周在美
(河南省人民勝利渠保障中心,河南 新鄉 453000)
玉馬灌區是汝陽縣最大的灌區,是汝陽縣山南地區農業生產的命脈工程,對發展地方特色農業,穩定地方農業生產穩定,促進農業增效、農民增收具有明顯作用。玉馬灌區經歷幾次配套建設,但終因資金不足、配套不完善,仍有0.40 萬hm2農田得不到有效灌溉,導致灌區工程效益不能正常發揮。為了提升灌區效益,對灌區進行改造加固。
玉馬灌區總干渠首為玉馬水電站的尾水渠。玉馬水庫灌區初步設計規劃灌溉三屯、上店、城關、劉店、小店五個鄉(鎮)的耕地0.67 萬hm2,其中自流0.55 萬hm2,提灌0.12 萬hm2。灌區設計骨干輸水渠道全長65.20 km,其中總干渠3.18 km,分干渠2條共15.26 km,支渠5條共46.74 km。
灌區的主要水源是玉馬水庫,玉馬水庫2006 年除險加固完成,根據最新的玉馬水庫除險加固資料,玉馬水庫總庫容5 410萬m3,興利庫容3 418萬m3。
灌區灌溉毛需水量2 198.90萬m3,灌區農村居民及牲畜毛需水量241.42萬m3,合計灌區需水量2 440.32萬m3。
①P=50%保證率多年調節,以旬為單位時段調節;②據各時段的來水量和用水量之差,得各時段的余水量和水庫蓄水量;③時段引水量與供水量由調節庫容確定,并由供水量控制。
3.2.1 水庫蒸發損失
根據水文分析,水庫工程設計蒸發增損值參照《洛陽市水資源評價》(2016年2月),水庫年蒸發損失按照下式計算:
式中:W—水庫年蒸發損失量(m3);E—水庫設計蒸發損失增損值(mm);F—水庫水面積與河道水面積之差值(km2)。
玉馬水庫壩址可營造水面41.02 hm2。見表2。
三屯鎮鎮區多年平均水面蒸發及陸面蒸發情況見表1。
表1 三屯鎮多年平均蒸發情況 單位:mm
表2 玉馬水庫工程壩址處年平均蒸發情況
3.2.2 水庫滲漏損失
滲漏損失量按水體規模的10%考慮。見表3。
表3 玉馬水庫工程蓄水區滲漏情況
根據玉馬水庫蒸發、滲漏計算,蒸發、滲漏損失353.03萬m3。
根據《水資源供需預測分析技術規范》確定,對于河道生態需水量的確定,原則上按多年平均徑流量的10%~20%確定,經現場查勘和綜合分析,以多年平均徑流量(4 795.80萬m3)的10%作為河道生態需水量,為479.58萬m3。
經調查,灌區范圍內除農村居民及牲畜需水外,無其他用水戶,因而水源地天然來水量減去蒸發、滲漏損失及河道的生態基流,便是水源地的可供水量。計算成果見表4。
表4 灌區P=50%保證率可供水量計算成果表 單位:萬m3
灌區灌溉毛需水量2 198.90萬m3,灌區農村居民及牲畜毛需水量241.42萬m3,合計灌區需水量2 440.32萬m3。從上表可看出,P=50%的年可供水量總體上可滿足項目用水需求。
灌區在保證率P=50%的情況下玉馬水庫年入庫水量4 180.60 萬m3,蒸發、滲漏量353.03 萬m3,河道生態需水量479.58 萬m3,年可供水量3 347.99 萬m3;灌區遠期規劃水平年需水量2 440.32 萬m3;年余水量907.59 萬m3。由此看出,設計保證率P=50%的年總來水量總體上可滿足項目用水需求。
根據實測玉馬水庫入庫水量進行月旬年水資源平衡計算。以玉馬水庫設計保證率P=50%的典型年興利調節計算:由旬初水庫凈來水量加旬初庫存水量,減去當旬居民牲畜供水和灌區灌溉毛需水量,多余水量蓄于庫內,當庫水位超過正常蓄水位445 m(對應庫容3 418 萬m3)時,水庫棄水。對項目區P=50%保證率下水資源平衡計算。結果表明年余水量為907.59萬m3,玉馬水庫入庫水量可以滿足項目用水需要。
4.1.1 隧洞現狀
西一分干渠本次工程范圍內共有隧洞4座,總長1.62 km,均為城門洞型。西干渠隧洞進出口大部分被塌落土方掩埋,且隧洞內淤積嚴重。根據原設計資料顯示,西干渠現狀隧洞底寬1.50~2.20 m,高1.70 m,其中1#隧洞側墻及頂拱為混凝土結構,2#~4#隧洞側墻為漿砌石結構,頂拱為混凝土結構。通過現場調查,隧洞進出口被大部分塌落土方掩埋,隧洞內淤積,隧洞側墻及底板存在滲漏等現象。
4.1.2 隧洞加固
由于西一分干渠現狀隧洞洞徑較小,進出口被大部分塌落土方掩埋,隧洞側墻及底板存在滲漏現象,本次對西一分干渠隧洞進出口塌落土方進行清理,對隧洞內進行清淤,同時對隧洞側墻及底板采用C25 混凝土進行襯砌,其中側墻襯砌厚度12 cm,底板襯砌厚度10 cm。4.1.3 隧洞過流能力復核洞身斷面尺寸按明渠均勻流計算,計算公式為:
式中:ω為洞身過水斷面面積(m2);c 為謝才系數,按曼寧公式計算;n 為糙率,取n=0.017;R 為水力半徑(m);i 為洞底縱坡。
對西一分干渠隧洞襯砌加固,襯砌后隧洞仍維持原有縱坡,隧洞斷面減小,經計算隧洞水深抬高1-3 cm,經分析對比,隧洞加固后,不影響沿線取水口正常取水。同時加固改造后隧洞清淤疏浚、側墻及底板防滲護砌,增加了安全輸水能力,降低了水滲漏,提高了水利用率及灌區灌溉效率,進而增加了農業穩產增產等,其改造的社會、經濟效益顯著。
4.2.1 隧洞現狀
東干渠共有隧洞17 座,總長4 679.90 m,均為城門洞型。東干渠隧洞內淤積,部分隧洞頂部預制拱圈出現裂縫。經現場勘察,隧洞底寬1.65~4 m,高1.77~2.80 m,隧洞側墻均為漿砌石結構,除9#隧洞拱頂為磚混結構、15#隧洞拱頂為土洞未護砌,其他隧洞頂拱均為混凝土預制拱圈,隧洞底板均為混凝土結構?,F場調查東干渠隧洞主要問題:隧洞淤積;隧洞混凝土砌拱圈裂縫、灰縫脫落,部分裂縫貫通拱圈;拱圈材料劣化嚴重,影響結構物承載能力;隧洞混凝土砌拱圈間灰縫脫落。
4.2.2 隧洞加固
東干渠現狀隧洞進行清淤。同時為維持現狀隧洞穩定,對隧洞洞頂120°范圍進行固結灌漿,固結灌漿深入巖體2 m,灌漿孔間距2 m布置一排,梅花形布置;采用I 12槽鋼進行支撐,槽鋼間距2 m,并對隧洞洞頂及側墻采用C30鋼筋混凝土襯砌,其中側墻及洞頂襯砌厚度0.20 m,洞底襯砌厚度0.10 m。
為防止隧洞上部坍塌形成空洞,同時保證原有拱圈與巖體之間結合,本次對洞頂120%范圍內原有拱圈與巖體之間、新建襯砌與原有拱圈之間通過預留灌漿孔進行回填灌漿。
4.2.3 隧洞過流能力復核
本次對東干渠隧洞進行襯砌加固,襯砌后隧洞仍維持原有縱坡,隧洞斷面有所減小,經計算水位抬高2-2.50 cm,通過分析對比,加固改造后,不影響沿線取水口正常取水。另外由于加固改造后隧洞清淤疏浚、全斷面防滲護砌,增加了安全輸水能力,降低了水滲漏,提高了水利用率及灌區灌溉效率,進而增加了農業穩產增產等,其改造的社會、經濟效益顯著。
①灌區在保證率P=50%的情況下玉馬水庫年入庫水量為4 180.60 萬m3,蒸發、滲漏量為353.03 萬m3,河道生態需水量為479.58 萬m3,年可供水量為3 347.99 萬m3;灌區遠期規劃水平年需水量2 440.32 萬m3;年余水量為907.59 萬m3。由此看出,設計保證率P=50%的年總來水量總體上可滿足項目用水需求。②對西一分干渠、東干渠進行清淤加固,加固改造后,不影響沿線取水口正常取水。另外由于加固改造后隧洞清淤疏浚、全斷面防滲護砌,增加了安全輸水能力,降低了水滲漏。