关于元氏县抗旱应急工程设计分析

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[摘 要]近年来地下水位下降严重，用水紧张问题突出，干旱年份供水量严重不足。通过实施抗旱工程，保证了工程区农业灌溉应急用水，解决了用水难的问题。主要建设内容包括水源工程、引水工程、蓄水工程等。

[关键词]供水严重不足；抗旱应急工程；水源工程；引水工程；蓄水工程

中图分类号：TD353.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0074-01

1 工程概况

元氏县抗旱应急工程位于太行山低山丘陵与山前倾斜平原过渡区，地势西高东低，总面积681km2，其中耕地面积371.88 km2。

该县位于潴龙河流域，属大陆性季风气候，四季分明，日照充足，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷少雨雪。本流域内暴雨发生的季节十分集中，全年降水量的多少常取决于一场或几场较大暴雨。洪水均为夏季暴雨所造成，暴雨对洪水起着决定性作用，洪水峰高、量大的特点尤为明显。流域内有引岗渠和八一水库等引蓄水工程，具有较为充沛的地表水供水水源。

元氏县农田以玉米为主，林果以板栗、大枣、核桃为主，水资源严重不足，雨季产生的降水利用率极低，浪费严重，受气候等自然因素的影响，工程区地下水位急剧下降，在干旱年份潴龙河及各支沟干涸，导致耕地和林地无法进行有效灌溉，基本为靠天收的旱地。

2 工程存在问题

工程区农田多为靠天收的旱地，局部采用地下水灌溉，近年来地下水位下降严重，出水量逐渐减少，遇干旱年份供水量严重不足，不能保证农田抗旱应急灌溉要求。存在的具体问题如下：

（1）部分工程区内有可利用的丰富水源或其附近有在用的引水管道，但是缺少必要的引、提、蓄水工程，导致农田在干旱季节无法灌溉。

（2）部分工程区原属于某些灌区的灌溉范围，但原渠道灌溉均淤积、损毁严重，渠底淤积厚大于0.5m。一些渠墙两侧多处滑坡，且渗漏严重；一些渠段已找不到痕迹，仅存的渠道首部杂草丛生，部分已被耕种。现状渠道已无法恢复，停止使用多年，无法利用其进行灌溉，不能保证抗旱应急供水要求。

（3）部分工程区原有水源工程或出水量不足或蓄水能力有限，干旱年份，供水量严重不足，不能保证抗旱应急供水要求。

（4）还有部分地区已修建截潜流工程，但是缺少必要的引水工程，无法充分利用水源。

3 工程建设的主要内容

3.1 水源工程

水源是抗旱工程首要条件，有充足的水量才能进行各种抗旱工程建设。元氏县抗旱应急水源工程主要有集水、截潜流工程。

（1）集水工程

集水工程主要位于潜水层水量丰富地段，采用大口井集水，集水方式有井壁进水和井壁、井底同时进水，大口井集水量不能满足需水要求时可增设集水廊道。

大口井结构设计：大口井采用开槽法施工，圆形井结构，井壁采用干砌石、干砌石和浆砌石间隔砌筑，根据进水部分的井筒外径确定井壁厚度，井上加盖板。井壁外侧填筑两层反滤层，每层厚300mm，第一层粒径20～30mm，第二层粒径50～90mm；井底填筑三层反滤层，每层厚300mm，第一层粒径4～8mm，第二层粒径20～30mm，第三层粒径60～100mm。

集水廊道结构设计：集水廊道基础座在微风化基岩上，为有截渗墙的完整集水廊道。在满足水量的前提下，为便于施工、检修和安全运用，集水廊道采用矩形。集水廊道紧贴防渗墙布置，直墙段高2.0m，净宽1.5m，单侧进水，上游侧采用干砌石砌筑，下游侧采用浆砌石砌筑。两侧墙厚0.6m，墙上用0.15m厚钢筋混凝土盖板。集水廊道上游侧填筑三层反滤层，每层厚300mm。

（2）截潜流工程

截潜流工程主要位于山区，由于当地粘土量较少，如采用粘土需要大量外购。土工膜防渗性能好，但易老化，使用寿命短。浆砌石相比混凝土材料价格略低，但截渗墙断面大于混凝土墙，故总投资接近，考虑混凝土施工较为简单且能缩短施工工期，故采用混凝土截渗墙防渗。

截渗墙设计：根据工程区地质条件，设计截渗墙沿垂直于河道方向布置，墙顶高程和现状河底齐平，截渗墙底部要求深入微风化基岩0.5m，截渗墙厚度0.6m。

3.2 引水工程

引水工程是通过工程措施把水从水源引至需灌溉农田，是抗旱工程的重要部分。元氏县抗旱引水工程主要有管道和渠道引水工程。

（1）管道引水工程

引水管道包括有压和无压管道。根据水压大小、管径大小及经济合理性比较确定管道管材（常用管材有钢管、球墨铸铁管、PE管、PCV管）。

有压输水管道：道管径按下式估算：

式中：D――输水管道内径（m）；

Q――输水管道计算流量（m3/s）；

V――管道经济流速（m/s），为1.0～1.5m/s。

根据管道选用的管材，用相应的规范计算确定设计内水压力，并进行管壁厚度选定。

无压输水管道：根据工程规模确定管道管材、管径及管道壁厚。

引水管道设计还包括管道埋深、管槽开挖与管道基础、管槽敷设与回填及管道附属设施设计。

（2）渠道引水工程

渠道引水工程主要针对现有渠道，但是多为土渠或破环严重的砌石渠道，淤积、渗漏严重，引水流量有限而不能满足用水需求。针对这些渠道，两侧采用浆砌石重力墙衬砌，渠道底部采用0.3m厚浆砌石防护。

3.3 蓄水工程

蓄水工程主要功能为调节灌溉流量或稳定管道出水水流，也是抗旱工程必不可少部分。元氏县蓄水工程包括蓄水池、坑塘防渗工程。

（1）蓄水池工程

为便于施工、占地后便于耕种，蓄水池均采用矩形钢筋混凝土结构，其容积按其功能进行确定。

a、水源的日来水量能满足灌溉最大日用水量，而来水流量小于用水流量时，管线出口设蓄水池进行调蓄，满足灌溉用水流量。灌溉时间根据来水量确定，水量不足时每天的灌溉时间适当缩短。

b、为稳定管道出口水流，出水口设置50m3的水池。

（2）坑塘工程

对于抗旱用水地有现成的储水坑塘，对其整修后直接加以利用。主要包括清淤、边坡整修、防渗处理。

清淤设计：坑塘清淤扩挖深度依据现状淤积及垃圾堆放情况按0.5m，结合边坡现状，在尽量满足灌溉要求的前提下，以减少工程量为原则进行清淤扩挖。

边坡及防渗设计：对坑塘四周边坡按1：0.3进行削坡规整，采用浆砌石贴坡型式对岸坡进行防护，内侧边坡为1：0.5。坑塘基础采用30cm浆砌石衬砌。坑塘防渗型式采用250g/0.5cm/200g土工膜防渗，土工膜下方设0.3cm厚的三七灰土垫层，上方设0.2cm的三七灰土，上面铺设浆砌石。

3.4 穿河工程

对于管道工程穿越河道处，管道埋深除满足冻土深外，还应埋在洪水冲刷深度以下。交叉断面处洪水冲刷深度，根据《室外给水设计规范》（GB50013-2006）、《河道整治设计规范》（（GB50707-2011））计算确定在其相应防洪标准下的冲刷埋深。

3.5 穿路工程

管道工程穿越交通道路时，根据穿越公路的等级采用套管或者管材直埋方式保护管道。对于穿越等级公路或交通干道的路段，采用埋设套管的方式；对于一般的路段采用管材直埋的方式。

4 结语

通过元氏县抗旱工程的实施，既充分利用工程区地表水资源，又保证了工程区农业灌溉应急用水，解决了用水难的问题，在干旱年份起到了抗旱应急供水功效，对改善居民生产生活条件，保持农村经济持续稳定发展有巨大意义。

参考文献

[1] SL687-2014.村镇供水工程设计规范[S].

[2] GB50288-99，灌溉与排水工程设计规范[S].

[3] GB50013-2006，室外给水设计规范[S].

[4] 吕宏兴.裴国霞.杨玲霞.水力学（第一版）[M].北京：中国农业出版社，2005.