某农田水利工程提升改造优化设计研究

马 立

(杭州水利水电勘测设计院有限公司，浙江 杭州 311200)

我国目前存在较多兴建年代久远但仍在运行的小型农田水利工程，经过近二三十年的运行使用，目前也出现了不少问题，如设施老化缺失，水闸漏水、水泵损坏，灌溉、排涝功能效应降低，防洪安全不满足要求等，且存在一定的安全隐患。

为保证农田水利基础设施的安全运行，确保最大化的发挥效益，必须对其进行系统性升级改造。本文依托浙江省某农田水利工程的提升改造优化设计进行论述分析。主要工程内容为改建和新建配套渠道、闸门及泵站，完善工程区的灌溉排涝体系，增强工程区的防洪排涝能力。修复已有较完善的机耕路系统，满足农机下田作业的需要，有效提高农业生产效率，为粮食功能区的建设、提高改善生态环境提供有力的支持和保障。

1 工程概况

1.1 地形地貌

某农田水利工程位于杭州市西湖区双浦镇，东连主城区，南靠钱塘江与萧山区、滨江区，西临富阳市，北接临安市。工程所在地为西湖复向斜的北东端，其北西侧低山丘陵为中生代断块隆起，区域构造主要受燕山运动控制，断裂构造以北东向为主且规模较大，后期被北西向断裂切割，工程区附近断裂构造相对较弱。地貌属杭嘉湖平原西南部河口三角堆积平原，处在山地和平原交接地带，类型简单，地形平缓。

1.2 水资源概况

双浦镇地处上泗地区，全镇面积81 km2，占上泗地区的47.3%。区域水资源总量相对丰富，用水均为地表径流。双浦镇多年平均径流总量为0.599亿m3，人均地表水资源占有量为1 030 m3，低于全省、全国平均2 100 m3～2 300 m3的水平，但因为有钱塘江通过，客水补给量较为丰富。

工程区年径流量地区分布不均，其分布趋势与降水基本一致。双浦镇西面和北面为山地，东部为平原，工程区大部分区块属于山地向平原的过渡地带，径流系数较大，多年平均径流深758.1 mm，比杭州市平均值662 mm稍高。

工程区径流年内分配不均匀，多年平均月份径流最大四个月总量占多年平均年径流总量的51.6%～65.2%，多年平均汛期4月～10月份径流总量占多年平均年径流总量的71.2%～77.9%，某些年份的单个月径流量可占全年径流量的40%～60%。

2 工程设施运行现状调查

2.1 基本情况

工程区地势平坦，西靠灵山，灵山脚下沿山南渠位于工程区西边，沿山南渠常水位8.6 m，沿山南渠在工程区边界设有三座配水闸向工程区配水，工程区东侧边界为二号浦，二号浦常水位为6.3 m，遇枯水期农田需要灌溉时，二号浦最南端三阳排灌站会加大配水力度，保证农田灌溉。工程区大小河流纵横，需水主要依靠河网，工程区现有灌溉泵站12座，其中6座仍可利用，6座无法使用。

根据配水闸规模、配水涵管管径及上下游两侧水位差，配水闸流量约为0.09 m3/s，假设配水闸一年有一半时间处于正常配水状态，年设计供水能力为425.74万m3。根据灌溉定额以及现状渠系利用系数，工程区3 854亩，年用水量约146.45万m3，根据现状水利工程供水能力及工程区需水量分析，工程区客水丰富，但由于水闸位置在工程区西侧，客水空间分配不均，造成水量流失，因此该工程有必要进行提升改造优化设计。

2.2 排灌渠系运行现状

工程区现状河道有周浦沿山南渠、二号浦、下羊横浦、上羊小浦、上杨横浦、下杨排桥浦、周富排水渠等，均为工程区配水、排涝的骨干河道，根据地区防洪排涝规划，工程区10年一遇暴雨24 h排出，因此外围的河道基本能满足农业综合开发土地治理的灌溉、排涝要求。工程区排涝分区见图1。

现有河道存在的主要问题包括：河道淤积较为严重，影响水流的顺畅通过；砌筑挡墙年久失修，有局部倒塌现象；主要排洪渠道断面偏小，洪水到来时无法快速将洪水排走；工程区田面高程6.20 m～7.50 m，工程区外河泄洪渠道水位偏高(沿山南渠常水位8.60 m，二号浦常水位6.30 m)，工程区内洪水已不能自排，需使用泵站进行机排。

河道过流情况分析：工程区周富村、上杨村、三阳村区域洪水均需集中至里龙潭，再经里龙潭与金马横浦连通渠道排至金马横浦，最终排至二号浦，但里龙潭下游杭富沿江公路以南与金马横浦连接渠道断面偏小，无法满足工程区排洪要求，且渠道淤泥堵塞破损严重，杭富沿江公路重建后渠道与道路相交处新建箱涵，箱涵断面尺寸B×H=6 m×3.65 m，坡降i=0.3%，钢筋混凝土结构，过流能力可满足要求。里龙潭沿杭富沿江公路以东约400 m，现状工程区周家埭区域洪水通过与金马横浦连通渠道排至金马横浦，最终排至二号浦，但此渠道现状已消失，杭富沿江公路重建后渠道与道路相交处新建盖板涵，断面尺寸B×H=3 m×2 m，钢筋混凝土结构，过流能力基本满足要求。

总体上，工程的田间渠系配套布置较差，由于使用较少，无人保护，经工程区整平施工后，部分渠道已消失，仅道路边排水沟存在，但渠道破损、淤泥严重，且保护不善，致使现状排涝标准达不到要求，遇降雨，区内田间积水严重形成内涝，给农业造成极大的损失，制约了灌区的农业发展。加之现有渠系运行年数长，缺少必要的维护，渠系破损严重，导致现状渠系中部被人为截断，相互间不连通，渠道已不成系统。

2.3 机电排灌站运行现状

工程区内水闸、机埠较多，多为20世纪90年代初期由区农业局统一建造，每个机埠的流量一般在0.1 m3/s～0.15 m3/s，因修建时间较早，缺少维护，水闸已不能满足挡水要求，水泵损坏，泵房破旧，很多机埠废弃甚至拆除，现状水闸、机埠已不能满足灌溉、排涝要求。

3 水利工程设施优化设计

3.1 灌溉输配水系统优化设计

工程区位于双浦镇平原区与山区的交界处，区块地势平坦。目前工程区田间灌排渠系已分离，现有渠系运行年数长，缺少必要的维护，渠道破损废弃严重，渗漏量大，灌溉水利用率较低，由于部分农田性质改变，部分灌渠中部被人为截断，整个工程区灌排渠不成体系。

通过对工程区的渠道进行重新规划，在充分利用现有灌渠情况下，根据配水方便、最短线路原则进行灌渠的布置完善，根据灌溉定额进行灌渠截面的计算，确保每一块田都可以得到满足农作物生长要求的水，同时做到排、灌分开。

通过开展工程优化设计，共需修建灌渠15 762.9 m，其中5 549.9 m为原有可利用渠道，但存在淤积及部分破损情况，需对原有可利用灌渠进行清淤、补足缺失的砖及进行M10水泥砂浆抹面达到三面光的要求；新建灌渠总长10 213 m，结合施工工序及长远使用要求，灌渠采用C20现浇混凝土底板+三孔烧结砖边壁+M10水泥砂浆抹面，渠道5 m分缝，采用C20细石混凝土捻缝。工程区内共埋设节水灌溉PE管10 772.40 m，其中管灌管道6 274.98 m，喷灌管道4 497.42 m(见表1)。

表1 供水工程优化设计汇总

3.2 排水工程系统优化设计

通过开展工程优化设计，工程区内共需修建排渠18 043.9 m，其中4 060.9 m为原有可利用渠道，因存在淤积及部分破损情况，同样需对原有可利用排渠进行清淤，补足缺失的砖及进行M10水泥砂浆抹面；新建排渠总长13 983 m，其中三面光渠道9 531 m，生态渠道4 452 m(见表2)。结合施工工序及长远使用要求，新建排渠采用C20现浇混凝土底板+三孔烧结砖边壁+M10水泥砂浆抹面，渠道5 m分缝，缝后铺设2层土工布；生态渠道采用卵石表层C20现浇混凝土底板，渠道常水位高程种植挺水植物，常水位高程以上渠道边壁采用草皮护坡。为管理及用水方便，在每一条新建渠道末端及水塘出水口处设小闸门槽。

表2 排水工程优化设计汇总

4 工程综合效益分析

4.1 社会经济效益

农田水利工程改建项目实施后，可使域内达到高产稳产的标准，还可提供优质创业平台，吸引浙江及周边创客资源——归农群体和“新农人”，践行农业领域内的“大众创业万众创新”，鼓励周边农户就业创业。

通过对排、灌渠道开挖、疏浚、衬砌，改善当地灌溉条件，减少了用水纠纷；通过对田间机耕路的整修，使田间道路顺畅安全，能适应大、中型农机下田作业要求，运输与机械化程度得到较大提高，农产品运输成本得以降低。具体有以下几点：

1)通过农业综合开发土地治理改造项目的实施，完善了灌溉沟渠及机耕路建设配套工程，农业综合开发土地治理内灌溉水利用系数由原来的0.5提高到0.75。

2)通过对工程区土地平整，沟渠、机耕路的配套建设，解决了工程区灌溉引水难、运输难，水资源利用率低、农业用水成本高的现状，通过河道整治，能有效地防治水患，保护农田。

3)改造项目实施后，不论种植何种农作物，均可以做到旱涝保收，取得不可低估效益。

4)增加农村就业机会，工程建设将需投入大量的劳动力，在建设期内吸收了大批的农村剩余劳动力，为就地转移剩余劳动力开辟了途径，对农村产业结构调整起着积极的作用。

4.2 生态环境效益

通过渠道工程建设，不仅能健全和完善农田灌溉基础设施，而且能使农村水环境得到较大改善，水体水质维持良好状况，改善当地居民的生活、居住环境。

5 结语

双浦原乡农田水利工程通过渠系配套，排灌分开，对损毁渠道进行修复、衬砌，对部分已有渠道进行清淤，提高了工程区的防洪、抗旱能力，提升了灌溉保证率，增加了田间地头的供水能力，改善了供水条件，打牢了农田设施基础，增强了农业发展后劲，为改善生态和社会环境，调整产业结构，全面提高了该改造区块的农业综合生产能力，社会经济效应显著。