烟台市牟平区高陵水库灌区节水改造工程的必要性及规划方案

孔瑞霞

(烟台市牟平区大窑镇水利站 264100)

何继业

(烟台市牟平区沁水河水利工程管理所 264100)

1 灌区自然概况

1.1 灌区基本情况

高陵水库灌区位于烟台市牟平区高陵水库下游，是一座中型灌区，灌区总土地面积3.33万hm2，耕地面积为7693 亩。高陵水库灌区共有干渠两条，分干两条，其中东干渠长7.8km，西干渠长5.63km，一分干长12.64km，二分干长2.7km，渠系建筑物180座。

灌区地处丘陵地带，丘陵面积占总面积的85.4%，地面坡度在5～10°左右，平原面积占14.6%左右，多为山前冲积平原，地面坡度相对较大。海拔高程在20～110m 左右，项目区地貌按成因分类，属侵蚀构造地貌，相对切割深度不大于100m，地面坡度一般在7～20°之间。整体地势为南高北低，东西两侧多呈“V”字形，河谷两侧发育有一阶地。土壤多为棕壤土，土层较适合粮食种植和发展经济作物。

灌区属暖温带东亚季风型大陆性气候，因受海洋调节，四季特征明显，多年平均气温11.5℃，多年平均降雨量763.9mm，降雨量时空分布不均，70%以上降雨量集中在6～9月，多年平均地面温度14℃，多年平均冻土深度0.47m 左右，无霜期198 天，自然灾害主要为水灾、旱灾和雹灾。

灌区水源以高陵水库为主体，高陵水库总库容6713万m3，兴利库容3500万m3;水库上游已建蓄水工程有:小(1)型水库4座，小(2)型水库5座，塘坝38座，总蓄水量为980.47万m3，9座水库、38座塘坝和高陵水库紧密相连，形成了以高陵水库为主体水源，其他水库为调节水源的长藤结瓜式供水体系。

1.2 项目区所在地概况

烟台市牟平区地处山东半岛东北部，北濒黄海，东临威海市，南与乳山市相接，西与烟台高新区搭界，与辽东半岛隔海相望。牟平区全区总面积(包含昆嵛区)1519.75km2，东西长69km，南北宽40km，区域形状近似平行四边形。全区境内海岸线总长65km，有小北海和金山港两个海湾，其余较平直。

现辖7 镇、5个街道办事处、1个省级经济开发区和1个省级旅游度假区，共591个自然村(包含昆嵛区)，总人口45.42万，其中农村人口37.2万。

2 灌区工程现状

2.1 灌区运行状况

高陵水库灌区覆盖牟平区3个镇89个行政村，总人口15.07万，其中农业人口14.76万。土地面积3.39万 hm2，耕地面积7693.33hm2，灌溉面积为3423.33hm2。

高陵水库灌区于1971年动工兴建，1983年基本建成，共投资415.5万元。1971～1973年，由水库工程指挥部代管，开始进行总干渠及一分干渠的工程配套施工，经费由水库工程费借支。1974年正式成立了县高陵水库灌区工程指挥部，开始进行二分干渠的工程配套施工，由国家按批复计划逐级拨款。

灌区配套工程竣工以来其灌溉效益明显，按现已灌溉的土地计算，每亩平均增产粮食100kg，每年可增产513.5万kg，提高了灌区人民的生活水平。

2.2 渠系工程

灌区共有总干渠2 条，总长14.99km;东干渠原渠首流量9.1m3/s，西干渠原渠首流量2.1m3/s。分干渠2 条，长21.2km，其中土渠长9.34km;支渠3 条，长16.35km，其中土渠长16.2km。

高陵水库灌区现有干支渠道工程完好率为15%，干渠已衬砌，但因老化失修，漏水严重;分干渠已衬砌2.6km，衬砌率占25%;支渠未衬砌，干支渠道防渗率仅为20%。

2.3 渠系建筑物

灌区主要渠系建筑物180座，其中东干渠建筑物23座，西干渠1座，分干渠建筑物156座，这些建筑物多为20 世纪70年代所建，标准质量先天不足，经过多年运行，大部分工程处于“带病”工作状态，灌区现有干支渠系建筑物完好率为15%。

2.4 提水工程

沿干渠及支渠提水灌溉166.67hm2，建有扬水站6座，工程完好率33%。

2.5 灌区渠系水利用系数

20 世纪80年代建设初期高陵水库灌区灌溉水利用系数为0.6，后期由于工程老化、退化等原因，目前自流灌区灌溉水利用系数降至0.475。

现状情况下，灌区渠道水利用系数为0.5，灌区灌溉保证率为45%。

3 灌区工程节水改造的必要性分析

3.1 灌区工程在现代化农业生产中的作用

项目区骨干工程自20 世纪70年代建设以来，以其特有的地位和规模以及良好的配套设施，为促进牟平区的国民经济发展，尤其是农业生产，作出了十分重要的贡献。高陵水库灌区土壤肥沃，粮食亩产由灌溉前的379kg 提高到灌溉后的456kg，年总产由4374万kg 增加到5262kg。灌区粮田面积占全区总面积的22.2%，粮食总产占全区的24.6%，农业产值占全区的19.9%，是全区重要的商品粮生产基地。

3.2 灌区工程现状迫切需要进行节水改造

高陵水库灌区工程建于20 世纪70年代，受工程建设时期技术、材料、资金的制约，工程存在建设标准低，施工质量差等问题，再加上三十多年的运行，灌区骨干工程老化失修严重，安全隐患突出，大部分工程都“带病”或“超负荷”运行。据统计，渠道工程渗漏严重，骨干渠道完好率仅为15%，渠系建筑物完好率为33%，现状灌溉面积仅为1500hm2，渠系水利用系数仅有0.5。工程运行当中，由于缺乏必要的资金投入，灌区骨干工程及配套建筑物得不到及时更新、维护，老化、退化等现象较为严重，尤其是渠道工程边坡坍塌、渠底淤积、输水能力降低，造成大片农田灌溉困难，有效灌溉面积逐年下降，灌溉保证率偏低，农作物产量得不到保证，制约着当地经济的健康发展。尽早实施高陵水库灌区工程节水改造是十分迫切的。

3.3 实行高陵水库灌区节水改造是维持区域水资源平衡的一项重要措施

由于该灌区骨干工程及配套建筑物老化失修，灌溉渠道渗漏严重，且大部分为土质渠道，渠系水利用系数仅为0.5，造成水资源大量浪费。当地百姓为提高农田灌溉能力，打了大量的机井，抽取地下水来解决农业灌溉困难，致使地下水资源超采严重，地下水位逐年下降。在沿海地区，如果地下水位低于海水水位，海水就会回渗入内陆地下淡水层，引起海水倒灌，导致土壤含盐量升高，产生盐渍化，耕种能力大幅下降，同时使地下水资源环境迅速恶化。

为维护水资源平衡，降低海水入侵的风险，尽快恢复高陵灌区灌溉能力，实施灌区节水改造、完善配套设施是十分必要的。

3.4 灌区节水改造是一项顺民心解民意的民生工程

近年来，农业发展迅速，老化退化的灌区工程已经不能适应现代化农业发展的需要，灌区节水配套改造已成为地方政府和群众最为关心的焦点问题，每次人大、政协会议，都有代表提案、建议，群众来访、来信也逐年增加。为此，尽快完成高陵水库灌区工程节水配套改造是十分必要的。

4 项目建设标准及规划方案

4.1 项目建设目标

该灌区已运行多年，渠系布置合理，经济效益显著。本着安全适用、经济合理的原则，渠系布置维持现状，规划将原有土渠改造成浆砌石渠道，恢复西干渠和二、三支渠供水，同时对原有水工建筑物实施重建和改建。

规划项目建设目标如下:

a.农业灌溉保证率将由目前的45%提高到50%。

b.渠道水的利用系数提高为0.74。

c.恢复灌溉面积2730hm2，改善灌溉面积1500hm2。

4.2 项目建设标准

根据《灌溉与排水工程设计规范》和《水利水电工程等级划分及洪水标准》，确定该工程等别为Ⅲ等，东干渠、一分干工程等别为Ⅳ等，主要建筑物为Ⅳ级，次要建筑物为Ⅴ级，工程规模为小(1)型;西干渠、二分干工程等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为Ⅴ级，次要建筑为Ⅴ级，工程规模为小(2)型。

4.3 规划设计方案

4.3.1 渠道规划设计

渠道纵断面设计:为确保渠道输水和灌溉，结合该灌区多年运行经验，考虑灌区现有的输水条件和引水条件，对渠道比降不作调整，维持现状。

渠道横断面设计:

a.规划将高陵灌区东干渠改造成浆砌石渠道，渠道断面型式由原来的梯形断面改造成矩形断面。

式中 Q——渠道设计流量，m3/s;

ω——渠道过水断面面积，m2;

R=ω/x——水力半径，m;

x——渠道过水断面湿周，m;

i——渠道比降，m/m;

n——渠道糙率。

b.将灌溉面积较小的西干渠改成地埋PVC 管道的形式，节约土地、节省资金，符合灌区改造的原则。

式中 Q——灌溉设计流量，m3/h;

m——设计灌水定额，m3/亩;

A——设计灌溉面积，亩;

t——每天灌水时间;

T——一次灌水延续时间;

n——管道系统水利用系数。

式中 D——管内径，m;

Q——管道设计流量，m3/s;

V——管道适宜流速，m/s。

4.3.2 灌区建筑物规划方案

高陵水库灌区东干渠、一分干、二分干现有建筑物180座，已运行多年，老化严重，需维修改建、重建98座，其中渡槽16座、隧洞4座、倒虹吸2座、暗渠3 处、涵洞10座、桥15座，节制闸10座、泄水闸11座、分水闸27座，埋设φ400PVC 管道7.5km，φ200PVC 管道3km。

从多年的运行状态、运行效果看，不需要改变原建筑物类型，主要建筑尺寸通过计算确定，小型建筑套用定型设计。

1 雷刚.自压管道灌溉系统在石头河水库灌区节水改造中的应用［J］.陕西水利，2012(3):153－154.

2 吕明，毕卫峰，魏文菁，等.井渠结合节水改造工程在雪野水库灌区中的应用［J］.南水北调与水利科技，2012，10(A02):107－108.

3 王元武.高密市峡山水库灌区续建节水配套项目可行性及建议［J］.商品与质量:学术观察，2012(10):262.

4 杨凤萍.浅析郭堡水库灌区进行节水工程改造的必要性［J］.当代农机，2012(8):71－72.