彭 浩

（長沙縣水利局，湖南 長沙 410100）

長沙縣位于湖南省東部偏北，地形以崗地平原為主，自然攔蓄條件差，缺乏大型骨干蓄水工程，可利用的水資源量并不豐富。縣域內(nèi)無大型灌區(qū)，有中型灌區(qū)15 處，其中重點中型灌區(qū)3 處，一般中型灌區(qū)12 處。2019 年，長沙縣為著重解決影響灌區(qū)骨干渠系正常運行的“卡脖子”問題，同時兼顧推進(jìn)農(nóng)業(yè)水價綜合改革、量測水設(shè)施建設(shè)和灌區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃化建設(shè)工作，積極向上級水利部門爭取實施了北山灌區(qū)節(jié)水配套改造項目。

1 項目概況

北山灌區(qū)位于長沙縣西北部，地處長沙、望城、汨羅3 縣交界處，土地相對集中連片，是長沙縣的糧食主產(chǎn)區(qū)。灌區(qū)建成于20 世紀(jì)70 年代，設(shè)計灌溉面積5.02萬畝，是以白溪沖與英婆沖等4 座?。á瘢┬退畮鞛橹饕?、高低骨干渠系組成的重點中型灌區(qū)。由于灌區(qū)多條干渠傍丘崗坡地修建，穿山跨河，經(jīng)過多年運行失修，存在隧洞坍塌、渡槽滲漏、倒虹吸堵塞、明渠淤積、部分渠段徹底斷流現(xiàn)象，實際灌溉面積萎縮，部分農(nóng)田“靠天吃飯”。為此，項目在前期工作階段通過現(xiàn)場詳細(xì)勘查和技術(shù)經(jīng)濟方案比選，采用低壓管道替代傳統(tǒng)渠道輸水，發(fā)揮管道灌溉節(jié)水、省時、省工、省地、省電、增產(chǎn)增效、便于管理等優(yōu)點。

項目于2019 年末開始實施，改造取水首部工程2處，鋪設(shè)管道47.6 km，砌筑管井266 處，安裝管道電磁流量計7 處。2020 年中項目完工即投入使用，灌溉效果明顯，群眾十分滿意。

2 方案分析

從長沙縣多年管灌項目建設(shè)經(jīng)驗來看，將管道與水源工程直接連通，利用小型水庫（塘壩）蓄水產(chǎn)生的水頭壓力給管道進(jìn)行自壓供水，是管灌效益發(fā)揮最大化的關(guān)鍵。要實現(xiàn)這種管道引水方式，有以下幾種方案：

1）破壩。管道破壩引水需對水源壩體進(jìn)行大開挖，然后安裝有壓管道。這種方案需要破壞壩體，施工難度大，建設(shè)周期長，造價高，對壩體整體結(jié)構(gòu)不利，存在安全風(fēng)險，適合小型灌區(qū)壩體不高的水源塘壩采用。

2）倒虹吸。管道倒虹吸引水可將虹吸管埋設(shè)在壩體內(nèi)外坡面上，不需要進(jìn)行大范圍破壩，施工簡單，工期短，造價低，但需要安裝抽真空設(shè)備和供電設(shè)施，運行管理難度大，對管材質(zhì)量要求高，其安裝高度還需要經(jīng)過嚴(yán)格的水力計算。

3）無壓放水涵管改建有壓管道。放水涵管一般埋設(shè)在小型水庫及塘壩壩體內(nèi)，結(jié)構(gòu)以箱涵或預(yù)制承插管為主，斷面較小，前端有放水控制和消能設(shè)施，涵管內(nèi)為無壓出流。無壓放水涵管改建有壓管道，一種方案是將有壓管道與放水管涵尾端閉縫對接，使放水涵管無壓出流變?yōu)橛袎撼隽?，這種取水方案雖然施工簡單造價低，但改變了放水涵管的設(shè)計運行模式，易造成涵管接頭（縫）承壓漏水，給壩體安全帶來極大風(fēng)險，不建議采用。另一種方案是將有壓管道從放水涵管尾端推入到前端消力井內(nèi)，然后在消力井出水口處封堵有壓管道與放水涵之間的空隙，放水時有壓流通過消力井直接進(jìn)入有壓管道。實施這種方案要求放水管涵縱向筆直不能彎曲，不然易造成管壁磨損或推入失敗，同時對消力井結(jié)構(gòu)、進(jìn)水口形式、施工人員、材料設(shè)備能否進(jìn)入也有要求，只適合部分滿足條件的無壓放水涵管進(jìn)行改建。

4）無壓放水洞改建有壓管道。放水洞是設(shè)在水庫放水控制和消能設(shè)施下游的無壓出流廊道，多為城門洞形，斷面較大，可以將有壓管道架設(shè)在洞內(nèi)一側(cè)，通過工程措施直接連通水庫，洞內(nèi)不再過水可變成檢修廊道。此方案對放水設(shè)施影響小，水庫整體結(jié)構(gòu)無影響，安全風(fēng)險低，缺點是放水洞如果縱向彎曲，會增加有壓管道安裝難度和固定措施工程量。

北山灌區(qū)白溪沖與英婆沖等4 座?。á瘢┬退畮靿胃咴?9～33 m 之間，均已完成除險加固工程建設(shè)，水庫放水設(shè)施為城門洞形放水洞。根據(jù)項目情況和現(xiàn)狀條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟方案比選，決定采用無壓放水洞改建有壓管道方案。

3 技術(shù)措施

以北山灌區(qū)白溪沖水庫無壓放水洞改建有壓管道為例。白溪沖水庫集雨面積4.66 km2，壩高27.5 m，壩長156.4 m，正常庫容284 萬m3，壩體為均質(zhì)土壩。放水洞位于右側(cè)壩肩山體巖層內(nèi)，襯砌斷面為城門洞形，長度168 m，高1.8 m，寬1.2 m。放水洞前端連接消力井，尾端連接低干渠。消力井進(jìn)水口為D400 圓形斜拉閘門啟閉。

1）管道選型。考慮到放水洞內(nèi)管道要求強度高，承受內(nèi)水壓力大，為避免運行事故發(fā)生，管道采用DN 400 鋼管，單節(jié)長度6 m，管端焊接法蘭盤，并進(jìn)行全面除銹防腐處理。

2）管道運輸與安裝。將單根管道吊運至制作的四輪平板小車上，人工推入洞內(nèi)適當(dāng)位置后，在四輪平板小車上將管道滾動調(diào)整與前一根管道法蘭螺孔位置對應(yīng)，然后采用千斤頂將管道頂起平推至預(yù)先砌好的支墩上，再落管進(jìn)行組對安裝。如遇放水洞縱向彎曲段，可配合適應(yīng)角度彎頭連接，并砌筑鎮(zhèn)墩固定。安裝順序按倒退式進(jìn)行，直至管道安裝至放水洞出口后，依次安裝管道流量計、限位伸縮器、管道閘閥及自動進(jìn)排氣閥，起到管道量測水、檢修及降低水錘影響的作用。

3）管道與斜拉閘連接。水庫水位降至消力井進(jìn)水口底部后，可在進(jìn)水口前端進(jìn)行臨時圍堰阻截來水，待消力井底部積水抽干后，按照設(shè)計尺寸將管道從消力井內(nèi)部插入進(jìn)水口，至斜拉閘基座底板孔口處進(jìn)行焊接，管道另一端配合豎向彎頭與放水洞內(nèi)管道進(jìn)行對接，焊接期間注意井內(nèi)通風(fēng)排煙。對于消力井內(nèi)彎管應(yīng)砌筑鎮(zhèn)墩予以固定保護(hù)，可以采用砌磚墻充當(dāng)鎮(zhèn)墩外模，內(nèi)扎鋼筋分層澆筑混凝土。

圖1 為管道在消力井和放水洞內(nèi)安裝剖面圖。

圖1 管道在消力井和放水洞內(nèi)安裝剖面

4 結(jié) 語

從該項目建成的效益來看，小型水庫無壓放水洞改建有壓管道不會對水庫消力井和放水洞造成結(jié)構(gòu)破壞，不影響水庫運行安全，提升了灌區(qū)水源供水能力，對緩解農(nóng)業(yè)灌溉與農(nóng)村供水矛盾，合理配置區(qū)域水資源，保障現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展及鄉(xiāng)村振興奠定了良好的基礎(chǔ)，是一種可以參考借鑒的技術(shù)方法。