灌溉渠系系统的规划布置

灌溉渠系系统的规划布置灌溉排水系统是农田水利工程的主要组成部分。完整的灌排系统主要包括取水枢纽,各级输、配水渠道,各级排水、泄水沟道,灌区或圩区内部的蓄水工程(库塘或湖泊),各种田间工程(包括地面、地下灌排网)以及灌排渠系上的建筑物等,如图8-3所示。图8-3灌溉排水系统一、灌溉类型及灌排系统的典型布置形式由于地形、水文、土壤和地质等自然条件不同,国民经济发展对灌区所提出的要求不同,各灌溉区灌排系统的布置形式也是不同的。按地形条件,灌区大致可以分为三种基本类型:①山区、丘陵区型灌区;②平原型灌区;③圩垸型(滩地、三角洲型)灌区。下面以地形分类为主,适当结合其他条件,讨论山区、丘陵灌区的特征及其灌排系统的布置形式。山区、丘陵灌区的特征及其灌排系统的布置形式如图8-4所示。图8-4山区、丘陵区灌排系统的布置形式这类灌区的地形一般比较复杂,岗冲(冲击沟谷)交错,起伏剧烈,坡度较陡。耕地大多为坡地与梯田,位于分水岭、沟谷、河流之间,分布比较分散,很少有大片集中的平坦土地,而且山区、丘陵区的耕地高程较高,往往需从河流上游远处引水灌溉。所以,山丘区灌溉渠道的特点,一般是位置较高,渠道弯曲,渠线较长,渠道深挖和高填方多,渠道石方工程和建筑物亦多,而且地形条件是确定渠线布置的主要因素。另外,由于渠道较多地行经高填方、山坡风化土质和风化岩层地带,渗漏比较严重;且在暴雨季节,山洪可能入侵渠道,使之坍塌决口,影响附近农田村庄的安全。同时山丘区多塘堰和小型水库,可以拦蓄当地地面径流与引蓄河流径流,故山丘区的渠道,还往往与塘库相连接,形成长藤结瓜式的水利系统。在山区、丘陵地区,干、支渠的布置主要有下列两种型式。1.干渠沿等高线布置干渠沿灌区上部的边缘布置,以求控制全部灌溉面积,此时支渠则从干渠的一侧引出。这种布置形式的地形条件,一般是位于分水岭和山溪或河流之间,呈狭长形,地面等高线大致与河流方向平行,灌区内的山溪、河流常用做排水干、支沟道。在这种布置情况下,干渠渠线较长,渠底比降宜缓,以便控制较大面积或集中落差进行发电。但干渠位置在山坡上不能布置得过高,以免建筑物和石方工程量陡增。2.干渠沿主要分水岭布置干渠沿灌区内的主要地面岗脊线布置,走向大致与等高线垂直,干渠比降视地面坡度而定。此时,支渠由干渠两侧分出,控制大片灌溉面积。这种布置常见于在浅丘岗地的灌区左右两边干渠上段盘山开渠,下段都是沿地面脊线布置。此种布置,干渠与天然河沟交叉极少,因而建筑物也较少,工程量较省,但有时因岗脊线比降较大,在干渠上仍需修建较多的衔接建筑物。在山区、丘陵地区,一般均利用灌区内原有的天然溪沟和河流或者经改造整治后作为主要排水沟道。此外,为防止山洪对渠道的威胁渠道上常设有泄洪建筑物或沿渠道一侧修建山坡截流沟等。二、灌排系统布置的原则与选线步骤1.骨干渠系规划布置的原则对于一个灌溉区范围来说,一般骨干渠系是指干、支级灌排渠沟而言。它承担着全灌区的灌溉和排水任务,是影响整个灌排系统工程经济效益的主要因素。这些骨干渠道的规划,往往带有全局性的意义,它是整个灌排系统规划的骨架,又是下一级工程规划布置的前提。因此,干、支渠(沟)的规划布置,在总的方面应达到合理控制,便于管理,保证安全,力求经济的要求。在进行具体规划时,要做好调查研究,摸清地形、地质、水源等条件以及原有水利现状,遵循以下几点主要原则确定布置方案:(1)在灌溉水源和排水承泄区水位既定情况下尽可能使灌区实现自流灌溉和自流排水。灌溉干渠尽可能布置在灌区的最高地带,其他各级主要渠道亦应沿地形较高地带布置,以便控制最大的自流灌溉面积。排水干沟应布置在地形最低的地带,或利用天然的沟道,以便承泄上一级沟道来水时不发生壅水现象,并能自流泄入承泄区。为了保证渠道和沟道能逐级自流供水和排水,在进行渠道的平面布置时,必须同时考虑渠道和沟道的水位控制,合理选择渠沟的比降以及沿程水头损失等。(2)干、支渠道必须与排水沟统一规划布置。绝大多数灌区都有不同程度的排水任务和要求,如排除由降雨形成的地面径流;排泄地下水、降低地下水位;排除多余的灌溉水量等。因此,在规划布置主要灌溉渠道时,必须同时考虑主要排水沟的布置。在大多数情况下,灌区内灌、排渠道应分开布置,各成系统,以免灌、排相互干扰,并便于管理和控制地下水位等。只有在地下水埋藏较深、水质良好、无盐碱化威胁的地区,或者排水沟挖得很深并采用提灌方式时,排水沟才可同时兼作灌溉渠道。在平原圩区,灌溉渠道的布置往往要服从于排水沟的布置,例如不要把天然河沟的排水出路切断,打乱自然排水流势;尽量减少与排水沟交叉,如果交叉,则必须修建交叉建筑物等。(3)渠系布置要求总的工程量和工程费用最小,并且工程安全可靠。在山区、丘陵地区布置渠道时,会遇到各种地形障碍,如岗、冲、溪、谷以及地质条件复杂的地段。当渠线遇到沟谷时,可采用绕行与直穿两种方式。绕行即渠道沿等高线随弯就弯;直穿就是做填方渠道或虹吸管、渡槽等建筑物横过沟谷。究竟采用何种措施,要从各方案的工程量、水头和水量损失等方面进行比较确定。如采用直穿方式,最好选择河槽较窄、洪水位较低、河床稳定、地质条件较好的河段与渠道相交,并注意使渠道具有足够的水头差,为选用立交建筑物创造条件,以减少建筑物的工程量和有利于基础处理。此外,渠沟选线还应尽量少占耕地。韶山灌区本着“占山不占地、占地不占盯”的原则,使渠道尽可能沿荒山荒岭而行,并把施工中渠道开挖的弃土废石做成梯田梯地6800亩,比渠道占用的耕地还多1500亩。当渠道通过村庄附近或交通道时,还应适当多建桥梁、码头,尽量方便群众;一般每隔500～1000m建一座人行便桥,人口稠密地区应多建,人口稀疏地区可少建。(4)灌排渠系布置应在灌区农田水利区划的基础上进行,与土地利用规划相结合并宜照顾行政区划以便管理。(5)干、支级渠(沟)道的布置应考虑发挥灌溉区内原有小型水利工程的作用,并应为上、下级渠(沟)的布置创造良好条件。(6)考虑综合利用以适当地满足其他国民经济部门的要求。尽可能获得集中的水位落差,以利发电;当以渠道或排水沟兼作航道时,应以最短距离与物资产地或商业中心连接,以利运输等。2.支以下各级渠(沟)规划布置的特点上述干、支渠和干、支沟选线的主要原则,对于斗、农渠来说,基本上也是适用的。但是,斗、农渠(沟)深入田间,负担着直接向用水单位配水的任务,所以在规划布置时,更要密切地与灌区土地利用规划和行政区划结合起来,要创造有利于农业机械化耕作的条件,沟渠布置应力求整齐,沟渠分割的地块要比较方正,沟渠的间距和长度要便于机械化耕作等。3.渠线选定的步骤灌溉渠道的选线与排水沟的选线基本相同,大致分四步进行,即初步查勘、复勘、初测和纸上定线、定线测量和技术设计。(1)初步查勘。先在地形图(一般采用比例尺1∶10000～1∶100000)上,按照渠道布置的原则作出渠线的大体布置,并邀请熟悉地形的当地干部群众共同研究,定出几条渠道比较线,然后对所经地带作初步查勘。初步查勘要求用简单仪器测出干渠线上若干控制点(渠首控制山垭、跨河点等)的相对位置和高程;大致确定支渠分水口位置和支渠渠线方向;调查各支渠的控制范围,受益田亩和种植比例;记录沿线土壤地质特征;估计渠线和大型建筑物的类型、尺寸,同时调查灌区的社会经济状况,如人口分布、交通条件、当地建筑材料等。通过初步查勘,以选择1～2条线路作为复勘的依据。(2)复勘。复勘包括干渠线路的复勘和主要支渠的初勘,在比降很小的渠道上要用视距测量和水准测量把各控制点的相对位置和高程测出来。如比较线路之间的效益和工程大小、难易程度有显著差别,一般经过复勘就能决定取舍,否则还需经再一次深入比较才能决定。各支渠的初勘,可以只查勘与干渠较难相接的一段,其他可留待测量支渠时再查勘。通过干渠线路复勘,渠系布置方案大致可以定下来,接着就可进行初测。对于工程较难的支渠也要经过复勘才能测量。(3)初测和纸上定线。对复勘所确定的渠线,在其两侧宽一般为100～200m的狭窄地带,要进行初测。初测时应尽可能地使导线接近将来准备采用的渠道中线,同时还必须把沿线的土壤、地质及下一级渠道的分水口和渠系建筑物位置、当地建筑材料开采地点和对外交通情况等设计资料大体收集起来,并提出渠系建筑物类型和主要尺寸的意见,以上资料均编写在初测报告中。纸上定线就是要根据初测所提供的资料结合地形图定出渠道中心线的平面位置和纵断面,在确定渠道中心线平面位置之前,要先做好以下的准备工作:①计算渠首到灌区的干渠平均纵坡,以便确定各渠段的比降及灌区控制范围;②根据流量大小和渠床土质条件,大致确定各渠段的纵坡;③设计各渠道标准横断面;④确定各渠段弯道的最小曲率半径;⑤预计渠系建筑物的水头损失,初定干渠纵断面。(4)定线测量和技术设计。定线测量