灌区工程（精选12篇）
灌区工程 篇1
我国水资源含量较为充足, 但是可用的水资源量却相对缺乏, 为了有效节省水资源, 提高水资源的利用率, 我国加大了对灌区渠道工程的建设。这一工程的建设, 使得我国水资源的调配变得更加合理, 但是我国灌区渠道工程也存在一定的质量问题, 而其中影响最为严重的就是渗漏问题, 为了解决这一问题, 需要采取有效的防渗措施, 采用合理的防渗技术, 以降低渠道在输水的过程中造成的水资源损失, 从而提高水资源的利用率, 达到节约水资源的目的。
1 应用防渗技术的必要性
我国在近年来加大了对灌区渠道工程的建设, 在其配套设施上与节水改造项目的实施上也进行了一系列的改进, 使得灌区渠道工程的输水能力得到有效的提升。而防渗技术的应用, 在一定程度上改善了灌区渠道工程的建设面貌, 使得灌区渠道工程在节水以及水资源利用上都得到了极大的提升。而灌区渠道工程也会受到天气的影响, 尤其是气温的影响, 在低温环境下, 灌区渠道工程很容易出现裂缝问题, 随着低温冻胀现象的严重, 加快了灌区渠道工程的老化速度, 使得灌区渠道工程的输水能力下降。因此, 需要遵照一定的输水原则, 在管道的设计上以及施工上都加入防渗技术, 利用一定的防渗技术措施, 消除低温冻胀现象对灌区渠道工程的影响, 从而延长灌区渠道工程的使用寿命, 保障灌区渠道工程的能够正常的使用。
2 工程实例
本项目是一个中小型灌区, 在某条江河的下游漫滩地上, 灌区内耕地面积为2140hm2, 水田面积为1800hm2, 旱田面积为340hm2, 灌区内有一片节水增效示范区, 示范区位于灌区上游, 包括南干南支一、二以及直斗一、新丰分干0+000~2+800, 北干新丰支为0+000~1+700的控制范围, 示范区总的耕地面积约为500hm2, 水稻面积约为300hm2, 示范区内土壤形式为草甸土和沼泽土, 土壤中含有较高的机质含量, 土层厚度为0.5m左右, 较为适合耕作以及灌溉, 区内水源来源于疏水总渠, 上游水源充足, 抽水站设计流量为4.5m3/s, 灌溉面积为1600hm2, 灌溉水田面积为1200hm2, 其中节水示范田面积为430hm2, 灌溉利用系数较低, 约为0.5。
3 灌区渠道工程防渗技术类型
在灌区渠道工程中, 能够采用的防渗技术较多, 一般而言, 在灌区渠道工程中, 最常采用的防渗技术按照材料的性质可以分为:土料压实、土料护面以及混凝土衬砌等, 而在其中防渗效果最好的要属混凝土衬砌防渗, 这项技术在实际的应用中还具有操作简便的特点, 因此, 在灌区渠道工程中应用较为广泛。混凝土渠道相比于其他的防渗工程来说, 具有明显的优势, 其相比于其他的防渗技术可以节省10%的渗水量, 可达到有效节省水资源的目的。而在灌区渠道工程防渗技术中, 还包括以下几个技术:
3.1 低压管道输水灌溉技术
所谓的低压管道输水也就是管灌, 就是将普通的土渠道换位低压管道, 利用低压管道来进行水量的输送, 这种技术的应用具有一定的优势, 其能够使得水量的输送的过程中, 不至于大量的蒸发, 而且能够有效减少水量的渗漏, 从而达到节省水资源的目的。这一技术在我国的平原地区相对应用比较广泛。另外, 低压管道能够有效的节省能源, 而且渠道的占地面积相对较小, 可以有效节约土地资源, 其在输水上也具有明显的优势, 应用低压管道可以提高输水的速度, 并且在一定程度上提升输水的效率, 能够起到有效的防渗效果。
3.2 喷灌技术
喷灌, 顾名思义就是喷洒灌溉, 与其他技术相比, 喷灌技术较为适用于中小型灌区的渠道防渗, 一方面节约了水源、节省了劳动力;另一方面还减少了耕地占有率, 并对保持水土有一定的促进。因此而被中小型灌区而广泛应用。
4 灌区渠道工程防渗措施
4.1 灌区渠道防渗施工技术
4.1.1 施工前的准备工作
在进行灌区渠道防渗施工前, 需要对所要进行施工的渠道做放样检验, 对放样的尺寸进行具体的设计, 在施工的过程中, 严格按照设计方案中的要求进行施工, 要注意4条渠道底脚线和渠口线的精确度, 为了确保其在实际的施工过程中能够符合施工的标准, 需要在施工工作开始之前, 先利用机械进行开挖工作。同时, 在进行地基的施工之前, 要注意对所要进行地基施工的土壤进行水分的风干, 这样是为了能够有效提高地基土壤的强度, 增强地基的稳定性。
4.1.2 施工期间
地形不同的地方按照其具体施工环境进行渠道衬砌, 有的需要开挖, 有的需要填方, 在防渗体工程进行铺筑之前需要先清理杂物, 然后进行回填, 并将渠道的地基夯实。需要填方的渠道, 其地基较为松散, 应该在衬砌前加大水位, 提前进行预沉, 然后将地基夯实。需要改建的渠道, 应该先扒松渠道地基, 然后风干, 再进行分层夯实。
4.1.3 混凝土浇筑
渠道防渗在进行施工的过程中, 为了避免出现雨水天气或者人为践踏, 需要提前进行混凝土的浇注。渠道削坡的过程中要对渠道的平整度进行严格控制, 可以适当采用多次修坡的方法进行。
4.2 渠道防渗设计
根据项目的实际情况, 在进行灌区防渗施工时需要采取一些有效的渠道防渗措施, 比如刚性防护与柔性防渗相互结合的技术措施, 一方面可以解决冻融性防渗问题, 另一方面可以有效提升了工程的使用寿命。
4.3 节水管理措施
除了对灌区进行防渗施工之外, 还需要采取适当的节水措施, 比如:提倡节约用水, 采用先进的灌溉制度, 增强输水控制工程的灌溉水利用系数, 加强灌水管理等。灌区渠道还可以采取浅、湿、浅和干湿交替的灌水模式, 或者采用农艺、水利方面的综合措施进行节水管理, 采取一些经济手段也可以有效节水。
5 结论
综上所述, 影响灌区渠道工程质量的最主要因素就是渗漏问题, 采取渗漏技术对渗漏问题进行处理, 可以有效的延长灌区渠道工程的使用寿命, 同时可以达到节水的目的, 使得水资源可以充分的得到利用。本文结合工程实例对灌区渠道工程防渗技术进行了探讨, 有本文的探讨结果可以知道, 只要采取有效的防渗措施, 加强渠道防渗设计, 同时采取有效的节水管理措施, 就可以对灌区渠道工程的渗漏问题进行有效的改善, 并在一定程度上可以提高灌区渠道工程的防渗技术水平。
参考文献
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[4]杨玉轩.复合土工膜在滹沱河倒虹吸渠道工程中的应用[J].水科学与工程技术, 2009 (04) .
灌区工程 篇2
1.2传统技术的相对落后
现阶段的灌区渠道工程建设中，由于传统技术的相对落后，还存在着一些问题，比如对工程的总体设计比较粗糙、建设的标准很低、工程的运行以及维护不足等等。这些问题会降低灌区渠道整体工程的效率。因此，必须要提高施工技术，从根本上对灌区渠道工程进行整治研究。
1.3管理机制的不够健全
在灌区渠道工程的施工过程中，由于一些主观因素的影响，导致其没有形成一个严格的管理机制，这对灌区渠道工程的开展是非常不利的。而且，在有些单位的管理上，还停留在比较传统的管理机制上，无法把握好整个工程的建设。因此，要加强对施工企业的内部管理，而施工企业内部最重要的是施工企业的管理中心，负责整个灌区渠道工程的运转，其主要的工作就是对各个项目进行一个统筹管理，比如编制施工方案、绘图、计算等等，资料的整理会涉及到施工的规范、检验规范的掌握以及图纸的掌握等等。加强对施工企业的内部管理，对整个灌区渠道工程的开展起着至关重要的作用。
2分析强化灌区渠道工程质量控制与管理的重要性
2.1提升整体经济效益的渠道
灌区渠道工程是一个复杂且系统的工程，所以，在管理方面，我们可以采取管养分离的模式。运用现代化的技术，对工程中所使用的机械设备以及水利工程建筑物进行日常的维护。灌区渠道工程是一项耗资巨大的项目，必须要考虑到它的经济性，在成本控制方面，首先，因为我们国家是社会主义市场经济，所以我们要保证严格遵循市场经济规律。其次，我们要对成本的控制有一个预见性，综合考虑各方面的因素，比如质量成本、工期成本、计划的调整、额外的工程量等等，使用科学合理的分析方法，将成本控制在最小化，将经济效益发挥到最大化。
2.2确保沿线安全运行的重要条件
在对灌区渠道工程进行日常管理的时候，最重要的是对水工建筑物和机电设备的维护，这是确保沿线安全运行的一个很重要的条件。对施工设备的控制，首先要对施工设备做好管理工作，安排一些管理人员对其进行管理与维护，要告诫施工人员一定要对自己领用使用的施工设备进行负责。其次，保养工作要做好，这样不仅能延长其寿命，还会节省一定的开支。这样有计划地加强对施工设备的检修，有利于为沿线的供水需求提供一个安全保障。
3探讨灌区渠道工程质量的控制与管理措施
3.1维修技术的整体运用
在灌区渠道工程施工的过程中，最常出现的比较棘手的问题有两个：坝体裂缝的技术处理与坝体支护的技术运用。在坝体裂缝的问题上，首先要知道，出现裂缝的原因往往是由于坝体混凝土材料里的温差的变化，除此之外，材料水分的丢失，也会对裂缝造成一定程度的影响，在对这种坝体裂缝进行处理的时候，我们可以采用填补技术、灌注技术等。在坝体支护的问题上，往往采用的是对坝体结构设置一个支护体系，主要是为了赶在一些病害发生之前对其进行加固。
3.2加强队伍建设
在灌区渠道工程的施工建设中，要时刻遵循“以人为本”的原则。一些管理层、领导层有责任采取措施调动施工人员的工作积极性，发挥他们的创造性。在水利工程管理中，要综合运用人力资源管理的各种手段，坚持“动态平衡与优化”的原则，对人力资源进行优化配置。在功能实现上，计划要实现哪些目标，决定了在项目工程中应该配备什么岗位的人员；在性能实现上，业务目标、承载量以及建筑工期则决定了在每一个岗位上应该配备多少人员。灌区渠道工程的材料的使用也是很重要的一个方面，要坚决杜绝不合格的施工材料的使用。同时，要采用先进的机械设备来进行施工，在灌区渠道工程管理上，我们可以科学地运用计算机技术，推动建设项目朝着科学化、现代化的方向发展。每个建筑企业都要对员工进行一个统一的培训，让每一名员工认同本企业的文化理念并为之努力，让他们热爱自己的工作岗位，增加员工的文化认同感。同时也要注重培养员工的工作态度，形成一个良好的工作氛围。
3.3渠道防渗无缝施工技术的研究
在对灌区渠道工程使用防渗无缝施工技术的时候，一般会与砼渠道防渗技术相结合在一起。使用砼渠道防渗技术不仅糙率小，输水量比较大，而且这种技术的防渗效果是比较好的。水利工程的开发目标一般来说是有很多的，比如发电、防洪、供水、航运等等，在对灌区渠道工程进行建设施工的时候采取防渗措施，是一种合理的手段。防渗工程是指防止水渗漏到建筑物外面去。海绵城市的理念，更多的，是考虑整个城市面上的问题，比如采用渗水路面材料，小区铺渗水地砖等等，让降水尽可能回渗而不是集中排泄，与有明确使用目的的地表水体防渗，并不矛盾。
在灌区渠道工程质量的控制与管理过程中，我们一定要重视上文所提到的这些问题，不断提高工程管理的效率和质量，提高其施工水平，完善相关的管理办法。只有这样才能促进保证灌区渠道工程的质量。
参考文献
灌区工程 篇3
摘要：灌溉工程设计，应保证适时适量满足项目区作物不同时期生长发育阶段需要的人工补充水量，同时满足作物除涝的要求。
关键词：河套灌区；灌溉工程；模式；研究
河套灌区地表水资源丰富，原有灌溉渠系较多，灌溉建筑物较多，易选取黄灌渠自流灌溉。灌溉与排水工程设计主要有三项内容，一是水源（供水）工程。二是输（配）水工程和田间工程。三是农田防洪除涝工程设计。
1.灌溉制度设计
1.1灌溉设计标准
根据《灌溉与排水工程设计规范》GB5028-99，以及项目区采用渠灌的特点，灌溉设计保证率采用75%。
1.2地下水利用量（Wk）的确定
地下水利用量是指地下水借土壤毛细管作用上升至作物根系吸水层内而被利用的水量。参照《水工设计手册（第八卷）》确定。
1.3主要作物需水量
作物需水量以内蒙古水科院编制的《内蒙古自治区主要作物灌溉制度与需水量等值线图》为依据确定，主要作物需水量见表1-1。
1.4 设计灌溉定额
M=E-Po-（Wo-W）-Wk
式中：M-作物生育期灌溉定额（m3/亩）；
E-作物需水量（m3/亩）；
po-有效降雨量（m3庙）；
（Wo-W）-播前及生育期末土层内的储水量（m3/亩）；
Wk-地下水补给量（m3/亩）。
1.5 秋浇灌溉制度
为使作物根系层土壤中盐分处于平衡状态，需通过一年一度的秋浇的淋洗，维持盐分平衡，达到逐步淡化的目的，秋浇与播前储水灌溉，按灌区耕地土壤为非盐化考虑，选定本项目区秋浇定额为100m3/亩，秋浇面积比例为95%的耕地。
1.6综合灌溉定额
根据上述灌溉制度设计，计算出综合灌溉定额，详见表1-2。
2.渠道工程设计
2.1灌溉渠道设计
（1）灌溉水利用系数
根据土壤条件、渠道流量、衬砌情况、地下水位等因素，结合项目区灌溉实际，计算各级渠道的渠系水利用系数。
（2）渠道流量计算
根据渠道现状运行情况和渠道的灌溉方式，本着满足现状灌溉要求，并考虑到渠道现状灌溉引水流量、灌溉面积与灌溉制度。
以斗渠-1控制范围座典型流量计算，斗渠-1控制面积约为1.56万亩。斗渠1下设12条农渠，可分成4个轮灌组，同时工作的农渠为3条。
斗渠输水至田间净流量：
Q净=A×q
式中：A-为斗渠控制面积（万亩）；
q-为设计灌水模数（m3/s·万亩）；
Q净-为斗渠应送至田间的净流量（m3/s）。
斗渠1控制面积为0.97万亩，设计灌水模数为0.524m3/（s·万亩）。
经过计算得：
Q斗1田净=A×q=0.51m3/s
农渠净流量计算：
Q农田净=Q斗1田净/（n×k）
Q农净=Q农田净/η
式中：Q农田净-为农渠的田间净流量（m3/s）；
Q农净-为农渠净流量（m3/s）；
Q斗1田净-为斗渠1应送至田间的净流量（m3/s）；
n-为斗渠以下同时灌水的农渠数；
k-为农渠下同时灌水的毛渠数；
η-田间水利用系数。
Q斗1田净为0.51m3/s，因为农渠分组轮灌，同时工作的农渠有2条，同时工作的毛渠数有3条，所以农渠的田间净流量为：
Q农田净=Q斗1田净/（n×k）=0.085（m3/s）
取田间水利用系数η=0.861，则农渠的净流量为：
Q农净=Q农田净/η=0.099（m3/s）
灌区土壤属中粘壤土，可以查出相应的土壤透水性参数：A=1.9，m=0.4。
农渠每公里输水损失系数：
σ'农=ε0×σ农=ε0A/（100Q农净m）
式中：σ'农-衬砌农渠的每公里输水损失系数；
σ'农-土质农渠的每公里输水损失系数；
ε0-衬砌渠道渗水损失修正系数，取0.3；
A-渠床土壤透水系数，取1.9；
m-渠床土壤透水指数，取0.4；
Q农净-农渠的净流量，（m3/s）。
计算得：σ'农=ε0×σ农=0.016
农渠毛流量（设计流量）计算：
Q农毛=Q农净（1+σ'农L农）
式中：Q农毛-农渠的设计流量，（m3/s）；
Q农净-农渠的净流量，（m3/s）；
L农-农渠的平均工作长度，（km）。
计算得：Q农毛=Q农净（1+σ'农L农）=0.099（m3/s）
农渠设计流量计算：
Q农净=3×Q农毛=0.297（m3/s）
斗渠每公里输水损失系数：
斗渠1设计流量计算：
斗渠每公里输水损失系数：
经过计算得
斗渠1的灌溉水利用系数：
2.2渠道断面设计
（1）梯形渠道断面参数选择
①比降。初步确定主干比降为1：6000和1：5000左右，农渠比降为1：3500左右，毛渠比降为1：2500左右。
②渠床糙率。混凝土衬砌防渗渠道渠床糙率系数衬砌渠采用0.016，土渠采用0.025。
③流速。根据渠道淤积流速公式：
[V]=C√（R）
式中：R为水力半径，以m计；
C为系数，与悬浮泥沙粒径和水力粗度有关，还与渠壁糙率有关。
近似计算时，对于砂土、粘壤土或粘土渠道，如取糙率n=0.016，悬浮泥沙不大于0.25mm时，C=0.50。
④超高。根据《渠道防渗工程技术规范》分析确定，渠道混凝土防渗层超高为0.10m～0.15m。
（2）渠道横断面设计：
渠道断面水力要素计算：
根据渠道断面水力要素计算公式，分别计算斗渠、农渠的水力要素。
式中：A-过水断面面积（m2）-湿周（m）
R-水力半径（m）C-谢才系数
Q设计-设计流量（m3/s）V一渠道平均流速（m/s）
b-渠道底宽 h-渠道水深
m-边坡比 i-渠道比降
n-粗糙率（衬砌渠0.016，土渠0.025）
（3）渠道纵断面设计
田间各级渠道设计水位应相互衔接。农渠的水位应高出灌溉范围内地面0.20m，斗渠的设计水位应高出农渠水位0.2m。
按照明渠均匀流的公式设计渠道水位，过程如下：
H进=H0+△h+∑Li+∑φ
式中：H进-渠道进水口处的设计水位（m）；
H0-渠道控制灌溉面积内参考点高程（m）；
△h-参考点与该处末级固定渠道水位的高差，取0.20m；
∑Li-沿程水头损失之和；
i-渠道的比降；
I-渠道的长度（m）；
φ-水流通过各级渠道及建筑物的水头损失（0.08m）。
（4）渠堤设计
为保证渠道的稳定性，本次设计对渠道填筑土方全部进行夯实，对堤顶高度、宽度和外倾度进行整修，堤顶宽度为0.4m～0.6m。
（5）渠道防冻、防渗结构设计
①防渗结构。弧形脚梯形断面渠道底部铺设0.3m厚的中粗砂防冻层，两侧铺设0.04m厚的聚苯板（容重20kg/m3）；中粗砂和聚苯板上面铺设0.2mm厚聚乙烯薄膜；薄膜上用0.03m厚M10砂浆垫层铺装0.06m厚混凝土预制板。
②结构缝、伸缩缝及填缝材料。
a.伸缩缝间距及填缝材料。根据《渠道防渗工程技术规范》SL18-2004，砼板护砌梯形断面采用聚乙烯膜防渗、每隔6.25m设置一道缝宽2.5cm的横向伸缩缝。
填缝材料：在伸缩缝内填充9cm深沥青砂浆。
b.砌筑结构缝及填缝材料。砼板做保护层，防渗砌筑均采用矩形缝，结构缝缝宽2.5cm，填充材料为M15水泥砂浆。
③封顶板。本次设计衬砌渠道封顶板为600×400×60mm矩形C20砼预制板并与坡面顶层板预制为整体。
④渠道防冻胀设计
a.设计的原则和依据。依据《水工建筑物抗冰冻设计规范》SL211-98，工程地点的标准冻土深根据《内蒙古河套灌区利用自治区政府专项资金节水改造工程可行性研究》取1985年～1997年的多年平均值为0.98m，即Zk=0.98m。
b.设计冻深计算。设计冻深采用《水工建筑物抗冰冻设计规范》SL211-98公式：Zd=φf·φd·φω·Zk
式中Zd-设计冻深（cm）；
φf-冻深年际变化的频率模比系数；
φd-日照及其遮荫程度影响系数；
φω-地下水位影响系数。
φk-标准冻深（cm）。
日照及遮荫程度影响系数φd，依据公式φd=a+bφi计算。
地下水位影响系数φω=（1+ae-Zwo）/（1+ae-Zwi）计算确定。
式中α-系数，分中壤土和砂壤土；
Zwo-气象台（站）的地下水位深度（m），取2.0m；
Zwi-计算点的地下水位深度（m）。
c.设计冻胀量（东西走向渠道）。针对灌区内渠道的走向均为东西走向分中壤土、砂壤土土质分别进行计算渠坡（阴、阳坡）、渠底的设计冻胀量。
根据《渠系工程抗冻胀设计规范》SL23-91中地基土的冻胀性工程分类，结合冻胀量计算成果，本次设计的渠道的渠坡及渠底属于Ⅲ类。
防冻胀措施本着因地制宜、安全可靠、技术先进、经济合理的原则。吸取近几年河套灌区渠道防渗工程经验，结合防冻试验研究成果，衬砌渠道采取铺设聚苯乙烯板防冻保温措施。防冻效果比较理想且技术比较成熟。
水利工程灌区节水技术思考 篇4
我国灌溉技术源远流长, 最早可以追溯到春秋战国时期, 例如较为著名的西门豹修引漳十二渠、李冰主持修建都江堰等, 经过两千多年的发展, 我国灌溉技术不断的优化和创新, 到目前为止, 已经初步形成了系统性、完整性、实用性的现代农业灌溉技术。 但是我们也应该看到, 我国虽然水资源总量丰富, 但是由于人口数量大, 因此人均占水量极度匮乏, 传统的大水漫灌式的灌溉技术显然不适用于现阶段的农业发展, 加之科技水平的提升和人们节能意识的增强, 开发新型的节水灌溉方式成为了现代农业的新方向。 节水灌溉主要包含三方面内容:科学开发和利用水资源、灌溉技术的优化、节水管理。
节水灌溉是一项复杂而又艰巨的任务, 就其技术方面而言, 需要综合考虑:水源地到灌溉区的水资源调配、灌溉方式、灌溉作物水分吸收的最优化等多种因素。 但是由于我国幅员辽阔, 不同区域间的地形地貌、地质条件以及作物品种等都存在较大差异, 这就需要针对不同地区的灌溉需要, 及时调节节水灌溉技术, 做出科学化、合理化的改进。
2 我国灌区节水技术现状及发展趋势
2.1 我国灌区节水技术的现状。 近年来, 国家和政府高度重视农业发展, 在农业技术创新开发方面也给予了较大比例的财政支持, 间接的促进了我国灌区节水技术的发展, 现阶段我国主要的节水灌溉方式有喷灌、微喷灌、滴灌以及渗灌等, 在灌溉设备上也创新性的运用了时针式喷灌机、平移式喷灌机和绞盘式喷灌机等。 可以说, 我国的灌区节水技术在理论上和设备上都取得了显著的成果。 但是通过实际调查和统计发现, 我国仍然有将近半数的农田面积没有施行现代化灌溉节水技术, 甚至没有相应的节水灌溉设备, 尤其是在一些经济相对落后, 交通条件不便的山区, 农业耕种主要依靠人力, 没有现代化的作业设备;灌溉方式以漫灌和挑水灌溉为主, 加大的影响了农业生产效率。 即便是部分地区采用了新型节水灌溉技术, 由于缺乏系统性和实用性, 也难以发挥节水技术的真正作用, 导致灌区节水设备成了“ 摆设”。
2.2 我国灌区节水技术的发展趋势。 首先, 创新是灌区节水技术发展的灵魂, 只有不断的进行技术改良, 才能研发出智能化、自动化、普及化的“ 万能型节水技术”。 虽然我国现阶段的灌区节水技术发展已经较为成熟和完善, 但是随着农业趋于集约化、精细化发展, 对节水技术提出了更高要求, 这就需要广大节水科研人员要根据我国农业的未来发展需要, 在现有的灌区节水技术上不断进行再创新。 其次, 我国幅员辽阔, 各地区之间的农业发展状况不一, 加上作物种植条件的不同, 给灌区节水技术的应用带来了较大阻力, 因此, 如何做好优良节水技术的推广普及工作, 成为了未来灌区节水工作的重要任务。 只有将节水技术推而广之, 才能使之发挥应用的作用, 才能为我国农业的现代化和高效化发展提供切实帮助。
3 节水灌溉技术改造对经济发展起到的作用
3.1 经济效益。 灌区节水技术虽然在前期安装和改造过程中需要投入一定数量的资金花费, 但是从长远发展状况看, 采用了节水技术的灌溉区域, 其经济效益要远远高于传统灌溉区。 首先, 灌区节水技术有效解决了水资源从水源地到灌溉区之间的运输渗漏问题。传统的漫灌等方式, 在水资源的运输过程中往往面临着渗漏、蒸发、泼洒等问题, 不仅造成了水资源的浪费, 而且对于大型灌溉区来说, 这是一笔不小的损失。 而通过采用管道运输、喷灌和滴灌等节水技术, 能够极大限度的提高水资源的利用效率。 其次, 传统的漫灌方式没有考虑到作物需水程度的差异, 采用统一灌溉的方式, 这一就会导致不同作物之间出现水分吸收不一致的情况。 而采用节水灌溉, 根据不同种植区域的作物需水特性、地形地质因素, 合理设置灌溉水量, 能够保证作物水分吸收的最优化。
3.2 社会效益。 水利工程是一项关乎民生国计的重大项目, 是国家保持稳定发展的重要环节。 灌区节水技术改造, 为国家的经济发展, 人民生活水平的提高奠定了基础, 也促进了社会稳定、人民安定团结的和谐局面。
3.3 环境效益。 在全球水资源紧缺的形势下, 节约用水不仅体现在日常生活中, 更应该在工业、农业等各领域普遍重视。 灌区节水技术的改造, 最直接的影响就是节约了水资源, 为保护生态环境做出了巨大的贡献。
4 灌区节水技术改造的具体措施
4.1 改革灌区管理体制。 当前的水管理体制, 在整体的水资源管理和各地方灌区用水的管理, 都存在一定不利于节水的问题, 其中水权指标分配、田间灌溉用水定额等问题是比较普遍的。 制定灌溉用水定额机制, 增进量水测水设备、改变计收水费的方式, 是对灌区节水改造所必须进行的改革。 在灌区节水管理上, 既要对用水权进行控制和监管, 又要对基础的制水重视起来;既要满足生产发展的需要, 又要实行对生态环境的保护。 有的地区, 上游水源充足的地区利用地理环境的优势对水资源随意浪费, 而处在下游水资源匮乏的地区则严重缺水。 这种现象如果不加强管理, 节水灌溉就只是空谈。
4.2 改造灌溉设备, 提高灌溉水的有效利用率。 对灌区节水设备的改造, 重点是对现有大型灌区渠道防渗, 灌区建筑物的维护和完善灌区工程配套等的改造。 我国灌区设备和建筑不少都已经陈旧老化, 节水灌溉的功能下降, 影响了灌区节水的效率。 比如运输水源的管道, 在超过一定的使用年限后就会产生漏点, 如果不加以维护和更新, 则会加大节水灌溉的成本, 影响灌区节水的效率。
4.3 加大培养和吸收专业人才的力度。 人才对灌区节水技术的作用是不可忽视的。 加大对节水技术专业人才的培养, 提供良好的保障制度, 充分调动他们的积极性, 输送人才去学习国外的先进技术来开创祖国的水利事业。 从长远看, 专业人才是灌区节水技术的根本。
4.4 积极学习发达国家灌区节水的经验。 澳大利亚、以色列是目前国际上拥有最先进灌区节水技术的国家。 他们的先进主要体现在信息化管理上。 网络技术的应用和先进的自动化设备的应用, 极大的节省了人力物力。 因为在水资源分配和整个灌溉环节的及时监控和调节上的最优化, 避免了人力管理的不科学和不公平性, 使水资源最合理的被应用在灌区工程上, 提高了经济效益, 也保障了生态环境效益。 这些经验和技术, 都是我们需要学习的目标。
5 结论
水利工程技术的改造工程任重而道远, 我们要在各个环节审视自身的不足, 从思想根源上把这项事业重视起来, 从技术和管理上不断的改革和创新, 成为利国利民的好事。
参考文献
[1]冯玉宝.对水利工程灌区节水技术的思考[J].黑龙江科学, 2014 (6) :55-56.
灌区工程 篇5
2.1人员因素
水利工程施工期间工作人员的专业能力、职业素养等会直接影响工程建设的质量。［5］水利工程施工中的人员组成主要包含指挥者、组织者以及操作者等。实际质量控制期间需要提升施工建设期间人员的专业能力，保证其业务水平能够满足施工建设的要求，持续提升水利工程施工的整体质量。
2.2材料因素
水利工程施工中材料因素造成的质量事故发生率相对较高，故而需要提升材料管理的重视程度。在工程施工中，需要对材料采购、材料应用等活动进行严格管控。［6］建立材料质量检验质量，合理处理各类生育材料。在施工机械设备选型期间，也需要站在经济视角、应用视角上进行分析，结合施工中工期建设的要求、工程量的要求安排机械数量，保证机械设备技术的先进性与操作的稳定性价值。
2.3环境因素
灌区工程 篇6
【关键词】输水工程冻害；形成原因；防治措施
我国北方地区，冬季寒冷，地表土壤凍结，水面结冰，绝大部分地区的冬季气温都要降到零下。负气温对于渠道防渗衬砌工程，如同其他土建工程一样，有着—定的破坏作用，把它统称为对渠道防渗衬砌工程的冻害。
1.冻害产生的原因
1.1渠道防渗材料的冻害破坏
渠道防渗材料具有一定的吸水性，又经常处在有水的环境中。因此材料内总有一定的水分，这些水分在负温下冻结成冰，体积发生膨胀。当这种膨胀作用引起的应力超过材料强度时，就会产生裂缝并增大吸水性，使第二个负温周期中结冰膨胀破坏的作用更为加剧。如此经过多个冻结——融化循环和应力的反复作用，最终导致材料的冻融破坏。这种破坏的形式，轻微的如混凝土表面砂浆层的剥蚀，严重的如砖砌体、三合土和拌制不良的混凝土的冻酥，结构工程完全破坏。
1.2渠道中水体冻冰造成防渗工程的破坏
当渠道因运行管理的要求，在负温期间遇水时，渠道内的水体将发生冻结。起初只是形成岸冰，在特别寒冷或严寒条件下，岸冰逐渐向中心扩大，逐步连成一体，表面封冻。此后，冰层逐渐加厚，对两岸衬砌产生冰压力，造成衬砌体的破坏，或者在冰推力作用下，砌块被推上坡，发生破坏性的变形。同时，当渠水面封冻时，上游流来的浮冰块或冰屑团，部分钻到冰面以下，当来冰量大于排冰能力时，冰块及冰屑团就将在某个断面的冰面下积累，减少过水断面，逐渐演变到断面的完全封堵，形成冰坝。此时，水流将漫溢渠顶，造成渠堤决口，或者水从衬砌体背后流入地下，带走基土中的细粒，造成渠床土壤中的空洞，使衬砌塌陷破坏。由于地基土壤冻胀和融沉，造成底板产生纵横向裂纹和隆起。裂缝宽度逐年增大，底板钢筋有的被拉断，有的在分缝处出现挤裂错位等现象，较小的底板可能整体上抬，使工程不能正常运行，甚至整个建筑物失去运行能力。
1.3渠道基土冻融对防渗工程的破坏
由于渠道水的渗漏，地下水和其他水泥补给，渠道基土中含水量比较高。在冬季负温作用下，土壤中的水分发生冻结而造成土体膨胀，使混凝土衬砌开型、隆起而折断。在春季消融时又造成渠床表土层过湿，使土体失去强度和稳定性，导致衬砌体的滑塌。如图1所示挡土墙的破坏，挡土墙基础的冻土融化后，土的含水量增大，地基承载力降低，在水平土压力和水压力的作用下，当挡土墙前趾处的地基应力超过地基承载力时，挡土墙就会前倾。前倾后的挡土墙重心前移，加大了挡土墙前趾对地基的压力。如此通过几个冬春季节后，挡土墙的前倾程度加大，甚至倾倒。同时，地基反复冻融使抗剪强度降低，墙底面与基础之间的摩擦系数降低，破坏了挡土墙的抗滑稳定性，使得挡土墙的移动，如图2所示。
2.冻害的防治
2.1回避冻胀
回避冻胀是在渠道衬砌工程的规划设计中，注意避开出现较大冻胀量的自然条件；或者在冻胀粘土区，注意避开冻胀对渠道衬砌工程的作用。例如，采用埋入、置槽和架空渠槽等措施。
2.2削减冻胀
当估算渠道最大冻胀变形值较大，且渠床在冻胀融沉的反复作用下，可能产生冻胀累积或后遗性变形情况时，可采用适宜的削减冻胀的措施，将渠床基土的最大冻胀量削减到衬砌结构允许变位范围内。
2.2.1置换法。在冻结深度内将衬砌板下的冻胀性土换成非冻结性材料的一种方法，通常又称铺设砂砾石垫层。砂砾石垫层不仅本身无冻胀，而且能排除渗水和阻止内层水分向表层冻结区迁移，所以砂砾石垫层能有效地减少冻胀，防止冻害现象的发生。为完成消除冻胀的影响，可将冻土深度全部置换，但用砂砾石置换后，冻结深度会比原地基扩大，若置换到冻不到的深度，工程量必然增加很多，因此当冻结深度较大时，应根据冻胀强度沿冻深的分布状况和衬砌结构的允许变位值，计算渠床各部位的置换深度，确定置换断面。
2.2.2隔热保温。将隔热保温材料布设在衬砌体背后及地表面，以减少或消除寒冷因素，并可减少置换深度，隔断下层的水分补给，从而减轻或消除渠床的冻深和冻胀。在冬季行水的渠道，水位按等流量控制时，在设计最小水位以下，可按水（冰）保温考虑，在水（冰）面以上采用隔热材料保温，以达到防冻胀的目的。
隔热保温层的厚度，可根据基土土质、含水、设计冻深或冻结指数，通过热工计算加以确定。对中小型渠道，聚苯乙烯泡沫板的厚度可按设计量深度的1/10一1/15取用。冻胀量大的部位取大值，冻胀量小于允许变性值的部位可不设泡沫板。
作为永久性的隔热材料，要求具有耐久性、吸水性小及不易变质等特性。当隔热材料承受荷载作用时，还要求隔热材料不产生大的变形，并具有足够的抗压强度。一般说来，隔热效果大的隔热材料其抗压强度小，隔热材料受湿后隔热效果及强度均会下降。多数保温材料的保温效果随着潮湿及吸水率的增大而降低。特别是当地下水位较高时，由于地下水的长期浸泡会使其导热系数增加，进而降低保温效果。
2.3优化结构
在设计渠道断面和衬砌时采用合理的形式和尺寸，使其具有削减、适应或回避冻胀的能力。各地通过多年科学实验和生产实践，提出了一些适合当地条件的防渗、防冻胀断面和结构形式。断面形状有梯形、弧形坡脚梯形、弧形、矩形。也有的矩形渠、底面为砌石，两侧为预制空箱内填砂砾石的挡墙形式。
3.小结
浅析水利工程灌区节水技术 篇7
节水灌溉是相对于过去实行的传统的、粗放式的灌水技术而言的, 是根据作物的需水规律和当地的气象水文与土壤条件, 在充分而有效利用降水和土壤水、保证作物增产或不降低产量的前提下, 通过工程的、农艺的、生物的和管理的措施, 适时适量灌溉, 减少灌区的灌溉用水量, 获得最佳的经济、社会和环境效益的灌水技术。不能将节水灌溉简单的理解为就是减少灌溉用水量, 它实质上是通过多种技术措施的组合运用, 提高作物对降水和土壤水的利用效率, 降低作物的蒸腾和棵间蒸发, 减少无益耗水, 从而实现灌水量的减少。从我国目前的灌区工程现状来看, 通过渠道防渗、实行管道输水、推广喷、微灌是当前一个时期的主要节水途径, 但从灌区发展的远景来看, 通过加强引用水管理、科学调控、合理配置水资源、提高对天然水资源的利用效率和节水作物新品种的培育, 应是主要的持续的节水途径。节水灌溉是一个针对性较强的概念, 任何一项灌水技术的直接影响范围都只能是某个灌区。
2 节水灌溉技术及对策措施
农田灌溉涉及工程、农艺、生物和管理等多个方面, 随着技术的发展和灌溉理论研究的深入, 以及对灌溉节水目标要求的提高, 任何单一的节水技术已不能满足节水、增产、增效、节能、省肥、省工、改善生态环境与水环境的需要, 农业节水技术呈现多学科交叉、各单项技术互相渗透综合运用的发展趋势。
2.1 工程措施
工程措施又可分为输配水渠系节水和田间节水, 包括渠道防渗、管道输水、喷灌、微灌、畦田改造以及平整土地等, 主要是通过减少渠道渗漏及田间深层渗漏、减少渠系及田间地表蒸发, 提高渠系水和田间水的利用系数, 实现节约用水、节约耕地的目的, 喷微灌技术还可以维持田间的土壤结构, 提高灌水的均匀度, 为农作物生长发育创造良好的水分条件。
2.2 非工程措施
2.2.1 农艺节水技术。
主要包括耕作保墒技术、地膜和秸秆覆盖技术、化学调控技术、作物栽培技术、作物套种与间播技术、土地免耕、水肥耦合等。
2.2.2 田间灌水技术。
就是采用膜上灌、膜下灌、间歇灌、波涌灌和交替隔沟灌 (分根交替灌) 等, 采用节水型灌溉制度、非充分灌溉制度、降低土壤计划湿润层的最大含水率等, 减少土壤渗漏, 控制土壤的湿润区域和深度, 降低蒸发与蒸腾耗水。
2.2.3 生物节水技术。
主要是指依据区域水资源和光热资源条件, 选育作物节水抗旱良种, 选择推广适合于灌区水土资源和光热资源条件、生产力发展状况的作物类别与品种, 优化种植结构等。
2.2.4 管理节水技术。通过加强改善灌区配水
与灌溉用水管理、优化水资源配置, 建设灌溉用水的监测与信息处理决策系统, 应用水权理论, 改革水价核定办法, 完善水价形成机制, 推广计量供水、按方收费, 缩小计量单元, 吸收用水户参与管理, 改革支渠以下田间工程的管理办法等措施, 从技术上、政策上、经济上促进节水灌溉的发展。建设灌溉用水的监测与信息处理决策系统、加强与改善灌区配水与灌溉用水管理、优化水资源配置是节水灌溉的技术保证, 没有科学的水资源调配和灌溉信息指导, 再好的输配水工程条件, 也会形成灌区内区域间的水资源丰枯不均和引水的浪费。要统一灌区内不同形式水资源的管理, 方便灌区水源的优化配置。对引水灌区, 要根据不同区域的水资源条件、需水形势等, 应用水权理论将灌区内地表水资源进行用水权的再分配, 并创造条件, 保证用水权在灌区内部的交易。同时在水价的形成机制上, 要实行差别水价、定额水价、阶梯制水价等;在水价的核定办法上, 要改变过去“愈远愈贵”的水价核定办法, 上下游统一水价, 不同水源统一水价, 以水价作为杠杆促进节水灌溉和水资源的优化配置, 改善灌区的水环境。任何单一的节水措施, 其节水效果都是单一的、不全面的, 其适用范围都有一定的局限性, 同样的节水措施在不同地区的节水效果也是不一样的, 因此不同区域应根据自己的社会经济条件、水资源条件、土壤条件、气象条件、农作物品种及种植结构、耕作制度等进行综合比较, 选择适合自身实际的节水灌溉方式。
3 灌区改造技术措施
3.1 灌区改造技术
3.1.1 以渠道衬砌、渠系及建筑物配套为重点。
针对灌区渠系渗漏损失量大、渠系及建筑物不配套的现状, 根据灌区实际, 加大渠道的衬砌力度, 做好灌区渠系及建筑物的配套, 设置测水量水设施, 减少灌水的渗漏损失, 杜绝偷水灌溉、渠系及建筑物跑水与漏水, 提高渠系水利用系数。
3.1.2 以井保丰、井渠结合、井库联合调度。
受黄河调控力度加大和降水量减少、工业与生活用水量增大的影响, 灌区可引用地表水量被挤占的现象越来越突出, 因此在灌区发展过程中, 应根据区域水资源状况, 按照宜渠则渠、宜井则井的原则, 科学合理地确定区域水资源开发利用计划, 强化灌区内水资源优化配置, 坚持走以井保丰、井渠结合、井库联合调度的路子。
3.1.3 搞好渠系调整, 增强调控力度。
本省的灌区, 绝大部分都是老灌区。为了用水方便, 各乡镇、村都想在干渠上开口建闸, 独自分水, 有的甚至一家农户也想独自建闸分水, 众多的分水口门给用水的分配、调度和管理带来很大困难, 造成水资源的浪费、水费征收和下游用水的困难。为改善灌区渠系布置现状, 增强管理、调控能力, 扩大有效灌溉面积, 要搞好渠系调整、合并。
3.1.4 搞好土地平整, 改造沟、畦尺寸。土地平
整程度是影响地面灌水技术和灌水质量的重要因素, 对缩短灌水时间、提高灌水劳动效率和节水增产也有重要作用, 灌区改造的过程中, 要搞好土地平整, 同时应争取实现激光整平土地。结合土地平整, 改长畦为短畦, 改宽畦为窄畦, 提高灌水均匀度和灌水效率。
3.1.5 改面灌为局部湿润灌。
局部湿润灌溉, 既能减少土壤蒸发量, 也可以提高田间土壤水的利用效率, 较好地改善作物根区土壤的通透性, 促进根系深扎, 有利于根系利用深层土壤储水, 节水可达30%以上, 增产8%左右。
3.1.6 改进放水方式, 发展间歇灌溉。
间歇放水可以使水流呈波涌状推进, 借助土壤孔隙的自动封闭能力, 在土壤表层形成一薄封闭层, 加快水流推进速度。在用相同水量灌水时, 间歇灌水流前进距离为连续灌的1~3倍, 减少了深层渗漏, 提高了灌水均匀度。
3.2 发展节水灌溉需要研究的问题
3.2.1 加大非充分灌溉技术的研究力度。
灌溉制度和灌水方法都与灌水地区、灌水作物、地质土壤、水文气象有关, 在水资源不充裕地区, 从灌区均衡受益和保证灌区整体效益最高、实现灌水的经济最高产量出发, 根据作物产量与供水量的关系, 研究各种作物的经济需水量, 因时因地分别不同作物研究非充分灌溉制度和灌水方法。
3.2.2 加快蔬菜、花卉、果树和珍贵经济作物灌水技术的研究。
蔬菜、花卉、水果和珍贵经济作物的需水规律、不同时期灌水量和灌水方法与产量品质的关系等, 目前我们了解的还比较少, 不仅不利于节约灌溉用水, 而且对产品的产量和品质等都有影响, 不利于市场上的竞争, 因此要加强不同地区、不同种类的蔬菜、花卉、水果等的需水特性和灌水技术的研究。
3.2.3 集约化经营。
随着经济的发展、技术的进步, 我国目前实行的以联产承包为主体的分散化经营模式, 劳动效率低、缺乏规模效益, 生产成本高、缺乏市场竞争力, 对农业生产、农村经济和高新技术推广应用的制约作用也越来越明显。要保证农业和农村经济的持续发展, 从根本上解决我国农村存在的问题, 必须研究农村村庄和小城镇的调整、合并的方法、方式, 加快调整合并步伐, 既能扩大耕地面积, 搞活农村市场, 发展农村经济, 减少农村劳动力的流动转移, 减轻城市接纳农民工的压力, 又有利于农业生产新技术的推广应用, 降低成本, 提高市场竞争力。
参考文献
[1]曹红, 闫凤容.发展农业节水灌溉实现可持续发展[J].水利科技与经济, 2007, 13 (2) :135.
兴电灌区工程挖潜改造结硕果 篇8
兴电工程经20多年的运行, 工程设施已严重老化, 年久失修, 垮渠事故时有发生;设备性能下降, 效率偏低。为了彻底解决兴电工程提水能力不足的问题, 充分发挥灌区最大效益, 兴电工程管理针对工程存在的问题, 经过深入调查研究和论证分析, 提出了进行“二次创业”的宏伟构想, 制定了《兴电灌区“九五”挖潜改造规划及2010年远景目标》, 在原有工程有的基础上实施挖潜改造工程, 并在实践中不断的探索, 走出了一条符合兴电实情的发展之路。
一、工程改造的必要性
由于受工程原设计标准、管理体制等诸多因素的制约, 兴电灌区在挖潜改造前主要存在以下问题。
一是工程设计标准低, 制约灌区经济发展。兴电工程自建成发挥效益以来, 泵站提水能力从未达到工程设计能力, 供需矛盾突出。特别是一级泵站取水能力不足, 主要是由于黄河流量偏小、河床下切, 而一级泵站采用廊道式取水, 廊道进口水深度仅达三分之一, 加之在混水期黄河泥沙含量大, 造成引水廊道和前池淤积严重, 导致取水困难。兴电灌区是上世纪70年代末国家为解决甘肃北部干旱落后地区面貌而投资建设的移民扶贫工程, 建设初期由于国家财力紧张, 是在“边设计、边施工、边受益”的背景下建成的, 因而工程设计标准低, 最大提水流量不足6m3/s, 人均水地面积仅有0.08 hm2, 而为解决新增人口的吃饭问题及发展农村经济, 灌区发展了大量面积, 造成灌区水土资源利用失衡, 供水形势严峻, 工程规模远不能满足灌区农业经济发展要求, 只能解决群众的温饱和饮水困难, 根本谈不上脱贫致富奔小康。二是工程设施老化, 维修资金短缺。其一是工程建成后完全依靠水费收入来支撑, 其中公益性质和自收自支的定位导致水费不能按成本收取, 工程只能维持一种简单的运行;并且水机设备都是上世纪70年代产品, 相当一部分机电设备已为淘汰产品, 缺少零部件, 加之泵站长期运行和自然时效, 存在许多隐患。其二是电气设备大部分绝缘已老化, 规定的运行寿命已经到期, 电气性能降低, 机电设备均属淘汰产品, 备品件购置困难;继电器内部机构磨损严重, 动作时有失灵, 对安全运行极为不利;并且控制方式比较落后, 均为就地操作, 分散控制, 信号装置又不完善, 这对合理调度以及及时处理事故很不利。经过调查, 勉强维持运行的机电设备在运行中频繁出现问题, 多次发生事故, 影响了工程效益的发挥。其三是总干渠及东、北干渠中修建的大量高填方渠道的渠基多数不稳定, 塌方沉陷和决口事故时有发生, 严重影响正常输水, 尤其是在灌溉高峰期渠道塌方不但影响正常供水灌溉, 造成大量弃水, 而且抢修时浪费大量的人力物力, 加剧灌水轮次紧张的局面。其四是兴电灌区渠系及建筑物多座落在湿陷性黄土地基上, 通水后由于地基变形, 使渠系及建筑物自然破坏严重;灌区干渠填方段设置土工玻璃丝布防渗, 经多年运行, 结果是玻璃丝布腐烂变质, 失去防渗作用;大部分挖方渠道及支干渠、支渠未设防水层, 仅有预制板护面, 造成水量的大量损失。其五是总干及干渠渡槽浇筑粗糙, 渡槽槽身糙率高达0.016, 大于设计糙率, 致使水面波动大, 过水能力不足, 阻水严重, 部分槽身开裂、漏筋、漏水, 还有部分支墩沉降, 渡槽过流不稳, 时有翻水现象。三是工程产权不明, 未级渠系管理失调。工程设施产权不明晰, 认为水利工程是国家投资修建的, 是为整个社会服务的, 管护责任不明确, 安全运行得不到保障, 特别是斗渠以下工程无人管护, 破损严重, 管理失调;同时, 由于产权不明, 灌区群众参与工程管理的意识不强, 用水管理长期依附于基层行政组织, 收费到村、社, 造成搭车收费、拖欠、截留、挪用水费现象严重, 一方面加重了农民负担, 另一方面造成水管单位水费收缴不到位, 加剧了工程运行管理和经营困难。四是管理手段落后, 人力资源得不到高效合理应用。工程灌区规划建设时干支渠未设量水设施, 给供水计量带来不便, 尽管水管单位购置了量水设备, 但因量水工作量大面广, 难以正常进行计量工作, 影响水费征收;管理体制僵化, 内部机构仿效行政设置, 机构臃肿, 因人设事、因人设岗现象普遍, 人浮于事, 工作效率低下, 职工缺乏竞争意识和工作主动性, 人力资源得不到有效合理的利用;同时由于单位地处边远地区, 工作条件艰苦, 难以引进人才, 高级管理人员缺乏, 难以适应现代化管理的需要。
针对以上问题, 兴电工程挖潜改造必须从渠道工程、泵站设备、信息自动化监测控制等领域着手, 将工程改造成为可靠稳定、高效低耗、计算机监控的科学管理体系。
二、主要解决的技术问题和技术关键
㈠泵站叶轮、蝶阀更换原安装的铸铁叶轮出水率低, 抗汽蚀性能差, 维修周期短、费用高, 运行时间最高只有3800h左右。根据水泵叶轮磨损大、上水量小等问题, 将铸铁叶轮改为钢制叶轮。钢制叶轮表面光滑, 流阻系数小, 硬度好、耐磨损, 轮盘水力损失小, 抗汽蚀性能好, 使用维修方便, 运行台时数可达16000h以上, 是铸铁叶轮的4.2倍, 这样既可解决长时间上水叶轮因磨损而出水率下降的难题, 水泵出水率能达到108%, 又可大大减少维修周期与维修量, 节约资金, 共节省费用6万元左右。并且积极推广使用液控蝶阀。液控蝶阀的液压控制系统属目前国际先进水平。液控蝶阀的逐步推行使用为泵站的安全生产奠定了基础, 生产运行的可靠性大大增强, 可减少机组起停过程中各种事故的发生, 有效防止突然失电时的水锤破坏。
㈡瓶颈工程改造积极争取齐家大岘隧洞改造资金350万元, 对长期影响工程安全通水的5.9km咽喉工程进行加固改造, 从根本上解决工程的一大隐患。接着对过水能力不足的总干1#渡槽、3#渡槽进行了改造, 对1#渡槽做调纵坡处理, 对3#渡槽做槽身更换改造。经过运行后总干过水能力达到了10m3/s, 大大改善了灌区用水紧张的严重局面。
㈢并机组方案泵站扩建有两种方案可供选择:一是换机方案, 即将现有24sh-9T水泵折除2台～3台, 更换为较大口径的水泵, 使泵站提水流量达到9.6m3/s;二是保留现有机组, 扩建泵房, 增加1台～3台机组, 使泵站提水流量达到9.6m3/s。经水机选型比较, 换机方案可将原有两台24sh-9T水泵更换为两台32SAP-10水泵, 并同时更换水泵进出水管道及闸阀。扩建方案经水机比较, 以增设1台32SAP-10水泵最为经济、可行。扩建方案泵站较换机方案可节省投资48万元。
㈣延渠扩灌我们通过对支渠的延伸、改造和依靠扶贫开发项目, 支持鼓励灌区群众延渠发展灌溉面积。并采取积极的优惠政策, 用材料支持、技术支持和30hm2以上连片扩灌面积免费供水一次等支持措施, 激发群众延渠扩灌的积极性。近几年来全灌区共扩大灌溉面积1.13万hm2, 仅群众自发平整的土地面积就有3000hm2;共建成输水斗渠106条, 衬砌渠道长度186.27km;向灌区群众供给构件2275m3, 水泥2966t, 折合资金121.34万元;灌区群众平地、修渠投劳折资900多万元;部分农户缺地和少地问题得到了解决。
㈤应用节水技术在强化输水环节上的节水改造的同时, 也注重加强田间灌溉中的节水, 做到“开源”与节流灌溉相结合。一是通过土地平整、大块改小块, 改667m2以上的大田漫灌为333m2以下的畦灌, 实行沟灌, 大水漫灌改畦灌1.33万hm2;采用地膜覆盖节水措施, 地膜覆盖面积达到0.67万hm2以上。二是实施科学合理的配水制度, 计划配水。三是实行定额灌溉, 杜绝深灌、串灌、漫灌。四是实行季节性水价杠杆作用, 促进节约用水。通过以上田间节水灌溉措施, 使灌区年灌溉定额由6000m3/hm2降到5400m3/hm2。
灌区在发展常规节水的同时, 因地制宜, 积极发展高新节水灌溉技术, 先后推广应用蔬菜温棚滴灌300多套, 进行大田管灌试验20hm2, 推广蓄水灌溉技术和旱地点灌技术, 种植高效经济作物。并逐步探索滴灌、渗灌、膜下滴灌, 膜上灌等高新节灌技术在高效经济作物种植上的应用。
三、技术创新与攻克的难点
我们根据水泵叶轮磨损大、上水量小等问题, 将原来的铸铁叶轮改为钢制叶轮, 由于钢制叶轮具有表面光滑, 流阻系数小, 硬度好、耐磨损, 轮盘水力损失小, 抗汽蚀性能好, 使用维修方便等优点, 运行台时数是铸铁叶轮的4倍以上, 从而有效解决了长时间上水叶轮因磨损而出水率下降的难题, 水泵出水率能达到108%, 不仅大大减少维修周期和维修量而且节约资金。
在工程建设上采用了三项新技术:一是在黑山支干渠、下堡支干渠、大红沟支干渠的施工中采用全断面U型钢模支模, 移动式龙门架吊装运输的新技术, 解决了现浇支模的关键技术问题, 实现了明渠大断面现浇R400、R600U型槽带封沿整体现浇, 一次提模、一次成型。二是在总干渠, 东北干渠施工中采用了0.3mm土工膜铺砌、50#砂浆衬砌六边形预制板的梯弧型渠衬砌施工技术, 解决了渠道冻胀防渗漏的关键技术难题。三是高性能砼伸缩缝新型止水材料应用。该材料是国内最新的PTN环保新材料, 在水工止水材料性能方面达到了国际先进水平, 具有耐低温性、高弹性、与砼良好的粘结性及高抗拉强度、高延伸率等性能, 且耐水耐老化, 目前已在渡槽、压力管道、现浇U型明渠、预制衬砌明渠以及箱型基础漏水处理中广泛应用, 大大降低了生产成本。
对有利因素和制约因素考虑的周全, 弥补了设计缺陷和设备性能下降;仅增加一台套水泵机组就能达到目的, 方案简便易行, 投资最省;扩建厂房只考虑新增机组安装空间, 无浪费建筑面积, 使设备安装布局合理;增加新建圆形进水池, 增大了水泵吸水容量, 使泵站换水性能较优;采用的方案, 在实际施工过程中不耽误原有设备的正常运行, 可边上水边改造施工, 是改造项目中较优的方案;所选用的水泵、电动机性能质量较优, 属国内先进设备。选用的阀门励磁装置、高压控制装置属国际先进设备。
四、灌区工程挖潜改造的综合效益
兴电灌区挖潜改造的成功实施, 从根本上解决了灌区极为突出的供需水矛盾, 使原来仅能解决人畜饮水困难、勉强灌溉温饱农田的贫困灌区, 逐步向节水型、生态型、致富型及小城镇化灌区发展, 综合效益十分明显。
㈠灌溉效益挖潜改造节水扩灌项目实施后, 由于工程条件得到改善, 水的利用率不断提高, 加之灌区产业结构调整步伐加快, 节水高效农业种植面积不断增加, 有效促进了节约用水, 深灌、漫灌现象明显减少, 年灌溉定额由6000m3/hm2 (1998年) 下降到5400m3/hm2 (2006年) 。由于对工程的挖潜改造, 供水保证率提高, 灌区人民的节水扩灌意识得到不断增强, 灌水周期逐步缩短, 大水漫灌、深灌等浪费水现象减少。平整土地、大畦变小、长畦变短, 降低了灌水定额, 减少了水量损失, 提高了水利用率, 每次平均节水90 m3/hm2～120m3/hm2, 每年可节水600万m3/hm2, 渠系水利用率由61%提高到现在的69%, 年节水750万m3以上, 为扩大灌溉面积创造了条件, 使新开发土地得到及时灌溉。增加的提水量和节约出的水共增加有效灌溉面积1.13万hm2, 有效灌溉面积1万hm2发展到现在的2.13万hm2。
㈡经济效益灌区粮食单产由项目实施前1998年的5880kg/hm2提高到2008年的8250kg/hm2, 粮经总产由1998年的0.6369亿kg提高到2008年的2.82亿kg, 人均纯收入由810元增加到2800多元。作物种植结构进一步趋于合理, 夏秋比由原来的76:24调整为46:52, 粮经比由82:18调整为54:47。经济作物种植面积每年都在扩大, 枸杞、马铃薯等高效经济作物在灌区已形成规模, 种植面积每年都稳定在灌区总种植面积的30%以上。优质高效农业如反季节黄瓜、辣椒、旱沙地喷灌西瓜种植面积每年也在不断扩大, 均收入在4.5万元～13.5万元。灌区农业总产值由1998年的0.9亿多元增加到4.48亿元, 农业经济效益显著增加。
㈢社会效益挖潜改造后灌区骨干工程得到了改造和加固维修, 解决了工程的“卡脖子”问题, 提高了工程输水能力和抵御自然灾害的能力, 确保了灌区各类粮经作物得到适时适量灌溉, 促进了粮食产量的大幅度增长, 农民生活水平显著提高。一部分人开始从第一产业向第二、第三产业转移, 乡镇企业异军突起, 由原来的23个发展到350个, 从业人员7000多人, 年产值超过6000万元, 以建材、煤炭、运输、供销及粮食深加工为主的个体工商户蓬勃发展, 推动了灌区社会经济的增长。电视、电话、农用三轮车已普遍进入灌区农户, 灌区农民住房条件不断提高, 砖瓦房普及率已达到80%以上。村村通工程、义务教育工程、农村电网改造工程及乡村道路建设得到迅速发展。建成中小学175所、各级医疗机构89个, 建成地面卫星接收站5个、移动通信塔10处, 修建乡村道路278km。由于项目的不断实施, 受益灌区灌溉面积的不断增加, 灌区综合经济效益有了较大提高。从而有效促进并实现了村村四通工程, (即通电、通电视、通电话、通公路) , 提高了文化教育、医疗卫生、交通、科技等社会事业的普及率, 增强了信息服务功能。
工程项目的实施增加了工程输水能力, 扩大了灌溉面积, 调动了贫困山区农民向灌区迁移的积极性, 从干旱山区累计搬迁移民21550人, 新建学校12所, 医疗机构23个, 修建乡村道路71.7km。目前干旱山区迁移到灌区的农民已脱贫致富, 灌区群众全部达到温饱, 部分农户达到小康。
灌区末级渠系工程改造思考 篇9
1 灌区末级渠系存在的主要问题
1.1 建设工程标准低,设备不完善
在建设灌区末级渠系工程时,由于建设标准比较低,没有一个合理的建设标准,对灌溉设施也不够重视,导致了设施不完善,因此建设工程的质量很难提高,达不到工程质量标准。另外,在建设灌区水利工程时,没有一个科学、合理的计划和布局,所采用的施工技术也达不到相应的标准,导致灌区末级渠系工程建设出现了许多问题,例如大多数灌区渠道和四周的环境以及建筑物之间不协调、不合理等。
1.2 缺乏对设备的保养,导致设备老化
在对灌区末级渠系工程进行改造的过程中,在设备的使用上还存在着很大的问题,主要表现在相关设备老化严重,并且没有合理、有效的保养措施,所以就导致了设备损坏程度加大,影响了改造工程的发展。在水利工程建设的过程中,对水利设备的维修养护工作也没有专门的负责人员,所以很难将此工作明确分工,落实到个人,灌区末级渠系管理体制不够完善,水利工程设备老化情况更加严重,末级渠系出现了渗漏情况。这都是因对设备保养不及时或者缺乏保养造成的。
1.3 管理机构的功能得不到充分发挥
在建设灌区末级渠系工程时,根本没有一个严格的管理机制,管理责任不明确。在正常情况下,水利工程供水管理体系应该由3个部分组成,分别是管理所、民间农民用水户协会和农民用水户。但是农村用水比较无度,再加上没有一个严格的管理制度,并且管理方式方法落后,管理资金不到位等,都阻碍了末级渠系管理体制功能的发挥。可见,拥有一个严格的管理体制十分重要。
2 改造原则及具体的改造内容
2.1 改造原则
在对灌区末级渠系进行改造的过程中,一定要遵循相关原则,根据渠道的实际情况,制订一个合理的实施方案,将改造的重点内容凸显出来,然后再具体实施改造工作。在改造的过程中,灌区渠道的相关设备要与周围环境相协调,并且防止环境污染。施工过程中要保证质量,加固渠道,避免渠道发生漏水现象。同时,要将现有的土地资源合理地利用起来,做到不浪费,符合经济发展的要求。对水利工程进行改造的过程中,要与重点工程、灌区的整体设计和布局结合起来,提高改造工程的效率。另外,还要提倡使用新材料,不断创新,在减少工程量的同时有效降低成本。
2.2 具体的改造内容
在对灌区末级渠系进行改造时,要将主要的改造目标放在末级渠系上,并要求本着“节约资源、减少投入成本”的原则开展工作。同时,要对灌区不同区域进行考察,总结其特点优势,并且有效结合天气变化及施工过程中使用的设备等,对施工环节进行合理、有效的设计。另外,还要将现有的资源充分利用起来。对灌区的具体改造内容包括以下2个方面:①不断加大末级渠系建筑物配套设备的建设力度,其中,桥、闸、涵等设备都属于渠道建筑物的设备,在对其进行选择使用的时候,要采用科学、合理的改造方法和原则,同时还要对设备进行定期的检查和维护。如果发现设备损坏严重,应该及时找到新的设备,并且要求定期对设备进行养护。②加大对末级渠系量水设备的建设力度。在对水利工程的量水设备进行建设时,应该根据外界环境建设,做到与之相协调。同时,还要对灌溉区域的节水设备进行改造和设计。这不仅能够完善末级渠系量水设备,还能够达到节水的目的。另外,在灌区末级渠系量水设备的建设中,要选择使用外形美观、输水通畅安全及配水便捷的材料。
3 灌区末级渠系的管理体系建设
3.1 实行农民用水户参与的管理制度
自从灌区改造工程落实到农村以后,灌区末级渠系的改造管理工作就关系到了农村每一个用户的用水,因此,对灌水区进行管理的相关单位部门就逐渐出现了,他们进行了合理、有效的创新,制定了农民用水管理体系。这样,既解决了农民用水问题,同时还实现了对灌区末级渠系的管理。另外,还可以将用水户的管理和灌区水管理有效地结合起来,在相互合作的同时,也要相互制约。这样一来,就能达到分工明确的效果,避免失责的问题出现,提高了工作效率。
3.2 规范各区域农民用水户协会的管理体系
所谓的“农民用水户协会”,就是指农民自己组成的一个不以盈利为目的的用水管理小团体,并且能够进行自我约束和管理,在用水的同时,也能够达到节约用水的目的。该协会应该制订合理的管理制度,将工作的重心放在为人民的服务上,有效解决人民用水困难的问题,在工作的同时还要接受农民的监督,做到工作认真负责,将水资源进行合理的分配,实现节约用水、科学用水。
4 结束语
目前,我国对灌区的建设力度也在不断地加大。在对灌区末级渠系进行改造时,使用合理、有效的改造方法施工,不仅能够提高灌区建设工程的工作效率和质量,同时还能够合理、有效地促进灌区建设工程的发展。本文根据末级渠系存在的一些问题,对改造方法和原则进行了分析研究,希望能够为改造工作提供一些参考。
参考文献
[1]刘玉兰,崔理哲.灌区末级渠系改造之我见[J].节水灌溉,2008(05).
[2]张萍,刘芳,年自力.对灌区末级渠系改造及管理问题的思考[J].新疆水利,2007(03).
[3]王婧.关于灌区末级渠系工程改造的思考[J].山西水利科技,2009(02).
灌区工程 篇10
德龙灌区位于黑龙江中游右岸, 黑龙江省绥滨县境内, 北临黑龙江, 南至蜿蜒河涝区排水总干, 西与绥滨农场接壤, 东接二九○农场。灌区总面积3.03万hm2, 其中灌溉面积2.00万hm2。
2 环境影响经济损失分析
2.1 减免不利影响的环保投资
为了减免不利影响造成的环境损失, 拟投资1217.56万元, 其中包括环境保护静态总投资526.65万元, 水土保持投资690.91万元。
2.2 资源、环境损失
由于该工程占地主要为灌区工程占地, 因此, 在计算生态系统服务期时按灌溉工程生产期计算, 采用40年;施工期以年限3年来计算。根据生态系统服务年价值及各类生态系统类型面积, 可以计算出生态系统服务价值年损失。在施工前, 占地所产生的生态系统服务年价值为1256.25万元, 施工期间生态系统提供服务年损失为1256.25万元, 施工期以3年来计算, 则施工期生态系统服务总价值损失为3768.75万元, 施工后, 恢复的生态系统服务年价值为847.22万元, 因此可以计算出, 工程运行期生态系统年损失为409.03万元, 运行生产期按40年计算, 则工程运行期生态系统服务总价值损失为16361.2万元。工程建设期间及工程建设后生态系统总损失为20129.95万元。
3 环境影响经济效益分析
3.1 环境效益
该工程除将占用一部分耕地、林地和草地外, 其它工程实施后基本不改变区内现有情况, 但是灌区内将增加1.79万hm2水田面积, 旱田面积减少, 增加的水田属于人工湿地范畴, 它不但具有丰富的资源, 还有巨大的环境调节功能和生态效益。
3.2 经济效益
德龙灌区农业生产一直以旱田为主。由于受自然条件的影响, 经常发生旱、涝、低温、冷害、虫灾、雹灾等灾害。但对生产危害性最大、发生次数最多的是涝灾, 其次是旱灾。旱涝灾害导致农作物单产不高, 总产不稳, 经济效益不好。而水田具有极强的抗灾能力, 基本旱涝保收。利用没有污染的江水灌溉农田, 为农业提供优质灌溉水源, 加快发展在国际市场上有竞争力的稻米产业, 将对当地经济增长、农民增收起到重大作用。
德龙灌区新建项目产生的经济效益主要指农田灌溉供水经济效益。本次只分析计算由项目产生的可定量计算的经济效益。以种植业为代表计算灌区农作物灌溉后增加的经济效益。灌溉经济效益主要体现在两个方面:第一, 德龙灌区新建项目实施后未达标水田改为达标水田的灌溉经济效益;第二, 德龙灌区新建项目实施后旱田改为达标水田的灌溉经济效益。德龙灌区新建项目实施后未达标水田改为达标水田的灌溉净增经济效益为331万元;旱田改造为水田的净效益为5859万元;节省原井灌年运行费43万元。按灌区运行40年计算, 总效益24.93亿元。
3.3 社会效益
目前随着农业经济发展的要求, 建设“优质、高产、高效、绿色、生态”型农业已成为农业发展的主要方向。近年来三江平原利用地表水灌溉生产的大米在全国粮食市场上十分走俏, 为德龙灌区的灌溉农业带来了生机。通过灌区可以充分利用有限水资源, 将现有的低产田改造成稳产、高产的水稻田, 使有限的土地资源发挥最大效益。对粮食主产区建设及当地经济的发展、小康社会建设具有重大促进作用, 减少了社会不安定因素, 避免或减少造成因涝灾发生经济损失的几率, 有利于确保国家粮食的征购和调用, 活跃了农村经济, 给灌区内的农民带来稳定的农业生产形势, 为德龙灌区的社会经济发展提供稳定的环境。在改善区域生态环境质量、增强区域经济实力的同时, 可以从整体上减轻多年来区内由于农业开发带来的农业生产问题和潜在的农田生态环境问题;推动绿色、有机农业生产, 向国内外提供大量清洁食品, 有利于人民健康和提高出口食品份额;提高知名度, 实现区域社会经济和环境建设的可持续发展, 总体经济实力增强, 社会明显进步, 社会就业机会增加;人民生活水平得到提高, 社会安定团结祥和, 呈现出环境保护、经济发展和社会进步相互促进、相互影响、协调发展的新局面;推动和加速三江平原国家级生态示范区建设和农业现代化进程。
灌区工程 篇11
关键词：渠道防渗技术；灌区改造工程；应用
现阶段，我国的农业项目用水量较大，但很多地方都没有建设良好的灌区渠道，也没有做到有效的防渗管理，造成整个农业生态系统的实际有效利用率极低，进而影响了水资源的有效利用，导致农作物的生长环境受到了极大的改变，使得农作物的产量也受到了一定的影响。因此，当前加快灌区改造工程的建设十分重要，加强渠道防渗技术的研究也很有必要。
一、采用渠道防渗技术的意义与作用
将渠道防渗技术应用在灌区改造工程建设中的意义是十分巨大的，一方面该技术可以起到节水的功能和作用，它主要是在渠道的底部形成一個保护层。同时，利用一些先进的防水材料将水在进行输送的过程中实现节水的功能，它还能够进一步加快输水的速度，提高灌溉的质量和效率，从某种意义上讲，不仅节约了输水费用，而且达到了节省时间的双重效果；另一方面，采用该技术对灌区的沟渠能够取得良好的经济以及生态效益，有效扩大了农作物的种植面积，提高了农作物的产量和经济效益。
二、渠道防渗技术的几个关键点
（一）渠道防渗的方法
为了有效改变原渠床的土壤渗透性能，我们采取通过两种方法：一是物理机械法，主要是通过减少土壤之间的空隙，从而达到减少渗漏的目的；另一种是化学法，即掺入一些化学材料，从而增强渠床土壤的不透水性。
除此之外，还可以通过设置防渗层的方式进行防渗处理，也就是用混凝土、塑料薄膜、砌石（砖）、沥青、水泥土和粘土等材料衬砌渠床。通过这种方式建成的渠道，至少可以减少渗漏损失50%～90%。就目前的情况来看，混凝土衬砌这一防渗技术的应用较为普遍，它具有较好的防渗防冲效果好、且耐久，其最大弱点在于投资较大。
（二）渠道防渗断面
在对灌区进行分析的过程中，我们需要对灌区渠道的防渗断面结构形式进行明确，要想判定灌区渠道的防渗断面可以依据渠道的流量大小以及工程的实际情况，包括灌区附近的回填土料、施工周期以及回填土的施工质量等等。对于弧形坡脚梯形断面或弧底梯形断面而言，因为他们近似于最佳水力断面，其流速分布十分均匀，而且易于拉沙，有助于减少淤积。此外，还能有效改善防渗渠道冻胀变形分布的不均匀性，能够在很大程度上减轻砼板的冻胀破坏，并减少裂缝和移位的现象发生。
（三）防渗材料选择
现今，很多渠道的防渗处理不到位，很多是由于防渗材料的选择不合理造成的。笔者认为，当前可采用复合土工膜进行防渗处理，它的抗拉强度较高，且抗穿透力和抗老化性能都很好，不需要设过渡层。除此之外，土工布的表面具有较大的摩擦力，因此防滑效果也较为理想，有利于安砌和浇筑砼板。与普通的塑料膜比起来，它施工起来更加简单，质量更有保障。
另外，也可以用焦油塑料胶泥进行防渗，它的造价相对较低，止水效果优良，在目前的很多灌区都得到了良好应用。
三、渠道防渗技术在灌区改造工程建设中的应用
近年来，我们在灌区改造工程的建设中大量地应用到渠道防渗技术，该技术通过其巨大的优势作用在现实中获得了好评。尤其在干、支渠衬砌改造的工程建设中，我们通过混凝土衬砌以及使用U型渠道断面等防渗措施，加之合理地选择防渗材料，在建设中取得了极大的成效，大大改善了灌区的工程面貌，明显提高了渠道的水利用系数。当前，要想更进一步地提高渠道水利用系数，有效地节省水资源和减轻老百姓的沉重负担，就应当广泛地推广应用渠道防渗技术，这样才能促进灌区改造工程的高效建设，在一定程度上扩大灌溉面积，促进灌区农业经济的发展。
通过对近年的灌区改造工程建设调查发现，当前的灌区在渠道防渗衬砌建设工程中，大多数灌区都采用了新材料、新技术和新工艺，比如内蒙古的河套灌区，已建立和形成灌排配套的骨干工程体系，大量使用渠道防渗技术，消除了一批关键工程的运行隐患，改善了整个灌区工程的运行工况，大大减少了渠道的输水损失，提高了渠道和渠系的水利用系数，年可节水超过2亿平方米。此外，还无形中改善了灌区的土壤种植条件，生态屏障的作用发挥的更加明显，对当地水资源的节约事业做出了大的贡献，同时给灌区老百姓带来了较大的经济效益与社会效益，更为促进灌区农业结构的调整起到一定的作用。
四、结束语
总而言之，对于灌区改造工程而言，渠道防渗技术具有其独特的优势，它不仅能够起到减少渠道渗漏损失的巨大作用，而且对节省灌溉用水量帮助极大，大大改善了以往灌区水资源浪费现象严重的局面。笔者认为，在未来的灌区建设过程中，我们要切实应用渠道防渗技术，让其发挥出应有的功能与价值。
参考文献
[1] 姜绪安，佘冬立，俞双恩. 渠道防渗技术在灌区改造工程建设中的应用研究[J]. 安徽农业科学，2012，10：6328-6330.
灌区工程 篇12
遵义灌区水泊渡泵站位于贵州省遵义县境内乌江左岸二级支流民乐河上的猪桶岩处,距遵义县城16.5 km。水库坝址以上控制集水面积241 km2,多年平均流量3.53 m3/s,多年平均年径流量为1.11亿m3,水库总库容5 510万m3。泵站设计流量为11.05 m3/s,设计扬程为113.5 m,最大扬程为134 m,最小扬程为97 m。工程初步设计采用方案为4台灌溉泵,其中3台工作1台备用,2台生活供水泵,其中1台工作1台备用,灌溉泵为立式单级单吸离心泵,设计扬程为113.5 m,设计流量为3.45 m3/s,电动机容量为5MW, 生活泵为卧式单级双吸离心泵,设计扬程为113.5 m,设计流量为0.7 m3/s,电动机容量为1.25 MW,泵站总装机为22.5 MW,其中灌溉水泵装机20 MW,工程属于大(2)型工程。初步设计报告于2001年1月通过水利部水规总院的审查,但是鉴于当时国内合适本泵站的水力模型较少,而且基本没有厂家生产过类似的泵,建议应对灌溉水泵机组进行专题论证以及优化设计。
本工程已于2002年4月开工建设,2005年8月水库建成并蓄水到正常蓄水位。为早日发挥工程效益,2007年7月,遵义灌区管理局委托贵州省水利水电勘测设计院对初步设计方案进行专题论证及优化设计。经过对国内水泵生产厂家的考察以及我国现有高扬程泵站的调研,结合工程的具体特点提出优化设计报告。
2 优化设计的必要性
遵义灌区水泊渡泵站初步设计方案于2001年通过审批,经过近几年的发展,灌区的需水情况以及水泵机组的设计制造水平已发生一些变化,为能更好地满足工程的建设任务以及适应工程的特点,对泵站机组选型方案进行重新优化设计至关重要。
2.1 灌区需水情况
由于灌区内工农业发展的,特别是近年年城市化进程的加快的发展,以及招商引资的发展,使灌区内的需水发生变化,经过对灌区需水进行统计分析,给出灌区按旬需水过程,具体参数见表1。
从上表可以看出:生活供水流量在一年中较恒定。灌溉供水在一年中流量分布很不均匀, 供水时段主要集中在5-8月。若按初步设计选定的机组方案,4台立式单级单吸离心泵和2台卧式单级双吸离心泵进行运行,机组的运行组合情况可以从图1中反映出来,根据灌区的需水情况过程,进行机组的运行组合。从图1中可以看出,不同水泵运行组合后的抽水流量和灌区的需水流量之间的差异为图中阴影部分,可以看出不匹配的时间段为一年中的大部分时间,而且不匹配的数量也比较大。本图仅表示了机组在设计工况下的运行组合情况。
2.2 机组设备情况
按初步设计方案,对于灌溉水泵单机流量为3.45 m3/s,设计扬程为113.5 m,电动机容量为5 MW,水泵形式为立式单级单吸离心泵。通过对我国已经建成的泵站调研以及目前国内具有代表性的水泵生产厂家进行实地考察,我国已建的泵站除了黄河万家寨引黄工程采用的日本荏原公司进口的水泵外,没有和本站规模相当的泵站,国内的水泵生产厂家也表示没有相应的水泵模型,设计制作均存在很大的风险。因此,水泊渡泵站水泵机组若采用初步设计方案,势必只能采用国际招标的采购方式。经过对于进口设备和国产设备的比较,进口设备在机组综合效益上比国产设备高出2%～3%,价格上约高1 100万元,本站灌溉泵年利用小时数不高,为1 797 h,年运行电费大约为2 480万kWh,因此综合比较投资效益,采用国产品牌机组较为合适本站的具体情况。
对于本站供水与需水之间流量不够灵活匹配,机组运行调度困难,目前国内无相应的水力模型,制造厂的设计制造存在一定的技术风险,因此有必要在保证泵站总规模的前提下进行机组选型优化,适当减少单机流量,尽量满足运行灵活而且保证机组国产化不存在技术风险。
3 高扬程泵站现状
我国泵站按其服务对象、扬程和地理位置不同,主要分布在以下3个地区:长江中下游及珠江三角洲地区、黄河中上游地区和其他地区.长江中下游及珠江三角洲地区的泵站除了引水之外,主要以低扬程排涝为主,水泵的形式主要为轴流泵或者贯流泵;黄河中上游地区的泵站高扬程多级提灌为主,水泵的形式主要为离心泵;其他地区是除了以上2处之外的其他地区,其地域分散,泵站类型较多。对于我国高扬程泵站的调研统计表明,80年代以前建设的工程,水泵单机流量大多在1.0 m3/s以下,80年代以后,随着我国对水泵的水力性能的研发以及国际招标引进的一些水泵,在高扬程大流量水泵方面有所提高,建成一些具有代表意义的工程[1,2,3,4,5],典型泵站具体见表2。
从表2中的参数可以看出我国在高扬程水泵站方面的一些信息,第一、作为供水重要性较高的泵站一般采用进口水泵机组,而对于重要性不是很高,尤其是年运行时间不长的灌溉泵站,考虑工程造价以及运行维护等因素采用国产水泵;第二、进口水泵的设计效率一般高于91%以上,而国产水泵效率很难突破90%,同一水平的进口水泵效率比国产水泵普遍高出5%以上,但是随着我国对水泵行业的科技研发力度加大,这一差距会逐渐缩小,目前来看,至少还存在4%～5%的差距;第三、介于进口和国产两者之间的水泵较少,如果能采用国际先进的核心技术或者关键的设备以提高水泵的性能,又能采用国内生产以降低水泵的成本,这样更能适合一些工程的具体需要[6,7,8]。
4 优化设计方案
水泊渡泵站机组优化设计基于灌区的水量供需匹配要求,结合泵站的运行组合方式,考虑机组设备的设计制造采购,经综合比较确定优化的原则为:在确保总供水规模不变的情况下,适当降低单台水泵的设计流量以满足运行调度灵活的要求,机组设备采用进口加国产的方式,水力模型采用国际先进模型,制造生产在国内完成。
根据优化设计的原则。选择装机台数分别为5台、6台、7台方案进行比较,由于泵站的年利用小时数仅为1 797 h,因此不设置备用泵,进行方案比较的全部为工作泵。主要从灌区需水过程要求,机组运行调度,机组设备设计制造以及工程投资等方面进行详细论证。认为本站机组台数为6台较为合适,首先满足灌区的供水要求,机组运行灵活,不存在较大供需矛盾的问题,其次机组设计制造难度不大,满足采用国际先进水力模型进行国内设计制造的要求,其次装机台数不算多,对于泵房土建投资影响不大,运行维护相对简单。该方案没有改变工程规模,投资上也未超过初步设计概算,所以该方案于2007年11月经贵州省水利厅以及省发改委审查批准,并报水利部备案。水泵设备招标按照优化设计的原则进行,要求具有国际先进水力模型试验条件或者具有先进水泵模型的国内合资企业参加竞标,最终采用中德合资上海KSB公司生产的RDLO型卧式单级双吸离心泵。
4.1 水泵基本技术参数
水泵设计流量为1.725 m3/s,设计扬程113.5 m,额定转速为750 r/min,比转速为78～100 m.kW,效率按照GB/T13007(离心泵 效率)和GB19672的节能评价要求进行要求,最优点效率不低于90%,其他工况点效率满足规定要求,进口流速V1不高于4.0 m/s,出口圆周速度U2不高于47～50 m/s,必要气蚀余量NPSHc不大于5.5 m,气蚀比转速C不大于1 000,水泵叶轮直径不大于1 200 mm。
4.2 水泵性能
由于水泵模型已在其他泵站上运用过,因此可以不要求做模型试验验收,但要求上海KSB公司对原型水泵进行CFD模拟分析,对水泵的内、外特性提出成果,并分析在各种工况下,特别是偏离最优工况下水泵机组的压力脉动。表3为中德合资上海KSB公司对水泵的性能保证值。
4.3 材料结构
采用不锈钢叶轮ZGZ06Cr13Ni4Mo,泵壳采用QT450-10,主轴材料采用1Cr17Ni2,满足机组的设计强度要求,以及叶轮抗气蚀磨蚀等的要求。水泵采用卧式结构,便于泵房布置减少土建投资,吸入方式采用双吸结构以减少轴向水推力,为便于安装检修,采用中开面结构形式。
5 结 论
经过对水泊渡泵站机组进行优化设计,将原初步设计方案的机组型号由立式单机单吸离心泵改为卧式单级双吸离心泵,单机流量由3.45 m3/s优化为1.725 m3/s,使机组运行调度更加灵活,抽水流量更能满足灌区需水要求,也使机组设备的设计制造难度更加合适目前水泵设备制造行业的水平,采用具有国际先进水力性能的水泵模型,在国内进行制造,既满足机组具有较为优越的效率特性、气蚀性能,而且又具有优越的经济性。
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