時間:2023-03-23 15:23:58
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇水渠工程論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
我國西北地區包括新疆、青海、寧夏、甘肅、陜西五省(區)的全部和的西部等地區,面積360萬km2,約占全國土地面積的37.5%。西北地區特定的自然環境和水資源條件,決定了水在其經濟社會發展、生態環境建設中的極端重要性。發展節水農業是西北地區農業和經濟社會可持續性發展的重要保證。
西北地區降水稀少,蒸發強烈,水土資源分布不平衡,水資源供需矛后突出;另一方面,水資源開發利用不合理,農業用水效率低,農田灌溉水利用率僅為0.3~0.4左右,浪費極其嚴重。在發展節水農業方面,問題表現在:節水認識上存在誤區;節水灌溉技術水平低;灌區工程不配套,老化失修嚴重;節水資金投入不足;農業灌溉水價偏低,水費到位差;節水管理體制不健全;節水農業政策有待完善;農業生產結構不夠合理;節水設備質量不高,產業化程度低。
1.工程節水技術
工程節水主要從渠系輸水到田間灌水過程來考慮節水。渠系輸水過程的主要措施有節水渠道防滲和改渠道輸水為管道輸水節水等;田間灌水過程節水主要是改進地面灌水技術,如大畦改小畦、長畦改短畦、平整土地,在缺水地區推廣膜上灌或膜下灌,有條件的地方推廣噴灌、微灌等灌溉新技術。
2.修建水利工程,對現有灌區工程進行技術改造和配套建設
在西北內陸河源流區,興建必要的山區水庫,攔蓄調控水資源,因地制宜的合并、改造、廢棄平原水庫,可減少蒸發造成的水資源浪費。同時,在有條件的支流興建控制性水利樞紐工程和局部調水工程,科學配置水資源,解決局部地區缺水問題。對現有的大、中、小型灌區工程進行以高效節水為中心的更新改造,這是壓縮農業用水的重要措施。
3.加強渠道防滲襯砌
渠道防滲工程節水效益明顯,成本低廉,是諸多農田灌溉節水措施中經濟合理、技術可行的主要節水措施之一,同時又是當前農田灌溉節水工程改造中的關鍵環節。渠道采用防滲技術,一是能加快輸水速度,縮短灌溉時間,能充分利用渠水,擴大灌溉面積,減少地下深層淡水的開采;二是與土壟溝相比,渠道防滲可節水40%~45%;二是灌區大部分為自流灌溉,節能效益顯著。四是省去土渠每年維修費用、縮短澆地時間,可省工30%~50%。陜西、甘肅等地試驗資料表明:渠道防滲可使渠系水利用率提高20%~40%,減少渠道滲漏損失50%~90%,此外,渠道防滲還具有加大過水能力、減小過水斷面、加快輸配水的速度、節省土地等優點。
4.鋪設低壓管道輸水
管道輸水具有節水、輸水迅速、省地、增產和有利于搶季節等優點,與土渠相比較,利用管道輸水水的利用系數可提高到0.95,節電20%~30%,省地5%~增產幅度10%左右。管道輸水灌溉技術被認為是投資最省、節水最有效、管理最方便的一種輸水灌溉技術[1],目前管道輸水技術主要在井灌區推廣應用,自流灌區也開始采用管道輸水技術。低壓管道輸水已有于幾年的發展歷史,適用于各種地塊、作物及種植方式,為群眾所熟悉和接受,工程使用率高,是目前非常成熟的工程節水技術。
5.平整土地,溝畦改造,改進地面灌水技術
地面灌溉方法是目前應用最廣泛、最主要的灌水技術[2]。據有關研究結果表明,畦田、溝的規格適宜,操作合理得當,田間水利用系數可達到0.8以上,灌溉定額可大幅度下降。膜上灌較一般地面灌溉可節水30%以上,高者可達50%以上,波涌灌(包括畦灌、溝灌)可節水10%~30%灌水均勻度及儲水效率均明顯提高,分根交替灌溉可節水15%~30%,這足以表明地面灌水改進提高應用后的節水潛力[3]。
平整土地是提高地面灌水技術和灌水質量,縮短灌水時間,提高灌水勞動效率和節水增產的一項重要措施。一般而言,渠灌區若不采取任何節水措施,采用田間大塊劃小和土地平整工程,可是灌溉水利用系數提高0.05~0.10。畦灌是耕地經平整后,利用畦埂將田塊劃分成小塊進行灌溉;溝灌是在作物行間開挖灌水溝,灌溉水從輸水溝進入灌水溝后,在水流動的過程中由溝底和溝壁向周圍入滲濕潤土壤的方式進行灌溉。畦灌要求的地面坡度以0.001~0.003為宜,最大不要超過0.01;溝灌要求地面坡度以0.003~0008為宜,最大不要超過0.02。
結合土地平整,進行田間工程改造,劃長畦(溝)為短畦(溝),改寬畦為窄畦,設計合理的畦溝尺寸和入畦(溝)流量,可大大提高灌水均勻度和灌水效率。陜西洛惠渠的研究表明,在入畦單寬流量為3~5L/s時,灌水定額隨畦長而變,當畦長由100m改為30m時,灌水定額減少150~204m3/hm2;當畦長30~100m時,畦單寬流量從2L/s增加到5L/s灌水定額可降低150~225m3/hm2。6.推廣應用噴灌、滴灌、微灌、膜上灌、膜下灌節水新技術
噴灌可將水均勻地噴灑在作物上,它可以根據作物的不同生育期、不同需水量科學控制灌水定額,平均灌水定額30m3。噴灌工程不需平整耕地、修建田間毛渠和打埂,一般可以節省土地10%~20%。噴灌灌水均勻,節約用水,對地形的適應性強,與地面灌溉相比,大田噴灌一般可省水30~50%,增產10~30%。噴灌的主要缺點是一次性投資較高,受風的影響大,在多風的季節,會出現噴灑不均勻,蒸發損失增大。
滴灌工程是目前科技含量最高、起點最高的節水形式,是高效農業的首選。滴灌與一般的畦灌相比有很多優點,具體主要體現在以下四個方面:一是省水,滴灌屬局部灌溉,僅濕潤作物根區附近的土壤,避免了輸水損失和深層滲漏損失,地表濕潤,減少了地面蒸發,節水率可達80%,能最大限度利用水源。二是省肥,在滴灌過程中,用施肥罐將可溶性肥料隨水滴入作物根部發育區,可有效地使肥料利用率由30%~40%提高到50%~60%。二是省工,無須平地、筑埂、打畦。滴灌土壤不板結,壟間于燥,可減少中耕和除草等投工,省工50%~80%。四是適應性強,它對地形適應能力強,在坡度為50°~60°的陡坡上,也可以采用滴灌系統,由于滴灌是小水勤滴,適時適量,土壤理化性能好,一般可增產20%~30%以上[3],并可有效地改善蔬菜的品質。不過,滴灌投資大,因此,更適于經濟作物,是溫室大棚中最理想的灌水技術,隨著農業結構調整的不斷深人和高產值、高效農業的推廣,滴灌將得到更多的應用。
微灌將水和肥料澆在作物的根部,它比噴灌更省水、省肥。當前推廣的主要型式有微噴灌、滴灌、膜下滴灌和滲灌等。膜下滴灌具有增加地溫、防止蒸發和滴灌節水的雙重優點,節水效果最好,近幾年,隨著產品國產化和價格的降低,在我國西北地區得到迅速推廣。
1996年新疆石河子墾區在大田(棉花)應用膜下滴灌技術取得成功,1999年開始大面積推廣應用,力薦在全國范圍內進行推廣。據統計膜下滴灌單位面積平均用水量是傳統灌溉方式的12.5%,是噴灌的50%,是普通滴灌方式的70%。采用膜下滴灌技術后,不需要修農渠,也不需要筑硬打畦。操作簡便,節省機力費和人工作業費,并節省抽水電費和肥料費,有效降低了生產成本。膜下滴灌
可使作物根系經常維持適宜{水分、通氣和養分狀態,因此,作物增產顯著。
2.工作重點(1)加強水源井和供水工程建設人口居住集中的地方全部安裝自來水,提高入戶率和供水標準,實現“戶戶通”自來水,達到城鄉同質。分散牧戶開展以打筒井和供水基本井為主、自來水和儲水窖為補充的飲水安全工程建設,提高水質標準和供水保證率,實現“適時、適量、適質”供水。(2)改造筒井,提升水質將牧區石頭井、草皮井、柳芭井等不合格淺層水源井全部改造成機電井或水泥管筒井,加高井臺,設置井蓋,采取井、房、機(泵)、罐、槽全配套,封閉運行,機械提水,人畜分開使用,確保水質水量全部達標。(3)發展家庭牧場供水結合全面建成小康社會和新牧區建設要求,進一步提高供水能力建設。計劃在“十三五”期間以牧戶為單元,以現有水源為主,發展家庭牧場供水自來水化。(4)加強儲水窖和集雨水工程建設以北部牧區為重點,在嚴重缺水和遠距離拉水地區,采取新打水源井與儲水窖相結合的辦法解決牧民飲水安全問題。不具備打井條件的采取1眼水源配套7~8個儲水窖,縮短牧民拉水距離,擴大飲水安全覆蓋度。在地下水嚴重匱乏地區建一部分集雨水工程,解決飲水困難問題。
二、意見和建議
1.進一步提高牧民飲水安全標準錫盟存在的飲水安全問題主要是水質差和缺水,水質差又是由多種原因形成的。在過去的幾年,主要解決高氟和苦咸水問題,其他水質問題還沒有完全解決。在缺水原因中,主要是牧民居住分散,打井數量不足,取水距離遠,可供水資源量少,而且部分水源水質不達標。在已建工程中,實際解決人口遠少于規劃人口,仍有一部分牧民達不到飲水安全標準。在“十三五”期間,建議在牧區集中居住的嘎查、移民村、蘇木鄉鎮實現“戶戶通”自來水,提高居民生活飲用水水質標準,實現城鄉同步發展。在不宜建集中供水工程的牧區加密水源井建設,爭取實現“一戶一井”目標。
2.將牲畜飲水投資專項列入規劃牲畜是牧民的生產資料和生活資料,解決牲畜飲水困難問題又與牧民的生產和生活密切相關。牧民為解決牲畜飲水所消耗的時間、人力和取水費用等遠遠超過人的用水付出。如果能將牲畜飲水困難問題解決,將是解決牧區飲水安全問題的有力舉措。建議將解決牲畜飲水困難投資納入國家補貼范圍,并列為“十三五”規劃專項投資。
2水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術應用
水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術的應用是一項系統性的工作,其主要內容包括了確定配合比、混凝土澆筑、養護工作、施工質量控制等內容。以下從幾個方面出發,對水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術應用進行了分析。
2.1確定配合比
確定配合比是水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術應用的基礎和前提。在水利工程的渠道工程施工過程中混凝土的配合比應當通過相應實驗來證明其可靠性和工程強度,既能夠有效的滿足之前水利工程的設計技術指標和相應的施工要求,并且應當在經過有關部門的審批之后才可以使用。除此之外,在確定混凝土配合比過程中,有關單位應當確保混凝土的施工配料需要在經過審核之后才能進行簽發,并且在實際的施工過程中應當嚴格按照簽發的混凝土施工配料單來進行混凝土的配料,在這一過程中嚴禁水利工程施工人員對其進行擅自的更改。另外,在確定配合比的過程中水利工程施工員一旦在施工配料中出現了相應的漏配、少配或者是錯配,則配比出來的混凝土則不能被允許進倉或者是進行其他使用。只有在其質量要求符合了我國《水工混凝土施工規范》的相關質量要求后才能對其進行使用,從而在此基礎上促進水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術應用有著更加牢固的基礎。
2.2混凝土澆筑
混凝土澆筑對于水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術應用的重要性是不言而喻的。在混凝土的澆筑過程中水利工程施工人員應當首先進行基礎面處理例如在進行砂礫地基的處理過程中工作人員應當首先清理雜物,然后在此基礎上整平建基面,并且在澆10~20cm低標號混凝土時作墊層,從而有效防止漏漿現象的出現。除此之外,在混凝土的澆筑過程中工作人員應當首先對于土基進行相應的碎石鋪墊工作,然后在這一工作進行完畢后蓋上濕砂,然后再進行混凝土的澆筑。另外,在混凝土澆筑過程中工作人員應當對縱縫表面可不鑿毛,但應沖洗干凈,以利灌漿。施工縫鑿毛或沖毛后,應用壓力水沖洗,使其表面無碴、無塵,在結合面鋪水泥漿或小級配混凝土,才能澆筑混凝土,確保施工縫結合良好。
2.3養護工作
養護工作的有效進行是水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術應用的重中之重。眾所周知混凝土的養護工作是水利工程質量提升的重要保證之一。由于水利工程中的混凝土往往存在襯砌結構壁薄和外露面積較大等特點,因此在進行混凝土的養護工作時工作人員應當采取相應的專業手法來對其進行養護,例如可以在混凝土的表面覆蓋濕草簾、濕蘆席,從而通過這種方法來減少混凝土可能存在的較大溫差,最終有效減少混凝土裂縫、混凝土變形等問題的出現。
2.4施工質量控制
施工質量控制是水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術應用的核心內容之一。在水利工程的施工過程中為了更好地保證混凝土的質量,除必須選擇適宜的原材料及確定恰當的配合比外,在施工過程中還必須對混凝土原材料、混凝土拌和物及硬化混凝土進行質量檢查和控制施工過程中,原材料的質量的波動對混凝土的質量有很大的影響,如水泥強度的波動直接影響到混凝土的強度,最終促進了水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術應用應用效率得到有效提升。
1.1面板抗凍配套施工技術
由于受冬季氣候條件的影響,寒冷地區的面板壩在施工過程中會出現橡膠板與混凝土不能緊密結合的現象,使止水結構不能發揮其作用,其主要表現為兩個方面。一是當角鋼與橡膠板、橡膠板與混凝土的結合處遇到水后,會產生冷凍膨脹,增大拉拔力,對止水結構發揮作用產生很大的干擾;二是角鋼與橡膠板止水蓋受冰面沉降的影響,使止水結構的凍部在拉力及剪力的影響下對自身產生破壞。要對止水結構的材料及止水結構進行優選與優化,還要注意對橡膠蓋板端頭進行處理,同時還要拓展橡膠板的功能使用范圍。這些技術的優化,不僅降低了來自寒區冰面的膨脹力與拉拔力,提升止水結構的抗滲性及防凍能力,還能延長止水結構的使用期限,對寒區壩體的長久運行提供了重要保障。
1.2混凝土面板石壩固坡技術
在傳統的墊層料坡的施工過程中,通常用超填、削坡及碾壓等方式完成對料坡的處理。具體操作為在墊層料坡超出設計線30厘米的時候進行碾壓處理。在墊層料坡填土15米左右時進行削坡與碾壓處理。但由于采用這樣的方式不僅施工工期較長,操作工序繁瑣,而且對料坡的坡面也無防護設施處理,在受到雨水沖擊的情況下,容易對料坡的墊層密度造成影響,從而不能保證寒區面板的穩定性。因此,為了更好地解決這一問題,可將固坡砂漿與墊層料施工緊密結合,使面板形成一個均勻穩定且高強度的工作面,這種工作基面的形成不僅能緩解汛期壓力,發揮擋水的性能,還能提高寒區面板混凝提的抗裂、抗滲性能,增強設備的實用性。通過這項技術的實施,不僅能縮減施工工期、簡化施工工序,還能降低施工成本,提高施工過程的靈活性。
1.3可控補償防裂技術
由于混凝土堆石壩技術不僅具有取材簡易、操作方便等特點,還能簡化工期,降低施工成本,對寒區面板的穩定性有著重要的保障,因此,在國內外應用較為廣泛。但在實際施工過程中,仍存在一些因素對寒區面板的防裂、防滲性能造成影響,這主要是由于堆石壩的面板是一種通過混凝土澆筑形成的薄板,由于在施工期間內受環境的溫度、濕度及自身密度不均勻的影響,會使面板的混凝土產生干縮變形,對面板密度較小的部位產生較大的拉力應變,從而導致裂縫的產生,對面板的防滲效果造成嚴重的影響。通過采用膨脹劑及減縮劑的制配,實現對混凝土收縮的補償,從而提升混凝土石壩的抗滲與抗裂心性能。
2寒區土石壩防滲心墻施工技術
2.1冬季低溫施工技術
新型的冬季低溫施工技術主要是指通過對鋪布碾壓及對金屬罩的覆蓋利用等措施,實現對冬季施工的保溫。碾壓式瀝青混凝土技術打破了施工規范對環境溫度的要求,使其最低施工溫度達到-17℃。而瀝青混凝土防滲心墻的碾壓施工能使芯樣的孔隙率小于3%,且滿足抗滲試驗無滲漏的要求。該項技術通過提模施工工藝的使用,采用土工無紡布對混凝土砌塊副墻的代替,不僅能解決寒區冬季低溫施工造成的困難,降低施工成本,還對提高防滲心墻整體的防滲性及變形穩定性有很大的幫助作用。
2.2振搗式防滲心墻的施工技術
振搗式防滲心墻技術最早應用在尼爾基水利樞紐工程中。由于傳統的防滲心墻技術主要采用瀝青混凝土碾壓式及澆筑式,雖然具有一定的施工效果,但操作工序較為復雜,且施工成本較高,因此應用并不廣泛。但振搗式防滲心墻的出現不僅填補了國內外防滲心墻技術的空白,還具有很好的施工效果。它與其他產品不同,不受瀝青材料產品的制約,且具有設備簡便,造價低廉的特點,在國內外防滲心墻技術施工中得到了廣泛的應用。
一、問題的提出
在八十年代初,在城市供水水源的調研基礎上,于1982年2月四川省給水排水情報網年會期間,第一次提出重力流供水的方案,在研究重力流供水的范圍過程中我們引伸出區域性供水的思路,并進一步討論區域性集中供水系統和區域性供水集中管理系統模式的區別、聯系及其實用價值。
二、區域性供水的模式
區域性供水系統的主要特征是不僅為中心城市供水,還同時向作為城市、場鎮及廣大農村集居點供水,按照水源水系、地理環境特征或一定的行政區劃確定供水區域,供水面積小至數十平方公里,大至數千平方公里。它把一個區域內的若干個凈水廠及其配套企業聯合為一體,統一開發、分配水資源,水費的收取辦法又因輸配水距離及高差而有所差異的新型網絡供水系統。我們認為,區域性供水的模式主要有兩種,即區域性供水集中管理的模式和區域性集中供水的模式。
2.1區域性供水集中管理的模式
2.l.l區域性供水集中管理是所轄區域的供水及其配套服務企業實行統一管理,但管網系統不一定連成一體,即水源和管網都可能是分散的。例如,臺灣有兩個水公司,一個臺北市自來水公司,另一個是臺灣自來水公司,后者就是區域性供水管理型的企業。另悉,山東省濟寧市已將該市下屬各縣鎮自來水公司統一聯合成立濟寧市供水集團總公司。
2.l.2區域性供水集中管理系統是一個跨行政管理轄區概念的系統,跨地區的供水企業可以濃縮一定數量的技術人才、管理人才,為整個區域經濟服務,從而有利于人才素質的提高與效能的發揮。
2.1.3區域性供水管理型的企業,可以不受一城一鎮的限制,較合理地綜合考慮水資源的有效利用,借助集團化的優勢,可以開拓為此服務的諸多工業項目,特別是水工業項目,組織社會化生產,確保原材料、消耗材料的合理調配,減少流動資金的占用。整個企業的運轉可以更為有效,求得較好的經濟效益與社會效益。
2.2區域性集中供水的模式
2.2.1區域性集中供水是水源相對集中、管網連成一片的供水系統,較多地實行長距離輸配水,水費的收取辦法又因輸配水距離及高差而有所差異,這種多水源、多水廠并網的區域集中供水系統,比原先分散的、獨自的、小規模的供水系統,提高了系統的專業性、合理性、可靠性與經濟性。這樣的系統在經濟發達的國家里是較多的。在日本于1986年已有166個,在英國、美國、法國等發達國家亦很多,譬如華盛頓北方水廠的供水范圍已達2849km2,供水區域內的地面高差達274m,由兩個水廠(一個取湖水、一個取河水)并網供水。
2.2.2區域性集中供水系統是一個多水源合并管網的管理系統,多水源統一的供水環狀管網系統的建立,極大提高了供水的安全可靠性。通過強化調度功能,協調供需關系,使系統處于合理、經濟的運行狀態。
2.3兩種區域性供水模式的密切聯系
2.3.1我們在探討區域性供水的同時,提出了區域性集中供水模式與區域性供水集中管理模式兩個既有區別又有密切聯系的概念,二者同屬區域性供水范疇。我們認為作這樣的區分是有特別意義的。區域性集中供水是區域性供水的高級形式,區域性供水管理系統也可能過渡為區域性集中供水系統。在一定時間、空間或經濟發展程度條件下,即使不能進行區域性集中供水,僅僅通過采用區域性供水集中管理,對其管轄范圍內的供水部門和相關企業實現人才和資源的合理配置,對于提高水質和供水普及率(水量),提高供水整體服務水平都具有不可估量的作用。
2.3.2在可能實行區域性集中供水的地方,首先實行區域性供水集中管理是必要的,可以避免各自為政和各種短期行為,造成長期分散重復小規模建設投資,從而對一定區域統一分配水資源、提高供水基礎設施服務能力、發揮區域性供水企業的規模效益起著促進作用。
三、區域性供水研究的意義
3.1社會發展的趨向
數千年來的文明歷史表明,社會生產力的提高,經濟的發展,促使了城鎮的形成與發展,特別是近兩個世紀以來,科技的進步,大型工業、集團化經濟的崛起,人們更加速了向城市遷移。以大城市為核心的區域性經濟帶逐步形成,以當今經濟發達的國家為例,日本有1/3人口集中在東京的周圍地區。就是象我國這樣的發展中國家,城市人口的數量增長很快,城市的規模在擴大,以大城市為核心的經濟帶正在形成,這也許是社會發展的必然趨向。
3.2水資源的合理分配
自古至今,凡是有人群起居的地方必然有水源,凡是現代化的城市必然有相應的集中供水事業。工農業的發展,人口的增加,水作為一種無法替代的資源是有限的,就全世界而言,已有不少專家預測下世紀的主要危機是水危機。而我國的水資源相對而言是不豐富的,平均年水資源總量約為28000多億m3,居世界第六位,但人均水資源量只有2730m3/人,僅為世界人均值的l/4。總之,淡水資源已成為制約我國經濟發展的主要因素之一,對于淡水資源科學開發、合理分配、區域性綜合規劃管理是至關重要的。
3.3區域性供水是供水事業發展的趨向之一
3.3.l區域性供水系統在經濟發達的國家里是較多的。但在國內盡管我們在1990年提出建立這樣的系統,經四川省科技情報所查新表明還屬首次。我們認為,隨著我國經濟的發展,區域性供水系統的出現與發展,必然成為普及城鄉供水的趨向之一。
3.3.2特別需要說明的是,一個村設一個供水站,一個鎮設一個水廠,一個縣市設一個自來水公司,他們之間彼此獨立、各自為政的現象在國內是普遍的,他們在開創供水事業上曾經作出了極大的貢獻。但是隨著經濟的發展,城市化水平的提高,區域性經濟帶的形成,作為重要基礎設施的供水系統不進行管理上的深化改革,很難為高速發展的經濟建設服好務,很難為人們提供優質的飲用水。供水系統深化改革的過程中,區域性供水管理模式是一個趨向。
四、區域性供水的可行性
4.l跨行政轄區的供水,這將打破目前供水企業隸屬一個行政轄區管理的慣例,但供水企業通過股份制管理模式可以協調各行政轄區對供水的需求關系,還可緩解水利部門與城建部門對供水企業隸屬關系上的爭議。
4.2隨著城鎮化水平的提高,伴隨中心城市經濟帶的形成,區域內對供水的水質、水量以及供水連續性提出了更高的要求,促使供水企業間的橫向聯合,促使區域性供水管理模式的形成,促使中心城市的供水企業更好地為區域范圍內的供水事業服務。
4.3隨著改革開放政策的深化,那種小而全、各自為政的管理模式受到了沖擊,為了取得更大的環境效益、社會效益以及經濟效益的努力,有利于供水企業之間的聯合。
4.4由于水資源的緊缺,區域內水資源的統一規劃、合理開采、統籌分配,有可能促使區域內供水部門、供水企業之間的聯合。否則爭水、搶水等問題必將導致社會化矛盾。
4.5近十多年來作為供水系統的建設投資,主要是向用水單位籌集的,政府部門只是政策上的照顧,因此跨行政區劃的區域性供水企業亦可按此途徑解決。
4.6在條件許可的實施區域性集中供水模式中,以誰受益、誰出資,誰出資、誰優先的原則,由點、連線到面的實施策略,并且以區域集中供水與局部分散供水相結合的模式規劃,不作一刀切。
五、區域性供水量的預測方法
區域范圍內的需水量主要分為中心城區的需水量、衛星城鎮及縣制鎮和村鎮的需水量,根據各自的供水特點和城市總體規劃布局,宜分別用不同方法作預測。預測期限可分為三個期間,即近期、中期、遠期。中期的預測應是目前作區域性供水研究中供水量預測的重點。
5.1中心城區
對中心城區的供水量預測,針對其歷史數據資料較為完整的特點,可收集近數十年的供水量、售水量、供水人口、工業用水重復利用率等數據,采用微觀定額法、供水量遞增率法、時間序列趨勢法、多元回歸分析法等多種預測方法,然后對預測結果作相應檢驗和綜合分析,即得出中心城區各預測時期的需供水量。
5.2衛星城市和一般縣鎮
5.2.l對衛星城市的需水量預測,主要依據政府對城市總體規劃的衛星城市布局及人口規劃,采用微觀定額法預測和專家調查法為主,其用水定額與中心城區取值相近,并結合工商業分布確定其需水量。
5.2.2區域內現有的各區、縣(市)獨成體系的分散供水系統是在一定歷史條件下力就近解決當地城鎮的供水而自然形成的,在相當長一段時間內發揮著積極作用。隨著各地經濟的迅速發展,城市鄉村呈現出一體化趨勢,城市化水平普遍提高,新建和內遷了不少企業,其需水量不是簡單按自然遞增率遞增,而是呈階躍式劇增,市政供水基礎設施能力明顯不足。結合各縣城目前供水現狀特點和供水發展階段,參照中心城區相應階段和類似城鎮用水量標準,考慮到供水發展規模和水量平衡,可選擇多個方案分別計算,結果可能與接問卷統計的專家調查法相差較大。原因較明顯,主要是圍繞中心城區的周邊縣區城鎮,隨著農村集鎮化、鄉鎮企業的廣泛興建,城鄉一體化的發展格局趨勢所至,其社會經濟發展突飛猛進,這種按自然常規遞增測算的結果已明顯不能適應客觀發展的要求,建議采用在廣泛征集各縣區資料的基礎上得出的專家調查預測法結果,較為符合地區實際。
5.3農村集鎮
這里所指的村鎮供水量,是經調研后確認需由集中供水方式解決的部分村鎮的需水量。可參照有關村鎮供水的資料,結合農村經濟改革,鄉鎮企業及村鎮規模發展迅速的狀況,城市市域內村鎮的用水水平必然向城市水平逼近,仍可根據以定額法為主的計算結果確定其需水量。
六、結論
6.l區域性供水模式的研究,是區域性經濟迅猛發展的前提下,對供水企業深化改革的一項綜合性研究成果。
6.2本文提出了兩種模式,對于區域性供水集中管理的模式,具有廣泛的推廣意義,它有利于水資源的合理使用,它有利于供水企業服務水平的提高,它有利于水工業相關項目的發展;而區域性集中供水模式是在特定條件下形成的較好的供水模式,它又是區域性供水的高級模式,它雖沒有推廣的普遍意義,但它具有獨特的優越性。比如**地區采用了重力流方式的區域性集中供水模式后在規劃的2010年供水工程中可節水10950萬m3/a,可節電達2億kwh/a。
6.3區域性供水摸式是供水事業發展的趨向之一,但不是唯一的模式,決不應一刀切、一風吹,應因勢利導,自愿聯合。但政府部門在政策上應有所導向。
參考文獻
[1]何維華,試論**地區區域性供水,**建筑,1990年10月
一、工程概況
北疆供水工程總干渠為大(2)型II等工程,渠線全長100多km,主要有引水明渠、隧洞、渡槽、分水閘、節制退水閘、防洪工程以及伴渠公路、35KV輸變電線路、通訊光纜-等組成。運行期為每年的4月至9月,主要任務是向沿線農業開發區及下游地區輸送工農業用水。
二、工程特點
(一)工程地處荒漠、戈壁,環境條件惡劣
該工程深居大陸腹地,自北向南橫穿荒漠、戈壁,遠離人群,自然條件十分惡劣,冬季寒冷、夏季高溫,最低氣溫-42.7℃,最高氣溫39.6℃,多年平均氣溫3.4℃,季風活動頻繁,特別是4月至5月風速極大、風力極強,最大定時風速高達28m/s。
(二)規模大,運行管理難度大
該工程規模大、渠道長,全線采用自流輸水,轄區各種水工建復雜,對供水過程的控制要求較高.從而加大了運行管理的難度。
三、組織機構
該工程于2001年建成投入運行,主要由運行管理處在上級建管局的領導下全面負責運行管理工作。通過8年的運行管理實踐形成了一套比較完整、科學的運行管理體系。
總干渠在運行前成立了工程運行管理處,運行初期處機關設置運管科、辦公室,渠道沿線設置2個管理站、10個管理所,共配置管理人員87名。經過多年的運行管理實踐與自動化系統的逐步完善,運行管理處機構設置與人員配置更加科學合理,目前人員配置按照“一人多崗、一崗多能、精簡高效”的原則。由2站10所縮減為2站3所,崗位定編56人,其中工程技術人員占51.72%,大中專院校畢業生占63.79%,是一支結構合理、專業齊全、精干高效的管理隊伍。四、運管體系
(一)IS09001質量管理體系的應用
ISO9000標準是國際標準化組織在1994年提出并制定的所有國際標準,現在該標準已經成為世界各國規范市場行為、促進經濟發展的有效手段。IS09001:2000《質量管理體系要求》是2000版IS09000核心標準之一,該標準作為通用的質量管理體系標準可適用于各類組織,不受組織類型、規模、行業范圍的影響和限制。因其在質量管理方面的先進性、廣泛適用性、標準體系的嚴謹性和認證審核的公正性等方面滿足了組織對質量管理的需要,各行業的組織能夠取得IS09001:2000標準認證已成為企業科學化、規范化管理與國際市場管理接軌的重要標志。
北疆供水工程總干渠投入運行后,如何提高運行管理水平,發揮工程最大效益,是工程管理者面臨的一個新課題。2002年運行管理處開始推行ISO900h2000標準,并通過了北京恩格威質量管理體系認證中心的認證審核,成為全疆水利行業最早貫標的單位。運行管理處在貫標中將IS09001=2000標準的“八項質量管理原則”的管理理念與工程管理實際有機結合,通過對文件、記錄、人力資源、基礎設施、運行過程、內部審核及認證審核等的控制,大大地提高了運行管理水平,規范了質量行為,降低了運行成本,發揮了工程最大效益,取得了顯著的成效。
(二)信息系統管理的運用
北疆供水工程非常重視工程的現代化建設和科學化管理,在設計時就考慮到了信息系統的運用。建設期在渠道沿線埋設了通訊光纜,主要解決了沿線的通訊,也為運行后信息系統建立奠定了基礎。
運行以來通過陸續的建設現已經建成了一套適應工程特點的信息管理系統。該系統集成了計算機網絡、數據中心、工程安全監測、水雨情、水質監測、閘門遠程監控、無網電區電源自動供電、動力與環境遠程監控、遠程圖像監控、辦公自動化系統、會議電視系統等專業應用子系統,實現了兩大功能:一是為工程運行管理提供安全、可靠、經濟、科學、先進的技術手段;二是為科學、合理的輸水、配水、防洪、工程的安全運行提供實時數據和專家決策支持功能。通過信息系統的運用減少了管理人員,節省了管理成本,有效地保證了工程安全輸水、精確量水、實時監測和科學調度,取得了顯著的經濟效益。
(三)目標管理考核的實行
制定出目標管理,有利于科學評價和衡量管理處的管理水平和年度業績,激勵管理處職工的工作熱情和積極主動性、創造性,確保管理處各項工作落到實處。建管局對管理處實行年度目標管理考核制,每年由建管局根據《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國河道管理條例》等法律、法規和有關技術標準,制定北疆供水工程運行管理處考核辦法和標準,對考核目標、考核方法、內容、等次、標準及獎懲措施等作出明確的規定,將目標管理考核作為日常管理的一項重要制度。管理處目標管理考核實行千分制,主要從供水生產、安全生產、設備管理、信息系統運行管理、工程維修與技術改造、水費征收、內部管理、政治工作、平安單位建設和綜合治理、關心職工生活等方面制定考核目標。考核結果分為優秀、合格、不合格。每年由建管局成立考核組,年內不定期的對管理處工作進行抽查,年終進行現場考核評分.考核優秀進行相應的獎勵,不合格進行相應的處罰。
2工程概況和農田水利工程現狀
2.1工程概況
扶風縣位于關中盆地西部,西寶高速、西寶北線中段,全縣總土地面積745.8km2,耕地面積77.61萬畝,農民人均耕地1.59畝,縣內農田成方,道路成網,交通比較便利。全縣以種植糧食作物為主,主要糧食作物有小麥、玉米,常年播種面積100.6萬畝,平均復種指數150%。經濟作物主要有辣椒、蘋果等,農業產業主要以畜牧業為主。
2.2項目區水利工程現狀
目前項目區已有水利工程主要包括小型農田水利工程、大中型灌區骨干工程和小型水庫工程。至2009年底,全縣共有陂塘9座,小型灌溉泵站343處,農灌機井2843眼,水窖810眼,小型灌區渠系291km,大中型灌區渠系1080km,機井灌區灌溉渠系117.3km,低壓輸水暗管112.8km。設施灌溉面積52萬畝,有效灌溉面積45萬畝,節水灌溉面積23.4萬畝。全縣共有寶雞峽、馮家山灌區干、支渠道122.8km。2000年以來,該縣通過實施農業綜合開發水利骨干工程改造、省級財政專項資金灌區改造等項目,投入資金3100萬元,共襯砌改造干、支渠38km。縣管水庫共有11座,均為小型水庫。太川水庫、官務水庫、白家窯水庫、五郡溝水庫,共灌溉面積5.8萬畝。總體而言,灌區水利基礎設施薄弱,渠系建筑物損壞嚴重,抽水站年久失修,機泵老化,農田灌溉以土渠輸水、大水漫灌為主,地下水資源浪費嚴重,單井控制面積小,灌溉保證率低。無法滿足灌溉需求,嚴重阻礙項目區經濟的發展。
3灌區節水改造工程設計
為了改善扶風縣灌區上述水利工程現狀,對整個扶風縣分4個項目區分別進行系統的節水改造工程的設計。整個節水改造工程的典型設計如下所述。
3.1機井工程設計
按照當地水文地質條件和用水量要求,設計井孔深度180m。本深度內可有四層水,總厚度為40m,井孔口徑為550mm,井管材料采用鑄鐵井管。濾水管有效工作長度50m,實管長度130m,合計總長度180m。管外填礫厚度為140mm,填礫直徑10mm~20mm,礫料采用扶風縣沙廠生產的標準礫料。井壁管連接形式采用焊接連接。根據井孔設計的地質條件和含水層巖性來確定計算參數,從井孔柱狀圖上得知含水層總厚度M=40m,含水層的巖性以粗中砂為主,選擇含水層的滲透系數K=15m/d,采用濾水管有效工作長度L=50m,井孔直徑D=550mm,濾水管外徑ds=0.288m,井管直徑d=0.25m。為保證管井的使用壽命,避免過高的滲透流速對濾水管的腐蝕、結垢、堵塞等破壞,在設計中我們采用小于允許入管流速進行計算。計算公式為:Q=Л×dg×L×n×Vg,將相應參數代入式中可得Q=195m3/h。計算的理論出水量,代表了濾水管的進水能力,而設計流量應小于計算的理論值,所以應乘以0.3的安全系數,才能作為設計出水量,即Q=58.6m3/h。
3.2輸水渠道設計
以法門鎮齊村北十一支一斗渠襯砌工程進行典型工程設計。渠道總長度850m,主要灌溉齊村的部分耕地,控制灌溉面積650畝,畝均控制渠道長度為2.5m~3.1m。渠道設計流量的大小,應根據作物的灌溉制度及所控制的灌溉面積,按照同一時期不同作物同時用水量的情況計算,計算得出渠道設計流量為0.1m3/s。渠道縱坡比降的選擇,應由實際地形條件而定,盡可能使渠底比降與地面坡度相一致,在滿足灌溉引水的情況下,盡量選擇較大的比降,但斗渠一般不大于1/500。因此,根據項目區的地形特點,選渠道比降為1/600。為了提高灌溉效率,節水節能,節約占地,降低供水成本,同時也為了機械化施工,渠道斷面設計為“U”型砼斷面,渠道設計流量為0.11m3/s,縱比降為1/600,選用渠道斷面為D40斷面,襯砌厚度為5cm,選用C15砼澆筑。渠道每隔5m設一道伸縮縫,縫型為機械切割半縫,縫寬為2.5cm,縫內用焦油塑料膠泥填塞。
3.3抽水站設計
依據原有抽水站設計灌溉面積、設計流量、配套機泵型號不變的原則,對該項目區的35座抽水站實施改建設計,更換62臺(套)新的節能機組,使其發揮原有的效益。確定以扶風縣項目區召公鎮大槐村抽水站作為典型設計。該工程位于信邑水庫以南600m處,引水水源為美水河水,控制灌溉面積380畝。經實際勘測調查,該抽水站地形揚程8.23m,根據控制灌溉面積、灌水定額、輪灌天數、每天灌溉時間及渠系水利用系數計算設計流量,由設計流量和抽水揚程確定水泵型號。確定了水泵的流量與揚程,可利用“水泵性能表”來選擇所需水泵。
3.4低壓暗管設計
本次工程擬鉆鑿180m深的鋼筋砼管井1眼,根據已成機井水文地質資料,機井出水量為32m3/h,靜水位35m,動水位95m,地塊長方形,東西長400m,南北寬234m,面積約為140畝,機井位于地塊西北角。地塊內作物種植以小麥、玉米、辣椒為主。作物種植方向為東西走向,地塊北偏東稍高、西部較低。設計灌水定額按式m=1000Hγ(覻1-覻2)/η計算,根據該區實際情況,計算得小麥、玉米的灌水定額40m3/畝,辣椒的灌水定額27m3/畝。本區農作物以小麥、玉米、辣椒為主。玉米、辣椒生長期處在雨季,適當補充灌溉即可滿足要求,取灌水周期為12d。管道布設形式為梳齒狀,依據管灌技術規范,結合地塊形狀以及經營管理體制,耕作習慣,機井出水量等實際情況,在地塊西邊界布設1條主管道,垂直主管道布設3條支管道,管道長度720m,在管道上安裝出水口進行灌溉。項目實施后,區內小麥種植面積占耕地面積的90%,日開機時數取16h,灌溉水利用系數取0.8,根據機井控制面積計算,結果表明,設計流量小于單井出水量,故采用單井出水量為設計流量。管徑采用經濟流速法確定,根據計算得管道管徑選擇為外徑110mm,內徑105.6mm的UPVC管。經計算,沿程水頭損失為5.77m,局部水頭損失按沿程水頭的10%計算,取0.57m。水泵設計揚程由管道系統的水頭損失(h),機井動水位(h凈),機井至供水最不利點的高差(h)等確定,即H=h凈+h+h+2.0(出水口要求水頭),該機井配套水泵設計揚程為95+5.77+0.33+2.0=103.1m。按照設計流量和設計揚程進行水泵選型。
4工程經濟效益分析
扶風縣小型農田水利節水改造工程建設項目計劃襯砌渠道82.1km,改造渠系建筑物639座;在機井灌區,新打配套機井41眼;鋪設低壓管道28.16km,出水栓981個;可新增灌溉面積7640畝,改善灌溉面積26222畝。井灌項目區灌溉水利用系數由原來的0.65提高到0.8;抽水灌區灌溉水利用系數由原來的0.5提高到0.65;全縣糧食綜合生產能力新增379.42萬kg。大力發展農民用水合作組織,使其管理的灌溉面積增加1.3萬畝。該項目建成后,作物復種指數由150%提高到180%,年可增產糧食379.42萬kg,糧價按現行市場價1.8元/kg計算,可增收379.42×1.8=682.96萬元。經濟作物每畝增收按100元計算,可增收3.39×180%×0.4×100=244.08萬元。該項目建成后,年可節水186.60萬m3,按每立方米水0.1元計,可節約186.60×0.1=18.66萬元。整個項目實施后,共可增收945.70萬元,取水的分攤系數為0.4,即水利項目凈收益為925.54萬元×0.4=378.28萬元。依據以上增量效益和增量費用的分析計算,并根據有關評價指標計算規定進行分析計算,成果如表1所示。由經濟評價分析計算結果可以看出,本工程的經濟內部收益率12.44065%大于經濟基準收益率8%;經濟凈現值844.10萬元大于零;經濟效益費用比為1.27,大于1.0。故該工程在經濟上是合理的。
①灌溉設計保證率
在進行灌溉設計時,要確保灌溉保證率得到控制。以旱地作為為例,若項目區的作物是玉米時,則可以根據《灌溉排水工程設計規范》(GB50288—99)進行技術設計,并結合當地的地方用水額度進行設計,對于低山區地區,灌溉設計保證率可設置為75%。
②灌溉水質標準
按照灌溉水質的基本要求,可以依據農田灌溉水質的標準——《農田灌溉水質標準》(GB5084)進行設計,并控制灌溉水文與農田地水文之差在20℃以下,以保證農田作物得到合理灌溉。
③田間工程建設標準
在田間工程設計過程中,要依照《土地開發整理項目規劃設計規范》中的相關要求,并結合該區域的實際情況進行合理設計。通常,灌溉區塊采用方形布置的方式,在局部細節部分,尤其是邊角地帶,可以采取合理的情況進行設置。
2低山區土地整理過程中農田水利工程管井設計的主要內容
1)管井結構設計
農田水利工程的管井結構形式主要包括井頭、井身、進水部分以及沉砂管四個主要結構。其中,井頭的設計必須有足夠的堅固性以及穩定性,以保證電機和水泵不會因為震動而出陷入泥土中;為了保證地面的污水不會倒流進入井中,需要在井口的周圍半徑大于1m、深度超過1.5m的泥土中分層進行夯實;對于井頭進水部分的井柱,該部分不要求進水,因此在設計過程中要使用密實的鋼筋混凝土對該處井管進行加固。例如,某管井的井身長度為10m,則在管道的周圍應該填上封閉用的粘土;并在井口的進水部分使用透水性更好的鋼筋混凝土濾水花管,并保證濾水管的長度為45m,并在井口的周圍回填粘土、砂礫。在選擇砂礫石的直徑時,要根據濾水管的尺寸進行選擇,通常要求直徑在5~20mm之間,且調料必須壓實;沉砂管的主要作用是避免隨水進入管道內的沙粒阻塞水泵,以免造成水泵的正常工作受到影響。在設計沉砂管的直徑時,通常設置其長度為5m。
2)輸水工程設計
低山區土地整理主要采用低壓管道節水灌溉的方式作為輸水的主要形式,尤其是在相對干旱、缺水的地區,這種灌溉方式得到了更加廣泛的應用。在管道的鋪設過程中,要遵循鋪設簡單易行、施工周期短、質量標準易于控制。因此,在低山區中通常使用PVC硬塑管材作為輸水管道,并合理選擇對應的配套產品。與一般的傳統管材相比,該種管材具有重量輕、抗腐蝕能力強、水流阻力小以及安裝快捷的特點,從而提高其整體安裝效益。在管道流量設計時,要遵循投資費用與運行費用在一定比例的基本原則,保證輸水管道的整體尺寸在經濟合理的范圍內。通常,PVC管道的流速可以控制在1.2m/s范圍左右。根據當前的具體情況,該低山區土地整理項目區在進行農田水利工程建設時,其采用的標準直徑一般為125mm。另外,在管道的布設形式設計方面,要根據當地的實際地形、水源、道路以及防護林的實際情況進行具體設計,通常可以按照“豐”或者“E”的形式進行布置,這樣能夠顯著減少占地,從而避免農業機械以及農業生產活動受到影響。
3低山區農田水利工程建設的質量控制措施
1)做好地基防護與填土施工
在土地整理的過程中,土地填方以及田間道路的作業是土地填筑的重要工作,在填筑過程中,要及時的使用推土機或者其他的設備進行推平、壓實作業,從而使得其具有良好的防滲透能力。在短期作業之后,要及時的使用塑料布進行遮蓋,避免風蝕、雨水淋刷而導致土壤出現流失,影響土地資源的可持續利用。對于低山區土地整理工作而言,在土地整理過程中采用了大量的坡改梯工程,因此在工程建設過程中要對該項工程進行合理優化。在工程實施過程中,要依據具體的地形、坡度以及厚度使用包括水平梯田、反坡梯田等多種形式在內的方式進行梯田修筑。對于坡度在25°以下的坡,則可以將之改成林草地進行管理。
2工程規劃設計要點
2.1工程總體規劃布置
根據實地勘察,規劃在長溝骨干壩水源工程左岸某一建設條件較好的地方建揚水小泵站1座,水由泵站通過320m長揚水管道輸送至左岸地勢較高的灌溉區,再輸送至田間各級管道進行灌溉。田間采用占地少,施工和管理方便的管道輸水節灌技術。按地埋干、支兩級管道布設,干管基本平行等高線布置,長510m,支管沿干管基本垂直等高線布置,其余間距約100m,末端支管長150m,其余支管長200m左右,沿支管每隔50m左右設垂直地面豎管及給水栓進行灌溉。干支管結合處設閘閥井,井內安裝水表及支管控制閥和節制閥等設備。管材均選用PVC管,田間采小畦灌溉。
2.2設計灌溉定額
灌溉定額是灌區設計的主要依據。查寧夏區域統一灌溉定額表知:灌溉區主要作物凈灌溉定額分別為:小麥:M凈=175m3/畝。胡麻:M凈=120m3/畝,馬鈴薯:M凈=120m3/畝,則綜合凈灌溉定額為:0.6×175+0.1×120+0.3×120=153(m3/畝)。灌溉區采用兩級管道輸水,灌溉水利用系數按經驗值η水取0.85,則綜合毛灌溉定額:M綜,毛=M綜,凈/η水=153/0.85=180(m3/畝)。200畝灌區年總灌溉需水量為3.6萬m3。不同作物在生長關鍵期灌水次數和時間有所不同,小麥全生育期分4次灌水,即冬灌、撥節水、抽穗水、灌漿水,平均凈灌水定額為175/4=43.8(m3/畝)。胡麻和洋芋年灌水3次,其中播前灌溉1次,生長期灌溉2次,每次約40m3/畝。
2.3機泵選型及配套
機泵選擇要根據設計流量及最大揚程確定。設計時要注意:①揚水管道盡量選用比經濟流速計算管徑偏大,以減少水頭損失,降低水泵揚程;②在計算水頭損失時一定要按照選用管徑的內徑而非外徑計算,否則計算水頭損失偏小,可能造成揚程不夠現象;③配套的電機功率宜略大于選用的水泵軸功率,使水泵在正常運行時盡量能在高效區工作,且滿足最大、最小揚程時都能運行。
2.3.1設計流量
機泵設計流量按公式Q=mAα/Ttη確定,為方便計算,選擇主要作物小麥灌溉所需流量為水泵設計流量。式中:凈灌水定額m=43.8m3/畝,灌溉面積A=200畝,種植比例α=0.6,灌水延續時間按T=8(d),機泵每天工作時間按t=16h,灌溉水利用系數取η=0.85,則設計流量計算結果為Q=48.3(m3/h)。
2.3.2設計揚程
①管徑的確定。管徑計算根據經濟流速公式d=1.13(Q/V)1/2進行計算。經計算,水泵進水管管徑選取ф110的鋼絲膠管,出水管選取直徑為Φ140的PVC管,干管和支管分別為Φ125和Φ110的PVC管,壓力等級均為0.6MPa。②管道水頭損失計算。管道水頭損失包括管段的沿程水頭損失和局部水頭損失。③設計揚程的確定。機泵設計揚程按公式H設=hf+hj+h+0.2進行計算,一般選擇灌溉最不利點計算設計揚程,在干管末端連接的支管末端供水點為本灌區最不利灌溉點(地面高程2125.5m),最低取水位2077.5m。
2.3.3機泵選型及電機配套
根據設計流量Q=48.3m3/h和設計揚程H設=60.3m,選用1臺80-50-250A型水泵,根據水泵的轉速、軸功率和動力等系數選用1臺Y160L-2型電動機,配套的電機功率宜略大于選用的水泵軸功率。
2.4管道設計
管道縱斷面設計包括設計水壓線,管道中心線,地面線。一般要求地面線高于管道中心線(溝涵處除外),設計水壓線高于管道中心線,否則不合理,需要調整管路。管道橫斷面設計:設計管溝開挖深1.5m(最大凍土層下),底寬0.4m,口寬1.3m,邊坡1:0.3,地埋管道以上填土必須夯實。在管道的轉彎處或起伏變化較大處設混凝土鎮墩,以便穩定管道。同時,可根據需要,在管道隆起部位設自動排氣閥,管路最低處(如溝道)設泄水閘,以防水錘等現象發生,確保管道正常運行。
2.5泵房設計
設計泵房為磚混結構,建筑面積32m2,水泵基座采用防滲效果較好鋼筋砼整體現澆結構,泵房長7.52m,寬4.68m,凈高3m,內部分工作房及配電房。泵房內水泵安裝高程為2081.4m,設計進水池最低水位2077.5m,池底高程2076.00m,泵房進水池為圓形,進水池前設引水渠,均采用鋼筋砼整體現澆結構。
我國的喀斯特地形面積分布為世界之最,其中尤以西南巖溶地區為代表,包括貴州、云南、廣西、重慶、四川、湖南、湖北、廣東8個省(區、直轄市)。據統計其的碳酸鹽類巖石面積約130萬km2,“石多土少、雨多地漏、土薄易旱”的地質狀況嚴重制約了喀斯特山區的農業發展。云貴高原區土壤涵養能力低、蓄水保水能力差,再加上喀斯特山區地質漏水嚴重,其工程修建難度較大,很容易造成工程性缺水。同時貴州還是石漠化最嚴重的地區,土地整治工程不僅涉及傳統的土地平整、道路和水利工程,還應該將生態環境治理融入其規劃設計中,達到土地整治和石漠化治理雙重目的。自然條件差,加之人為不合理的土地利用活動,使得我國石漠化地區人口多,人均耕地資源少,糧食作物產量低,農業基礎設施落后的狀況更加凸顯,進行以生態恢復和農田水利為重點的土地整治工程顯得尤為重要。
1.2喀斯特山區農田水利工程的定位
“水是農業生產的基礎,水利是農業的命脈”。喀斯特山區傳統的農業用水只能靠雨水,而以云貴高原為主的喀斯特山區雨水分布很不均勻,冬天雨水少而夏季雨水多,且小區域內氣候變化差異較大,谷底下雨山頭晴熱,隔山天氣不同等局布氣候差異極為常見,這些都嚴重地制約其農業發展。眾所周知,以云貴高原為主的喀斯特石漠化區域每年都會有不同程度的干旱發生,其中春旱尤為嚴重。因此開展農村土地整治工程,強化農田水利工程的布局和設計,充分結合喀斯特山區現有的特殊地勢地貌優勢,構建以小型農田水利工程為主的整治模式,最大限度地兼顧喀斯特山區農業生產用水和農村人畜飲用水是農田水利工程的出發點和落腳點。
1.3目前農田水利規劃設計中存在的問題
喀斯特山區土地整治工程農田水利的布局和設計應充分結合其地形地貌實際,最大限度地發揮水利工程的蓄水、灌排水功能。經過對喀斯特山區土地整治規劃設計的調查,筆者認為喀斯特山區農田水利工程規劃及設計存在以下幾點問題:首先是工程布局不盡科學合理,布局沒有充分考慮喀斯特地質實際。喀斯特區域的地表植被覆蓋率較低,其地表保水蓄水能力差,雨水形成地表徑流后在地表的流動時間和距離均較短,而修建多座低標準的小型農田水利工程,不具備短時間蓄大量水的能力,則易造成次生地質災害;其次,工程設計標準過低,影響工程質量,如溝渠底層設計用C10打底、C15砌筑,這直接導致部分工程修筑后還未經驗收,僅雨水沖刷、土壤吸水膨脹便可將其毀壞,給土地整治工程帶來負面影響;再者,土地整治宣傳力度不夠,農民對其缺乏了解,農民參與程度不高,參與愿望不強。農民未參與規劃使得部分規劃不盡合理,且給工程后期管護帶來一定影響。農民作為農村土地整治工程的主要受益者,其參與的積極性高低是影響工程綜合效益大小以及效益能否實現的重要因素;最后,規劃設計沒有很好地兼顧農業生產和人畜用水問題,喀斯特石漠化地區農業用水和人畜用水難問題已成為社會問題,而實際在規劃設計中存在重農業用水輕農民生活用水的現象。
2喀斯特山區農田水利工程的優化布局
2.1農田水利工程優化布局理念
“優化”即為追求更高的效益,首先是社會效益。因此喀斯特石漠化地區農田水利工程要以解決農業生產用水和農村人畜飲用水為使命,規劃設計時要結合具體項目區實際地形、地質條件,做到因地制宜科學合理。2014年中央1號文件繼續關注農業農村經濟發展問題,并提出“谷物基本自給、口糧絕對安全”的口號,這為繼續促進農村、農業的不斷發展提供了很好的政策。喀斯特山區人口密度大,要實現農民的持續增產增收,農田水利工程的屬性作用更加突出。優化布局農田水利工程有一些具體的要求,如規劃設計要以因地制宜為原則,要加大土地整治工程宣傳力度,提升農民參與土地整治的積極性,加強規劃設計人員的設計培訓,提高設計的合理性和實用性,兼顧農業生產用水和農民人畜用水,實現工程效益最佳化。
2.2喀斯特山區農田水利優化布局類型
喀斯特山區土地有著田壩少,梯田多,旱地多水田少,且旱地多為分散的坡地等特點,這種特殊的地理條件決定了喀斯特山區農田水利工程具有以蓄水和排水為核心,以小型水利工程為主的特征。喀斯特山區土地整治農田水利工程主要包括蓄水、排水和附屬工程3類,其中蓄水工程為蓄水池,排水設施包括排水溝、攔山堰等,附屬設施有涵板、沉沙凼。喀斯特山區用水包括農業用水和農戶人畜飲用水兩部分,蓄水和排水工程相互銜接構成排蓄水體系。可根據水利工程的功能將喀斯特山區蓄排水分為農業用水、農戶人畜飲用水、農業用水和人畜用水兼顧3種類型,再結合實際地形地貌,其工程布設主要有4種類型。第一種為農業用水型,布設在旱地集中連片,地形變化比較統一的坡地山腰。旱地集中連片,坡面匯水面積足夠時,可修筑容積較大的蓄水池,保證農戶平時急需施肥打藥時用水;同時需在坡面中上部修建攔山堰將坡面徑流匯至與等高線垂直的排水溝,再經沉沙凼將水流中較大石子沉淀后排入蓄水池,蓄水池蓄滿后可通過排水溝將多余的水排往低處。第2種農業用水型水利工程布設在旱地集中區域,且充分利用道路系統形成匯水面,使得道路和蓄水、排水工程與地形很好地結合起來,最大限度地保證旱地農業用水。第3種為農戶生活用水型,布設在離居民點較近的位置,或是現狀已有水井,該位置有穩定的地下水源,修建蓄水池能很好地將地下水儲存,便于農戶人畜飲水。第4種為農用和農戶生活用水兼顧型,在自然條件較好的“田壩”區,可充分利用現有的水資源,選擇恰當的位置布設能兼顧農業用水和農戶生活用水的水利設施。喀斯特高原地區有很多“高原盆地、田壩”,且其多數有溪流匯集,因地制宜布設排蓄設施及其附屬設施,形成更加豐富的水利網絡體系,可在滿足農業灌排的同時最大限度地保障了居民生活用水,實現水利工程效益最佳化。
3喀斯特山區利水型社會構建
在資源困乏的21世紀,走環境友好型、資源節約型發展之路已成為共識。作為經濟社會發展不可缺少的基礎物質之一,水在經濟社會中的地位是不言而喻的。人均淡水占有量偏少早已是我國國情,加之存在農業用水浪費、污染等問題;地下水位下降使淡水的使用成本不斷加大;所需的技術科技含量不斷增加;工業用水的不斷加大;城鎮化的加快使得城市生活用水急劇增加這些問題都成為當今社會的負面因素。因此構建利水型社會成為今后發展的必由之路。喀斯特山區利水型社會的構建可以從農業和農村兩個方面出發,結合喀斯特地區農村面積廣、人口多的特點,構建喀斯特山區利水型農業和利水型農村可從以下幾個方面著手:(1)加大對農民節約用水觀念的宣傳力度,使得農民逐漸樹立利水農業和利水社會的價值觀。在倡導人與社會、生態和諧發展的背景下,逐步構建人與水和諧相處的理念;按照“先生活后生產,先節水后調水”的原則,增強農民“愛水、護水、利水”的風尚,減少農民生產生活對水的浪費和傷害。(2)加大對農村利水型農業和利水型社會的投入,構建利水社會科技體系。加強對利水農業和利水社會的人力和財力投入,尋找適合山區農民節約集約用水方式,建立起一套比較完整的利水科技體系。(3)構建利水型社會發展的政策體系。利水型社會的發展需要各種層面的政策作支撐,如建立鼓勵利水社會發展的政策,利水社會基礎支撐體系,以及構建長期投入機制等。總之,構建喀斯特山區利水社會是一項服務于“三農”發展的系統工程,主要從農業生產用水和人畜飲用水兩個角度出發,建立一個和諧發展的人—水體系,實現人—土地和水—環境的協調統一。