石莱提水灌区工程规划研究

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【摘要】石莱扬水站的建成，会使灌区内将近4万亩耕地可直接受益，变为自流灌溉的水灌田，也可为十一个自然村提供人畜用水，切实解决当地人民群众用水困难的情况，解决人民生活困难的问题。为节约水资源，本泵站采用波涌流灌溉。

【关键词】灌溉；波涌流

引言

石莱山灌区属于低山丘陵区，可开发利用的耕地约合五千多亩，全为旱田，灌区内一无地表水，二无可利用的地下水，粮食产量极低干旱年节甚至绝产。人畜吃水也极为困难。灌区虽然土层较厚，土质肥沃，人均占有耕地1.6亩，荒山坡地1.5亩，具有很大的发展潜力，但灌区内农田长期严重缺水，严重制约了工农业生产的发展。

1、灌区概况

灌区位于新泰市与泗水接壤处的重山东麓，属低山丘陵区，地形西高东低，管区范围内高程一般在146.00m――200.00m之间，地形平缓，灌区西部，高程在200.00――240.00m之间，地形较陡，西南面为华村水库。

灌区以南地区，即水库库区内地区岩层，为泰山群老地层，主要为角山黑云片麻岩，黑云花岗岩麻片，黑云变粒岩，角闪片麻岩，黑云斜长角闪岩，此岩层强度较高，透水性差；灌区内部以及北地区岩层，为寒武系及奥陶系岩层，走向为北西330°，倾向北东60°，寒武系岩层不整合与太古界岩层（泰山群）之上，岩性主要为鲕状灰岩、厚层灰岩、致密状灰岩、钙质页岩、泥质灰岩及各色页岩，中间夹灰岩透镜体，强度较高，稳定性好，灌区最表层为第四系地层，多为坡积物，残留物或冲积物，主要为亚砂土、亚粘土。

表1 各控制高程面积

控制高程（m） 实测面积（亩） 有效面积（亩）

196 46020 32214

198 50165 35115

200 55814 39070

210 57400 40180

2、灌区控制方式确定

灌区规划的指导思想是：“以解决人畜用水为主，结合抗旱灌溉”。由该指导思想，结合灌区实际情况，如气象、土壤、地形地貌、工程地质、水文地质等条件，综合考虑，制定规划原则。

1、渠道布置应尽量高一些，并结合蓄水池，以保证灌区群众能用上自来水，同时能保证干旱季节农田灌溉用水，全面规划，合理安排，以提高经济效益。

2、充分利用土地资源，尽量保证现有耕田及宜垦荒地得到灌溉，为此也要尽量将干渠布置在较高地带，以便能自流灌溉较大面积土地，其他各级渠道亦应布置在各自控制内较高地带，同时尽可能使土地平整，以减少用水量，尽可能节约水资源。

3、低山丘陵区，特别是灌区内，土地资源特别宝贵。因此，在灌区渠系布置时，应尽可能使渠系短而直，以减少占用耕地面积，使工程量和工程费用最小。

4、投资少，效益大，工期短，见效快的原则。

5、坚持因地制宜，就地取材的原则，减少工程造价。

6、渠道沿线应具备较好的地质条件，以确保渠道工程安全可靠。

表2 各支渠长度及控制面积

一支 二支 三支 四支 五支

长度（m） 4100 3780 3780 3780 2400

控制面积（亩） 4899 10886 8165 6955 8165

3、泵站形式选择

泵站为从水库取水的泵站，布置为有引渠的形式，引水渠首设进水闸，控制渠中水位。其建筑物组成包括：引水建筑物（拦沙底坎、进水闸、引水渠）、进水建筑物（前池、进水池）、泵房、出水建筑物（压力水管、出水池）以及附属建筑物（包括变电站、管理处、仓库等）。

站址选择应根据泵站的规模、特点、和运行要求，考虑地形、地质、枢纽布置、施工条件、交通条件及电源等因素而确定。

地形：站址地形要平坦、开阔，以利于泵站建筑物的总体布置和施工，且工程量较小。

地质：站址应避开大的和活动性的断裂带构造，宜选在岩土坚实和抗渗性能良好的地基上。如遇淤泥、流沙、湿陷性黄土、膨胀土等地基时，应慎重研究基础类型和地基的处理措施。

水源：灌溉站的水源应满足水质、水量、水温等要求。

取水口位置：在站址选择中，取水口位置至关重要。在保证饮水，有利于防洪、防沙、防冰及防污的原则下，取水口可选择在这样的地点：①从河流上取水，要选在主流比较稳定的河段。进水闸址所在河段的断面应比较均匀，且河道水流尽量垂直闸平面，以使过闸水流平顺。②主流靠岸的弯道，应将取水口选在弯曲河段的凹岸顶点偏下游处，这对引水防沙有利。③取水口位置也可选在河岸固定、主流摆动变幅小的已建护岸工程处。④如有冲沟、小河及其他泄水道入河，取水口应选在其上处，以避开直流对引水防沙的干扰。若必须在这些入口下游建站，应离开一段距离。

电源：站址应尽量靠近电源，以减少输、变电工程投资。

根据上述原则来选择站址：

首先我们根据工程造价的施工方便来选择。我们拟定三个方案，如下图所示，分别比较三方案的引渠长度、管路长度、开挖量三项指标，以经济评价角度选择一最优方案。

表3 方案比较表

方案 I

II

III

引渠长度 短 长 长

管路长度 较短 较长 较长

开挖量 小 大 大

从上表中可以看出，方案I是最优方案。

4、波涌流灌溉设计

4.1 总放水时间T0的确定

总放水时间即完成某沟（畦）波涌流灌溉灌水的实际时间，等于个周期放水时间之和。

4.2 灌水周期的确定

由试验资料分析得知：随着灌水周期n的增大，节水率越大，但当n>4时，节水率变得不再明显，可取3或4为宜。畦短者取小值，畦长者取大值。

4.3 周期灌水时间Ton

采用等时段变流程法灌水，根据周期灌水时间、灌水周期数和总灌水时间的关系有：

4.4 循环率r

本灌区采用的循环率为：r=1/2

图1 原始灌溉数据图

2 修订后灌溉数据

结论

石莱灌区泵站工程属在水库取水的高扬程泵站提水灌溉工程，只设一级泵站，将经过沉沙处理的水提升到灌区制高点，可满足自流灌溉要求。该泵站的设计可满足是一个自然村的用水需求，切实解决当地人民群众用水困难的情况，解决了人民生活困难的问题。

参考文献：

[1] 郭元裕，农田水利学，[M]，北京：中国水利水电出版社出版，1997

[2] 吴持恭，水力学，[M]，北京：高等教育出版社出版，2009

[3] 王春堂，水泵及水泵站，[M]，郑州：黄河水利出版社出版，2011