時間：2023-02-27 11:07:39
導(dǎo)語：在水渠工程論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
南水北調(diào)中線工程從漢江丹江口水庫引水，沿太行山東麓北上，經(jīng)河南、河北，自流輸水到嚴(yán)重缺水的京津華北地區(qū)，以解決干渠沿線北京、天津等20座大城市，100多個縣市的用水問題。南水北調(diào)中線工程，近期調(diào)水95億m3，遠景調(diào)水130億m3，丹江口水庫下泄水量減少，水位降低，勢必會改變漢江中下游干流供水區(qū)的水資源供需關(guān)系和生態(tài)環(huán)境條件，加劇該地區(qū)日趨嚴(yán)重的水資源供需矛盾。為了既有利于實現(xiàn)向北調(diào)水的任務(wù)，又無損失水源區(qū)的根本利益，必須采取相關(guān)補償工程措施，消除調(diào)水帶來的不利影響。
引江濟漢工程（也稱“兩沙運河”）作為漢江中下游水源配套工程措施之一，是從長江荊江河段沙市附近取水補充漢江干流興隆梯級以下地區(qū)的灌溉、航運、生態(tài)環(huán)境等方面的用水需求，以及東荊河地區(qū)的灌溉、生態(tài)環(huán)境用水需求，（如圖1所示）。引江濟漢工程的供水對象包括：
（1）東荊河灌區(qū)、謝灣灌區(qū)、澤口灌區(qū)、沉湖灌區(qū)、漢川二站提水灌區(qū)和江尾提水灌區(qū)等六個灌區(qū)，現(xiàn)有耕地面積39.9萬hm2，有效灌溉面積3.79萬hm2，人口555.24萬人；
（2）武漢市城區(qū)、仙桃、潛江、漢川、孝感、東西湖、蔡甸等7個城市（區(qū)），供水人口333.7萬人，工業(yè)總產(chǎn)值達534.75億元；
（3）漢江下游河道生態(tài)環(huán)境用水：針對20世紀(jì)90年代以來，漢江沙洋以下約300km的河段發(fā)生過5次“水華”事件，使?jié)h江中下游河道維持一定的流量保證河道生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定；
（4）河道內(nèi)航運用水：為保證航道條件需保持一定流量，以維持必要的航深和航寬。
對圖1所示的水資源系統(tǒng)，各供水子區(qū)的各部門用水，首先由該供水子區(qū)內(nèi)的各種當(dāng)?shù)厮Y源（包括地表水、地下水和過境水等）供給，如出現(xiàn)供水不足，則由引江濟漢工程補充供水，所以，各供水子區(qū)的缺水量大小，是確定工程渠道規(guī)模的重要依據(jù)。但是，供水區(qū)當(dāng)?shù)厮Y源不同的配置方式，其產(chǎn)生的缺水量在時間和空間的分布是不同的，從而也影響著分干渠和總干渠的規(guī)模。渠道規(guī)模的優(yōu)選實質(zhì)上是水資源優(yōu)化配置在工程側(cè)面的體現(xiàn)，總的原則是在充分合理使用當(dāng)?shù)厮Y源的前提下，最大限度發(fā)揮工程的輸水能力，盡量減少各種水源的棄水和渠道的閑置，提高供水保證率和水資源綜合利用率。
2渠道規(guī)模優(yōu)選的數(shù)學(xué)模型
根據(jù)水資源優(yōu)化配置目標(biāo)的度量識別，本次研究認(rèn)為最優(yōu)的渠道規(guī)模應(yīng)該體現(xiàn)供水區(qū)社會、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境綜合效益最優(yōu)[1，4]，數(shù)學(xué)模型如下。
2.1目標(biāo)函數(shù)
（1）總供水量最大，即
式中，WG——總供水量；WGy(k,t)、WGh(k,t)、WGl(k,t)——第k供水片第t時段的引江濟漢工程供水量、當(dāng)?shù)氐乇硭偷叵滤┧?；M——長系列資料時段總數(shù)；N——供水片總數(shù)。
（2）總生態(tài)環(huán)境缺水量，即
式中，WQe——總生態(tài)環(huán)境缺水量；Ue(k,t)——第k供水片第t時段供水區(qū)生態(tài)環(huán)境需水量；WGe(k,t)——第k供水片第t時段總供水量中可以提供的生態(tài)環(huán)境供水量；其它符號意義如前所述，下同從略。
（3）引江濟漢工程渠道利用率最大，即
式中，R——引江濟漢工程利用率；Q(k,t)——第k渠段第t時段的流量；QSUP(k)——第k渠道的最大輸水控制流量。
2.2約束條件
（1）漢江水量平衡方程約束：
W(k+1,t)=W(k,t)+P(k,t)-P(k,t)-E(k,t)+G(k,t)+I(k,t)-WGh(k,t)+F(k,t)(4)
式中，W(k,t)、W(k,t+1)——第t時段上游第k供水片的入、出境水量；P(k,t)、E(k,t)——第t時段第k河段的降水量、水面蒸發(fā)量；G(k,t)、I(k,t)——第t時段第k河段的地下水匯入量、河道區(qū)間水量；WGh(k,t)、F(k,t)——第t時段第k供水片的供水量、回歸水量。
（2）供水區(qū)水量平衡方程約束：
U(k,t)-WQ(k,t)-WGy(k,t)-WGh(k,t)-WGl(k,t)=0（5）
式中U(k,t)、WQ(k,t)——第k供水片第t時段的需水量、缺水量。
（3）引江濟漢工程渠道輸水能力上限約束：
Q(k,t)＜w(k)Qsup(6)
Q(k+1,t)≤Q(k-1,t)(7)
式中，w(k)——第k支渠從總干渠的設(shè)計分流比例。
（4）水源棄水量最小約束：
式中，WL——水源的棄水總量目標(biāo)值；Wl(k,t)——第k供水片第t時段的地表水源可供水量；T*——系列時候刻度單位，一般為旬、日、月等；公式中大括號內(nèi)的三項分別為地表水源棄水量、地下水源棄水量和引江濟漢工程虛擬棄水量。
（5）邊界條件約束、變量非負(fù)約束等。
3多目標(biāo)邊際優(yōu)選法
渠道規(guī)模的多目標(biāo)邊際優(yōu)選法包括供水區(qū)水資源優(yōu)化配置、控制六倆優(yōu)選、設(shè)計流量和加大流量優(yōu)選、靈敏度分析四步，其中水資源優(yōu)化配置和控制流量優(yōu)選是相互耦合并需要多次反復(fù)。
3.1水資源優(yōu)化配置
各供水片對當(dāng)?shù)厮床扇〉呐渲梅绞綍绊懙椒炙诘奶澦^程。從水資源可持續(xù)利用的角度出發(fā)，必須對各分水口所含供水片的水資源進行優(yōu)化配置，這樣得到的各分水口虧水過程，才是確定引水渠道最優(yōu)規(guī)模的直接依據(jù)。
不考慮引江濟漢水源，采用渠道規(guī)模優(yōu)選的數(shù)學(xué)模型（1）～（8）進行供水區(qū)的水資源優(yōu)化配置（忽略目標(biāo)（3）并使Qsup=0，即沒有引江濟漢工程）。實際操作中使用了多目標(biāo)模擬技術(shù)和大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)相結(jié)合的方法[2]，得到各供水片的缺水過程。
3.2控制流量優(yōu)選
接著需要優(yōu)選確定最大限度滿足各供水片用水需求的渠道控制輸水流量即最優(yōu)控制流量。最優(yōu)控制流量是反映系統(tǒng)總優(yōu)化程度的一個指標(biāo)[3]。
由上述所得各分水口的需分水流量，自干渠末端由下而上逐渠段累加（如圖2所示），并考慮各渠段的輸水損失，即可推得渠首輸水流量過程。將此過程按大小進行排序，并計算相應(yīng)的頻率，選取時段頻率分別為50%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%和98%時對應(yīng)的渠首輸水控制流量，在此流量系列為基礎(chǔ)進行優(yōu)選。
分別將上述控制流量作為渠道規(guī)模約束，對涉及到的水資源系統(tǒng)進行第二次優(yōu)化配置計算。這里要完整地使用渠道規(guī)模優(yōu)選的數(shù)學(xué)模型（1）～（8），可得到相應(yīng)水平年下各目標(biāo)函數(shù)值與控制流量的關(guān)系，由于供水區(qū)的供需水狀況隨時間分布差異較大，為了保證各旬的控制流量優(yōu)選不受其它時段的影響，故以旬為單位分別進行控制流量的優(yōu)選。各旬的三條輸入～輸出響應(yīng)曲線分別為（參見圖3）：a.多年平均旬供水量～控制流量關(guān)系WGX=f(Q)；b.供水區(qū)生態(tài)環(huán)境缺水量～控制流量關(guān)系PX=g(Q)；c.工程旬利用率～控制流量R=h(Q)。
利用經(jīng)濟學(xué)方法對上述三種曲線進行分析，在這里我們引入了邊際旬供水量WGXB、邊際旬生態(tài)環(huán)境缺水量PXB和邊際旬利用率RB三個量值，并以邊際旬供水量WGXB為例作詳細說明。邊際旬供水量是指增加單位流量而獲得的供水量增加值，在Q0處的邊際旬供水量定義為：
邊際旬供水量表征了在Q0的基礎(chǔ)上增加單位流量對增加旬供水量的貢獻程度。
經(jīng)濟學(xué)中的經(jīng)濟均衡的充分必要條件是邊際收益等于零、邊際收益的導(dǎo)數(shù)小于零。由于受物理指標(biāo)的限制，在具體論證工程規(guī)模時不可能完全照搬邊際收益等于零的法則，與此相似，提出了以下分析確定方法：
（1）將P=g(Q)和E=h(Q)兩個關(guān)系曲線描繪在同一坐標(biāo)系中（坐標(biāo)刻度可能不同），以便于觀察曲線某些相似的變化趨勢；
（2）對不能精確找到駐點（邊際保證率等于零）的曲線，用曲線明顯由陡變緩的坐標(biāo)點代替，本文稱為近似駐點。實際操作證明這種簡化是必須的，而且誤差在可接受的范圍內(nèi)；
（3）對近似駐點不滿足供水保證率要求的實例，可考慮適當(dāng)將其右移，即增加最優(yōu)控制流量。按照上述原則，選取合適的控制點作為各旬的最優(yōu)控制流量，結(jié)果如表1所列。
3.3設(shè)計流量和加大流量優(yōu)選
設(shè)計流量則是供水系統(tǒng)設(shè)計供水保證率要求的一個渠道設(shè)計指標(biāo)。加大流量是考慮到渠道建成后在管理運行中可能出現(xiàn)規(guī)劃設(shè)計中未預(yù)料到的變化和短時加大輸水等要求，為留有余地而擬定的一種流量。本次采用類似于灌水率修正的方法優(yōu)選渠道設(shè)計流量和加大流量。
將各旬最優(yōu)控制流量繪成直方圖，如圖4，若以其中最大流量Qmax作為渠道的設(shè)計流量，勢必偏大，是不經(jīng)濟的。根據(jù)文獻[5]，渠道的設(shè)計流量，應(yīng)從中選取延續(xù)時間較長（達到30天或以上）的最大平均流量，而不是短暫的高峰值，對短暫的大流量，可由渠道的加大流量去滿足，而對大于加大流量的極短時間流量可以通過渠道的調(diào)度滿足。對于以遠距離、多目標(biāo)為顯著特點的大型引水渠道，其輸水流量較單純灌溉渠道要均勻，且應(yīng)考慮歷年停水1至2個月的維修期，因此，可選取延續(xù)時間超過3個月的最大平均流量，即圖4中的Qd，作為渠道設(shè)計流量。
加大流量是設(shè)計渠道高程的依據(jù)?，F(xiàn)有規(guī)范關(guān)于渠道加大流量的計算公式為：
Qa=（1+α）Qd（10）
式中，Qa、Qd——渠道的加大、設(shè)計流量；α——加大系數(shù)，由文獻[5]可查。需要指出，這一加大流量并非最后采用的結(jié)果，在確定加大流量時，還須考慮通過各種優(yōu)化配置方案計算得到的最優(yōu)控制輸水流量約束。因此，建議從式（10）算出的加大流量和最優(yōu)控制流量中選擇較大的數(shù)值，并適當(dāng)取整，以此作為渠道加大流量值。
從圖4可以看出，5、6、7月連續(xù)91天的最優(yōu)控制流量在400m3/s為作為渠首設(shè)計流量值。在根據(jù)式（10），選擇加大流量系數(shù)5%進行計算，可得到渠首加大流量為420m3/s；并在此基礎(chǔ)上，考慮到5月中上旬、6月中上旬、7月中上旬等六個關(guān)鍵供水旬的最優(yōu)控制流量均達到450m3/s，因此為保證春、夏季用水臨界期的水資源需求，建議取渠首加大流量為450m3/s。
3.4靈敏度分析
為了進一步論證渠道規(guī)模的經(jīng)濟合理性，尚須針對加大流量下的渠道規(guī)模，進行微幅變化（如增加5%到10%與減少5%到10%）條件下供水區(qū)的多方案優(yōu)化配置計算，以便分析渠道規(guī)模微幅變化時對供水量或缺水量與渠首輸水量等方面的影響程度，進一步說明建議渠道規(guī)模的經(jīng)濟合理性。靈敏度分析成果如表2所列。
說明：百分?jǐn)?shù)為增加（減少）值相對于固定值的比例
由表2可以看出，如果渠道規(guī)模在建議加大流量的基礎(chǔ)上增加5%，各優(yōu)化配置方案供水量僅增加2.91%到4.00%；如果渠道規(guī)模加大10%，供水量也僅增加6.02%到9.19%，生態(tài)環(huán)境缺水量的減少也有限（最大9.77%），由此可以認(rèn)為：在建議規(guī)模的基礎(chǔ)上再增加渠道規(guī)模是不經(jīng)濟的。同理可知，在建議規(guī)模基礎(chǔ)上減少10%或5%，雖然供水量較小不大，但生態(tài)環(huán)境缺水量有較大幅度的增加（最大56.96%），這也是不合理的。因此，本文所建議的渠道規(guī)模是經(jīng)濟、合理的。
4結(jié)語
本文將大型復(fù)雜水資源系統(tǒng)的水量優(yōu)化配置與大型引水渠道的不同頻率組合控制流量邊際優(yōu)選法結(jié)合起來，提出了以供水量最大、生態(tài)環(huán)境需水量缺水最小和工程規(guī)模利用率最大為目標(biāo)、以水資源優(yōu)化配置為基礎(chǔ)的大型渠道工程規(guī)模多目標(biāo)優(yōu)選方法，這是對現(xiàn)有渠道設(shè)計方法的一種發(fā)展，為今后以供水、灌溉和改善生態(tài)環(huán)境等為主要目標(biāo)的大型引水工程規(guī)劃設(shè)計提供了理論與方法依據(jù)。并將本方法應(yīng)用于引江濟漢工程渠道規(guī)模的優(yōu)選研究，得到了滿意的計算結(jié)果，為引江濟漢工程下一步的優(yōu)化決策和設(shè)計提供了參考依據(jù)。
參考文獻
[1]M.C.Thoms,F.Sheldon.AnEcosystemApproachforDeterminingEnvironmentalWaterAllocationsinAustralianDrylandRiverSystems[J].Geomorphology,2002,(47):153-168.
[2]邵東國，跨流域調(diào)水工程規(guī)劃調(diào)度決策理論與應(yīng)用[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2001.72-88.
[3]AimeeBella,LucienDuckstein,FerencSzidarovszky,AMulticriterionAnalysisoftheWaterAllocationConflictintheUpperRioGradeBasin[J].AppliedMathematics&Computation,1996,(77):245-265.
[4]D.Tillman,T.A.Larsen,C.Pahl,ModelingtheActorsinWaterSupplySystems[J].WaterScience&Technology,1999,39(4):203-211.
[5]GB/P50288-99,灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范[S]
TheOptimalCanalWaterCompensationintheWaterheadoftheMiddleRoute
oftheWaterTransfersProject
YANGShumin1,SHAODongguo1,LIUBingjun1,XUMingxiang2,LINDecai2
(1.CollegeofWaterResources＆Hydropower,WuhanUniversity,Wuhan430072,
2.HubeiSurvey＆DesignInstituteofWaterResources＆Hydropower,Wuhan430070,China)
臨汾市古縣舊縣鎮(zhèn)位于古縣的中南部，鎮(zhèn)區(qū)供水工程已經(jīng)運行三十多年，設(shè)施老化，壓力不足，漏水跑水現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，特別是舊縣鎮(zhèn)區(qū)多年來不斷發(fā)展，部分住在地形較高的嶺上居民，用水極不方便，吃水困難，已經(jīng)嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷恼Ｉ?，制約著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展，迫切需要實施供水改造工程。舊縣鎮(zhèn)區(qū)集中供水工程原有水源4處，1號水源為鎮(zhèn)南邊舊縣河道左岸1眼水源井，2號～4號水源為南邊皂角溝上游0．8km的3處泉水，鎮(zhèn)正南邊高地建有1座容積80m3調(diào)蓄水池，以及引輸水管和供水管網(wǎng)。根據(jù)鎮(zhèn)區(qū)建設(shè)規(guī)劃，結(jié)合工程實際，本次確定的改造內(nèi)容為:1)1號水源改造:更換1號水源的水井抽水設(shè)備及壓力管0．502km，將水提到舊縣鎮(zhèn)供水站調(diào)蓄水池;2)新建舊縣鎮(zhèn)供水站:位于鎮(zhèn)南邊偏東高地，修建300m3調(diào)蓄水池、加藥消毒室40m2及其輔助設(shè)施，以及在2號水源的引水管設(shè)分水后，安埋0．134km引水管，供到新建調(diào)蓄池;3)改造3號水源工程:從鎮(zhèn)府正南1.2km處舊縣河尸.岸2號泉水引水，需修建引水口和引水
2鄉(xiāng)鎮(zhèn)概況
古縣全縣設(shè)7個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，111個行政村，人口9萬人，總面積1206km2，耕地面積61．69萬畝。全縣以農(nóng)業(yè)為主，主要生產(chǎn)小麥、玉米、雜糧、核桃等，全縣工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，近年來，有部分礦業(yè)、焦化產(chǎn)業(yè)正處于發(fā)展階段，人民生活水平較低。舊縣鎮(zhèn)全鎮(zhèn)轄13個行政村，76個村民小組，135個自然莊，總?cè)丝?537戶10511人，總面積124km2，耕地面積39865畝，具備農(nóng)業(yè)經(jīng)濟綜合發(fā)展的資源優(yōu)勢和地理條件。舊縣鎮(zhèn)區(qū)集中供水工程位于舊縣鎮(zhèn)附近區(qū)域，依據(jù)古縣2013年經(jīng)濟計劃統(tǒng)計資料，舊縣鎮(zhèn)區(qū)及駐地單位總?cè)丝跀?shù)為7020人。區(qū)內(nèi)耕地面積1．42萬畝，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民以種植大田糧食作物為主，部分村莊有冶煉、制造副業(yè)。當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)總產(chǎn)值每年5114萬元。人均年收入7103元，人民生活水平較低。
3自然條件
3．1自然地理及地貌舊縣鎮(zhèn)附近區(qū)域面積小，地形變化大。地面高程在788m～884m之間，自然坡降為1．79‰。工程區(qū)位于呂梁太岳山南麓，沁水盆地邊緣，整個區(qū)域溝壑縱橫，山高坡陡，屬澗河南支流域。地表為新生界松散沉積物覆蓋層。區(qū)內(nèi)境內(nèi)山脈連綿，溝壑縱橫，地形復(fù)雜，境內(nèi)有澗河、藺河、蔡子河、劉垣河四大水系，其中藺河為沁河支流，其余為汾河一級支流，黃河二級支流，水資源存儲量較少。
3．2水文氣象工程區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候。四季分明，春季干旱多風(fēng)，氣溫回升快，夏季高溫多雨，秋季涼爽濕潤，冬季寒冷干燥。境內(nèi)年平均氣溫11．8℃。1月份最冷，月平均氣溫－3．6℃，7月份最熱，月平均氣溫24．9℃。境內(nèi)測得最高氣溫為39℃，最低氣溫為－23．4℃。古縣總熱量比較豐富，年平均日照達2278．8h，日照率為51．7%，初霜日期10月20日左右，終霜期4月14日左右，年平均無霜期183d。降水東北多，西南少，年均降水量558．5mm，降水季節(jié)間分布極不均衡，60%集中在7月～9月三個月內(nèi)。
4現(xiàn)有供水工程概況
舊縣鎮(zhèn)位于古縣的中南部，鎮(zhèn)區(qū)供水工程已經(jīng)運行三十多年，設(shè)施老化，壓力不足，漏水跑水現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，特別是鎮(zhèn)區(qū)不斷發(fā)展，部分住在地形較高的嶺上居民，多年來用水極不方便，吃水困難，已經(jīng)嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷恼Ｉ睿萍s著當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展，迫切需要實施供水改造工程。舊縣鎮(zhèn)區(qū)集中供水工程現(xiàn)有水源4處，鎮(zhèn)南邊舊縣河河道左岸1眼水源井、鎮(zhèn)南0．8km處泉水1眼以及鎮(zhèn)政府南1．2km處泉水2眼(管道損壞不用)，容積80m3調(diào)蓄水池1座，以及引輸水管和供水管網(wǎng)。
5工程建設(shè)必要性
項目區(qū)因受水文、地形、地貌、氣候特點等自然條件的影響，區(qū)內(nèi)水資源充足，主要是供水設(shè)施老化，給當(dāng)?shù)鼐用駧韲?yán)重的不便及后患。目前，該地區(qū)的可供水能力不能達到日益增加的需水量要求，同時管網(wǎng)老化嚴(yán)重，蓄水池地形偏低，部分居民經(jīng)常有水龍頭而放不出水，有時能在后半夜接水，用水極不方便，也存在貯水時間過長，飲用后得病。因此，水資源的安全問題已經(jīng)成為制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展的主要因素，當(dāng)?shù)卣呀?jīng)把改善供水緊張的局面、解決飲水安全問題當(dāng)作當(dāng)前工作的一項重要內(nèi)容。解決飲用水的問題迫在眉睫、勢在必行。工程建設(shè)的可行性主要表現(xiàn)在以下方面。
5．1水源條件充足舊縣村南地下水埋藏深度適中，水量豐富，水質(zhì)良好，根據(jù)已有成井的情況，出水量在20m3/h，且有泉水3眼，出水量分別為8m3/h，5m3/h，5m3/h。如加以合理、科學(xué)的開發(fā)和利用，其水量完全能保證該區(qū)的用水需求。
5．2政府積極推動當(dāng)前，各級政府將解決農(nóng)村飲水安全問題作為一項頭等大事來抓。水源區(qū)與受益區(qū)均處于古縣舊縣鎮(zhèn)境內(nèi)，大大地減少了跨地域引水的矛盾，且舊縣鎮(zhèn)黨委、政府對此項工程十分重視，成立專門領(lǐng)導(dǎo)小組由專人負(fù)責(zé)，極大的推動了此項工程的發(fā)展。
5．3群眾大力支持解決當(dāng)?shù)仫嬎畣栴}的工程是當(dāng)?shù)厝罕娕瓮丫玫墓こ蹋罕娪袠O高的熱情，紛紛表示要大力支持該工程，盡自己最大的力量，以實際行動保證該項工程的順利實施。
5．4施工條件便利工程區(qū)比鄰大運高速公路、309國道貫穿全鎮(zhèn)，區(qū)內(nèi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)級公路四通八達，交通便利，水、電、通訊均可在沿途解決，施工所用材可從本縣或臨汾采購，施工條件便利。
6效益分析
本供水改造工程實施后，項目區(qū)群眾避免了因集中供水老化供水不足以及飲用不合格水引起的各種疾病，減少了購水和醫(yī)療費用的開銷，增強了人民群眾身體健康，改善了生活條件，促進了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。
6．1經(jīng)濟效益分析1)效益計算。a．節(jié)省醫(yī)療費，每人每年按80元計算，共節(jié)省支出56．16萬元。b．減少了買水的開支，每人每年按120元計，項目區(qū)共節(jié)省水費支出84．24萬元。c．總效益。由以上兩項得總效益為140．4萬元。2)項目投資。該項目總投資為584．07萬元，考慮到本工程的特點，進行經(jīng)濟分析時的投資調(diào)整為408．85萬元，建設(shè)期為1年，固定資產(chǎn)形成率為70%。3)費用計算。根據(jù)《方法與參數(shù)》及有關(guān)《規(guī)范》，供水費用一般由年折舊費、年管網(wǎng)基金、水源及水資源費、燃動費、藥劑費、工資福利、維護費、管理費及其他費用共9項構(gòu)成;根據(jù)國家規(guī)定采用加權(quán)平均的方法計算綜合折舊費率為3．84%;按規(guī)范規(guī)定供水項目取2．4%大修理基金費率;根據(jù)有關(guān)規(guī)定，管網(wǎng)基金提成率為管網(wǎng)總投資的7%，考慮到該工程的具體情況，不計此項;按照有關(guān)規(guī)定及具體運行情況，取水資源費及水費為0．1元/m3;電價為0．49元/度，該工程年用電量為6萬度。該工程不進行凈化處理，故藥劑費該項取為零;按有關(guān)規(guī)定及本工程的實際需要，擬定總編5人。擬定人均年工資及辦公費1萬元;工程維護費主要指固定資產(chǎn)的備件、低值易耗品和固定資產(chǎn)經(jīng)常性的維護修理費，維護費率取固定資產(chǎn)總價值的1%;管理費及其他費用是指為本工程生產(chǎn)運行所發(fā)生的費用，考慮到本工程的特點，參照已成工程，費率取為生產(chǎn)要素成本的3%;經(jīng)計算總費用為39．9萬元。4)計費水量。年供水量為12．4萬m3，年計費水量為12m3。5)經(jīng)濟指標(biāo)。經(jīng)濟指標(biāo)計算的基準(zhǔn)點定在建設(shè)期的第一年年初。效益費用均按年末發(fā)生，工程經(jīng)濟使用期為20年，投資期為1年，經(jīng)濟計算期為22年，社會折現(xiàn)率為12%。計算結(jié)果為:效益費用比1．65，內(nèi)部回收率28．7%，經(jīng)濟凈現(xiàn)值504．78萬元，投資回收年限為6年。
6．2運營水價計算
(1)主系統(tǒng):一般情況下，建筑的給水系統(tǒng)都是獨立存在的，在對用戶進行供水時，多采用蓄水池－水泵－水箱－減壓閥－用戶的方式，以減少對于城市整體供水網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)，同時也可以方便的進行管理。
(2)熱水系統(tǒng):熱水系統(tǒng)可以為居民提供熱水，方便其日常生活，與普通的給水管道是相互分離的，以避免相互之間的影響。
(3)消防系統(tǒng):消防系統(tǒng)是給水系統(tǒng)的重要組成部分，直接關(guān)系著小區(qū)居民的生命財產(chǎn)安全，因此不僅需要與小區(qū)的主供水系統(tǒng)相連，還必須設(shè)置相應(yīng)的輔助供水系統(tǒng)，以確保消防栓無論在任何情況下都可以正常供水。排水系統(tǒng)相比于給水系統(tǒng)，內(nèi)容比較簡單，主要是對雨水、居民生活污水等的排放，但是其作用與給水系統(tǒng)相比絲毫不差，不僅關(guān)系著居民的正常生活，還關(guān)系著小區(qū)以及周邊環(huán)境的清潔，在對排水系統(tǒng)進行設(shè)計時，需要結(jié)合建筑所在地的污水處理計劃進行，避免對于周邊環(huán)境的污染和破壞。
2建筑小區(qū)室外給排水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計
以某居民小區(qū)為例，對其室外給排水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計進行分析和探討。該小區(qū)位于某城市高新開發(fā)區(qū)，整體占地面積8.78萬平方米，小區(qū)內(nèi)共有30幢高程住宅樓，最大建筑高度53m，建筑總面積25.3萬平方米，擁有居民約7380人。在建筑的地下設(shè)置有地下停車場，防火等級分別為Ⅱ級、Ⅲ級。
2．1給水系統(tǒng)設(shè)計
(1)水源選擇。
在該小區(qū)中，選擇市政給水作為水源，同時在小區(qū)內(nèi)部設(shè)置獨立的蓄水池、水泵等配套設(shè)施，以方便進行管理，同時減少對于市政水網(wǎng)的壓力和負(fù)擔(dān)。
(2)用水量的統(tǒng)計。
對小區(qū)用水量的統(tǒng)計直接關(guān)系著給水管網(wǎng)設(shè)計的合理性和可靠性，需要設(shè)計人員的充分重視。對于居民小區(qū)而言，日常用水主要包括幾種，其一，居民生活用水，一般情況下，可以按照每人每天300L進行計算，根據(jù)該小區(qū)的人數(shù)，小時變化系數(shù)取2.5;其二，公共建筑用水，如公共廁所、水景等，根據(jù)現(xiàn)行的《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》(GB50015－2010)的相關(guān)規(guī)定確定，也可以根據(jù)小區(qū)居民的生活用水總量，適當(dāng)取15－30%;其三，綠化和道路用水，小區(qū)中每天道路澆灑的水量按照每平米每天0.5－1L，綠化用水則按照每平方米每天1－2L進行計算;其四，消防用水，根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定進行計算;其他用水，按照小區(qū)日常用水總量最大值的10－20%計算。
(3)給水管網(wǎng)的設(shè)計。
在對小區(qū)積水管網(wǎng)進行設(shè)計時，需要充分考慮小區(qū)的實際情況。在該小區(qū)中，由于大部分建筑都屬于高層建筑，為了確保高層住戶的正常用水，需要考慮加壓積水系統(tǒng)，根據(jù)建筑的分布情況，設(shè)置相應(yīng)的集中式變頻調(diào)速加壓泵，或者在每一棟建筑中單獨設(shè)置加壓設(shè)施。在該小區(qū)中，由于高層建筑相對集中，可以采取集中式變頻調(diào)速加壓泵的加壓方式，這種方式成本低廉，管理便利，但是相對而言，需要連接大量的外接管線，供水的穩(wěn)定性較差，需要相關(guān)設(shè)計人員的重視。同時，在對給水管網(wǎng)進行設(shè)計時，需要將生活用水、商業(yè)用水以及消防用水進行單獨計算，避免相互之間的影響，以保證供水的穩(wěn)定性和可靠性。
(4)消防系統(tǒng)的設(shè)計。
在對消防系統(tǒng)進行設(shè)計時，需要根據(jù)不同的情況，選擇不同的設(shè)計思路。對于室外消火栓，可以由市政給水直接供水，在保證給水壓力的前提下，使得供水管網(wǎng)可以在室外形成DN150的環(huán)形供水管，同時，要確保消火栓與建筑的距離在5－40m之內(nèi)。對于室內(nèi)消火栓，可以由消防水池和建筑屋頂消防水箱聯(lián)合供水，輔以加壓泵，確保給水壓力，供水管網(wǎng)同樣在室外形成DN150的環(huán)形供水管。對于自動噴淋滅火系統(tǒng)，可以通過專用的消防管道供水，設(shè)置多組水力報警閥，確保在出現(xiàn)火情后，能夠第一時間進行報警和應(yīng)急處理，盡可能減少損失。
2．2排水系統(tǒng)設(shè)計
在該小區(qū)排水系統(tǒng)中，采用的是雨污分流制。一方面，雨水系統(tǒng)的設(shè)計，需要充分考慮小區(qū)的地形地勢，確保排水管網(wǎng)設(shè)計的合理性。管
線的坡向應(yīng)該與小區(qū)整體的地勢坡度保持一致，以節(jié)約施工成本。在雨水系統(tǒng)設(shè)計中，采用了管道與暗溝相互結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，對于地下車庫頂部的雨水，由暗溝進行排除，溝寬約300mm，依地勢確定暗溝坡度。在車庫范圍以外，設(shè)置相應(yīng)的雨水檢查井，并將暗溝轉(zhuǎn)變?yōu)楣艿?，實現(xiàn)對小區(qū)雨水的分散排放，從而有效避免了雨水管道與污水管道的交叉，降低了工程的成本造價。另一方面，污水系統(tǒng)的設(shè)計，需要充分考慮居民的日常生活用水總量，按照其最大值的80－90%進行估算，同時結(jié)合生活用水的小時變化系數(shù)進行計算，以確保排污系統(tǒng)的排污能力可以滿足小區(qū)的實際需求。在小區(qū)中，污水管道的數(shù)量眾多，而且連接十分復(fù)雜，因此必須優(yōu)先進行布置。根據(jù)自身的實際情況，如果小區(qū)污水管網(wǎng)與市政排水管網(wǎng)相連，可以直接將污水輸送到城市污水處理廠，則不需要設(shè)計化糞池，反之，則應(yīng)該設(shè)計化糞池，并定期對其進行清理，確保其可以充分發(fā)揮污水處理的作用。
3結(jié)語
（1）檔案管理制度不完善。目前，部分灌區(qū)對水利工程檔案在工程建設(shè)和管理的重要性還認(rèn)識不夠，單位檔案管理制度不夠完善，檔案日常管理松懈，檔案收集過程中，制度形同虛設(shè)。加之有的檔案在立卷過程中沒有按照卷內(nèi)文件目錄順序進行排序組卷，卷內(nèi)目錄與實際整理文件不相符，卷內(nèi)資料漏失現(xiàn)象比較普遍。由于只注重工程建設(shè)，沒有相應(yīng)的制度來管控工程檔案的同步管理，因而造成工程檔案缺失，對建設(shè)和運行過程中出現(xiàn)的問題無法提供有效的、科學(xué)的數(shù)據(jù)資料等，直接影響到工程建設(shè)和運行維護管理。
（2）檔案現(xiàn)代化管理意識薄弱。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)到來，各種智能和應(yīng)用APP已經(jīng)普及到日常工作和生活之中。但是，不容忽視的是，大部分灌區(qū)的水利工程檔案資料還封閉在各自的檔案資料室里，檔案管理的現(xiàn)代化意識還很薄弱，導(dǎo)致配備的檔案管理設(shè)備和管理軟件沒有起到相應(yīng)的作用。因此，如何利用互聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)時代，做好檔案數(shù)字化和現(xiàn)代化管理工作，是灌區(qū)水利工程檔案管理快速發(fā)展面臨的一個現(xiàn)實問題。
（3）檔案管理與提供利用難以適應(yīng)檔案網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展需要。這一點主要體現(xiàn)在，灌區(qū)水利工程檔案數(shù)字化的程度很低，跟不上日益增長的檔案利用需求。檔案管理人員操作不熟練，配備的檔案管理設(shè)備和管理軟件沒有起到相應(yīng)的作用，雖有計算機和檔案管理軟件，但紙質(zhì)檔案沒有實現(xiàn)數(shù)字化和進入數(shù)據(jù)庫，還按手工方式在進行查找和查閱。
（4）檔案管理專業(yè)人員匱乏。目前，部分灌區(qū)為了節(jié)約成本，檔案管理人員一般均為兼職人員，很少配備具有專業(yè)檔案管理知識的專職檔案管理人員。由于檔案管理的專業(yè)性較強，若是單靠沒有接受過專業(yè)培訓(xùn)的人員來完成此項工作，失誤和錯誤就難以避免，這樣的檔案也就不足以為水利工程建設(shè)提供可靠的、科學(xué)的、完整的依據(jù)，必然為水利工程建設(shè)和管理帶來影響。部分灌區(qū)對水利工程檔案管理工作并沒有嚴(yán)格按照“四同步”的要求展開工作。加之，由于工程建設(shè)期間的管理和環(huán)境因素等影響，使得水利工程檔案的管理無法與工程建設(shè)和運行管理同步進行，因此造成檔案質(zhì)量偏低，可參考性和可依據(jù)性較差。
2加強灌區(qū)水利工程檔案信息化管理的對策措施
（1）提高認(rèn)識，增強做好灌區(qū)水利工程檔案管理工作的責(zé)任感。關(guān)鍵要從三個方面提高認(rèn)識：一是加強灌區(qū)水利工程檔案信息化管理和利用，可以實現(xiàn)灌區(qū)水利工程檔案信息資源的合理配置、科學(xué)管理，為灌區(qū)建設(shè)提供必要的服務(wù)。二是完整、可靠的檔案信息可以為灌區(qū)的綜合分析、決策提供有力支持。三是灌區(qū)水利工程檔案信息化可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)，做到資源共享，提高灌區(qū)檔案信息利用的效率。
（2）落實相關(guān)法規(guī)，建立灌區(qū)水利工程檔案信息化管理標(biāo)準(zhǔn)。一是要熟悉檔案管理的相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，不僅要重視硬件投入，更要重視符合標(biāo)準(zhǔn)化檔案管理軟件的投入，使得檔案信息化的流程符合國家和地方對于檔案管理的標(biāo)準(zhǔn)和要求。二是現(xiàn)有紙質(zhì)檔案的數(shù)字化程度高低，決定了灌區(qū)檔案信息化建設(shè)的規(guī)模與水平，也是灌區(qū)下一步建設(shè)數(shù)字化檔案館的基礎(chǔ)。三是采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，是檔案數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)，是有效管理檔案系統(tǒng)的基石，是高效調(diào)用數(shù)字化檔案的保障。
（3）加大資金投入，加強硬件設(shè)施建設(shè)。根據(jù)我省灌區(qū)的實際建設(shè)情況，首先應(yīng)當(dāng)配備檔案信息化需要的相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備，例如，津科JI-110檔案管理系統(tǒng)、SQL2000數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、大容量存儲系統(tǒng)、高速掃描儀、管理計算機和打印機等設(shè)備，為做好檔案信息化管理提高技術(shù)支持。同時，應(yīng)對灌區(qū)的檔案管理人員進行辦公自動化和信息化應(yīng)用技能培訓(xùn)。通過上述措施，可實現(xiàn)灌區(qū)水利檔案管理的部分?jǐn)?shù)字化和局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化管理，大大降低檔案管理人員的工作強度，同時數(shù)字化加工后的檔案資料信息能得到更好的保存，保證了灌區(qū)水利工程資料的安全性和完整性。
（4）加強環(huán)節(jié)管理，健全檔案資料收集和整理工作。檔案管理人員要從項目開始立項時，搞清楚項目的隸屬關(guān)系、完成方式以及項目將要形成哪些文檔資料，初步確立收集文檔資料的內(nèi)容，做到確保關(guān)鍵性材料的有效控制。接收資料時，參照水利行業(yè)工程技術(shù)檔案的要求，建立檔案目錄，根據(jù)目錄來收集，最后檢查收集的材料是否符合歸檔要求。在灌區(qū)水利工程建設(shè)中，可適當(dāng)采用合同約定的方式，預(yù)留一定比例的工程合同價款，作為工程檔案的保證金。工程參加單位應(yīng)按照要求收集、整理、歸檔工程各環(huán)節(jié)的文檔資料，在工程竣工時，經(jīng)建設(shè)單位簽發(fā)資料交接單后，才支付這筆尾留款項。
（5）完善檔案管理制度，樹立檔案現(xiàn)代化管理意識。建立健全檔案管理制度，按照“統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，分級管理”的原則，將水利工程檔案的收集、立卷、歸檔任務(wù)層層分解，具體落實到各部門，納入相關(guān)的管理程序和職責(zé)范圍。做到有組織領(lǐng)導(dǎo)，有專業(yè)檔案管理員，有合適的檔案管理制度。管理觀念現(xiàn)代化是檔案現(xiàn)代化管理的靈魂，通過使檔案管理人員現(xiàn)代化意識的提高，可使檔案管理的被動式服務(wù)為主動式服務(wù)，將封閉式服務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放式服務(wù)，使水利工程檔案更好的服務(wù)于灌區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展。
（6）積極爭取資金，提高檔案數(shù)字化水平。各灌區(qū)可利用續(xù)建配套與節(jié)水改造項目的信息化資金，加大對灌區(qū)水利工程檔案的數(shù)字化加工范圍，開展灌區(qū)水利工程檔案的整理、掃描、圖像處理、圖像存儲、數(shù)據(jù)掛接、數(shù)據(jù)驗收、數(shù)據(jù)備份等工作，提高灌區(qū)水利工程檔案的數(shù)字化程度。同時，利用計算機和軟件技術(shù)，使用國家規(guī)定的檔案管理軟件，實現(xiàn)對檔案的收文管理、行文管理、合同管理、檔案管理、查詢管理、用戶管理、以及系統(tǒng)自身維護等功能。另外，可依據(jù)灌區(qū)自身需求和使用環(huán)境，建立檔案網(wǎng)絡(luò)版，實現(xiàn)局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)上檔案的授權(quán)共享和調(diào)用。
（7）加強業(yè)務(wù)技能培訓(xùn)，提高檔案管理人員的素質(zhì)和能力。一是要提高服務(wù)意識、樹立服務(wù)思想，變被動服務(wù)為主動服務(wù)。二是定期讓檔案管理人員參加檔案管理方面的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)活動，促進業(yè)務(wù)交流。三是加強基層檔案管理人員在計算機、網(wǎng)絡(luò)、信息化等相關(guān)專業(yè)知識領(lǐng)域的學(xué)習(xí)，為下一步檔案數(shù)字化建設(shè)，檔案信息化管理打下扎實的基礎(chǔ)。四是檔案管理人員對使用的檔案管理軟件能進行熟練的操作和使用，通過一定的專業(yè)培訓(xùn)提升管理人員的業(yè)務(wù)能力和水平。
3結(jié)語
關(guān)鍵詞：渠道損失率南水北調(diào)京石段工程
中圖分類號： TV 文獻標(biāo)識碼： A
Analysis on the Rate of Water Conveyance Loss of Beijing Shijiazhuang section in South-to North Water Diversion Middle Route Project
Liu Shuang,Gao fan,Liu bin,Zhao hui
(Administration of South-to North Water Diversion Middle Route Project,Beijing,10038)
Abstract：Beijing-Shijiazhuang section of South-to North Water Diversion Middle Route Project has completed four time water supply missions to Beijing, This paper has calculated the rate of water loss in this section at different time, and also offer the reference for the final operation by analysed the link relative ratio of loss of water.
keywords: CanalConveyance loss rateSNWDPBeijing -Shijiazhuang project
1.工程概況
南水北調(diào)京石段工程于2003年12月30日開工建設(shè)，2008年9月建成并開始第一次向北京供水，線路長度307.5公里，其中明渠渠道長201.047公里，建筑物長度106.395公里。工程起點位于石家莊市古運河，途經(jīng)石家莊市的新華、正定、新樂和保定市的曲陽、定州、淶水、涿州等12個市（縣、區(qū)），穿北拒馬河中支后進入北京市，途經(jīng)房山區(qū)、豐臺區(qū)、海淀區(qū)，最后到達頤和園團城湖。自2008年9月至2014年4月，從河北省崗南、黃壁莊、王快和安格莊4座大型水庫引水，已經(jīng)連續(xù)四次向北京市應(yīng)急供水，累計向北京輸水16.1億立方米。
2.渠道輸水損失計算條件
南水北調(diào)中線京石段工程由河北段和北京段組成，全長307.44km，其中古運河節(jié)制閘～北拒馬河節(jié)制閘為河北段，長227.47km，北拒馬河節(jié)制閘～團城湖節(jié)制閘為北京段，長79.97km。工程主要由輸水明渠、渡槽、倒虹吸、隧洞、PCCP等組成，其中渡槽、倒虹吸、隧洞、PCCP等為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，輸水損失較小，明渠段工程線路較長，輸水損失較大。根據(jù)相關(guān)研究成果，輸水渠道水量損失主要由蒸發(fā)和滲漏兩部分組成，其中滲漏造成的損失占總損失的絕大部分[1,2,3]。京石段工程北拒馬河節(jié)制閘以后為暗涵、PCCP管等建筑物，不考慮其輸水水量損失，所以計算水量損失的渠段為渠首至北拒馬河節(jié)制閘（1+782～227+470）長225.7km的渠段。
基于以上因素，在計算水量損失時作以下假設(shè)[4]：
（1） 渠道輸水損失與渠道輸水?dāng)嗝娲笮『退桓叩椭苯酉嚓P(guān)，與輸水流量沒有直接關(guān)系；
（2） 輸水損失全部為滲漏損失，不考慮蒸發(fā)損失；
（3） 渡槽、倒虹吸、隧洞、PCCP等建筑物不考慮輸水損失，輸水損失全部集中在明渠段；
（4） 明渠段滲漏滿足達西定律，假定地下外水位低于總干渠渠底高程。
3.計算公式
3.1水量平衡基本公式
W進=W出+W分+W損+W棄+W蓄 （1-1）
或V末= V初+W進-W出-W損-W分 （1-2）
式中：W進---運行期間進入渠道的總進水量（m3），未包括降雨量、入渠洪水量；
W出---運行期間渠道輸出的總水量（m3）；
W分---運行期間總分水量（m3）；
W損---運行期間總損失量（m3），包括滲漏損失和蒸發(fā)損失。
W棄---運行期間總棄水量,如洗渠道棄水（m3）；
W蓄---輸水渠道槽蓄水量（m3）；
V末---運行末期槽蓄水量（m3）；
V初---運行初期槽蓄水量（m3）；
渠道輸水利用系數(shù)：=（1-W損/ W進）×100%
由公式可知，要提高輸水利用系數(shù)，不但要減少棄水量和槽蓄水量，還要降低輸水損失，同時要提高輸水利用系數(shù)的精確度，還就要提高測流的精確度。
3.2渠道損失率
渠道損失率可用下式表示：
（1-3）
式中，為渠道損失率;為計算時段損失水量，萬m3;為計算時段入總干渠水量，萬m3；為渠道分（退）水量，萬m3。
（1-4）
式中，為計算時段初渠道蓄水量，萬m3;為計算時段末渠道蓄水量，萬m3;為計算時段內(nèi)入受水區(qū)的水量，萬m3。
4.渠道損失率影響因素[5]
根據(jù)歷次通水的實際情況分析，影響京石段工程輸水損失率計算結(jié)果的因素是多方面的。主要影響因素為渠道防滲能力、氣候條件、輸水流量、輸水渠段長度、輸水水位、降水量、結(jié)冰量等。
(1)渠道防滲能力。渠道防滲能力越強，滲漏損失越小，輸水損失率越小；
(2)氣候條件。夏天蒸發(fā)量相對較大，輸水損失率相對較大；冬天蒸發(fā)量相對較小，輸水損失率相對較小；
(3)輸水流量。輸水流量越大，流速越快，水流傳播時間相對較短，滲漏損失相對較小，輸水損失率越??；
(4)輸水渠段長度。輸水渠段越長，滲漏損失越大，輸水損失率越大；
(5)輸水水位。輸水水位越高，滲漏損失越大，輸水損失率越大；
(6)降水量。降水量越大，匯流入渠的水量越大，計算的輸水損失率越??；由于匯流入渠的降水量目前還難以測算，因此無法定量排除降水量對輸水損失率計算的影響。
(7)結(jié)冰量。結(jié)冰量越大，計算的輸水損失率越大；由于渠道中的結(jié)冰量目前難以測算，在計算結(jié)冰期的輸水損失時，難以定量排除結(jié)冰量對輸水損失率計算的影響。說明一下，冰期的損失率并非真正意義上的水量蒸發(fā)，而是以冰的形式存在于渠道中，計算冰期輸水損失率對于適時調(diào)整入渠流量有很大意義。
5. 京石段輸水損失計算
根據(jù)四年調(diào)度情況，分別取每次通水期的典型運行工況汛期、冰期及正常輸水期相近時段損失率及每次通水總損失率進行對比分析，根據(jù)上述公式及計算方法，分別算出四次通水期間渠道損失率如下表：
京石段工程歷次通水輸水損失率計算表
序號 第n次通水 計算時段 典型運行工況 入京流量（m3） 輸水損失率（%）
1 一 2008.10.1-2008.10.31 非汛期（秋天）正常輸水 10 19
2 2009.1.1-2009.1.31 冰期輸水 9 14
3 2009.4.1-2009.4.30 非汛期（春天）正常輸水 15.5 4
4 2009.6.1-2009.6.30 汛期正常輸水 20 2.5
5 2008.9.18-2009.8.19 第一次通水期間 9.9
6 二 2010.7.1-2010.7.31 汛期正常輸水 14 6.3
7 2010.11.1-2010.11.30 非汛期（秋天）正常輸水 13.5 0.5
8 2011.1.1-2011.1.31 冰期輸水 12 14
9 2011.3.17-2011.4.17 非汛期（春天）正常輸水 6 8
10 2010.5.25-2011.5.9 第二次通水期間 6.4
11 三 2011.8.1-2011.8.31 汛期正常輸水 11.3 0.05
12 2011.11.1-2011.11.30 非汛期（秋天）正常輸水 14 3.6
13 2011.12.10-2012.1.10 冰期輸水 14 8.8
14 2011.7.21-2012.7.31 第三次通水期間 3.6
15 四 2013.8.1-2011.8.30 汛期正常輸水 14 4.8
16 2013.10.1-2013.10.31 非汛期（秋天）正常輸水 11 3.77
17 2013.12.30-2014.1.30 冰期輸水 11 21.01
18 2012.12.20-2014.4.5 第四次通水期間 11.1
通過表中數(shù)據(jù)可以看出，渠道輸水損失率基本呈逐年下降趨勢。第一次通水損失率較大，第二三次通水期間損失率逐年下降，第四次通水期間損失率最大，這與本次通水時間較長，降雨及渠道工況有關(guān)，受天氣及蒸發(fā)量等因素的影響，夏季輸水損失率最大，冬季冰蓋形成穩(wěn)定后輸水損失率最小。
（1）第一次通水期間渠道損失率最大，2008年9月18日渠道首次通水，非汛期（秋天）正常輸水階段，渠道處于充水階段，渠體土壤處于不飽和狀態(tài)，加之流量較小(10m3/s)，渠道損失率最大；冰期隨著渠體土壤濕度達到穩(wěn)定狀態(tài)，但渠道水體部分形成冰蓋存在于渠道中，故損失率也相對比較大，春天冰蓋開始融化，流量相對增大(15.5m3/s)，加之土壤也處于飽和狀態(tài)，損失率相對較小，汛期由于雨量比較充沛，損失率最?。?/p>
（2）第二次通水期間損失率比第一次通水期間損失率減小，這與渠道經(jīng)過維修處理后防滲能力提高有關(guān)。非汛期秋天流量（13.5m3/s）大于春天流量(6m3/s)，秋天渠道損失率最低，汛期受蒸發(fā)影響較大，損失率也增加，冬季受冰蓋影響損失率最大。
（3）第三次通水期間，由于受降雨影響，汛期渠道損失率最小，冰期損失率最大。
（4）第四次通水期間，總體損失率及冰期輸水損失率均最大，第四次通水期持續(xù)時間最長，加之降雨量較少，且凍脹破壞對工程也有一定的影響，相對損失率比較大。
6.結(jié)語
（1）從京石段四年的運行數(shù)據(jù)看，可以人為減少渠道損失率的方法就是做好工程的維修養(yǎng)護，減低渠道滲漏量，這對延長工程壽命及降低用戶成本都很重要。
（2）本文計算渠道輸水損失率是假定渠道都是以明渠輸水，不能忽視渡槽、倒虹吸等建筑物滲漏造成的輸水損失影響，管理上加強渡槽及倒虹吸段安全檢測，借助安全檢測數(shù)據(jù)分析建筑物滲漏情況。
（3）經(jīng)過計算，四次通水期間平均損失率7.88%，小于全線通水設(shè)計損失率（15%），說明京石段工程的襯砌型式設(shè)計合理，施工質(zhì)量可靠，防滲效果理想，超過設(shè)計防滲要求，達到了較高的技術(shù)水平。
參考文獻：
[1]雷聲隆,羅強,等. 防滲渠道輸水損失的估算[J].灌溉排水學(xué)報,2003.6,22(3):7-10
[2]吳昌瑜,張偉. 南水北調(diào)中線工程總干渠滲流與蒸發(fā)損失研究[J].長江科學(xué)院院報,2002.9,19(增):89-93
[3]于維麗,周黎明,等. 引黃濟青輸水河工程輸水損失分析[J].人民黃河,2003.2,25(2):34-35
關(guān)鍵詞：南水北調(diào)中線工程；應(yīng)急調(diào)度；目標(biāo)水位；數(shù)值模型
中圖分類號：TV68 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-1683（2017）04-0198-05
Abstract：In this paper，we took the middle route of South-to-North Water Diversion Project as an example，and built a one-dimensional emergency dispatch numerical model of the project.On this basis，we selected some typical canal sections as cases for simulation，so as to study the impact of target water level on the canal parameters （such as water level and discharge volume）in the process of emergency dispatch.The results showed that the target water level directly affected the amount of water discharge and the highest water level before the sluice.The higher the target water level，the higher the water level rise，but the smaller the water discharge volume.To improve the safety and economy of emergency dispatch，efforts should be made to increase the target water level before the sluice as much as possible under the premise of ensuring safety.This research can provide some reference for the contingency plans of the middle route of South-to-North Water Diversion Project.
Key words：the middle route of South-to-North Water Diversion Project；emergency dispatch；target water level；numerical model
1 研究背景
1.1 工程概況
南水北調(diào)中線工程是平衡水資源空間分布不均，優(yōu)化水資源配置的重大工程。中線一期工程供水目標(biāo)以北京、天津、河北、河南等主要城市生活、工業(yè)供水為主，兼顧生態(tài)和農(nóng)業(yè)用水?？偢汕滋詹黹l多年平均調(diào)水量95億m3，渠首引水設(shè)計流量為350 m3/s，加大流量420 m3/s，全線長1 432 km（含天津干渠），穿越長江、淮河、黃河、海河四大流域。工程具有全程自流輸水和沒有在線調(diào)節(jié)水庫的特點，渠道設(shè)計運行采用閘前常水位的控制方式。
中線工程總干渠參與運行調(diào)度的控制建筑物主要包括：63座節(jié)制閘、55座退水閘、1座泵站和81座分水閘。沿線節(jié)制閘將總干渠分割為63個串聯(lián)渠段，整個渠系是一個串聯(lián)系統(tǒng)，各渠段為串聯(lián)系統(tǒng)中的元件。渠道發(fā)生突發(fā)事故需要段時間大幅度改變流量時，需要采取相應(yīng)的應(yīng)急調(diào)度閘門控制措施進行閘門調(diào)度。
1.2 應(yīng)急調(diào)度研究
目前關(guān)于輸水工程調(diào)度的研究運用數(shù)值模擬的手段較多，主要是結(jié)合實際工程，研究不同的運行方式、結(jié)構(gòu)特征條件下渠道的水力響應(yīng)過程。在應(yīng)急調(diào)度方面，張成[1]以南水北調(diào)中線工程總干渠典型渠段作為研究對象，模擬分析了非正常工況下渠段的水力響應(yīng)特征及退水閘的退水作用。研究發(fā)現(xiàn)退水閘的啟用能夠較好減小水位的壅高幅度，有效降低水流的漫溢危險。此研究考慮了退水閘在輸水工程應(yīng)急調(diào)度中的關(guān)鍵作用，但僅對發(fā)生事故的單個渠段閘門關(guān)閉時產(chǎn)生的水位壅高進行了研究，而退水閘對整個渠道的擾動影響以及該如何何時開啟或關(guān)閉才能對應(yīng)急調(diào)度更有利值得更進一步探究；袁健[2]模擬了事故工況下的渠道水力響應(yīng)過程，得到節(jié)制閘前的控制水位對渠道水位壅高和渠段的退水量有直接影響，閘前控制水位越高渠道水位壅高也越大的結(jié)論。該研究考慮了節(jié)制閘前控制水位的影響，但并不全面，在串聯(lián)渠道與沿線分退水口的耦合作用機制下，渠道各要素都是彼此關(guān)聯(lián)相互影響的，渠道水位壅高與閘門的關(guān)閉速率、退水閘的開啟關(guān)閉方式都有關(guān)系，需要綜合考慮各種因素比較分析；Soler & Joan[3]研究了一種快速有效關(guān)閉輸水渠道閘門前饋算法，這種方法基于序貫二次規(guī)劃，可快速計算閘門運動軌跡，通過保持在檢查點的水深度保持不變順利完成從初始開度到最后開度的運作。但研究并未對多種類、渠段閘門聯(lián)合應(yīng)急控制進行闡述；楊敏[4]對節(jié)制閘聯(lián)合控制中的同步控制法和順序控制法進行了研究，對不同控制方法下長距離明渠輸水系統(tǒng)在增流量和減流量工況下的各閘閘前水位、閘后水位、水力過渡時間等水力特性進行了分析比較，該研究對下游應(yīng)急關(guān)閉的減流量過程有一定闡述，但研究僅包括節(jié)制閘的兩種控制方式，并不全面，也未考慮分、退水閘的耦合作用；史哲[5]通過物理模型試驗研究了節(jié)制閘緊急關(guān)閉時寬淺渠道內(nèi)水力特征參數(shù)的變化，但研究僅限于單個渠段的節(jié)制閘關(guān)閉方式，未對多閘門聯(lián)動的水力響應(yīng)特征進行研究?？傊?，現(xiàn)有關(guān)于渠道應(yīng)急調(diào)度的研究成果較少，有待進一步深入研究。
中線工程總干渠是采用“閘前常水位”的控制方式，在應(yīng)急調(diào)度的渠道非恒定流響應(yīng)過程中，要求閘前水位壅高不超過壅高安全水位（一般為閘前加大水位+0.3 m超高），且渠道穩(wěn)定時的閘前水位要達到控制目標(biāo)水位。此目標(biāo)水位是人工預(yù)先根據(jù)渠道的實際情況設(shè)定，在事故段上游渠段，可適當(dāng)抬高目標(biāo)水位，上游渠段充分利用部分渠道蓄容收納部分下泄水體，減少進入事故渠段的水量，緩解事故段節(jié)制閘前的水位上漲壓力，便于事故段閘門快速關(guān)閉；事故段下游可適當(dāng)降低目標(biāo)水位，當(dāng)上游來流切斷后可利用渠段本身的部分蓄容水量延長下游各分水口門的供水時間。然而如何選擇合適的目標(biāo)水位，還有待深入研究，本文即以南水北調(diào)中線一期工程總干渠為例，重點研究應(yīng)急工況下渠道目標(biāo)水位對調(diào)度過程中渠道水力特性的影響。
2 數(shù)學(xué)模型
2.1 基本方程
采用描述渠道非恒定流的Saint-Venant 方程組作為基本方程，將描述過閘水流狀態(tài)的節(jié)制閘過閘流量方程作為耦合條件加入處理。過閘流量方程擬采用Henrry 公式，基本可以保證在各種開度下流量的連續(xù)性，對一些特殊情況下仍然存在的不連續(xù)現(xiàn)象通過將流量系數(shù)劃分為更多分段函數(shù)的方式處理。
2.2 基本方程的離散
采用收斂快、穩(wěn)定性好的普萊士曼（preissmann）隱式差分格式進行離散，建立求解域網(wǎng)格方程組，結(jié)合渠道上下游邊界條件聯(lián)立求解。
2.3 初始條件與邊界條件處理
論文研究對象是正常運行條件下突發(fā)事故的輸水明渠，因而模型的初始條件應(yīng)為正常輸水時渠道上下游的水位流量條件，即穩(wěn)定流狀態(tài)。事故發(fā)生后的應(yīng)急調(diào)度需要一個調(diào)度目標(biāo)，此目標(biāo)也應(yīng)為穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)急調(diào)度的本質(zhì)應(yīng)是從一個穩(wěn)定狀態(tài)向另一個目標(biāo)穩(wěn)定狀態(tài)過渡的非恒定流過程。合理邊界條件的選取是數(shù)學(xué)模型計算的前提，直接影響計算結(jié)果的正確性。本模型模M的輸水渠道上游源頭為丹江口水庫，在正常工況下，由于水庫水位變化速度遠慢于渠道水位的變化速度，且渠首流量變化所引起的水庫水位變化基本可以忽略，因此可作為一個恒定值。若模擬中需要考慮渠首水位變化時，也可用實際的渠首閘閘前水位變化過程做為邊界條件。下邊界條件可以是已知的末端水位，也可以是已知的流量過程。另外，正常狀態(tài)下渠系的水力波動主要由分水閘流量變化引起，而分水口的流量變化一般由下游用水需求計劃確定，因此，渠首取水口的引水流量及各節(jié)制閘過閘流量可根據(jù)其下游渠道的需水過程進行調(diào)節(jié)，即可確定模擬計算的上下游流量邊界條件。渠道應(yīng)急調(diào)度時的流量邊界是人為調(diào)控的前饋量，需要通過分水閘、退水閘的配合，制定各節(jié)制閘前饋流量邊界計劃。總的來說應(yīng)急調(diào)度模擬的模型邊界條件必須根據(jù)不同的閘門控制組合和控制方式來最終確定。
3 數(shù)值計算分析
經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，節(jié)制閘前目標(biāo)水位特別是事故上游渠段閘前目標(biāo)水位對渠道應(yīng)急調(diào)度影響較大，尤其是對渠道閘前水位變化、最大水位壅高、渠道退水量等應(yīng)急調(diào)度關(guān)鍵性控制指標(biāo)的影響。在對南水北調(diào)中線工程設(shè)計參數(shù)分析后發(fā)現(xiàn)，以穿黃倒虹吸工程為分段，在穿黃節(jié)制以南渠道設(shè)計水位與加大水位相差0.5 m左右，穿黃閘以北各閘較小均為0.3 m左右，這與渠道沿線的地質(zhì)、工程結(jié)構(gòu)等特點有關(guān)，在選擇節(jié)制閘前目標(biāo)水位時，考慮到渠道控制中波動及水力傳遞滯后性等因素，一般建議取值應(yīng)小于加大水位。
本文利用建立的南水北調(diào)中線工程應(yīng)急調(diào)度數(shù)學(xué)模型，分別選取中線渠道上游10號澎河節(jié)制閘至11號沙河節(jié)制閘以及下游51號漠道溝節(jié)制閘至52號唐河節(jié)制閘之間的兩段渠池發(fā)生事故來進行應(yīng)急調(diào)度模擬。模擬工況下總干渠渠首按設(shè)計流量350 m3/s供水，事發(fā)段上游各分水口門正常供水。
3.1 澎河節(jié)制閘[STBZ]（10號）-沙河節(jié)制閘（11號）案例
事故渠段臨近上下游各渠段參數(shù)如表1所示。
本文設(shè)定了5種工況，模擬在中線工程上游澎河節(jié)制閘至沙河節(jié)制閘渠池發(fā)生突發(fā)事件時，事故段以上節(jié)制閘前目標(biāo)水位分別選取設(shè)計水位、設(shè)計水位+0.3 m及設(shè)計水位+0.5 m三種不同方案；下游漠道溝節(jié)制閘至唐河節(jié)制閘之間渠池發(fā)生事故時，分別選取閘前目標(biāo)水位為設(shè)計水位、設(shè)計水位+0.3 m兩種不同方案。事故段及下游渠段閘前目標(biāo)水位均保持設(shè)計水位。為使模擬結(jié)果有相同參照點，上游3種工況下渠道事故段節(jié)制閘關(guān)閉時間均取為40 min，下游三種工況關(guān)閉時間取為30 min。其他分水閘、退水閘控制規(guī)則亦相同。具體模擬方案見表2。
表3為澎河閘至沙河閘渠段突發(fā)事故時，按不同的閘前目標(biāo)水位進行應(yīng)急調(diào)度，總干渠內(nèi)的閘前水位最大壅高值及出現(xiàn)時間，圖1為不同工況下渠道總退水量。由表中不同方案下閘前水位最大雍高趨勢可以看出，事故段上節(jié)制閘前水位（澎河節(jié)制閘）的最大壅高值隨節(jié)制閘前目標(biāo)水位的增高而增大，且達到最大壅高所需時間較為接近。圖1中則給出了渠道總退水量隨控制水位變化的趨勢，即隨控制水位增高而減小，并且減小幅度顯著。
圖2為上游事故案例中事故段上節(jié)制閘前（澎河節(jié)制閘）水位變化過程?？梢钥吹?，在節(jié)制閘緊急關(guān)閉過程中，閘前水位快速上升，啟用退水閘后，閘前水位回落至控制水位附近。閘前目標(biāo)水位越低，閘前水位上升速率及壅高越小，降落幅度越大。
一般來說，在工程應(yīng)急調(diào)度過程中，期望得到的調(diào)度結(jié)果是閘前水位雍高更低，渠道總退水量更小。結(jié)合上述模擬結(jié)果來看，兩者規(guī)律正好相反，綜合考量安全及經(jīng)濟性，設(shè)計水位+0.3 m的目標(biāo)水位方案更為合理。
3.2 漠倒溝節(jié)制閘（10號）-唐河節(jié)制閘（11號）案例
事故渠段臨近上下游各渠段參數(shù)見表4。
表5為渠道下游漠倒溝閘至唐河閘渠段突發(fā)事故時，選用兩種不同閘前目標(biāo)水位方案，分別為設(shè)計水位、設(shè)計水位+0.3 m。（渠道下游設(shè)計水位與加大水位差值僅為0.3 m）。為便于比較，事故段節(jié)制閘關(guān)閉時間也均取為30 min。由該表可以看出，隨著目標(biāo)水位的增大，渠道退水量大幅度減少，但渠道上游最大水位壅高雖有所升高，但升高幅度較小，這與同上游事故案例模擬所得結(jié)果基本相同。僅就此兩種方案比較而言，設(shè)計水位+0.3的目標(biāo)水位方案更合理。
在突發(fā)事故后渠道的應(yīng)急調(diào)度過程中，節(jié)制閘前水位壅高與渠道安全控制息息相關(guān)，渠道總退水量則是經(jīng)濟考量參數(shù)，兩者之間存在博弈，一般認(rèn)為應(yīng)在保證工程安全的前提下盡量考慮調(diào)度方案的經(jīng)濟性。結(jié)合上述數(shù)值模擬結(jié)果及分析，可得到結(jié)論如下：在不影響渠道安全的前提下（渠道水位最大壅高不超過安全水位，保證渠道不漫溢），應(yīng)盡量加大事故上游渠段節(jié)制閘前目標(biāo)水位，將事故上游渠段內(nèi)多余的水盡量蓄在渠道內(nèi)，減小退水量，提高應(yīng)急調(diào)度措施的經(jīng)濟性。根據(jù)中線工程的結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合本文的模擬分析，在本文模擬工況下推薦采用節(jié)制閘閘前設(shè)計水位+0.3 m的目標(biāo)水位方案，可兼顧工程安全和經(jīng)濟性。實際運用中需利用工程運行數(shù)據(jù)對數(shù)學(xué)模型進行反復(fù)率定，并結(jié)合后的渠道反饋特點對該目標(biāo)水位進行調(diào)整優(yōu)化。
4 結(jié)論
本文以南水北調(diào)中線一期工程總干渠為例，采用數(shù)值模擬的手段，通過案例計算及數(shù)據(jù)分析，研究了應(yīng)急工況下渠道目標(biāo)水位的設(shè)定對渠道各項水力參數(shù)的影響，研究表明：目標(biāo)水位的設(shè)置直接影響到渠道退水量、渠道最高水位壅高。閘前目標(biāo)水位越高，渠道水位壅高越高，但渠道退水量越小。因而在實際的工程調(diào)度中應(yīng)在保證不發(fā)生漫頂事故的前提下，盡量加大事故上游渠段節(jié)制閘前目標(biāo)水位，將事故上游渠段內(nèi)多余的水盡量蓄在渠道內(nèi)，減小退水量，提高應(yīng)急調(diào)度措施的經(jīng)濟性。通過對本文模擬工況的比較分析，在當(dāng)前條件下，推薦設(shè)計水位+0.3 m的閘前目標(biāo)水位方案。
參考文獻（References）：
[1] 張成，傅旭東，王光謙.南水北調(diào)中線工程總干渠非正常工況下的水力響應(yīng)分析[J].南水北調(diào)與水利科技，2007，5（6）：8-12，20.（ZHANG Cheng，F(xiàn)U Xu-dong，WANG Guang-qian.Hydraulic response in abnormal operation modes of the Middle Route of the South-to-North Water Diversion Project[J].South-to-North Water Transfers and Water Science & Technology，2007，5（6）：8-12，20.（in Chinese））
[2] 樹錦，袁健.大型水渠道事故工況的水力響應(yīng)及應(yīng)急調(diào)度[J].南水北調(diào)與水利科技，2012 （5）：161-165.（SHU Jin，YUAN Jian.Hydraulic response and emergency dispatch under abnormal operation modes of large-scale [HJ2.1mm]water diversion channel [J].South-to-North Water Transfers and Water Science & Technology，2012 （5）：161-165.（in Chinese））
[3] Soler J，Gómez M，Rodellar J.2013.Application of the GoRoSo feedforward algorithm to compute the gate trajectories for a quick canal closing in the case of an emergency[J].Journal of Irrigation and Drainage Engineering.（12）：1028 -1036.
關(guān)鍵詞：節(jié)約用水；農(nóng)村水利工程；灌溉技術(shù)
中圖分類號：S407.9 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-0432（2011）-03-0268-1
0 引言
我國是一個農(nóng)業(yè)大國，科技興農(nóng)是我們的國策。隨著我國森林面積的減少，沙化面積逐漸增加，生態(tài)環(huán)境遭到惡劣破壞，我國大部分省份造成大面積干旱，影響了我國糧食的總產(chǎn)量。本文主要從水利工程的角度論述我國農(nóng)田水利工程在我國的發(fā)展建設(shè)以及灌溉應(yīng)用技術(shù)。
1 我國農(nóng)田水利工程的發(fā)展建設(shè)
1.1 我國農(nóng)田水利工程概況
水資源作為基礎(chǔ)性資源，也作為我國發(fā)展農(nóng)業(yè)、工業(yè)的戰(zhàn)略性資源在國民經(jīng)濟發(fā)展、生活中起到了重要的作用。國家投資了大量的人力、物力、財力去投資建設(shè)水壩、水渠等一系列水利工程，通過它們來為百姓創(chuàng)造經(jīng)濟收入的增加點，通過它們來保障農(nóng)村農(nóng)資產(chǎn)物的產(chǎn)量。目前，我國的水利工程有如下特點：
水利工程項目的建設(shè)原動力發(fā)生了改變：水利工程項目的發(fā)展是一個隨著時代不斷發(fā)展，不斷創(chuàng)新的過程。起先水利工程項目走的是傳統(tǒng)路線，后來隨著社會的發(fā)展，水利工程走向現(xiàn)代可持續(xù)發(fā)展。在水利工程的轉(zhuǎn)型過程中，農(nóng)田水利工程發(fā)生了重要的改變，已經(jīng)由原始的經(jīng)濟型水利轉(zhuǎn)變到現(xiàn)在的綠色環(huán)保型水利。在統(tǒng)籌農(nóng)田水利工程的建設(shè)過程中，水資源的優(yōu)化配置以及環(huán)保、經(jīng)濟的水利工程布局已經(jīng)成為現(xiàn)代水利工程所考慮的問題。
水利工程項目是民生項目，農(nóng)田水利建設(shè)主要由政府領(lǐng)頭，層層分解責(zé)任，根據(jù)地區(qū)的的特色，建立符合自身的農(nóng)田水利工程項目。
1.2 我國農(nóng)田水利工程的建設(shè)
在國家政府的領(lǐng)導(dǎo)下，各省市的標(biāo)志性水利工程項目都已經(jīng)初步落成，但是水資源的利用率比較低，主要是從水庫把水引進到田地還需要一段距離?，F(xiàn)在水利工程項目的建設(shè)主要是落在“最后一公里”建設(shè)中。除政府發(fā)展大型水利工程項目外，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)積極響應(yīng)發(fā)展小型農(nóng)田水利工程項目，這些項目包括從水壩主渠道引進支流渠道，在農(nóng)田區(qū)域打井和建設(shè)中小型水泵站。
大型的水利工程在政府的領(lǐng)導(dǎo)下，能夠科學(xué)的、有規(guī)劃的完成，能夠充分的發(fā)揮其應(yīng)用的效益，但是作為縣鎮(zhèn)級建立的工程項目由于某些特殊原因，這些小型水利工程在建設(shè)過程中往往存在諸多問題，比如說工程項目建設(shè)的比較隨意，沒有合理的布局，從而導(dǎo)致工程技術(shù)，合理建設(shè)以及社會效益不能夠兼顧。
2 我國農(nóng)田水利工程灌溉技術(shù)
目前，建設(shè)農(nóng)田水利工程的第一步就是水利工程“最后一公里”的建設(shè)，這也是農(nóng)田水利建設(shè)的前提條件，其次在建設(shè)好“最后一公里”項目的同時還應(yīng)該進行科學(xué)的、合理的實施灌溉技術(shù)。
2.1 建好水利工程“最后一公里”
大型水利工程建設(shè)完畢后，應(yīng)該落實“最后一公里”建設(shè)。這個任務(wù)應(yīng)該落實到鄉(xiāng)鎮(zhèn)級行政單位之上，為了能夠落實好最后一公里項目，應(yīng)該對水渠道以及各村的地理環(huán)境有清楚地認(rèn)識。其次，應(yīng)用科學(xué)的方法對河道、渠道進行合理的規(guī)劃，做好渠道的引流工作，然后，在合適的位置建立水泵站，保障灌溉水源的流量。最后，在各個村設(shè)立水利工程項目責(zé)任人，落實水利工程項目的管理工作。
2.2 大力發(fā)展、宣傳節(jié)約型灌溉技術(shù)
目前大多數(shù)的農(nóng)村在對農(nóng)田進行灌溉的時候，都采用漫灌方式，漫灌是直接從水源處開挖渠道，把水源引到田間，如果渠道過長，輸送渠道是土質(zhì)渠道，這樣會造成極大地浪費，在水資源較為短缺的今天，我們應(yīng)該盡量的少采用這種灌溉技術(shù)。為了節(jié)約水源，在農(nóng)作物的各個生長期分別推廣管灌、噴灌、微噴灌以及滴灌技術(shù)。
2.2.1 管灌技術(shù) 這種技術(shù)主要是利用低壓管道代替水渠的一種灌溉方式，采用這種方式可以有效的減少水資源在傳輸過程中滲入地底的損失，而且使用管灌的設(shè)備比較簡單，價格也適合現(xiàn)在農(nóng)民的承受力，可以在田間推廣使用管灌，最主要的是這種灌溉技術(shù)比較適合比較干旱的農(nóng)田。
2.2.2 噴灌技術(shù) 這種技術(shù)是指利用動力機、水壓槍、水泵等把水噴射到田間。噴灌比較適合大多數(shù)的植物灌溉，主要的應(yīng)用在蔬菜、大田作物、苗圃等，也主要應(yīng)用到園林的綠化（比如說足球場、公園等）。
2.2.3 滴灌技術(shù) 是指在輸送管道上開放低壓支管、毛管滴頭，使其能夠向土壤緩慢滴水，這種技術(shù)主要應(yīng)用于大棚蔬菜、果園、溫室花卉種植，而在管道中往往會加一些化學(xué)肥料。但是這種技術(shù)可以有效的提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，因為滴灌可以及時有效的農(nóng)作物供水、供肥，它也是最節(jié)約用水，對土壤的適應(yīng)力最強的灌溉技術(shù)。
2.2.4 微噴灌技術(shù) 它集噴、滴灌技術(shù)之長、避二者之短，它是一種局部灌溉技術(shù)，更節(jié)水、節(jié)能。主要應(yīng)用在育苗、大棚花卉、果樹，以及部分露地蔬菜，它是利用折射、旋轉(zhuǎn)微型噴頭噴灑到作物枝葉等區(qū)域的灌水形式，屬于微范疇。它的特點是水流柔和，對作物不會造成太大的損害，但是采用這種技術(shù)的成本比較高，一般應(yīng)用在經(jīng)濟作物之上。
這幾種灌溉技術(shù)都有自己的好處，可以在農(nóng)作物生長的不同時期、不同的農(nóng)產(chǎn)物上采用不同的灌溉技術(shù)，這樣既有利于農(nóng)作物的生長，又節(jié)約水資源。
參考文獻
[1] 劉雪梅,朱維斌.農(nóng)田灌溉方式的經(jīng)濟學(xué)透視[J].節(jié)水灌溉,2003,(04).
[2] 劉濤.干旱半干旱地區(qū)農(nóng)田灌溉節(jié)水治理模式及其績效研究[D].中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫,2009.
[3] 盧燕芬.淺談小型農(nóng)田水利工程之灌渠的設(shè)計[J].科技資訊,2008,(21).
論文摘要：文中回顧了交城縣節(jié)水灌溉的發(fā)展歷史，論述了發(fā)展節(jié)水灌溉的巨大效益并提出了今后發(fā)展的思考。包括適宜的節(jié)水灌溉形式、加強水資源的管理、做好水資源規(guī)劃、調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)、增強土壤蓄水保墑能力、進行節(jié)水工程管理制度的改革等。
交城縣位于呂梁山東側(cè)，太原盆地西部邊緣，全縣總面積1812km2，其中92．7％是山區(qū)；全縣21．6萬人，農(nóng)業(yè)人口16．8萬人，為全縣總?cè)丝诘?8％；全縣耕地面積1．47萬hm2，其中水地面積為0．77萬hm；全縣水資源總量1．9億m3，人均占有量914m3，但人均可用水資源僅為320m，，為全省人均水資源381m3的84％，60％的水資源由文峪河流出境內(nèi)，形成“交城的山，交城的水，不澆交城澆文水”的殘酷歷史和現(xiàn)實。由此可見交城是一個嚴(yán)重缺水的內(nèi)陸縣之一，水資源嚴(yán)重不足已成為交城發(fā)展經(jīng)濟、提高人民生活水平的主要制約因素。
1交城縣節(jié)水灌溉發(fā)展歷史
為了解決缺水問題，交城自古就有引水灌溉的歷史。從一千多年前交城、文水兩縣合并開發(fā)甘泉渠為始，歷朝歷代十分重視農(nóng)業(yè)灌溉，特別是清康熙年問組織開發(fā)龍門渠更是交城人民解決農(nóng)業(yè)灌溉用水短缺的歷史見證，雖然因多種原因未能實現(xiàn)，卻充分說明交城水資源短缺的歷史。到了近代。
特別是2O世紀(jì)6O年代到70年代水利事業(yè)得到長足的發(fā)展，農(nóng)業(yè)灌溉條件也有很大的改觀，機電灌站、井灌如雨后春筍般地發(fā)展壯大，但是面臨的問題是灌溉水利用率低，浪費水電資源嚴(yán)重，所以發(fā)展節(jié)水灌溉、提高水灌溉率就成為發(fā)展農(nóng)業(yè)灌溉的重要課題。從2O世紀(jì)70年代開始，主要對水庫灌區(qū)，機電灌站進行渠道防滲。80年代主要進行井灌區(qū)節(jié)水建設(shè)，從預(yù)制砼矩形渠槽到現(xiàn)澆u型渠道防滲，節(jié)水工作得到群眾的普遍認(rèn)可。到了90年代大力推廣滲灌、管灌等節(jié)水技術(shù)，渠道水利用率大幅度提高。進入2l世紀(jì)，以低壓管道輸水技術(shù)為主，結(jié)合噴灌、滴灌為輔的節(jié)水新技術(shù)，以其適用性，高效節(jié)能性得到空前發(fā)展，逐步取代了以往各種節(jié)水形式，并建成了各種形式的高效節(jié)水園區(qū)。截至目前交城縣已發(fā)展低壓管道254km，可灌溉面積0．33萬hm；建成標(biāo)準(zhǔn)化節(jié)水園區(qū)2處，達標(biāo)節(jié)水面積353hm。
2發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的巨大效益
2．1促進了農(nóng)民收入穩(wěn)步增加
農(nóng)業(yè)灌溉一改傳統(tǒng)灌溉方式，跑、漏水現(xiàn)象基本杜絕，降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，保證了農(nóng)業(yè)作物適時、適量需水要求，使農(nóng)作物達到了優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，提高了農(nóng)民種糧的積極性和種地的經(jīng)濟效益，而且新的灌溉技術(shù)節(jié)能高效，有效地促進了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益的全面提高和農(nóng)民收入的穩(wěn)步增加。
2．2提高了水土資源的使用效率
實施節(jié)水灌溉后，灌溉水利用率顯著提高，增加了灌水面積和灌水畝次。我縣王村發(fā)展節(jié)水灌溉后，全部采用低壓管道澆灌，灌溉水利用率由原來的40％一50％，提高到95％以上，而且可以長距離灌溉，擴大了灌溉范圍，使一塊地勢較高，獨立的地塊得到灌溉，深受當(dāng)?shù)厝罕姺Q贊。節(jié)水灌溉不僅縮短了灌溉時間和輪灌周期，而且有效地利用了光熱資源，提高了水土資源的使用效率。
2．3為城市發(fā)展和工業(yè)發(fā)展提供了有力保障
近年來，我縣城市和工業(yè)發(fā)展速度突飛猛進，城市人口由2000年的5．37萬人，增加到2007年5．6萬人；工業(yè)總產(chǎn)值由2000年的374507萬元，增加到2007年的753336萬元。這些都得益于大力發(fā)展節(jié)水園區(qū)建設(shè)后，有充足的水資源可供調(diào)配用于工業(yè)。2003年興建的瓦窯集中供水工程和2006年興建的西營集中供水工程都是從西營鎮(zhèn)取水的遠距離調(diào)水工程，分別供縣城和夏家營工業(yè)園區(qū)用水需求，兩工程年供水量分別為180萬m和200萬m3。
2．4促進了現(xiàn)代種植技術(shù)、栽培技術(shù)和灌溉技術(shù)的推廣和應(yīng)用
興建節(jié)水工程后，灌溉用水量大幅度減少，促進了現(xiàn)代化種植技術(shù)、栽培技術(shù)和灌溉技術(shù)的推廣和應(yīng)用，在我縣日光溫室大棚內(nèi)普遍采用了先進的種植技術(shù)、栽培技術(shù)和節(jié)水灌溉技術(shù)，使農(nóng)產(chǎn)品達到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，綠色環(huán)保，成為農(nóng)民致富的主要經(jīng)濟來源。
3發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的思考
3．1因地制宜。按不同水源分區(qū)采取適宜的節(jié)水灌溉形式
交城縣山地面積大，溝壑縱橫，地形地貌十分復(fù)雜，氣候十年九旱，水資源分布極不均勻的特點，決定了農(nóng)業(yè)灌溉應(yīng)網(wǎng)地制宜采取不同的灌溉方式。所以選擇最適宜的農(nóng)業(yè)灌溉方式是今后發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，節(jié)約用水的主要目的。經(jīng)過幾十年的灌溉實踐，建議采取以下分區(qū)灌溉形式。
(1)井水灌區(qū)：在交城文峪河及磁窯河沖積平原區(qū)具有地下水埋深淺、輸水距離短、水量小、水質(zhì)好的特點，發(fā)展低壓管道節(jié)水灌溉最為適宜，在這類灌區(qū)實現(xiàn)輸水管道化，可將渠系損失控制在5％左右。同時結(jié)合先進的噴滴灌技術(shù)．可減少農(nóng)業(yè)灌溉地下水用量，為工業(yè)用水提供支持；可維護文峪河及磁窯河洪積平原區(qū)地下水采補平衡。
(2)水庫灌區(qū)：水庫灌區(qū)來水含沙量多、流量大、來水時間短都為明渠輸水，對支渠采取防滲措施，斗農(nóng)渠需清除渠內(nèi)雜草淤泥，防止灌水時堵塞，無需防滲。這類灌區(qū)的關(guān)鍵是做好田問工程配套，變大水漫灌為小畦灌，防止跑漏水和深層滲漏現(xiàn)象發(fā)生。
(3)小泉小水灌區(qū)：全縣小泉小水達500余處，出流量多在0．1—5L／s，出流量最大的西治泉，出流量120L／s。這些都是山區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉的主要水源，對出流量大、已防滲的引水渠考慮渠頂加蓋，變明渠為暗渠減少蒸發(fā)；對出流量小的則采用低壓塑料軟硬管相結(jié)合方式輸水。這樣既節(jié)省耕地便于耕作，又可使防滲渠道安全越冬；既可延長渠道使用壽命，義能減少渠系水蒸發(fā)，達到節(jié)水灌溉的目的。
3．2加強水資源管理。做好水資源規(guī)劃
首先，要對全縣的水資源總量進行綜合評價，在可利用的水資源總量中確定工業(yè)、農(nóng)業(yè)川水和城市生活用水的比例，防止各行業(yè)超計劃用水，促使節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展。其次，要根據(jù)各地區(qū)農(nóng)業(yè)用水資源的承載能力，制定和完善各項政策法規(guī)，確定節(jié)水工程規(guī)模，使水資源配置更加合理。
3．3加強農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整。增強土壤蓄水保墑能力
首先，采用合理的種植制度，根據(jù)各種農(nóng)作物的生長發(fā)育期不同需水量調(diào)整農(nóng)作物品種、種植比例，充分利用現(xiàn)有的灌水工程適時灌溉。其次，采取耕作措施保墑、涵養(yǎng)水資源。夏秋深耕、疏松土壤，積蓄雨水，減少徑流；增施有機肥、改良土壤結(jié)構(gòu)，增加保水保肥能力；適時耙耱切斷土壤毛細管，減少蒸發(fā)，保持土壤水分。
3．4加快節(jié)水工程建設(shè)，進行節(jié)水工程管理制度改革
交城工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城鎮(zhèn)生活用水總量5122萬m，其中農(nóng)業(yè)灌溉用水4622萬m，，占總用水量的90．2％，由此可見，加快農(nóng)業(yè)節(jié)水_T程建設(shè)，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)是解決交城水資源供求關(guān)系緊張的一條最佳出路；同時要大力進行節(jié)水工程管理制度改革，建立供水公司，直接供水到農(nóng)戶，收費到農(nóng)戶；確定基本灌水定額，節(jié)約用水獎勵，浪費用水處罰，使節(jié)約用水真正落到實處。
1研究區(qū)域與方法1·1研究區(qū)域本研究主要集中在滇池北岸草海流域范圍內(nèi)。對影響草海水質(zhì)的船房河、西壩河、大觀河、烏龍河、老運糧河、新運糧河和王家堆渠進行研究。這些河流流經(jīng)區(qū)域是昆明市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市發(fā)展和人口增長的集中地區(qū),河流受污染嚴(yán)重。1·2研究方法每條河流設(shè)置有固定的監(jiān)測斷面,由昆明城市排水監(jiān)測站進行長期的水質(zhì)監(jiān)測工作。取樣方法和水質(zhì)分析方法均按照國家標(biāo)準(zhǔn)進行。
2結(jié)果與討論2·1北岸主要入湖河流水環(huán)境污染現(xiàn)狀表1北岸入湖河流水質(zhì)情況(mg/L)王家堆渠新運糧河老運糧河烏龍河大觀河船房河西壩河BOD52005年13·746·833·071·67·7128·921·72006年13·151·612·883·816·545·9522·22007年11·621·912·811·219·424·1CODCr2005年47·612410416437·282·263·42006年48·814336·220455·312273·02007年42·916245·444·556·874·7總磷2005年0·8921·781·741·991·231·661·582006年1·232·181·312·971·492·391·772007年1·341·191·901·031·251·54總氮2005年8·0523·320·121·915·517·116·72006年9·5331·418·232·116·426·219·72007年10·917·121·115·316·118·8氨氮2005年3·7917·512·714·910·212·411·92006年5·8824·610·724·010·520·816·02007年6·9013·411·59·999·0413·3水質(zhì)類別劣V類劣V類劣V類劣V類劣V類劣V類劣V類
從北岸河流水質(zhì)情況分析,七條入湖河流水質(zhì)都為劣V類水,總氮、總磷超標(biāo)情況非常嚴(yán)重,有多條河流總氮濃度超過V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)10倍以上,未整治河流水質(zhì)存在逐年惡化趨勢,因此,每條河流都亟需得到整治。北岸河流污染嚴(yán)重的影響因素是多方面的:①排水系統(tǒng)管網(wǎng)建設(shè)不完善,污水納管率低造成未進入總管道的污水直接或間接進入河道;②雨水的沖刷作用下,地表污染物隨雨水少部分進入雨水管道,大部分初期雨水?dāng)y帶大量的污染物進入河道;③多數(shù)河流自身的水動力條件差,加上支溝眾多,河網(wǎng)水質(zhì)情況復(fù)雜;④河道長期未進行底泥疏浚,河底淤積的底泥不斷釋放出污染物質(zhì),造成河水水質(zhì)惡化。河道水質(zhì)惡化是造成草海水環(huán)境污染、湖泊富營養(yǎng)化非常重要的原因之
一。根據(jù)水質(zhì)情況分析,七條主要入湖河流污染程度由輕到重,分別是王家堆渠<大觀河<西壩河<船房河<老運糧河<新運糧河<烏龍河。烏龍河全長3·68km,集水面積2·61km2,目前以暗渠形式流經(jīng)人口居住密度較大的棕樹營和白馬小區(qū),河道沿線大量未經(jīng)處理的生活污水進入,使其成為城區(qū)納污的通道。從2005年到2006年間,各污染物濃度都大幅度增加,河水呈黑臭狀態(tài),透明度極低,水質(zhì)污染極其嚴(yán)重。王家堆渠地理位置與其它河流不同,從滇池西北岸入湖。王家堆渠主要水體功能是昆明發(fā)電廠冷卻水排水渠,該冷卻水是抽取草海水經(jīng)過濾及除藻后使用,一次循環(huán)后溫水順王家堆渠排放,沿渠還存在部分小企業(yè)及農(nóng)村居民向王家堆渠排放廢水。與其它河流流域相比,王家堆渠流域人口密度相對較小,工農(nóng)業(yè)污染少,因此王家堆渠是北岸七條入湖河流中污染程度最輕的。不過,由于周邊的污染物未經(jīng)處理直接進入河流,王家堆渠污染程度雖相對最輕,但也已經(jīng)超過了地表水V類標(biāo)準(zhǔn)。2·2河流治理方法研究2·2·1截污工程截污工程主要對點源排放的污染物實行截流,能夠有效減少污染物直接入河量,是防止水體受到污染的有效措施[2]。目前,截污工程在我國水污染治理領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,并且對水質(zhì)的改善也取得了良好的效果[3~4]。截污工程對于污染負(fù)荷的削減,一方面取決于截污管網(wǎng)布設(shè)的合理性與完整性;另一方面取決于城市污水處理廠的處理能力。截污工程的管網(wǎng)布設(shè),對不同的區(qū)域應(yīng)區(qū)別對待。在總體符合規(guī)劃的前提下,按照沿河截污與區(qū)域截污相結(jié)合的原則,根據(jù)污染源分布的集中區(qū)域決定污水管道的走向,并沿部分污染嚴(yán)重的河道敷設(shè)截污管道[5]。城市污水處理廠是截入污水最終的處置場所,污水處理廠的處理能力以及出水水質(zhì)情況表明該工程對河水水質(zhì)改善效果。目前已經(jīng)制定了烏龍河、新運糧河、老運糧河、船房河與西壩河的截污和綜合整治工程,河道整治規(guī)劃如表2所示。
截污工程受河流沿線長度、各段區(qū)域特征和工程費用的綜合因素影響,難以對河道沿線進行全程截污,因此主要針對點源直接入河嚴(yán)重的河段進行治理。以新運糧河為例,全長14·58km,上游主要是農(nóng)田,污染以農(nóng)業(yè)面源為主;中段是昆明市高新技術(shù)開發(fā)區(qū),區(qū)內(nèi)已經(jīng)建設(shè)有分流制排水管網(wǎng);下段1/3位于草海生態(tài)保護區(qū),該段從人民西路至入湖口現(xiàn)仍有105個排污口。眾多的排污口直接向河道內(nèi)排放污水,對草海的生態(tài)環(huán)境造成了極其嚴(yán)重的影響。因此,新運糧河的截污工程主要布設(shè)于下段4·36km河道,將排污口的污水截入污水干管。當(dāng)前這些河道截污和綜合整治工程正在逐步進行中,船房河工程已經(jīng)于2007年6月完成。從表1船房河2006年與2007年的水質(zhì)指標(biāo)對比可以看出,BOD5濃度降至原來的42%,CODCr濃度降至原來的46%,總磷降至原來的52%,總氮降至原來的61%,氨氮降至原來的43%。船房河截污工程完成后,河水的水質(zhì)有了明顯改善,從該河道輸入草海的污染負(fù)荷減少了50%左右,工程取得了良好的效果。表2河道整治規(guī)劃河道名稱全長(km)集水面積(km2)整治規(guī)劃烏龍河3·682·61沿河道兩側(cè)敷設(shè)截污管3425m,河道清淤,新建污水泵站和節(jié)制閘新運糧河14·5883·4河道整治長度4·36km,沿河兩岸各預(yù)留10m公共綠化帶老運糧河11·318·7河道整治長度2·22km,沿河兩岸各預(yù)留10m公共綠化帶船房河11·47·42沿河兩側(cè)敷設(shè)截污管7654·1m,新建污水泵站和景觀綠化西壩河9·054·87河道整治長度5·4km,沿河兩岸各預(yù)留10m公共綠化帶2·2·2河流城內(nèi)段治理方法截污工程雖然有良好的治污效果,但工程的實施受限制因素較多,特別是針對流經(jīng)城區(qū)段河流進行治理存在較多困難。城區(qū)內(nèi)人口集中,建筑物密集,沿河兩岸建有眾多居民區(qū)、商業(yè)區(qū)及工業(yè)區(qū)等,城市規(guī)劃建設(shè)完成后難以實施規(guī)?；慕匚酃こ獭Ｈ欢?城內(nèi)河流因城市發(fā)展建設(shè)的需要,不僅需滿足防洪的要求,還應(yīng)具有旅游、娛樂、景觀、生態(tài)等多方面的功能[6],對河流水質(zhì)的潔凈程度具有較高的要求。根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測分析,北岸入湖河流都為劣V類水質(zhì),河水呈現(xiàn)黑臭狀態(tài),無法滿足城市生態(tài)環(huán)境和城市景觀的需求。為了解決水質(zhì)凈化需求與工程布設(shè)困難的矛盾,城區(qū)內(nèi)河道凈化適宜選用原位治理技術(shù),充分利用河道自身空間凈化水質(zhì)。依據(jù)河道自身空間的容量及周邊環(huán)境特點,對不同河段布設(shè)適合的治理工藝。新、老運糧河水量大、河道寬,主要滿足城區(qū)防洪排澇功能。老運糧河河寬約10m,新運糧河河寬約20m,這樣寬敞的河道適宜使用移動式充氧平臺。移動式充氧平臺可以機動靈活地根據(jù)河道曝氣需求,調(diào)整曝氣船的運行,通過人工向水體中充入空氣(或純氧氣[7]),加速水體復(fù)氧過程,以提高水體的溶解氧水平,恢復(fù)和增強水體中好氧微生物的活力,使水體中的污染物質(zhì)得以凈化,從而改善河流的水質(zhì)[8]。新、老運糧河的河道空間容量大,也適合采用生物膜技術(shù)。生物膜技術(shù)是人們長期以來根據(jù)自然界水體自凈現(xiàn)象發(fā)展起來的?，F(xiàn)已研制的人工水草仿生生物填料[9]就是與天然水草具有相似特性的人工填料,布設(shè)在河床內(nèi),為水生動植物群落和細菌真菌等提供適宜生長的環(huán)境,通過各種生物的生長過程消耗水體中的污染物質(zhì),而且人工水草不會對河流自然流動和行洪安全產(chǎn)生干擾作用。進入河流的污染源主要是生活污水和初期雨水,人工水草對于受污染河水中有機物的去除效果明顯,平均可達40%以上。
針對河道空間有限的河流適宜使用微生物修復(fù)技術(shù)。微生物修復(fù)技術(shù)分為兩類:一類是投菌技術(shù)[10~11],最常用的投菌技術(shù)有集中式生物系統(tǒng)(CBS)、高效復(fù)合微生物菌群(EM)和固定化細菌技術(shù);另一類是土著菌強化技術(shù)[12],通過向水體中投加生物促生劑來刺激土著微生物的迅速繁殖,增強水體的自凈能力。微生物修復(fù)技術(shù)通過增強水體中微生物的凈化能力達到水質(zhì)凈化的目的。該技術(shù)對于流量較小的河流如烏龍河、王家堆渠等可起到較好的凈化作用。2·2·3河流城郊段治理方法城郊的地理特征與城市不同,人口密度相對較小,住宅、廠礦建筑物相對較少,有一定量的耕地、林地、草地和魚塘等農(nóng)業(yè)用地。因此,城郊河流的治理比城市河流的治理具有更多可利用的空間優(yōu)勢。城郊的土地和魚塘都可以成為河水凈化技術(shù)的實施空間。王家堆渠主要是昆明發(fā)電廠冷卻水排水渠,由于電廠冷卻水尚有—定余溫,下游村落的村民在河渠兩側(cè)修建魚場,進行溫流水養(yǎng)殖非洲鯽魚,現(xiàn)有魚塘水面8·07hm2,魚產(chǎn)量約460t。王家堆渠的水質(zhì)凈化方法,可以利用現(xiàn)有魚塘改造成綜合生物塘進行治理。綜合生物塘[13]是交叉種植的鳳眼蓮、水浮蓮、浮萍等水生植物與魚類等水產(chǎn)共同養(yǎng)殖的塘系統(tǒng)。在植物生長期,不斷地從塘系統(tǒng)中撈出大量的水生植物,用于餌料、飼料和肥料等多種用途。通過植物的打撈帶出水體中大量的氮磷等營養(yǎng)物質(zhì),起到凈化水質(zhì)的作用,而且植物加工成魚類等水產(chǎn)的飼料具有較好的經(jīng)濟效益。因此,利用魚塘改造的綜合塘凈化城郊河流,是一種效果佳,經(jīng)濟效益好,因地制宜的技術(shù)方法。城郊河流還可利用農(nóng)業(yè)用地,選擇土壤深度處理技術(shù)[14]和土壤滲濾處理技術(shù)[15]進行水質(zhì)凈化。北岸七條入湖河流的污染特征主要是水中氮磷的含量較高,污染隨河流進入湖泊后易造成湖泊的富營養(yǎng)化,在土壤處理技術(shù)中氮磷作為植物生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)被吸收利用,一方面凈化了水質(zhì),另一方面減少了農(nóng)業(yè)肥料的使用。該方法不僅是末端治理,凈化受污染的河水,還從源頭減少了農(nóng)用氮磷的施用量。因此,在條件適合的地區(qū),土壤處理技術(shù)是一種可以廣泛應(yīng)用的技術(shù)方法。塘系統(tǒng)和土壤處理技術(shù)在適宜的條件下還可以組合運用,達到更好的水質(zhì)處理效果。2·2·4河口區(qū)凈化方法河流經(jīng)過城中和城郊的沿途治理,污染負(fù)荷削減明顯,水質(zhì)情況得到較大的改善,為了進一步減少入湖污染物的量,可在河口區(qū)設(shè)置人工濕地或生物浮床處理系統(tǒng),為污染物入湖設(shè)置最后一道屏障。