洋县引酉工程灌溉管理局 陕西洋县 723300
1、灌区工程概况
麻底沟水库是一座反调节水库，大坝以上控制流域面积2.8平方公里，多年平均径流量98万立方米，设计年径流量63.7万立方米，是引酉灌区的重要组成部分。1959年动工兴建，1966年冬竣工投入运行。1992年对水库进行了加坝扩建，1996年初步受益。扩建后的麻底沟水库总库容有原来的45.5万立方米增加到250万立方米；灌溉面积由原来的1000亩增加到11445亩。2010年对水库进行了除险加固改造，改造已安全运行6年。由于水库扩建后灌区工程未改造，渠道过水能力不够，过水流量不满足灌区用水要求；渠道走线不合理，跨沟绕线长，地质条件复杂，渠道多处塌方；建设标准低，除建筑物外，明渠全部未衬砌，渠道漏水严重，病险问题经常发生。
本灌区属丘陵区，高程470～600m，为汉江Ⅱ～Ⅲ级阶地，属亚热带季风气候，雨量充沛，气候温和，多年平均气温14.5℃，最高气温38.7℃，最低气温-10.1℃，多年平均降雨量为823.8mm，最大年降雨量达1124.8mm，最小年降雨量为604.9mm，且年内分配不均，多集中在7～10月，时段降雨占全年降雨的61%，多年平均蒸发量854.8mm，全年无霜期239d。灌区土壤以重壤土为主，占60%，其次是中壤土，占22%，砂壤土占18%，适宜小麦、水稻、玉米、油菜等粮食和经济作物生长，一年两熟，水旱轮作，复种指数为175%。
2、 渠道改建的必要性和可行性分析
2.1 工程现状及存在的主要问题
麻底沟水库1996年建成，灌区改造工程未作，沿用原有渠道。干渠1960年建成，1969年投入运用，渠道工程运行近50年，由于工程当时渠道小，建设标准低，运行时间长，已不能满足灌区发展需要、存在病害多，需要尽快治理。
虽经一些改造、扩建，但因投资力度有限，麻底沟水库干渠1#倒虹出口下游段仍未改造，工程供水能力不足及病害问题没有从根本得到解决，严重影响灌区正常灌溉，并存在重大安全隐患。现就根据现场踏勘及灌区长期运行中发现的问题，分述如下：
（1）过水能力不够，渠道原灌溉面积1000亩，过流量0.43m3/s ，不满足现状需求。
（2）渠道走线不合理，无过沟建筑物，绕线长，特别是五里弯段，沟深弯多，明渠长度有2.5km。流程增加，运行成本加大。本次改造拟新增跨沟倒虹，以缩短五里湾段明渠长度。
（3）建设标准低，除部分建筑物外，明渠大部分为土渠，未衬砌，渠道漏水严重。
（4）基础为云母石英片岩、碳质云母片岩、灰岩，岩性混杂，裂隙发育，呈强风化状，基岩破碎，渠道漏水严重，且上边坡不稳定经常坍塌，堵塞渠道，行水不安全。
2.2渠道改建的必要性
麻底沟水库灌区，位于汉中盆地的东边缘，属干旱丘陵区，1996年灌区群众积极投劳参与建设的麻底沟水库加坝扩建工程，给灌区群众带来了新的希望，从根本上解决了水源问题，然而由于水库干渠未进行彻底改造，1#倒虹出口下游段仍沿用原渠道，过水能力不够、工程破烂、渗漏严重，群众用水难的问题没有得到有效解决。由于渠道渗漏严重，水资源浪费大，用水量单耗高，群众负担加重。特别是夏插期干旱少雨，渠道供水限制，灌区下段“插秧难”，群众只有“弃田改旱 ”，而遇到秋季多雨往往造成秋粮绝收，群众吃米难。由于水利设施条件差，形成了新的一批困难户、贫困户。
渠道改建后使输水能力达到1.0m3/s，可以改善灌溉面积2137亩，扩灌水田5585亩，为2728亩水浇地和经济作物提供水源保障。可以完全发挥麻底沟水库的效益，可以最大限度地改善灌区群众地生产、生活条件，使灌区群众实现全面建设小康社会的目标，尽快改建麻底沟水库渠道是非常必要的。
2.3渠道改建的可行性
灌区群众兴修水利的积极性很高，梦寐以求改善水利条件的心情非常迫切。有大搞农田水利基本建设的良好习惯，多年来积累了丰富的建设经验。培养塑造了一种 “自力更生，艰苦创业，顽强拼搏，敢于胜利。”的引酉精神。2010年，中、省资金投入 425万元，对麻底沟水库进行了除险加固，水库已完全具备正常运行的条件。随着农业产业结构的调整、旱改水项目的实施和新近开展的新农村建设，灌区群众改建渠道的心情迫切。引酉局作为该灌区的管理单位，在长期的水利建设和管理中培养了一批具有水利工程施工和管理经验的人才，在技术和力量上完全胜任该工程的建设任务。施工区内道路基本通畅，水电设施齐全，为施工创造了有利条件。
3、主要建设内容
3.1渠道改建范围的确定
麻底沟水库加坝前，原渠道已于1960年建成，运行四十多年，渠道边坡基本稳定。水库工程设计时，干渠走线高程与原渠道高程一致。本次改造工程仍沿用原渠道走线，本次计划对干渠1#倒虹出口下游至张家垭分水口段（桩号1+443～4+866）进行改造，长度3423m。其中五里弯新建跨沟2#倒虹（桩号3+200～3+321），长度121m，建成后可缩短干渠长度2.5km，有利于调整比降。改建后的干渠线总长度为4.866 km。见麻底沟水库新旧渠线平面示意图。
3.2渠道过水流量
麻底沟水库灌区设计灌溉面积11445亩，其中：水田7722亩，水浇地3723亩。农作物以小麦、水稻、玉米、油菜等为主，种植比例为：水田灌区水稻90%、小麦55%、油菜40%，秋杂10%，夏杂5%，复种指数为200%，目前灌水方式主要是淹灌和畦灌两种。水浇地灌区玉米50%、秋杂50%、小麦50%、油菜25%、夏杂25%、复种指数200%，目前灌水方式为主要是沟灌和畦灌。
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依据《灌溉与排水设计规范》（GB 50288—99）规定：渠系水利用系数应不低于0.65，田间水利用系数不应低于0.95。确定麻底沟水库灌区渠系水利用系数为0.67，水稻灌区田间水利用系数为0.97，水浇地灌区田间水利用系数0.93。
根据灌区多年的综合灌溉定额，用水高峰期集中在每年的5月25至6月10日，分别对水稻灌区（扩灌、保灌）和水浇地灌区各月（旬）的灌溉用水量进行统计分析计算，水稻灌区保灌净用水量为：610m3/亩，毛用水量：938.46m3/亩；水稻灌区扩灌净用水量为：692m3/亩，毛用水量：1064.62m3/亩；水浇地灌区净用水量为210.9m3/亩，毛用水量340.2m3/亩，实际需供水量966.94万m3。
依据《灌溉与排水设计规范》（GB 50288—99）规定，干支渠用水实行续灌，斗渠用水实行轮灌。综合上述各项指标，参考灌区灌溉制度、农作物的面积和种植比例，经计算本灌区用水高峰有两次，第一次发生在5月25日～6月6日，第二次发生在8月13日～8月24日，结合本灌区实际选用5月25日～6月6日灌溉时段用水作为本渠道设计流量依据。本时段水浇地区灌水率为0.022m3/s/万亩，扩灌区灌水率为0.624m3/s/万亩，保灌区灌水率为0.754m3/s/万亩；灌水模数确定为(0.8m3/s) /万亩。麻底沟水库干渠设计流量确定为1.0m3/s。
3.3渠道纵、横断面设计：
水库干渠改建工程是对原渠道进行扩挖、衬砌、改造使其达到设计流量1.0m3/s；并确保原有灌溉面积受益。渠道纵坡基本沿用原纵坡，仅对局部进行调整。根据实际勘测，渠道设计比降1/1200。
本工程为改建工程，通过工程措施，增加过水能力，减少渗漏。增加灌溉面积，并节约水量。渠道位于丘陵区，基础以风化石为主，参照引酉灌区已成节水改造项目并结合本工程实际。本次改造明渠采用梯形断面，主要用混凝土衬砌，糙率取n=0.017，经计算：底宽0.8 m，边坡系数0.5，当比降为1/1200时，设计水深0.89 m，渠深1.3m；采用矩形断面，比降为1/1200时，底宽1.3 m，设计水深0.88 m，渠深1.3米。
3.4 渠道衬砌方案确定：
对边坡比较稳定的风化石渠槽，采用混凝土现浇和混凝土预制板衬砌两种方案进行比选。
方案一：渠槽两侧护坡采用C15混凝土预制板衬砌，板厚6cm，砌筑砂浆为M10水泥砂浆，砌筑缝宽4cm，板后设4cm厚M2.5水泥砂浆垫层，底部10cm厚C15混凝土现浇，每8～10m设变形逢一道，逢宽2cm，逢内下部填聚氯乙稀闭孔烯泡沫板，上部用水泥砂浆填满。该方案对原渠道断面修整后即可衬砌，预制板可工厂化加工。但在运行过程中，抗冲和防渗效果较差，灰逢容易脱落。
方案二：采用C15混凝土现浇，厚度8-10cm，每10m设变形逢一道，逢宽2cm，逢内填聚氯乙稀闭孔烯泡沫板。该方案防渗抗冲效果好，耐久性和适用性强，但施工技术要求高，需要建混凝土拌合料场。在灌区渠道衬砌施工实践中，砼现浇衬砌厚度较薄，振捣不密实，浇筑易变形，模板不易支撑，衬砌厚度、厚度不易控制。
经过经济技术比较，选用方案二作为衬砌的主要形式。
3.5渠道改建工程内容
本次改建工程为麻底沟水库干渠1#倒虹出口下游段至张家垭分水口，衬砌长度3423m（桩号为1+443～4+866），其中明渠扩挖衬砌改造2709m；新建明涵3座，长157m；修复明涵2座，长436m；新建倒虹1座，长121 m（桩号3+200～3+321），以缩短原五里湾明渠长度2.5km；新建以及改造各种渠道建筑物37座。
4、施工组织按排
4.1气象条件
工程所在地气候温和，多年平均气温14.5℃，最高气温38.7℃，最低气温-8.1℃，最冷月平均气温2.1℃，多年平均无霜期239天，最大冻土深度6cm，除元月份低温期有轻微冻害需采取防冻措施之外，其余时间均可进行施工。
4.2交通条件
灌区在范围内有108国道公路穿越其中，给施工带来十分有利的交通条件，沿干渠、支渠附近均有乡村道路通过，只需对渠堤及部分道路稍作整修可满足施工交通要求。
4.3建筑材料来源及水、电条件
灌区从汉江大桥运石料及砂子，储量丰富，易于开采，可满足施工中的块石需求量，料厂至施工场地平均运距50km，水泥采用当地水泥厂生产的水泥，平均运距54km。所有建筑材料贮量丰富，可满足灌区施工的要求。
灌区人口密集，经济较为发达，电力、通讯等基础设施齐全，电力供应充足，供电保证率高，灌区沿线无线通讯转载塔多处，通讯条件良好，施工用水可就近解决。
4.4施工工期
施工期受灌溉影响，可利用的时间为非灌溉季节，即当年的11月至来年的4月，计划工期6个月。
5、效益分析
本项目的实施就能够加大渠道行水安全保障，可增加灌溉面积10445亩，改善灌溉面积1000亩。使渠道的建筑物基本配套齐全，满足设计要求，灌溉保证率由现状的52%提高到75%，渠系水利用系数由原来的0.49左右提高到0.60，水稻灌区田间水利用系数达到0.97，水浇地灌区田间水利用系数达到0.93。保证适时、适量灌溉，对调整农业种植结构，提高农业生产力，改善当地的生存条件和生态环境、保障农业的可持续发展，促进农田水环境改善有积极的作用，具有较好的社会与经济效益。
（1）项目实施后，通过对水资源的优化配置，节约了灌溉用水，减少了地下水的开采量，避免了过去对地下水恶性开采的局面，改善了生态环境。
（2）通过项目实施，单位面积耗水率下降，提高了灌溉用水率、水分生产率。
（3）根据农作物的需水量进行适时灌溉，合理的农业灌溉不产生深层渗漏和地面径流，避免了大水漫灌造成土壤耕层养份的损失，减少了地下水的污染。
（4）通过农田灌溉，可增加附近地表层的空气湿度，促进植被的光合作用，有明显的增效作用。加之对水、田、林、路的综合治理，可以真正改善全灌区的生态环境。
6、结束语
麻底沟水库干渠改造完成后，灌区供水量得到保证，扩灌水田5585亩，测算供水成本将有所降低。渠道投入试运行1年后，满足正常运行条件，交由下属的灌溉管理站，并相互签订目标责任合同，明确管理职责和管理范围，按照《陕西省水利工程管理条例》及有关法规依法负责工程管理。按规定比例从水费收入中提取工程维修费，定期进行检查，每年冬春对工程进行全面整修维护，使各级渠道、建筑物达到设计标准，安全正常运行。同时应不断学习外地先进经验，加强田间管理，推行节水灌溉，根据农民经济状况，逐步推行按成本收费，并改按亩收费为按用水量计费，不断完善管理体制，使整个工程发挥应有的经济效益和社会效益。
论文作者:王天庆
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年9期
论文发表时间:2019/8/20
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