根据水库最低水位与调节之间的落差、流量试算，先假设管径，当能满足上述条件时，则管径为最终设计的管径。配水管管径的大小，根据各管段流量，依据上述公式试算，先假设管径，当各节点自由压力基本一致且满足各节点水压时，所假设的管径则为计算的结果。在确定管径时，管径的种类不应过多，以便于施工管理。

4 结语

管网工程以前多应用于人蓄工程中，近几年随着我市烟叶生产基础设施建设的实施，管网工程在烟叶生产基础设施建设中得到了大力推广应用。自2006年至今，江川县建成了九溪、安化、雄关等4个乡镇灌桩管网工程，灌溉面积1200hm2。项目的实施，可缓解受益区水资源的供求矛盾，极大地改善受益区烟田的基础设施条件，水利用系数将由现状的0.5提高到0.85，灌溉保证率从无到有，按平水年计算可达到75%。项目区的烤烟生产能力、粮食生产能力等将得到大幅提升，农业综合生产能力将显著增强。根据基本烟田区域内主要农作物在保证供水和不保证供水的情况下的产量、产值调查结果，综合分析估算得每亩烤烟增产能力20kg，粮食增产25kg;每年烤烟增产36万kg，粮食增产45万kg;按现行价，烤烟20元/kg，粮食1.5元/kg计，年可增加收入787.5万元。从上述资料可见，项目的实施效益是显著的，对烟草生产实现优质稳产，以及卷烟工业上档次、创税利有着举足轻重的作用。九溪灌桩管网工程起到了示范作用，促进了江川县灌桩管网工程的发展。■

1 SL/T 4—1999农田排水工程技术规范［S］.

2 水利部农村水利司.管道输水工程技术(SL/T 4—1999)［M］.北京:中国水利水电出版社，2002.

3 DB53T 168—2006云南省地方标准用水定额［S］.