周在美
(河南省人民胜利渠保障中心,河南 新乡 453000)
玉马灌区是汝阳县最大的灌区,是汝阳县山南地区农业生产的命脉工程,对发展地方特色农业,稳定地方农业生产稳定,促进农业增效、农民增收具有明显作用。玉马灌区经历几次配套建设,但终因资金不足、配套不完善,仍有0.40 万hm2农田得不到有效灌溉,导致灌区工程效益不能正常发挥。为了提升灌区效益,对灌区进行改造加固。
玉马灌区总干渠首为玉马水电站的尾水渠。玉马水库灌区初步设计规划灌溉三屯、上店、城关、刘店、小店五个乡(镇)的耕地0.67 万hm2,其中自流0.55 万hm2,提灌0.12 万hm2。灌区设计骨干输水渠道全长65.20 km,其中总干渠3.18 km,分干渠2条共15.26 km,支渠5条共46.74 km。
灌区的主要水源是玉马水库,玉马水库2006 年除险加固完成,根据最新的玉马水库除险加固资料,玉马水库总库容5 410万m3,兴利库容3 418万m3。
灌区灌溉毛需水量2 198.90万m3,灌区农村居民及牲畜毛需水量241.42万m3,合计灌区需水量2 440.32万m3。
①P=50%保证率多年调节,以旬为单位时段调节;②据各时段的来水量和用水量之差,得各时段的余水量和水库蓄水量;③时段引水量与供水量由调节库容确定,并由供水量控制。
3.2.1 水库蒸发损失
根据水文分析,水库工程设计蒸发增损值参照《洛阳市水资源评价》(2016年2月),水库年蒸发损失按照下式计算:
式中:W—水库年蒸发损失量(m3);E—水库设计蒸发损失增损值(mm);F—水库水面积与河道水面积之差值(km2)。
玉马水库坝址可营造水面41.02 hm2。见表2。
三屯镇镇区多年平均水面蒸发及陆面蒸发情况见表1。
表1 三屯镇多年平均蒸发情况 单位:mm
表2 玉马水库工程坝址处年平均蒸发情况
3.2.2 水库渗漏损失
渗漏损失量按水体规模的10%考虑。见表3。
表3 玉马水库工程蓄水区渗漏情况
根据玉马水库蒸发、渗漏计算,蒸发、渗漏损失353.03万m3。
根据《水资源供需预测分析技术规范》确定,对于河道生态需水量的确定,原则上按多年平均径流量的10%~20%确定,经现场查勘和综合分析,以多年平均径流量(4 795.80万m3)的10%作为河道生态需水量,为479.58万m3。
经调查,灌区范围内除农村居民及牲畜需水外,无其他用水户,因而水源地天然来水量减去蒸发、渗漏损失及河道的生态基流,便是水源地的可供水量。计算成果见表4。
表4 灌区P=50%保证率可供水量计算成果表 单位:万m3
灌区灌溉毛需水量2 198.90万m3,灌区农村居民及牲畜毛需水量241.42万m3,合计灌区需水量2 440.32万m3。从上表可看出,P=50%的年可供水量总体上可满足项目用水需求。
灌区在保证率P=50%的情况下玉马水库年入库水量4 180.60 万m3,蒸发、渗漏量353.03 万m3,河道生态需水量479.58 万m3,年可供水量3 347.99 万m3;灌区远期规划水平年需水量2 440.32 万m3;年余水量907.59 万m3。由此看出,设计保证率P=50%的年总来水量总体上可满足项目用水需求。
根据实测玉马水库入库水量进行月旬年水资源平衡计算。以玉马水库设计保证率P=50%的典型年兴利调节计算:由旬初水库净来水量加旬初库存水量,减去当旬居民牲畜供水和灌区灌溉毛需水量,多余水量蓄于库内,当库水位超过正常蓄水位445 m(对应库容3 418 万m3)时,水库弃水。对项目区P=50%保证率下水资源平衡计算。结果表明年余水量为907.59万m3,玉马水库入库水量可以满足项目用水需要。
4.1.1 隧洞现状
西一分干渠本次工程范围内共有隧洞4座,总长1.62 km,均为城门洞型。西干渠隧洞进出口大部分被塌落土方掩埋,且隧洞内淤积严重。根据原设计资料显示,西干渠现状隧洞底宽1.50~2.20 m,高1.70 m,其中1#隧洞侧墙及顶拱为混凝土结构,2#~4#隧洞侧墙为浆砌石结构,顶拱为混凝土结构。通过现场调查,隧洞进出口被大部分塌落土方掩埋,隧洞内淤积,隧洞侧墙及底板存在渗漏等现象。
4.1.2 隧洞加固
由于西一分干渠现状隧洞洞径较小,进出口被大部分塌落土方掩埋,隧洞侧墙及底板存在渗漏现象,本次对西一分干渠隧洞进出口塌落土方进行清理,对隧洞内进行清淤,同时对隧洞侧墙及底板采用C25 混凝土进行衬砌,其中侧墙衬砌厚度12 cm,底板衬砌厚度10 cm。4.1.3 隧洞过流能力复核洞身断面尺寸按明渠均匀流计算,计算公式为:
式中:ω为洞身过水断面面积(m2);c 为谢才系数,按曼宁公式计算;n 为糙率,取n=0.017;R 为水力半径(m);i 为洞底纵坡。
对西一分干渠隧洞衬砌加固,衬砌后隧洞仍维持原有纵坡,隧洞断面减小,经计算隧洞水深抬高1-3 cm,经分析对比,隧洞加固后,不影响沿线取水口正常取水。同时加固改造后隧洞清淤疏浚、侧墙及底板防渗护砌,增加了安全输水能力,降低了水渗漏,提高了水利用率及灌区灌溉效率,进而增加了农业稳产增产等,其改造的社会、经济效益显著。
4.2.1 隧洞现状
东干渠共有隧洞17 座,总长4 679.90 m,均为城门洞型。东干渠隧洞内淤积,部分隧洞顶部预制拱圈出现裂缝。经现场勘察,隧洞底宽1.65~4 m,高1.77~2.80 m,隧洞侧墙均为浆砌石结构,除9#隧洞拱顶为砖混结构、15#隧洞拱顶为土洞未护砌,其他隧洞顶拱均为混凝土预制拱圈,隧洞底板均为混凝土结构。现场调查东干渠隧洞主要问题:隧洞淤积;隧洞混凝土砌拱圈裂缝、灰缝脱落,部分裂缝贯通拱圈;拱圈材料劣化严重,影响结构物承载能力;隧洞混凝土砌拱圈间灰缝脱落。
4.2.2 隧洞加固
东干渠现状隧洞进行清淤。同时为维持现状隧洞稳定,对隧洞洞顶120°范围进行固结灌浆,固结灌浆深入岩体2 m,灌浆孔间距2 m布置一排,梅花形布置;采用I 12槽钢进行支撑,槽钢间距2 m,并对隧洞洞顶及侧墙采用C30钢筋混凝土衬砌,其中侧墙及洞顶衬砌厚度0.20 m,洞底衬砌厚度0.10 m。
为防止隧洞上部坍塌形成空洞,同时保证原有拱圈与岩体之间结合,本次对洞顶120%范围内原有拱圈与岩体之间、新建衬砌与原有拱圈之间通过预留灌浆孔进行回填灌浆。
4.2.3 隧洞过流能力复核
本次对东干渠隧洞进行衬砌加固,衬砌后隧洞仍维持原有纵坡,隧洞断面有所减小,经计算水位抬高2-2.50 cm,通过分析对比,加固改造后,不影响沿线取水口正常取水。另外由于加固改造后隧洞清淤疏浚、全断面防渗护砌,增加了安全输水能力,降低了水渗漏,提高了水利用率及灌区灌溉效率,进而增加了农业稳产增产等,其改造的社会、经济效益显著。
①灌区在保证率P=50%的情况下玉马水库年入库水量为4 180.60 万m3,蒸发、渗漏量为353.03 万m3,河道生态需水量为479.58 万m3,年可供水量为3 347.99 万m3;灌区远期规划水平年需水量2 440.32 万m3;年余水量为907.59 万m3。由此看出,设计保证率P=50%的年总来水量总体上可满足项目用水需求。②对西一分干渠、东干渠进行清淤加固,加固改造后,不影响沿线取水口正常取水。另外由于加固改造后隧洞清淤疏浚、全断面防渗护砌,增加了安全输水能力,降低了水渗漏。