時間:2023-03-23 15:23:58
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我國西北地區(qū)包括新疆、青海、寧夏、甘肅、陜西五省(區(qū))的全部和的西部等地區(qū),面積360萬km2,約占全國土地面積的37.5%。西北地區(qū)特定的自然環(huán)境和水資源條件,決定了水在其經(jīng)濟社會發(fā)展、生態(tài)環(huán)境建設(shè)中的極端重要性。發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)是西北地區(qū)農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟社會可持續(xù)性發(fā)展的重要保證。
西北地區(qū)降水稀少,蒸發(fā)強烈,水土資源分布不平衡,水資源供需矛后突出;另一方面,水資源開發(fā)利用不合理,農(nóng)業(yè)用水效率低,農(nóng)田灌溉水利用率僅為0.3~0.4左右,浪費極其嚴重。在發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)方面,問題表現(xiàn)在:節(jié)水認識上存在誤區(qū);節(jié)水灌溉技術(shù)水平低;灌區(qū)工程不配套,老化失修嚴重;節(jié)水資金投入不足;農(nóng)業(yè)灌溉水價偏低,水費到位差;節(jié)水管理體制不健全;節(jié)水農(nóng)業(yè)政策有待完善;農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)不夠合理;節(jié)水設(shè)備質(zhì)量不高,產(chǎn)業(yè)化程度低。
1.工程節(jié)水技術(shù)
工程節(jié)水主要從渠系輸水到田間灌水過程來考慮節(jié)水。渠系輸水過程的主要措施有節(jié)水渠道防滲和改渠道輸水為管道輸水節(jié)水等;田間灌水過程節(jié)水主要是改進地面灌水技術(shù),如大畦改小畦、長畦改短畦、平整土地,在缺水地區(qū)推廣膜上灌或膜下灌,有條件的地方推廣噴灌、微灌等灌溉新技術(shù)。
2.修建水利工程,對現(xiàn)有灌區(qū)工程進行技術(shù)改造和配套建設(shè)
在西北內(nèi)陸河源流區(qū),興建必要的山區(qū)水庫,攔蓄調(diào)控水資源,因地制宜的合并、改造、廢棄平原水庫,可減少蒸發(fā)造成的水資源浪費。同時,在有條件的支流興建控制性水利樞紐工程和局部調(diào)水工程,科學配置水資源,解決局部地區(qū)缺水問題。對現(xiàn)有的大、中、小型灌區(qū)工程進行以高效節(jié)水為中心的更新改造,這是壓縮農(nóng)業(yè)用水的重要措施。
3.加強渠道防滲襯砌
渠道防滲工程節(jié)水效益明顯,成本低廉,是諸多農(nóng)田灌溉節(jié)水措施中經(jīng)濟合理、技術(shù)可行的主要節(jié)水措施之一,同時又是當前農(nóng)田灌溉節(jié)水工程改造中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。渠道采用防滲技術(shù),一是能加快輸水速度,縮短灌溉時間,能充分利用渠水,擴大灌溉面積,減少地下深層淡水的開采;二是與土壟溝相比,渠道防滲可節(jié)水40%~45%;二是灌區(qū)大部分為自流灌溉,節(jié)能效益顯著。四是省去土渠每年維修費用、縮短澆地時間,可省工30%~50%。陜西、甘肅等地試驗資料表明:渠道防滲可使渠系水利用率提高20%~40%,減少渠道滲漏損失50%~90%,此外,渠道防滲還具有加大過水能力、減小過水斷面、加快輸配水的速度、節(jié)省土地等優(yōu)點。
4.鋪設(shè)低壓管道輸水
管道輸水具有節(jié)水、輸水迅速、省地、增產(chǎn)和有利于搶季節(jié)等優(yōu)點,與土渠相比較,利用管道輸水水的利用系數(shù)可提高到0.95,節(jié)電20%~30%,省地5%~增產(chǎn)幅度10%左右。管道輸水灌溉技術(shù)被認為是投資最省、節(jié)水最有效、管理最方便的一種輸水灌溉技術(shù)[1],目前管道輸水技術(shù)主要在井灌區(qū)推廣應用,自流灌區(qū)也開始采用管道輸水技術(shù)。低壓管道輸水已有于幾年的發(fā)展歷史,適用于各種地塊、作物及種植方式,為群眾所熟悉和接受,工程使用率高,是目前非常成熟的工程節(jié)水技術(shù)。
5.平整土地,溝畦改造,改進地面灌水技術(shù)
地面灌溉方法是目前應用最廣泛、最主要的灌水技術(shù)[2]。據(jù)有關(guān)研究結(jié)果表明,畦田、溝的規(guī)格適宜,操作合理得當,田間水利用系數(shù)可達到0.8以上,灌溉定額可大幅度下降。膜上灌較一般地面灌溉可節(jié)水30%以上,高者可達50%以上,波涌灌(包括畦灌、溝灌)可節(jié)水10%~30%灌水均勻度及儲水效率均明顯提高,分根交替灌溉可節(jié)水15%~30%,這足以表明地面灌水改進提高應用后的節(jié)水潛力[3]。
平整土地是提高地面灌水技術(shù)和灌水質(zhì)量,縮短灌水時間,提高灌水勞動效率和節(jié)水增產(chǎn)的一項重要措施。一般而言,渠灌區(qū)若不采取任何節(jié)水措施,采用田間大塊劃小和土地平整工程,可是灌溉水利用系數(shù)提高0.05~0.10。畦灌是耕地經(jīng)平整后,利用畦埂將田塊劃分成小塊進行灌溉;溝灌是在作物行間開挖灌水溝,灌溉水從輸水溝進入灌水溝后,在水流動的過程中由溝底和溝壁向周圍入滲濕潤土壤的方式進行灌溉。畦灌要求的地面坡度以0.001~0.003為宜,最大不要超過0.01;溝灌要求地面坡度以0.003~0008為宜,最大不要超過0.02。
結(jié)合土地平整,進行田間工程改造,劃長畦(溝)為短畦(溝),改寬畦為窄畦,設(shè)計合理的畦溝尺寸和入畦(溝)流量,可大大提高灌水均勻度和灌水效率。陜西洛惠渠的研究表明,在入畦單寬流量為3~5L/s時,灌水定額隨畦長而變,當畦長由100m改為30m時,灌水定額減少150~204m3/hm2;當畦長30~100m時,畦單寬流量從2L/s增加到5L/s灌水定額可降低150~225m3/hm2。6.推廣應用噴灌、滴灌、微灌、膜上灌、膜下灌節(jié)水新技術(shù)
噴灌可將水均勻地噴灑在作物上,它可以根據(jù)作物的不同生育期、不同需水量科學控制灌水定額,平均灌水定額30m3。噴灌工程不需平整耕地、修建田間毛渠和打埂,一般可以節(jié)省土地10%~20%。噴灌灌水均勻,節(jié)約用水,對地形的適應性強,與地面灌溉相比,大田噴灌一般可省水30~50%,增產(chǎn)10~30%。噴灌的主要缺點是一次性投資較高,受風的影響大,在多風的季節(jié),會出現(xiàn)噴灑不均勻,蒸發(fā)損失增大。
滴灌工程是目前科技含量最高、起點最高的節(jié)水形式,是高效農(nóng)業(yè)的首選。滴灌與一般的畦灌相比有很多優(yōu)點,具體主要體現(xiàn)在以下四個方面:一是省水,滴灌屬局部灌溉,僅濕潤作物根區(qū)附近的土壤,避免了輸水損失和深層滲漏損失,地表濕潤,減少了地面蒸發(fā),節(jié)水率可達80%,能最大限度利用水源。二是省肥,在滴灌過程中,用施肥罐將可溶性肥料隨水滴入作物根部發(fā)育區(qū),可有效地使肥料利用率由30%~40%提高到50%~60%。二是省工,無須平地、筑埂、打畦。滴灌土壤不板結(jié),壟間于燥,可減少中耕和除草等投工,省工50%~80%。四是適應性強,它對地形適應能力強,在坡度為50°~60°的陡坡上,也可以采用滴灌系統(tǒng),由于滴灌是小水勤滴,適時適量,土壤理化性能好,一般可增產(chǎn)20%~30%以上[3],并可有效地改善蔬菜的品質(zhì)。不過,滴灌投資大,因此,更適于經(jīng)濟作物,是溫室大棚中最理想的灌水技術(shù),隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的不斷深人和高產(chǎn)值、高效農(nóng)業(yè)的推廣,滴灌將得到更多的應用。
微灌將水和肥料澆在作物的根部,它比噴灌更省水、省肥。當前推廣的主要型式有微噴灌、滴灌、膜下滴灌和滲灌等。膜下滴灌具有增加地溫、防止蒸發(fā)和滴灌節(jié)水的雙重優(yōu)點,節(jié)水效果最好,近幾年,隨著產(chǎn)品國產(chǎn)化和價格的降低,在我國西北地區(qū)得到迅速推廣。
1996年新疆石河子墾區(qū)在大田(棉花)應用膜下滴灌技術(shù)取得成功,1999年開始大面積推廣應用,力薦在全國范圍內(nèi)進行推廣。據(jù)統(tǒng)計膜下滴灌單位面積平均用水量是傳統(tǒng)灌溉方式的12.5%,是噴灌的50%,是普通滴灌方式的70%。采用膜下滴灌技術(shù)后,不需要修農(nóng)渠,也不需要筑硬打畦。操作簡便,節(jié)省機力費和人工作業(yè)費,并節(jié)省抽水電費和肥料費,有效降低了生產(chǎn)成本。膜下滴灌
可使作物根系經(jīng)常維持適宜{水分、通氣和養(yǎng)分狀態(tài),因此,作物增產(chǎn)顯著。
2.工作重點(1)加強水源井和供水工程建設(shè)人口居住集中的地方全部安裝自來水,提高入戶率和供水標準,實現(xiàn)“戶戶通”自來水,達到城鄉(xiāng)同質(zhì)。分散牧戶開展以打筒井和供水基本井為主、自來水和儲水窖為補充的飲水安全工程建設(shè),提高水質(zhì)標準和供水保證率,實現(xiàn)“適時、適量、適質(zhì)”供水。(2)改造筒井,提升水質(zhì)將牧區(qū)石頭井、草皮井、柳芭井等不合格淺層水源井全部改造成機電井或水泥管筒井,加高井臺,設(shè)置井蓋,采取井、房、機(泵)、罐、槽全配套,封閉運行,機械提水,人畜分開使用,確保水質(zhì)水量全部達標。(3)發(fā)展家庭牧場供水結(jié)合全面建成小康社會和新牧區(qū)建設(shè)要求,進一步提高供水能力建設(shè)。計劃在“十三五”期間以牧戶為單元,以現(xiàn)有水源為主,發(fā)展家庭牧場供水自來水化。(4)加強儲水窖和集雨水工程建設(shè)以北部牧區(qū)為重點,在嚴重缺水和遠距離拉水地區(qū),采取新打水源井與儲水窖相結(jié)合的辦法解決牧民飲水安全問題。不具備打井條件的采取1眼水源配套7~8個儲水窖,縮短牧民拉水距離,擴大飲水安全覆蓋度。在地下水嚴重匱乏地區(qū)建一部分集雨水工程,解決飲水困難問題。
二、意見和建議
1.進一步提高牧民飲水安全標準錫盟存在的飲水安全問題主要是水質(zhì)差和缺水,水質(zhì)差又是由多種原因形成的。在過去的幾年,主要解決高氟和苦咸水問題,其他水質(zhì)問題還沒有完全解決。在缺水原因中,主要是牧民居住分散,打井數(shù)量不足,取水距離遠,可供水資源量少,而且部分水源水質(zhì)不達標。在已建工程中,實際解決人口遠少于規(guī)劃人口,仍有一部分牧民達不到飲水安全標準。在“十三五”期間,建議在牧區(qū)集中居住的嘎查、移民村、蘇木鄉(xiāng)鎮(zhèn)實現(xiàn)“戶戶通”自來水,提高居民生活飲用水水質(zhì)標準,實現(xiàn)城鄉(xiāng)同步發(fā)展。在不宜建集中供水工程的牧區(qū)加密水源井建設(shè),爭取實現(xiàn)“一戶一井”目標。
2.將牲畜飲水投資專項列入規(guī)劃牲畜是牧民的生產(chǎn)資料和生活資料,解決牲畜飲水困難問題又與牧民的生產(chǎn)和生活密切相關(guān)。牧民為解決牲畜飲水所消耗的時間、人力和取水費用等遠遠超過人的用水付出。如果能將牲畜飲水困難問題解決,將是解決牧區(qū)飲水安全問題的有力舉措。建議將解決牲畜飲水困難投資納入國家補貼范圍,并列為“十三五”規(guī)劃專項投資。
2水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術(shù)應用
水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術(shù)的應用是一項系統(tǒng)性的工作,其主要內(nèi)容包括了確定配合比、混凝土澆筑、養(yǎng)護工作、施工質(zhì)量控制等內(nèi)容。以下從幾個方面出發(fā),對水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術(shù)應用進行了分析。
2.1確定配合比
確定配合比是水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術(shù)應用的基礎(chǔ)和前提。在水利工程的渠道工程施工過程中混凝土的配合比應當通過相應實驗來證明其可靠性和工程強度,既能夠有效的滿足之前水利工程的設(shè)計技術(shù)指標和相應的施工要求,并且應當在經(jīng)過有關(guān)部門的審批之后才可以使用。除此之外,在確定混凝土配合比過程中,有關(guān)單位應當確?;炷恋氖┕づ淞闲枰诮?jīng)過審核之后才能進行簽發(fā),并且在實際的施工過程中應當嚴格按照簽發(fā)的混凝土施工配料單來進行混凝土的配料,在這一過程中嚴禁水利工程施工人員對其進行擅自的更改。另外,在確定配合比的過程中水利工程施工員一旦在施工配料中出現(xiàn)了相應的漏配、少配或者是錯配,則配比出來的混凝土則不能被允許進倉或者是進行其他使用。只有在其質(zhì)量要求符合了我國《水工混凝土施工規(guī)范》的相關(guān)質(zhì)量要求后才能對其進行使用,從而在此基礎(chǔ)上促進水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術(shù)應用有著更加牢固的基礎(chǔ)。
2.2混凝土澆筑
混凝土澆筑對于水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術(shù)應用的重要性是不言而喻的。在混凝土的澆筑過程中水利工程施工人員應當首先進行基礎(chǔ)面處理例如在進行砂礫地基的處理過程中工作人員應當首先清理雜物,然后在此基礎(chǔ)上整平建基面,并且在澆10~20cm低標號混凝土時作墊層,從而有效防止漏漿現(xiàn)象的出現(xiàn)。除此之外,在混凝土的澆筑過程中工作人員應當首先對于土基進行相應的碎石鋪墊工作,然后在這一工作進行完畢后蓋上濕砂,然后再進行混凝土的澆筑。另外,在混凝土澆筑過程中工作人員應當對縱縫表面可不鑿毛,但應沖洗干凈,以利灌漿。施工縫鑿毛或沖毛后,應用壓力水沖洗,使其表面無碴、無塵,在結(jié)合面鋪水泥漿或小級配混凝土,才能澆筑混凝土,確保施工縫結(jié)合良好。
2.3養(yǎng)護工作
養(yǎng)護工作的有效進行是水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術(shù)應用的重中之重。眾所周知混凝土的養(yǎng)護工作是水利工程質(zhì)量提升的重要保證之一。由于水利工程中的混凝土往往存在襯砌結(jié)構(gòu)壁薄和外露面積較大等特點,因此在進行混凝土的養(yǎng)護工作時工作人員應當采取相應的專業(yè)手法來對其進行養(yǎng)護,例如可以在混凝土的表面覆蓋濕草簾、濕蘆席,從而通過這種方法來減少混凝土可能存在的較大溫差,最終有效減少混凝土裂縫、混凝土變形等問題的出現(xiàn)。
2.4施工質(zhì)量控制
施工質(zhì)量控制是水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術(shù)應用的核心內(nèi)容之一。在水利工程的施工過程中為了更好地保證混凝土的質(zhì)量,除必須選擇適宜的原材料及確定恰當?shù)呐浜媳韧?,在施工過程中還必須對混凝土原材料、混凝土拌和物及硬化混凝土進行質(zhì)量檢查和控制施工過程中,原材料的質(zhì)量的波動對混凝土的質(zhì)量有很大的影響,如水泥強度的波動直接影響到混凝土的強度,最終促進了水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術(shù)應用應用效率得到有效提升。
1.1面板抗凍配套施工技術(shù)
由于受冬季氣候條件的影響,寒冷地區(qū)的面板壩在施工過程中會出現(xiàn)橡膠板與混凝土不能緊密結(jié)合的現(xiàn)象,使止水結(jié)構(gòu)不能發(fā)揮其作用,其主要表現(xiàn)為兩個方面。一是當角鋼與橡膠板、橡膠板與混凝土的結(jié)合處遇到水后,會產(chǎn)生冷凍膨脹,增大拉拔力,對止水結(jié)構(gòu)發(fā)揮作用產(chǎn)生很大的干擾;二是角鋼與橡膠板止水蓋受冰面沉降的影響,使止水結(jié)構(gòu)的凍部在拉力及剪力的影響下對自身產(chǎn)生破壞。要對止水結(jié)構(gòu)的材料及止水結(jié)構(gòu)進行優(yōu)選與優(yōu)化,還要注意對橡膠蓋板端頭進行處理,同時還要拓展橡膠板的功能使用范圍。這些技術(shù)的優(yōu)化,不僅降低了來自寒區(qū)冰面的膨脹力與拉拔力,提升止水結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性及防凍能力,還能延長止水結(jié)構(gòu)的使用期限,對寒區(qū)壩體的長久運行提供了重要保障。
1.2混凝土面板石壩固坡技術(shù)
在傳統(tǒng)的墊層料坡的施工過程中,通常用超填、削坡及碾壓等方式完成對料坡的處理。具體操作為在墊層料坡超出設(shè)計線30厘米的時候進行碾壓處理。在墊層料坡填土15米左右時進行削坡與碾壓處理。但由于采用這樣的方式不僅施工工期較長,操作工序繁瑣,而且對料坡的坡面也無防護設(shè)施處理,在受到雨水沖擊的情況下,容易對料坡的墊層密度造成影響,從而不能保證寒區(qū)面板的穩(wěn)定性。因此,為了更好地解決這一問題,可將固坡砂漿與墊層料施工緊密結(jié)合,使面板形成一個均勻穩(wěn)定且高強度的工作面,這種工作基面的形成不僅能緩解汛期壓力,發(fā)揮擋水的性能,還能提高寒區(qū)面板混凝提的抗裂、抗?jié)B性能,增強設(shè)備的實用性。通過這項技術(shù)的實施,不僅能縮減施工工期、簡化施工工序,還能降低施工成本,提高施工過程的靈活性。
1.3可控補償防裂技術(shù)
由于混凝土堆石壩技術(shù)不僅具有取材簡易、操作方便等特點,還能簡化工期,降低施工成本,對寒區(qū)面板的穩(wěn)定性有著重要的保障,因此,在國內(nèi)外應用較為廣泛。但在實際施工過程中,仍存在一些因素對寒區(qū)面板的防裂、防滲性能造成影響,這主要是由于堆石壩的面板是一種通過混凝土澆筑形成的薄板,由于在施工期間內(nèi)受環(huán)境的溫度、濕度及自身密度不均勻的影響,會使面板的混凝土產(chǎn)生干縮變形,對面板密度較小的部位產(chǎn)生較大的拉力應變,從而導致裂縫的產(chǎn)生,對面板的防滲效果造成嚴重的影響。通過采用膨脹劑及減縮劑的制配,實現(xiàn)對混凝土收縮的補償,從而提升混凝土石壩的抗?jié)B與抗裂心性能。
2寒區(qū)土石壩防滲心墻施工技術(shù)
2.1冬季低溫施工技術(shù)
新型的冬季低溫施工技術(shù)主要是指通過對鋪布碾壓及對金屬罩的覆蓋利用等措施,實現(xiàn)對冬季施工的保溫。碾壓式瀝青混凝土技術(shù)打破了施工規(guī)范對環(huán)境溫度的要求,使其最低施工溫度達到-17℃。而瀝青混凝土防滲心墻的碾壓施工能使芯樣的孔隙率小于3%,且滿足抗?jié)B試驗無滲漏的要求。該項技術(shù)通過提模施工工藝的使用,采用土工無紡布對混凝土砌塊副墻的代替,不僅能解決寒區(qū)冬季低溫施工造成的困難,降低施工成本,還對提高防滲心墻整體的防滲性及變形穩(wěn)定性有很大的幫助作用。
2.2振搗式防滲心墻的施工技術(shù)
振搗式防滲心墻技術(shù)最早應用在尼爾基水利樞紐工程中。由于傳統(tǒng)的防滲心墻技術(shù)主要采用瀝青混凝土碾壓式及澆筑式,雖然具有一定的施工效果,但操作工序較為復雜,且施工成本較高,因此應用并不廣泛。但振搗式防滲心墻的出現(xiàn)不僅填補了國內(nèi)外防滲心墻技術(shù)的空白,還具有很好的施工效果。它與其他產(chǎn)品不同,不受瀝青材料產(chǎn)品的制約,且具有設(shè)備簡便,造價低廉的特點,在國內(nèi)外防滲心墻技術(shù)施工中得到了廣泛的應用。
一、問題的提出
在八十年代初,在城市供水水源的調(diào)研基礎(chǔ)上,于1982年2月四川省給水排水情報網(wǎng)年會期間,第一次提出重力流供水的方案,在研究重力流供水的范圍過程中我們引伸出區(qū)域性供水的思路,并進一步討論區(qū)域性集中供水系統(tǒng)和區(qū)域性供水集中管理系統(tǒng)模式的區(qū)別、聯(lián)系及其實用價值。
二、區(qū)域性供水的模式
區(qū)域性供水系統(tǒng)的主要特征是不僅為中心城市供水,還同時向作為城市、場鎮(zhèn)及廣大農(nóng)村集居點供水,按照水源水系、地理環(huán)境特征或一定的行政區(qū)劃確定供水區(qū)域,供水面積小至數(shù)十平方公里,大至數(shù)千平方公里。它把一個區(qū)域內(nèi)的若干個凈水廠及其配套企業(yè)聯(lián)合為一體,統(tǒng)一開發(fā)、分配水資源,水費的收取辦法又因輸配水距離及高差而有所差異的新型網(wǎng)絡(luò)供水系統(tǒng)。我們認為,區(qū)域性供水的模式主要有兩種,即區(qū)域性供水集中管理的模式和區(qū)域性集中供水的模式。
2.1區(qū)域性供水集中管理的模式
2.l.l區(qū)域性供水集中管理是所轄區(qū)域的供水及其配套服務企業(yè)實行統(tǒng)一管理,但管網(wǎng)系統(tǒng)不一定連成一體,即水源和管網(wǎng)都可能是分散的。例如,臺灣有兩個水公司,一個臺北市自來水公司,另一個是臺灣自來水公司,后者就是區(qū)域性供水管理型的企業(yè)。另悉,山東省濟寧市已將該市下屬各縣鎮(zhèn)自來水公司統(tǒng)一聯(lián)合成立濟寧市供水集團總公司。
2.l.2區(qū)域性供水集中管理系統(tǒng)是一個跨行政管理轄區(qū)概念的系統(tǒng),跨地區(qū)的供水企業(yè)可以濃縮一定數(shù)量的技術(shù)人才、管理人才,為整個區(qū)域經(jīng)濟服務,從而有利于人才素質(zhì)的提高與效能的發(fā)揮。
2.1.3區(qū)域性供水管理型的企業(yè),可以不受一城一鎮(zhèn)的限制,較合理地綜合考慮水資源的有效利用,借助集團化的優(yōu)勢,可以開拓為此服務的諸多工業(yè)項目,特別是水工業(yè)項目,組織社會化生產(chǎn),確保原材料、消耗材料的合理調(diào)配,減少流動資金的占用。整個企業(yè)的運轉(zhuǎn)可以更為有效,求得較好的經(jīng)濟效益與社會效益。
2.2區(qū)域性集中供水的模式
2.2.1區(qū)域性集中供水是水源相對集中、管網(wǎng)連成一片的供水系統(tǒng),較多地實行長距離輸配水,水費的收取辦法又因輸配水距離及高差而有所差異,這種多水源、多水廠并網(wǎng)的區(qū)域集中供水系統(tǒng),比原先分散的、獨自的、小規(guī)模的供水系統(tǒng),提高了系統(tǒng)的專業(yè)性、合理性、可靠性與經(jīng)濟性。這樣的系統(tǒng)在經(jīng)濟發(fā)達的國家里是較多的。在日本于1986年已有166個,在英國、美國、法國等發(fā)達國家亦很多,譬如華盛頓北方水廠的供水范圍已達2849km2,供水區(qū)域內(nèi)的地面高差達274m,由兩個水廠(一個取湖水、一個取河水)并網(wǎng)供水。
2.2.2區(qū)域性集中供水系統(tǒng)是一個多水源合并管網(wǎng)的管理系統(tǒng),多水源統(tǒng)一的供水環(huán)狀管網(wǎng)系統(tǒng)的建立,極大提高了供水的安全可靠性。通過強化調(diào)度功能,協(xié)調(diào)供需關(guān)系,使系統(tǒng)處于合理、經(jīng)濟的運行狀態(tài)。
2.3兩種區(qū)域性供水模式的密切聯(lián)系
2.3.1我們在探討區(qū)域性供水的同時,提出了區(qū)域性集中供水模式與區(qū)域性供水集中管理模式兩個既有區(qū)別又有密切聯(lián)系的概念,二者同屬區(qū)域性供水范疇。我們認為作這樣的區(qū)分是有特別意義的。區(qū)域性集中供水是區(qū)域性供水的高級形式,區(qū)域性供水管理系統(tǒng)也可能過渡為區(qū)域性集中供水系統(tǒng)。在一定時間、空間或經(jīng)濟發(fā)展程度條件下,即使不能進行區(qū)域性集中供水,僅僅通過采用區(qū)域性供水集中管理,對其管轄范圍內(nèi)的供水部門和相關(guān)企業(yè)實現(xiàn)人才和資源的合理配置,對于提高水質(zhì)和供水普及率(水量),提高供水整體服務水平都具有不可估量的作用。
2.3.2在可能實行區(qū)域性集中供水的地方,首先實行區(qū)域性供水集中管理是必要的,可以避免各自為政和各種短期行為,造成長期分散重復小規(guī)模建設(shè)投資,從而對一定區(qū)域統(tǒng)一分配水資源、提高供水基礎(chǔ)設(shè)施服務能力、發(fā)揮區(qū)域性供水企業(yè)的規(guī)模效益起著促進作用。
三、區(qū)域性供水研究的意義
3.1社會發(fā)展的趨向
數(shù)千年來的文明歷史表明,社會生產(chǎn)力的提高,經(jīng)濟的發(fā)展,促使了城鎮(zhèn)的形成與發(fā)展,特別是近兩個世紀以來,科技的進步,大型工業(yè)、集團化經(jīng)濟的崛起,人們更加速了向城市遷移。以大城市為核心的區(qū)域性經(jīng)濟帶逐步形成,以當今經(jīng)濟發(fā)達的國家為例,日本有1/3人口集中在東京的周圍地區(qū)。就是象我國這樣的發(fā)展中國家,城市人口的數(shù)量增長很快,城市的規(guī)模在擴大,以大城市為核心的經(jīng)濟帶正在形成,這也許是社會發(fā)展的必然趨向。
3.2水資源的合理分配
自古至今,凡是有人群起居的地方必然有水源,凡是現(xiàn)代化的城市必然有相應的集中供水事業(yè)。工農(nóng)業(yè)的發(fā)展,人口的增加,水作為一種無法替代的資源是有限的,就全世界而言,已有不少專家預測下世紀的主要危機是水危機。而我國的水資源相對而言是不豐富的,平均年水資源總量約為28000多億m3,居世界第六位,但人均水資源量只有2730m3/人,僅為世界人均值的l/4??傊Y源已成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的主要因素之一,對于淡水資源科學開發(fā)、合理分配、區(qū)域性綜合規(guī)劃管理是至關(guān)重要的。
3.3區(qū)域性供水是供水事業(yè)發(fā)展的趨向之一
3.3.l區(qū)域性供水系統(tǒng)在經(jīng)濟發(fā)達的國家里是較多的。但在國內(nèi)盡管我們在1990年提出建立這樣的系統(tǒng),經(jīng)四川省科技情報所查新表明還屬首次。我們認為,隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,區(qū)域性供水系統(tǒng)的出現(xiàn)與發(fā)展,必然成為普及城鄉(xiāng)供水的趨向之一。
3.3.2特別需要說明的是,一個村設(shè)一個供水站,一個鎮(zhèn)設(shè)一個水廠,一個縣市設(shè)一個自來水公司,他們之間彼此獨立、各自為政的現(xiàn)象在國內(nèi)是普遍的,他們在開創(chuàng)供水事業(yè)上曾經(jīng)作出了極大的貢獻。但是隨著經(jīng)濟的發(fā)展,城市化水平的提高,區(qū)域性經(jīng)濟帶的形成,作為重要基礎(chǔ)設(shè)施的供水系統(tǒng)不進行管理上的深化改革,很難為高速發(fā)展的經(jīng)濟建設(shè)服好務,很難為人們提供優(yōu)質(zhì)的飲用水。供水系統(tǒng)深化改革的過程中,區(qū)域性供水管理模式是一個趨向。
四、區(qū)域性供水的可行性
4.l跨行政轄區(qū)的供水,這將打破目前供水企業(yè)隸屬一個行政轄區(qū)管理的慣例,但供水企業(yè)通過股份制管理模式可以協(xié)調(diào)各行政轄區(qū)對供水的需求關(guān)系,還可緩解水利部門與城建部門對供水企業(yè)隸屬關(guān)系上的爭議。
4.2隨著城鎮(zhèn)化水平的提高,伴隨中心城市經(jīng)濟帶的形成,區(qū)域內(nèi)對供水的水質(zhì)、水量以及供水連續(xù)性提出了更高的要求,促使供水企業(yè)間的橫向聯(lián)合,促使區(qū)域性供水管理模式的形成,促使中心城市的供水企業(yè)更好地為區(qū)域范圍內(nèi)的供水事業(yè)服務。
4.3隨著改革開放政策的深化,那種小而全、各自為政的管理模式受到了沖擊,為了取得更大的環(huán)境效益、社會效益以及經(jīng)濟效益的努力,有利于供水企業(yè)之間的聯(lián)合。
4.4由于水資源的緊缺,區(qū)域內(nèi)水資源的統(tǒng)一規(guī)劃、合理開采、統(tǒng)籌分配,有可能促使區(qū)域內(nèi)供水部門、供水企業(yè)之間的聯(lián)合。否則爭水、搶水等問題必將導致社會化矛盾。
4.5近十多年來作為供水系統(tǒng)的建設(shè)投資,主要是向用水單位籌集的,政府部門只是政策上的照顧,因此跨行政區(qū)劃的區(qū)域性供水企業(yè)亦可按此途徑解決。
4.6在條件許可的實施區(qū)域性集中供水模式中,以誰受益、誰出資,誰出資、誰優(yōu)先的原則,由點、連線到面的實施策略,并且以區(qū)域集中供水與局部分散供水相結(jié)合的模式規(guī)劃,不作一刀切。
五、區(qū)域性供水量的預測方法
區(qū)域范圍內(nèi)的需水量主要分為中心城區(qū)的需水量、衛(wèi)星城鎮(zhèn)及縣制鎮(zhèn)和村鎮(zhèn)的需水量,根據(jù)各自的供水特點和城市總體規(guī)劃布局,宜分別用不同方法作預測。預測期限可分為三個期間,即近期、中期、遠期。中期的預測應是目前作區(qū)域性供水研究中供水量預測的重點。
5.1中心城區(qū)
對中心城區(qū)的供水量預測,針對其歷史數(shù)據(jù)資料較為完整的特點,可收集近數(shù)十年的供水量、售水量、供水人口、工業(yè)用水重復利用率等數(shù)據(jù),采用微觀定額法、供水量遞增率法、時間序列趨勢法、多元回歸分析法等多種預測方法,然后對預測結(jié)果作相應檢驗和綜合分析,即得出中心城區(qū)各預測時期的需供水量。
5.2衛(wèi)星城市和一般縣鎮(zhèn)
5.2.l對衛(wèi)星城市的需水量預測,主要依據(jù)政府對城市總體規(guī)劃的衛(wèi)星城市布局及人口規(guī)劃,采用微觀定額法預測和專家調(diào)查法為主,其用水定額與中心城區(qū)取值相近,并結(jié)合工商業(yè)分布確定其需水量。
5.2.2區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有的各區(qū)、縣(市)獨成體系的分散供水系統(tǒng)是在一定歷史條件下力就近解決當?shù)爻擎?zhèn)的供水而自然形成的,在相當長一段時間內(nèi)發(fā)揮著積極作用。隨著各地經(jīng)濟的迅速發(fā)展,城市鄉(xiāng)村呈現(xiàn)出一體化趨勢,城市化水平普遍提高,新建和內(nèi)遷了不少企業(yè),其需水量不是簡單按自然遞增率遞增,而是呈階躍式劇增,市政供水基礎(chǔ)設(shè)施能力明顯不足。結(jié)合各縣城目前供水現(xiàn)狀特點和供水發(fā)展階段,參照中心城區(qū)相應階段和類似城鎮(zhèn)用水量標準,考慮到供水發(fā)展規(guī)模和水量平衡,可選擇多個方案分別計算,結(jié)果可能與接問卷統(tǒng)計的專家調(diào)查法相差較大。原因較明顯,主要是圍繞中心城區(qū)的周邊縣區(qū)城鎮(zhèn),隨著農(nóng)村集鎮(zhèn)化、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的廣泛興建,城鄉(xiāng)一體化的發(fā)展格局趨勢所至,其社會經(jīng)濟發(fā)展突飛猛進,這種按自然常規(guī)遞增測算的結(jié)果已明顯不能適應客觀發(fā)展的要求,建議采用在廣泛征集各縣區(qū)資料的基礎(chǔ)上得出的專家調(diào)查預測法結(jié)果,較為符合地區(qū)實際。
5.3農(nóng)村集鎮(zhèn)
這里所指的村鎮(zhèn)供水量,是經(jīng)調(diào)研后確認需由集中供水方式解決的部分村鎮(zhèn)的需水量??蓞⒄沼嘘P(guān)村鎮(zhèn)供水的資料,結(jié)合農(nóng)村經(jīng)濟改革,鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及村鎮(zhèn)規(guī)模發(fā)展迅速的狀況,城市市域內(nèi)村鎮(zhèn)的用水水平必然向城市水平逼近,仍可根據(jù)以定額法為主的計算結(jié)果確定其需水量。
六、結(jié)論
6.l區(qū)域性供水模式的研究,是區(qū)域性經(jīng)濟迅猛發(fā)展的前提下,對供水企業(yè)深化改革的一項綜合性研究成果。
6.2本文提出了兩種模式,對于區(qū)域性供水集中管理的模式,具有廣泛的推廣意義,它有利于水資源的合理使用,它有利于供水企業(yè)服務水平的提高,它有利于水工業(yè)相關(guān)項目的發(fā)展;而區(qū)域性集中供水模式是在特定條件下形成的較好的供水模式,它又是區(qū)域性供水的高級模式,它雖沒有推廣的普遍意義,但它具有獨特的優(yōu)越性。比如**地區(qū)采用了重力流方式的區(qū)域性集中供水模式后在規(guī)劃的2010年供水工程中可節(jié)水10950萬m3/a,可節(jié)電達2億kwh/a。
6.3區(qū)域性供水摸式是供水事業(yè)發(fā)展的趨向之一,但不是唯一的模式,決不應一刀切、一風吹,應因勢利導,自愿聯(lián)合。但政府部門在政策上應有所導向。
參考文獻
[1]何維華,試論**地區(qū)區(qū)域性供水,**建筑,1990年10月
一、工程概況
北疆供水工程總干渠為大(2)型II等工程,渠線全長100多km,主要有引水明渠、隧洞、渡槽、分水閘、節(jié)制退水閘、防洪工程以及伴渠公路、35KV輸變電線路、通訊光纜-等組成。運行期為每年的4月至9月,主要任務是向沿線農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)及下游地區(qū)輸送工農(nóng)業(yè)用水。
二、工程特點
(一)工程地處荒漠、戈壁,環(huán)境條件惡劣
該工程深居大陸腹地,自北向南橫穿荒漠、戈壁,遠離人群,自然條件十分惡劣,冬季寒冷、夏季高溫,最低氣溫-42.7℃,最高氣溫39.6℃,多年平均氣溫3.4℃,季風活動頻繁,特別是4月至5月風速極大、風力極強,最大定時風速高達28m/s。
(二)規(guī)模大,運行管理難度大
該工程規(guī)模大、渠道長,全線采用自流輸水,轄區(qū)各種水工建復雜,對供水過程的控制要求較高.從而加大了運行管理的難度。
三、組織機構(gòu)
該工程于2001年建成投入運行,主要由運行管理處在上級建管局的領(lǐng)導下全面負責運行管理工作。通過8年的運行管理實踐形成了一套比較完整、科學的運行管理體系。
總干渠在運行前成立了工程運行管理處,運行初期處機關(guān)設(shè)置運管科、辦公室,渠道沿線設(shè)置2個管理站、10個管理所,共配置管理人員87名。經(jīng)過多年的運行管理實踐與自動化系統(tǒng)的逐步完善,運行管理處機構(gòu)設(shè)置與人員配置更加科學合理,目前人員配置按照“一人多崗、一崗多能、精簡高效”的原則。由2站10所縮減為2站3所,崗位定編56人,其中工程技術(shù)人員占51.72%,大中專院校畢業(yè)生占63.79%,是一支結(jié)構(gòu)合理、專業(yè)齊全、精干高效的管理隊伍。四、運管體系
(一)IS09001質(zhì)量管理體系的應用
ISO9000標準是國際標準化組織在1994年提出并制定的所有國際標準,現(xiàn)在該標準已經(jīng)成為世界各國規(guī)范市場行為、促進經(jīng)濟發(fā)展的有效手段。IS09001:2000《質(zhì)量管理體系要求》是2000版IS09000核心標準之一,該標準作為通用的質(zhì)量管理體系標準可適用于各類組織,不受組織類型、規(guī)模、行業(yè)范圍的影響和限制。因其在質(zhì)量管理方面的先進性、廣泛適用性、標準體系的嚴謹性和認證審核的公正性等方面滿足了組織對質(zhì)量管理的需要,各行業(yè)的組織能夠取得IS09001:2000標準認證已成為企業(yè)科學化、規(guī)范化管理與國際市場管理接軌的重要標志。
北疆供水工程總干渠投入運行后,如何提高運行管理水平,發(fā)揮工程最大效益,是工程管理者面臨的一個新課題。2002年運行管理處開始推行ISO900h2000標準,并通過了北京恩格威質(zhì)量管理體系認證中心的認證審核,成為全疆水利行業(yè)最早貫標的單位。運行管理處在貫標中將IS09001=2000標準的“八項質(zhì)量管理原則”的管理理念與工程管理實際有機結(jié)合,通過對文件、記錄、人力資源、基礎(chǔ)設(shè)施、運行過程、內(nèi)部審核及認證審核等的控制,大大地提高了運行管理水平,規(guī)范了質(zhì)量行為,降低了運行成本,發(fā)揮了工程最大效益,取得了顯著的成效。
(二)信息系統(tǒng)管理的運用
北疆供水工程非常重視工程的現(xiàn)代化建設(shè)和科學化管理,在設(shè)計時就考慮到了信息系統(tǒng)的運用。建設(shè)期在渠道沿線埋設(shè)了通訊光纜,主要解決了沿線的通訊,也為運行后信息系統(tǒng)建立奠定了基礎(chǔ)。
運行以來通過陸續(xù)的建設(shè)現(xiàn)已經(jīng)建成了一套適應工程特點的信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、工程安全監(jiān)測、水雨情、水質(zhì)監(jiān)測、閘門遠程監(jiān)控、無網(wǎng)電區(qū)電源自動供電、動力與環(huán)境遠程監(jiān)控、遠程圖像監(jiān)控、辦公自動化系統(tǒng)、會議電視系統(tǒng)等專業(yè)應用子系統(tǒng),實現(xiàn)了兩大功能:一是為工程運行管理提供安全、可靠、經(jīng)濟、科學、先進的技術(shù)手段;二是為科學、合理的輸水、配水、防洪、工程的安全運行提供實時數(shù)據(jù)和專家決策支持功能。通過信息系統(tǒng)的運用減少了管理人員,節(jié)省了管理成本,有效地保證了工程安全輸水、精確量水、實時監(jiān)測和科學調(diào)度,取得了顯著的經(jīng)濟效益。
(三)目標管理考核的實行
制定出目標管理,有利于科學評價和衡量管理處的管理水平和年度業(yè)績,激勵管理處職工的工作熱情和積極主動性、創(chuàng)造性,確保管理處各項工作落到實處。建管局對管理處實行年度目標管理考核制,每年由建管局根據(jù)《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國河道管理條例》等法律、法規(guī)和有關(guān)技術(shù)標準,制定北疆供水工程運行管理處考核辦法和標準,對考核目標、考核方法、內(nèi)容、等次、標準及獎懲措施等作出明確的規(guī)定,將目標管理考核作為日常管理的一項重要制度。管理處目標管理考核實行千分制,主要從供水生產(chǎn)、安全生產(chǎn)、設(shè)備管理、信息系統(tǒng)運行管理、工程維修與技術(shù)改造、水費征收、內(nèi)部管理、政治工作、平安單位建設(shè)和綜合治理、關(guān)心職工生活等方面制定考核目標。考核結(jié)果分為優(yōu)秀、合格、不合格。每年由建管局成立考核組,年內(nèi)不定期的對管理處工作進行抽查,年終進行現(xiàn)場考核評分.考核優(yōu)秀進行相應的獎勵,不合格進行相應的處罰。
水利工程是農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),其中渠道又是水利工程中重要組成部分。渠道和渠系建筑物運行的好壞,直接關(guān)系著渠道的正常輸水和灌溉效益的充分發(fā)揮。山區(qū)地面起伏,坡度大,灌溉渠道多,渠線長,位置分散,渠道滑坡是渠道工程危害大,最常見的水毀形式。因此,探討渠道滑坡的原因及對其處理和防止對搞好農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作具有重要意義。
1.渠道滑坡的成因分析
渠道滑坡是具有滑動條件的斜坡在多種因素綜合作用下的結(jié)果,但對某一特定滑坡總有一或兩個因素對滑坡的發(fā)生起控制作用,我們稱它為主控因子,在滑坡防治中應著力找出主控因子及其作用的機制和變化幅度,并采取主要工程措施消除或控制其作用以穩(wěn)定滑坡,對其他因素則采取一般性措施達到綜合性治理的目的,如地下水作用引起者以地下截排水工程為主,因削弱坡體支撐力引起者則以恢復和加強支擋工程為主。具體的原因有:
(1)由于渠線經(jīng)過地段地質(zhì)、土壤條件較差,如有軟弱土層、斷層、風化土層,巖層傾向渠內(nèi),沿層面容易產(chǎn)生滑坡。
(2)改變滑帶土的性狀減小抗滑阻力的因素,如地表水下滲、地下水位變化、灌溉用水下滲、潛蝕和溶蝕作用等降低滑帶土強度的因素。
(3)既增加下滑力又減小抗滑力甚至造成滑帶土結(jié)構(gòu)破壞(如液化)的因素,如地震和爆破震動等。
(4)施工方法不當,加大了邊坡的滑動力,容易引起滑坡,或采用不適宜的爆破。
(5)新、老土(石)結(jié)合質(zhì)量不好,引起結(jié)合料的滑動。
(6)改變坡體的應力狀態(tài),增大坡腳應力和滑帶土的剪應力(即下滑力)的因素,如渠道坡腳人為大量挖土或水流沖刷淘空,導致滑坡等等。
2.渠道的滑坡處理
渠道滑坡的處理,首先應通過地質(zhì)勘查,找出滑坡的原因,判斷滑坡的穩(wěn)定程度。提出滑坡的施工方案,因地制宜,尋找技術(shù)可行,經(jīng)濟合理、容易實施的處理方法。整治滑坡處理貴在及時,力求根治,以防后患。
渠道滑坡的處理,常用的方法有排水導滲、削坡減載、支擋、暗涵(或埋管)、渡槽及改線等。
2.1排水導滲。排去地表水,疏干地下水是整治滑坡的首要措施,應根據(jù)不同情況采用不同的排水方法。
(1)地表排水:對滑坡體以外的地表水應以攔截旁引為主,即在滑坡圍界5米以外修筑環(huán)形截水溝。要注意截水溝的深度和質(zhì)量,力求做到滑坡體外的水不再滲入滑坡體內(nèi)。對滑坡范圍以內(nèi)的地表水,應以防止下滲和引出為準。首先要把滑坡體內(nèi)的多種裂縫回填夯實,防止地表水繼續(xù)下滲,然后利用滑坡范圍內(nèi)的自然排水溝或新建的排水溝,把地表水迅速匯集排出滑坡體外。
(2)地下導滲:為了防止滑坡范圍以外的地下水滲入滑坡體內(nèi),常用設(shè)置截水盲溝,將地下水導出滑坡體外。對滑坡外的排水,可以在坡面砌筑多種形式的導滲溝,或采用干砌石護坡,水泥砂漿勾縫,底層設(shè)導濾層或排水管。
(3)防止水下滲:對滑坡體大,又是深層的,無法治理,建筑物無法避開滑坡體,就采用減少地表水及杜絕渠道下滲水入滲,采用滑體上設(shè)排水溝,渠道水用鋼管過渡。
2.2削坡減載。對推移式淺層滑坡,則采取“削坡減載”的方法。減小引起滑坡的滑動力,是最基本的也是最有效的辦法。一般采用削緩邊坡,當渠道外滑坡時,還可將上部削下土體反壓在坡腳,從而達到穩(wěn)定的滑坡的目的。當削坡減壓后仍不能達到穩(wěn)定滑坡的同時,常采用減壓與支擋相結(jié)合的處理措施。
2.3支擋。在渠道已經(jīng)塌方或?qū)⒁降牡囟?,如受地形限制,單純采用削坡方量很大的,則可根據(jù)具體條件,因地制宜采用多種支擋護坡措施。如加固坡腳砌擋墻,干砌護坡等,如渠道經(jīng)過小溪岸坡,坡腳受洪水沖刷,可采用加固坡腳、漿砌石擋土墻,防止沖刷淘空;對渠道上側(cè)滑坡可采用削坡減載重力式擋墻支擋的辦法處理。另外當渠床為基巖時,可采用拱式或連拱式擋墻處理滑坡,等等。
2.4暗涵(或埋管)。由地上轉(zhuǎn)為地下。當?shù)刭|(zhì)條件差,山坡又陡峻,或渠段穿過覆蓋很厚土質(zhì)層,岸坡難于穩(wěn)定而出現(xiàn)嚴重滑坡時,從外面治理難度大的,應盡量避開滑體或轉(zhuǎn)入地下,可考慮將原有明渠段改為暗涵或埋管形式較為安全可靠,同時可減少工程量。
2.5渡槽。山區(qū)渠道常在陡峻的山坡上開渠,往往容易產(chǎn)生山巖崩塌。因限于地形條件,要維護渠道穩(wěn)定十分困難,可采取改建渡槽輸水。
2.6改移線路。一般小型渠道工程,在選定渠線時基本上未做地勘工作,致使有的渠道修筑在滑坡體上,建成后渠道極不穩(wěn)定,一旦雨水入滲,整個渠床都要發(fā)生大的位移和沉陷。當采取上述多種處理措施很難奏效時,最后只有采取改線,以避開滑坡地段。
上述是山區(qū)渠道滑坡常用處理措施,滑坡處理方法可因地制宜單獨或綜合采用。做到技術(shù)可行,經(jīng)濟合理,施工簡單,徹底整治。
3.渠道滑坡防止
(1)渠道滑坡防止應從設(shè)計規(guī)劃入手,摸清渠線地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況,避開地質(zhì)不良地段,無法避開時應采取切實可行工程措施以予防止。選擇合理渠道結(jié)構(gòu)和邊坡,確保渠道穩(wěn)定安全。
(2)施工階段,應平臺開挖后抽溝,開挖坡度根據(jù)開挖后地質(zhì)情況,對設(shè)計邊坡過陡給予修正,確保邊坡穩(wěn)定。對施工中發(fā)現(xiàn)可能滑坡的地段要及時處理,減少損失。
①灌溉設(shè)計保證率
在進行灌溉設(shè)計時,要確保灌溉保證率得到控制。以旱地作為為例,若項目區(qū)的作物是玉米時,則可以根據(jù)《灌溉排水工程設(shè)計規(guī)范》(GB50288—99)進行技術(shù)設(shè)計,并結(jié)合當?shù)氐牡胤接盟~度進行設(shè)計,對于低山區(qū)地區(qū),灌溉設(shè)計保證率可設(shè)置為75%。
②灌溉水質(zhì)標準
按照灌溉水質(zhì)的基本要求,可以依據(jù)農(nóng)田灌溉水質(zhì)的標準——《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》(GB5084)進行設(shè)計,并控制灌溉水文與農(nóng)田地水文之差在20℃以下,以保證農(nóng)田作物得到合理灌溉。
③田間工程建設(shè)標準
在田間工程設(shè)計過程中,要依照《土地開發(fā)整理項目規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》中的相關(guān)要求,并結(jié)合該區(qū)域的實際情況進行合理設(shè)計。通常,灌溉區(qū)塊采用方形布置的方式,在局部細節(jié)部分,尤其是邊角地帶,可以采取合理的情況進行設(shè)置。
2低山區(qū)土地整理過程中農(nóng)田水利工程管井設(shè)計的主要內(nèi)容
1)管井結(jié)構(gòu)設(shè)計
農(nóng)田水利工程的管井結(jié)構(gòu)形式主要包括井頭、井身、進水部分以及沉砂管四個主要結(jié)構(gòu)。其中,井頭的設(shè)計必須有足夠的堅固性以及穩(wěn)定性,以保證電機和水泵不會因為震動而出陷入泥土中;為了保證地面的污水不會倒流進入井中,需要在井口的周圍半徑大于1m、深度超過1.5m的泥土中分層進行夯實;對于井頭進水部分的井柱,該部分不要求進水,因此在設(shè)計過程中要使用密實的鋼筋混凝土對該處井管進行加固。例如,某管井的井身長度為10m,則在管道的周圍應該填上封閉用的粘土;并在井口的進水部分使用透水性更好的鋼筋混凝土濾水花管,并保證濾水管的長度為45m,并在井口的周圍回填粘土、砂礫。在選擇砂礫石的直徑時,要根據(jù)濾水管的尺寸進行選擇,通常要求直徑在5~20mm之間,且調(diào)料必須壓實;沉砂管的主要作用是避免隨水進入管道內(nèi)的沙粒阻塞水泵,以免造成水泵的正常工作受到影響。在設(shè)計沉砂管的直徑時,通常設(shè)置其長度為5m。
2)輸水工程設(shè)計
低山區(qū)土地整理主要采用低壓管道節(jié)水灌溉的方式作為輸水的主要形式,尤其是在相對干旱、缺水的地區(qū),這種灌溉方式得到了更加廣泛的應用。在管道的鋪設(shè)過程中,要遵循鋪設(shè)簡單易行、施工周期短、質(zhì)量標準易于控制。因此,在低山區(qū)中通常使用PVC硬塑管材作為輸水管道,并合理選擇對應的配套產(chǎn)品。與一般的傳統(tǒng)管材相比,該種管材具有重量輕、抗腐蝕能力強、水流阻力小以及安裝快捷的特點,從而提高其整體安裝效益。在管道流量設(shè)計時,要遵循投資費用與運行費用在一定比例的基本原則,保證輸水管道的整體尺寸在經(jīng)濟合理的范圍內(nèi)。通常,PVC管道的流速可以控制在1.2m/s范圍左右。根據(jù)當前的具體情況,該低山區(qū)土地整理項目區(qū)在進行農(nóng)田水利工程建設(shè)時,其采用的標準直徑一般為125mm。另外,在管道的布設(shè)形式設(shè)計方面,要根據(jù)當?shù)氐膶嶋H地形、水源、道路以及防護林的實際情況進行具體設(shè)計,通常可以按照“豐”或者“E”的形式進行布置,這樣能夠顯著減少占地,從而避免農(nóng)業(yè)機械以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動受到影響。
3低山區(qū)農(nóng)田水利工程建設(shè)的質(zhì)量控制措施
1)做好地基防護與填土施工
在土地整理的過程中,土地填方以及田間道路的作業(yè)是土地填筑的重要工作,在填筑過程中,要及時的使用推土機或者其他的設(shè)備進行推平、壓實作業(yè),從而使得其具有良好的防滲透能力。在短期作業(yè)之后,要及時的使用塑料布進行遮蓋,避免風蝕、雨水淋刷而導致土壤出現(xiàn)流失,影響土地資源的可持續(xù)利用。對于低山區(qū)土地整理工作而言,在土地整理過程中采用了大量的坡改梯工程,因此在工程建設(shè)過程中要對該項工程進行合理優(yōu)化。在工程實施過程中,要依據(jù)具體的地形、坡度以及厚度使用包括水平梯田、反坡梯田等多種形式在內(nèi)的方式進行梯田修筑。對于坡度在25°以下的坡,則可以將之改成林草地進行管理。
2工程規(guī)劃設(shè)計要點
2.1工程總體規(guī)劃布置
根據(jù)實地勘察,規(guī)劃在長溝骨干壩水源工程左岸某一建設(shè)條件較好的地方建揚水小泵站1座,水由泵站通過320m長揚水管道輸送至左岸地勢較高的灌溉區(qū),再輸送至田間各級管道進行灌溉。田間采用占地少,施工和管理方便的管道輸水節(jié)灌技術(shù)。按地埋干、支兩級管道布設(shè),干管基本平行等高線布置,長510m,支管沿干管基本垂直等高線布置,其余間距約100m,末端支管長150m,其余支管長200m左右,沿支管每隔50m左右設(shè)垂直地面豎管及給水栓進行灌溉。干支管結(jié)合處設(shè)閘閥井,井內(nèi)安裝水表及支管控制閥和節(jié)制閥等設(shè)備。管材均選用PVC管,田間采小畦灌溉。
2.2設(shè)計灌溉定額
灌溉定額是灌區(qū)設(shè)計的主要依據(jù)。查寧夏區(qū)域統(tǒng)一灌溉定額表知:灌溉區(qū)主要作物凈灌溉定額分別為:小麥:M凈=175m3/畝。胡麻:M凈=120m3/畝,馬鈴薯:M凈=120m3/畝,則綜合凈灌溉定額為:0.6×175+0.1×120+0.3×120=153(m3/畝)。灌溉區(qū)采用兩級管道輸水,灌溉水利用系數(shù)按經(jīng)驗值η水取0.85,則綜合毛灌溉定額:M綜,毛=M綜,凈/η水=153/0.85=180(m3/畝)。200畝灌區(qū)年總灌溉需水量為3.6萬m3。不同作物在生長關(guān)鍵期灌水次數(shù)和時間有所不同,小麥全生育期分4次灌水,即冬灌、撥節(jié)水、抽穗水、灌漿水,平均凈灌水定額為175/4=43.8(m3/畝)。胡麻和洋芋年灌水3次,其中播前灌溉1次,生長期灌溉2次,每次約40m3/畝。
2.3機泵選型及配套
機泵選擇要根據(jù)設(shè)計流量及最大揚程確定。設(shè)計時要注意:①揚水管道盡量選用比經(jīng)濟流速計算管徑偏大,以減少水頭損失,降低水泵揚程;②在計算水頭損失時一定要按照選用管徑的內(nèi)徑而非外徑計算,否則計算水頭損失偏小,可能造成揚程不夠現(xiàn)象;③配套的電機功率宜略大于選用的水泵軸功率,使水泵在正常運行時盡量能在高效區(qū)工作,且滿足最大、最小揚程時都能運行。
2.3.1設(shè)計流量
機泵設(shè)計流量按公式Q=mAα/Ttη確定,為方便計算,選擇主要作物小麥灌溉所需流量為水泵設(shè)計流量。式中:凈灌水定額m=43.8m3/畝,灌溉面積A=200畝,種植比例α=0.6,灌水延續(xù)時間按T=8(d),機泵每天工作時間按t=16h,灌溉水利用系數(shù)取η=0.85,則設(shè)計流量計算結(jié)果為Q=48.3(m3/h)。
2.3.2設(shè)計揚程
①管徑的確定。管徑計算根據(jù)經(jīng)濟流速公式d=1.13(Q/V)1/2進行計算。經(jīng)計算,水泵進水管管徑選取ф110的鋼絲膠管,出水管選取直徑為Φ140的PVC管,干管和支管分別為Φ125和Φ110的PVC管,壓力等級均為0.6MPa。②管道水頭損失計算。管道水頭損失包括管段的沿程水頭損失和局部水頭損失。③設(shè)計揚程的確定。機泵設(shè)計揚程按公式H設(shè)=hf+hj+h+0.2進行計算,一般選擇灌溉最不利點計算設(shè)計揚程,在干管末端連接的支管末端供水點為本灌區(qū)最不利灌溉點(地面高程2125.5m),最低取水位2077.5m。
2.3.3機泵選型及電機配套
根據(jù)設(shè)計流量Q=48.3m3/h和設(shè)計揚程H設(shè)=60.3m,選用1臺80-50-250A型水泵,根據(jù)水泵的轉(zhuǎn)速、軸功率和動力等系數(shù)選用1臺Y160L-2型電動機,配套的電機功率宜略大于選用的水泵軸功率。
2.4管道設(shè)計
管道縱斷面設(shè)計包括設(shè)計水壓線,管道中心線,地面線。一般要求地面線高于管道中心線(溝涵處除外),設(shè)計水壓線高于管道中心線,否則不合理,需要調(diào)整管路。管道橫斷面設(shè)計:設(shè)計管溝開挖深1.5m(最大凍土層下),底寬0.4m,口寬1.3m,邊坡1:0.3,地埋管道以上填土必須夯實。在管道的轉(zhuǎn)彎處或起伏變化較大處設(shè)混凝土鎮(zhèn)墩,以便穩(wěn)定管道。同時,可根據(jù)需要,在管道隆起部位設(shè)自動排氣閥,管路最低處(如溝道)設(shè)泄水閘,以防水錘等現(xiàn)象發(fā)生,確保管道正常運行。
2.5泵房設(shè)計
設(shè)計泵房為磚混結(jié)構(gòu),建筑面積32m2,水泵基座采用防滲效果較好鋼筋砼整體現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),泵房長7.52m,寬4.68m,凈高3m,內(nèi)部分工作房及配電房。泵房內(nèi)水泵安裝高程為2081.4m,設(shè)計進水池最低水位2077.5m,池底高程2076.00m,泵房進水池為圓形,進水池前設(shè)引水渠,均采用鋼筋砼整體現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。
我國的喀斯特地形面積分布為世界之最,其中尤以西南巖溶地區(qū)為代表,包括貴州、云南、廣西、重慶、四川、湖南、湖北、廣東8個省(區(qū)、直轄市)。據(jù)統(tǒng)計其的碳酸鹽類巖石面積約130萬km2,“石多土少、雨多地漏、土薄易旱”的地質(zhì)狀況嚴重制約了喀斯特山區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展。云貴高原區(qū)土壤涵養(yǎng)能力低、蓄水保水能力差,再加上喀斯特山區(qū)地質(zhì)漏水嚴重,其工程修建難度較大,很容易造成工程性缺水。同時貴州還是石漠化最嚴重的地區(qū),土地整治工程不僅涉及傳統(tǒng)的土地平整、道路和水利工程,還應該將生態(tài)環(huán)境治理融入其規(guī)劃設(shè)計中,達到土地整治和石漠化治理雙重目的。自然條件差,加之人為不合理的土地利用活動,使得我國石漠化地區(qū)人口多,人均耕地資源少,糧食作物產(chǎn)量低,農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施落后的狀況更加凸顯,進行以生態(tài)恢復和農(nóng)田水利為重點的土地整治工程顯得尤為重要。
1.2喀斯特山區(qū)農(nóng)田水利工程的定位
“水是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ),水利是農(nóng)業(yè)的命脈”??λ固厣絽^(qū)傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)用水只能靠雨水,而以云貴高原為主的喀斯特山區(qū)雨水分布很不均勻,冬天雨水少而夏季雨水多,且小區(qū)域內(nèi)氣候變化差異較大,谷底下雨山頭晴熱,隔山天氣不同等局布氣候差異極為常見,這些都嚴重地制約其農(nóng)業(yè)發(fā)展。眾所周知,以云貴高原為主的喀斯特石漠化區(qū)域每年都會有不同程度的干旱發(fā)生,其中春旱尤為嚴重。因此開展農(nóng)村土地整治工程,強化農(nóng)田水利工程的布局和設(shè)計,充分結(jié)合喀斯特山區(qū)現(xiàn)有的特殊地勢地貌優(yōu)勢,構(gòu)建以小型農(nóng)田水利工程為主的整治模式,最大限度地兼顧喀斯特山區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水和農(nóng)村人畜飲用水是農(nóng)田水利工程的出發(fā)點和落腳點。
1.3目前農(nóng)田水利規(guī)劃設(shè)計中存在的問題
喀斯特山區(qū)土地整治工程農(nóng)田水利的布局和設(shè)計應充分結(jié)合其地形地貌實際,最大限度地發(fā)揮水利工程的蓄水、灌排水功能。經(jīng)過對喀斯特山區(qū)土地整治規(guī)劃設(shè)計的調(diào)查,筆者認為喀斯特山區(qū)農(nóng)田水利工程規(guī)劃及設(shè)計存在以下幾點問題:首先是工程布局不盡科學合理,布局沒有充分考慮喀斯特地質(zhì)實際??λ固貐^(qū)域的地表植被覆蓋率較低,其地表保水蓄水能力差,雨水形成地表徑流后在地表的流動時間和距離均較短,而修建多座低標準的小型農(nóng)田水利工程,不具備短時間蓄大量水的能力,則易造成次生地質(zhì)災害;其次,工程設(shè)計標準過低,影響工程質(zhì)量,如溝渠底層設(shè)計用C10打底、C15砌筑,這直接導致部分工程修筑后還未經(jīng)驗收,僅雨水沖刷、土壤吸水膨脹便可將其毀壞,給土地整治工程帶來負面影響;再者,土地整治宣傳力度不夠,農(nóng)民對其缺乏了解,農(nóng)民參與程度不高,參與愿望不強。農(nóng)民未參與規(guī)劃使得部分規(guī)劃不盡合理,且給工程后期管護帶來一定影響。農(nóng)民作為農(nóng)村土地整治工程的主要受益者,其參與的積極性高低是影響工程綜合效益大小以及效益能否實現(xiàn)的重要因素;最后,規(guī)劃設(shè)計沒有很好地兼顧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人畜用水問題,喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)業(yè)用水和人畜用水難問題已成為社會問題,而實際在規(guī)劃設(shè)計中存在重農(nóng)業(yè)用水輕農(nóng)民生活用水的現(xiàn)象。
2喀斯特山區(qū)農(nóng)田水利工程的優(yōu)化布局
2.1農(nóng)田水利工程優(yōu)化布局理念
“優(yōu)化”即為追求更高的效益,首先是社會效益。因此喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)田水利工程要以解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水和農(nóng)村人畜飲用水為使命,規(guī)劃設(shè)計時要結(jié)合具體項目區(qū)實際地形、地質(zhì)條件,做到因地制宜科學合理。2014年中央1號文件繼續(xù)關(guān)注農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展問題,并提出“谷物基本自給、口糧絕對安全”的口號,這為繼續(xù)促進農(nóng)村、農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展提供了很好的政策。喀斯特山區(qū)人口密度大,要實現(xiàn)農(nóng)民的持續(xù)增產(chǎn)增收,農(nóng)田水利工程的屬性作用更加突出。優(yōu)化布局農(nóng)田水利工程有一些具體的要求,如規(guī)劃設(shè)計要以因地制宜為原則,要加大土地整治工程宣傳力度,提升農(nóng)民參與土地整治的積極性,加強規(guī)劃設(shè)計人員的設(shè)計培訓,提高設(shè)計的合理性和實用性,兼顧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水和農(nóng)民人畜用水,實現(xiàn)工程效益最佳化。
2.2喀斯特山區(qū)農(nóng)田水利優(yōu)化布局類型
喀斯特山區(qū)土地有著田壩少,梯田多,旱地多水田少,且旱地多為分散的坡地等特點,這種特殊的地理條件決定了喀斯特山區(qū)農(nóng)田水利工程具有以蓄水和排水為核心,以小型水利工程為主的特征。喀斯特山區(qū)土地整治農(nóng)田水利工程主要包括蓄水、排水和附屬工程3類,其中蓄水工程為蓄水池,排水設(shè)施包括排水溝、攔山堰等,附屬設(shè)施有涵板、沉沙凼??λ固厣絽^(qū)用水包括農(nóng)業(yè)用水和農(nóng)戶人畜飲用水兩部分,蓄水和排水工程相互銜接構(gòu)成排蓄水體系??筛鶕?jù)水利工程的功能將喀斯特山區(qū)蓄排水分為農(nóng)業(yè)用水、農(nóng)戶人畜飲用水、農(nóng)業(yè)用水和人畜用水兼顧3種類型,再結(jié)合實際地形地貌,其工程布設(shè)主要有4種類型。第一種為農(nóng)業(yè)用水型,布設(shè)在旱地集中連片,地形變化比較統(tǒng)一的坡地山腰。旱地集中連片,坡面匯水面積足夠時,可修筑容積較大的蓄水池,保證農(nóng)戶平時急需施肥打藥時用水;同時需在坡面中上部修建攔山堰將坡面徑流匯至與等高線垂直的排水溝,再經(jīng)沉沙凼將水流中較大石子沉淀后排入蓄水池,蓄水池蓄滿后可通過排水溝將多余的水排往低處。第2種農(nóng)業(yè)用水型水利工程布設(shè)在旱地集中區(qū)域,且充分利用道路系統(tǒng)形成匯水面,使得道路和蓄水、排水工程與地形很好地結(jié)合起來,最大限度地保證旱地農(nóng)業(yè)用水。第3種為農(nóng)戶生活用水型,布設(shè)在離居民點較近的位置,或是現(xiàn)狀已有水井,該位置有穩(wěn)定的地下水源,修建蓄水池能很好地將地下水儲存,便于農(nóng)戶人畜飲水。第4種為農(nóng)用和農(nóng)戶生活用水兼顧型,在自然條件較好的“田壩”區(qū),可充分利用現(xiàn)有的水資源,選擇恰當?shù)奈恢貌荚O(shè)能兼顧農(nóng)業(yè)用水和農(nóng)戶生活用水的水利設(shè)施。喀斯特高原地區(qū)有很多“高原盆地、田壩”,且其多數(shù)有溪流匯集,因地制宜布設(shè)排蓄設(shè)施及其附屬設(shè)施,形成更加豐富的水利網(wǎng)絡(luò)體系,可在滿足農(nóng)業(yè)灌排的同時最大限度地保障了居民生活用水,實現(xiàn)水利工程效益最佳化。
3喀斯特山區(qū)利水型社會構(gòu)建
在資源困乏的21世紀,走環(huán)境友好型、資源節(jié)約型發(fā)展之路已成為共識。作為經(jīng)濟社會發(fā)展不可缺少的基礎(chǔ)物質(zhì)之一,水在經(jīng)濟社會中的地位是不言而喻的。人均淡水占有量偏少早已是我國國情,加之存在農(nóng)業(yè)用水浪費、污染等問題;地下水位下降使淡水的使用成本不斷加大;所需的技術(shù)科技含量不斷增加;工業(yè)用水的不斷加大;城鎮(zhèn)化的加快使得城市生活用水急劇增加這些問題都成為當今社會的負面因素。因此構(gòu)建利水型社會成為今后發(fā)展的必由之路??λ固厣絽^(qū)利水型社會的構(gòu)建可以從農(nóng)業(yè)和農(nóng)村兩個方面出發(fā),結(jié)合喀斯特地區(qū)農(nóng)村面積廣、人口多的特點,構(gòu)建喀斯特山區(qū)利水型農(nóng)業(yè)和利水型農(nóng)村可從以下幾個方面著手:(1)加大對農(nóng)民節(jié)約用水觀念的宣傳力度,使得農(nóng)民逐漸樹立利水農(nóng)業(yè)和利水社會的價值觀。在倡導人與社會、生態(tài)和諧發(fā)展的背景下,逐步構(gòu)建人與水和諧相處的理念;按照“先生活后生產(chǎn),先節(jié)水后調(diào)水”的原則,增強農(nóng)民“愛水、護水、利水”的風尚,減少農(nóng)民生產(chǎn)生活對水的浪費和傷害。(2)加大對農(nóng)村利水型農(nóng)業(yè)和利水型社會的投入,構(gòu)建利水社會科技體系。加強對利水農(nóng)業(yè)和利水社會的人力和財力投入,尋找適合山區(qū)農(nóng)民節(jié)約集約用水方式,建立起一套比較完整的利水科技體系。(3)構(gòu)建利水型社會發(fā)展的政策體系。利水型社會的發(fā)展需要各種層面的政策作支撐,如建立鼓勵利水社會發(fā)展的政策,利水社會基礎(chǔ)支撐體系,以及構(gòu)建長期投入機制等??傊瑯?gòu)建喀斯特山區(qū)利水社會是一項服務于“三農(nóng)”發(fā)展的系統(tǒng)工程,主要從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水和人畜飲用水兩個角度出發(fā),建立一個和諧發(fā)展的人—水體系,實現(xiàn)人—土地和水—環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。