江新洲灌区节水改造技术要点分析

胡少文

（江西省九江市柴桑区水利局，江西 九江 332100）

0 引言

我国人口多、耕地少、水资源短缺，粮食需求与资源约束刚性并存，保障粮食安全，维护水资源可持续一直是头等大事[1-2]。农田水利灌溉工程作为农业基础设施和民生工程，对于解决土地资源、水资源约束发挥了重要支撑作用。许多修建于二十世纪六七十年代的灌区，经过多年运行，普遍存在老化失修、水资源浪费、效益衰减等问题。为此，开展灌区续建配套和节水改造意义重大。江新洲灌区以节水改造配套、保安加固为主，通过工程措施、技术措施及管理措施，恢复设计灌溉面积，改善灌溉条件，提高渠系水利用系数和灌溉保证率，促进农业生产可持续发展。

1 工程概况

1.1 灌区现状

江新洲灌区建于二十世纪六七十年代，位于九江县东北部，灌区分为江洲片和新洲片两个区域。灌区内地势较为平坦，所有渠沟均有灌溉和排涝双重功能。灌区有耕地面积6.6 万亩，设计灌溉面积5.6 万亩，干渠（沟）21 条，长99.88 km，干渠间的连接横向支渠（沟）131 条，长109.93 km。灌区以长江为水源，骨干水源工程主要为10 座一级提灌站，其中：临江7 座、夹套3 座，总装机800 kW。另有圩内二级提水站33 座，总装机815 kW。

1.2 存在问题

灌区渠道及渠系建筑物、水源工程大部分建于上世纪六七十年代，受当时经济技术条件限制，工程设计标准低，施工质量差，加之运行已有三四十年，渠系建筑物破损严重，机泵等设备陈旧老化，闸站设施毁损严重，整个灌区不能按设计要求正常发挥效益。目前实际灌溉仅3.96 万亩，灌溉保证率在45%～75%之间，保证率尚未达标。灌区主要问题表现在灌溉主干渠系大部分末护砌，渗漏严重；渠道边坡坍塌淤积严重，渠内杂草丛生，灌溉渠沟输水不畅；田间灌溉渠系不完善，灌溉基础薄弱，后天投入不足，工程老化失修，农业综合生产能力低。

2 节水改造工程

灌区节水配套改造本着“效益优先、经济合理”的原则解决影响灌区整体效益的险工险段、“卡脖子”工程，选取淤塞、渗漏特别严重的渠道工程，在经济投入较小的前提下实现节水改造效益最大化。

2.1 渠道加固方案

按因地制宜的原则，选择经济合理、经久耐用、运行安全、管理方便的渠道衬砌方案，拟定现有渠道衬砌加固和新建埋设PE 管两种方案进行比选。

2.1.1 衬砌加固方案

就防冲效果、后期管理及投资情况，现有渠道衬砌加固选用干砌块石衬砌。干砌石方案设计干砌块石衬砌厚0.3 m，底部设厚0.1 m 的砂砾石垫层，垫层均匀铺筑，衬砌范围包括渠道两边坡及底板三面。要求护砌块石新鲜坚硬，无风化剥落层或裂纹，表面无污垢和水锈等杂质，砌筑采用错缝锁结方式分层铺砌，垫层应与砌石铺砌层配合砌筑，随铺随砌，前后明缝均用小片块石填塞紧密，使之平整稳固。

每平方米工程量：土方开挖0.1 m3，砂砾石垫层0.1 m3，干砌石0.3 m3。根据概算单价分析，土方开挖单价为13.26 元/m3，砂砾石垫层单价为189.18 元/m3，干砌石单价为235.63 元/m3，每平方米干砌石概算投资为90.93 元。

2.1.2 新建埋设PE 管方案

在一级提灌站出口新建埋设PE 管，泵站提升灌溉用水通过PE 管直接进入农田灌溉，有效节约用水，PE 管埋设于地下，土方开挖边坡坡比为1∶0.75，管下设置10 cm 厚垫层，由于江新洲土质含沙量大，就近回填含沙量大的开挖利用土，地面50 cm 回填耕植土。

每平方米工程量：土方开挖2.0 m3，土方回填1.8 m3，PE 管1.0 m。根据概算单价分析，土方开挖单价26.10 元/m3，土方回填单价23.77 元/m3，50 cmPE 管制安费515.04 元/m，则每平方米埋设PE 管概算投资为564.91 元。

2.1.3 方案比选

（1）施工方面：渠道衬砌方案需要清淤恢复断面后，干砌块石护砌加固，结构的建造要求一定量的土方开挖。干砌石护砌较为繁琐，PE 管埋设方案只需将PE 管埋入开挖好后的沟槽内，然后回填覆土，工程实施较为方便，施工质量容易保证。

（2）效果方面：渠道衬砌方案依照现有渠道衬砌加固，现状干渠为排灌结合，渠道断面大，淤塞严重，灌溉水流失较多，工程量大；PE 管埋设方案布置灵活，埋设地下不占用耕地，且灌溉水基本无流失，工程量小。

（3）运行管理方面：渠道衬砌加固方案暴露在外界环境中，容易受到外力因素破坏。PE 管埋设覆土，管道受到较好的保护，但清理管内淤积物较为困难。综合考虑以上三方面，选取埋设PE 管作为江新洲灌区渠道加固的推荐方案。

2.1.4 方案设计

一级提灌站出口设置PE 管道输送灌溉，管道埋设于地面以下，采用PE 双壁波纹管管材，管道直径400 mm～800 mm，经济流速为1.4 m/s，管道全长5556 m。

经济管径计算采用式（1）：

式中：D 为管道直径，m；Q 为管道起始流量，m3/s；v 为经济流速，m/s。

通过确定各片区管道起始设计流量Q，经济流速v 等参数，代入式（1）计算得经济管径。按照管材实际情况予以取整确定最终管材型号。计算参数选取见表1。

表1 计算参数表

灌溉管道分段尺寸计算结果见表2，设计方案见图1。

表2 管道计算成果表

图1 输水管高铺设横断面图

2.2 干支渠道清淤及衬砌方案

干、支渠由于受兴建时历史条件影响，设计标准低，施工质量差，灌区工程运行近四十年来，工程严重老化，区内所有渠沟严重淤塞阻水；大部分渠道渗漏严重，灌区渠系水利用系数平均不足0.45。大部分渠沟均为土质渠道，易受冲刷跨塌，杂草丛生，严重影响输水。因此，需从清淤和加固衬砌两方面实施改造。

2.2.1 渠道断面清淤达标

灌区所有渠道均存在不同程度的淤塞现象，断面萎缩，杂草丛生。经过测量得，灌区各干渠断面淤塞后与原设计标准断面比较，其差异及清淤工程量计算见表3。江新洲灌区共有干支渠长209.81 km，本次设计暂考虑新洲片内4.88 km 干渠断面清淤达标，其清除淤泥工程量为0.45 万m3。

表3 江新洲灌区渠道清淤工程量计算表

2.2.2 衬砌加固方案

为改善渠道输水条件，考虑设计投资额度和灌区实际情况，对新洲片区乌龟洲干渠和新洲中心干渠灌溉渠道（长2.34 km）采用C20 砼加固改造，其中乌龟洲站新建276.5 m 矩形C20 钢筋砼渠道，加固方案见表4。

2.2.3 设计方案

灌区新洲中心干渠和乌龟洲干渠已有浆砌石挡墙衬砌，本次设计对存在渗漏问题的渠段，底板及边墙均采用5 cm 厚C15 砼护砌，现浇砼每10 m 分缝，缝内采用聚乙烯闭孔泡沫板填缝。渠道砌石边墙倒塌段，现浇C15 砼渠道，采用15 cm 厚C15 砼底板及边墙，现浇砼每10 m分缝，缝内采用聚乙烯闭孔泡沫板填缝。

表4 C20 砼加固方案表

3 结语

灌区节水改造工程的实施，将显著提高水资源利用效率和作物产量。通过科学分析，理清灌区改造期望效果和相关制约因素，抓住主要矛盾，对完善节水改造方案，提升工程效益具有重要作用。江新洲灌区紧抓卡脖子环节，通过新建提灌站出口PE 灌溉管道、改造清淤和加固现有干支渠衬砌，提升骨干工程输水能力，减少渗漏损失，改善灌溉条件，提高渠系水利用系数和灌溉保证率，有效改善了农田灌溉条件和灌溉面积，提高了农业抗御自然灾害能力，达到了灌区节水改造的目的。