CN114319266B - 一种高原煤矿塌陷区修整地灌溉系统的建造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高原煤矿塌陷区修整地灌溉系统的建造方法，包括以下步骤：修筑取水口，取水口用于从水源取灌溉水；修筑导水暗渠，导水暗渠用于将取水口处取的水引至灌溉系统；铺设灌溉系统，所述灌溉系统用于将水输送至高地再低压自流至各灌溉区；导水暗渠的水逐级泵至最高位的泵站蓄水池，所述最高位泵站蓄水池的水自上而下自流进入各灌溉区的低位蓄水池。本申请将灌溉水源的水引入高地，然后通过输水管网，自上而下以低压自流方式实现覆盖范围内的节水灌溉，在解决区内工程性缺水的问题的同时，实现了水资源的合理利用。

Description

一种高原煤矿塌陷区修整地灌溉系统的建造方法

技术领域

本发明涉及灌溉与排水工程技术领域，尤其涉及一种高原煤矿塌陷区修整地灌溉系统的建造方法。

背景技术

根据海拔高度，气候条件等因素，从河口处到小业坝的河道中下游段的河床两岸及上游外延，逐渐分为川水、浅山和脑山三种自然区域。

川水区位于干流中下游两岸，地势平坦开阔，土壤肥沃，气候条件好，灌溉条件便利，交通发达，是主要的工业区和产粮区，沿河两岸有中央及省驻县厂矿多家及许多地方企业。浅山地区位于川水和脑山区之间，区内山高坡陡，沟壑丛横，地形起伏变化大，地形地貌比较复杂，植被稀少，水土流失比较严重。浅山地区占一半以上干旱少雨，多为黄土和黑钙土，农作物生长条件差，是水土流失重点治理区，也是流域内农业生产的潜力所在，区内也有部分次生天然水源涵养林。脑山地区海拔均在2800m以上，气候条件差，多为高山草甸土，是农牧业交叉和向牧业过渡地区。

大通煤矿矿山塌陷区的大煤洞灌溉区、小煤洞灌溉区、元树尔灌溉区区内无灌溉渠系，耕地均为旱地，农民种地为靠天吃饭，干旱年份缺水现象严重，属于工程性缺水的问题。

发明内容

本申请为了解决高原煤矿塌陷区耕地的工程性缺水问题提供一种高原煤矿塌陷区修整地灌溉系统的建造方法。

本申请通过下述技术方案实现：

一种高原煤矿塌陷区修整地灌溉系统的建造方法，包括以下步骤：

修筑取水口，取水口用于从水源取灌溉水；水源的选择根据当地情况而定，最好选择河流、湖泊等天然水源。

修筑导水暗渠，导水暗渠用于将取水口处取的水引至灌溉系统；

铺设灌溉系统，所述灌溉系统用于将水输送至高地再低压自流至各灌溉区，从而解决各灌溉区工程性缺水的问题。

特别的，所述导水暗渠的水逐级泵至最高位的泵站蓄水池，所述最高位泵站蓄水池的水自上而下自流进入各灌溉区的低位蓄水池。

可选的，所述灌溉系统包括依次串联的至少两个泵站蓄水池，所述至少两个泵站蓄水池海拔依次升高，每个泵站蓄水池配有一泵站；

所述暗渠首接取水口的进水闸的出口，暗渠末端至最低位的泵站，相邻两泵站蓄水池之间通过泵站和输水干管连接；通过泵站、输水干管将灌溉水泵至泵站蓄水池。

特别的，灌溉系统包括依次串联的4个泵站蓄水池和四座泵站的海拔高度依次上升。

可选的，低压自流灌溉的方法为：通过输水干管将灌溉水从泵站蓄水池输送到低位的干管蓄水池，再流入各灌溉区支管以及支管上的支管蓄水池，自上而下以低压自流方式实现覆盖范围内节水灌溉。

特别的，所述灌溉系统还包括依次串联的至少两个干管蓄水池，所述至少两个干管蓄水池的海拔高度依次降低；海拔最高的干管蓄水池通过输水干管与海拔最高的泵站蓄水池连接；各灌溉区的支管蓄水池通过支管与干管蓄水池连接。

特别的，所述灌溉系统包括依次串联的4个干管蓄水池；各灌溉区内的支管蓄水池通过支管与其中一个干管蓄水池连接。

其中，各泵站蓄水池、干管蓄水池、支管蓄水池的容积根据需要合理设置即可。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

本申请将灌溉水源的水引入高地，然后通过输水管网，自上而下以低压自流方式实现覆盖范围内的节水灌溉，在解决区内工程性缺水的问题的同时，实现了水资源的合理利用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请实施方式的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施方式的限定。

图1为大通煤矿矿山塌陷区的局部地形图；

图2为实施例中泵站蓄水池的布置图；

图3为实施例中的灌溉管网图；

图4为实施例中的灌溉分区与地标图；

图5为实施例中的取水口细节图；

图6为实施例的流程图。

图中：1-四级泵站蓄水池、2-四级泵站、3-三级泵站蓄水池、4-三级泵站、5-二级泵站蓄水池、6-二级泵站、7-一级泵站蓄水池、8-一级泵站、9-取水口、10-大煤洞灌溉区1#支管蓄水池、11-大煤洞灌溉区2#支管蓄水池、12-小煤洞灌溉区1#支管蓄水池、13-小煤洞灌溉区2#支管蓄水池、14-元树尔灌溉区支管蓄水池、15-7#干管蓄水池、16-6#干管蓄水池、17-5#干管蓄水池、18-4#干管蓄水池、19-3#干管A、20-2#干管A、21-1#干管A、22-暗渠、23大煤洞灌溉区2#支管、24-大煤洞灌溉区1#支管、25-小煤洞灌溉区2#支管、26-小煤洞灌溉区1#支管、27-元树尔灌溉区支管、28-7#干管、29-6#干管、30-5#干管、31-4#干管、33-北川河、34-香山、35-大煤洞村、36-牦牛山、37-上元树村、38-老爷山、39-下元树村、40-东沟山、41-白崖村、41-小煤洞村、43-下甘沟村、44-元树尔灌溉区、45-小煤洞村灌溉区、46-大煤洞村灌溉区、47-暗渠、48-进水闸、49-进水闸流向、50-北川河流向。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、 “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“1#”、“2#”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

本实施例以大通煤矿矿山塌陷区为例介绍本发明方法，如图3所示，高原煤矿塌陷区有三个灌溉区，分别为小煤洞灌溉区45、大煤洞灌溉区46、元树尔灌溉区44。区内无灌溉渠系，耕地均为旱地，干旱年份缺水现象严重，农民种地为靠天吃饭。

小煤洞灌溉区45、大煤洞灌溉区46、元树尔灌溉区44近北川河33，其中小煤洞灌溉区45特指小煤洞区2支管25以及小煤洞区1支管26的覆盖区域；大煤洞灌溉区46特指大煤洞区2支管23以及大煤洞区1支管24的覆盖区域；元树尔灌溉区44特指元树尔支管27的覆盖区域。北川河地处青藏高原东北部，是黄土高原和青藏高原的过渡带，属典型的高原大陆性气候，气温低而寒冷，昼夜温差大，流域内雨量丰沛，是省内年降水量较多的地区，年降水量在400～650mm之间，仅次于祁连山东段和久治一带，相应蒸发量较小，年蒸发量1273mm。因北川河33流域水源充沛，本实施例选取的取水口水源为北川河33，如图1、图5所示。

如图2-6所示，本实施例公开的高原煤矿塌陷区修整地灌溉系统的建造方法，包括以下步骤：修筑取水口9，修筑导水暗渠47和铺设灌溉系统。

其中，灌溉方法包括先将灌溉水输送至高地，然后低压自流灌溉各区两个部分。

其中，灌溉水输送至高地的方法为：通过泵站和输水干管将灌溉水泵至泵站蓄水池。低压自流灌溉的方法为：通过输水干管将灌溉水从泵站蓄水池输送到低位蓄水池，低位蓄水池中水再由各灌溉区的支管以及支管上的蓄水池，自上而下以低压自流方式实现覆盖范围内节水灌溉。

可选的，灌溉系统包括4个泵站蓄水池，每个泵站蓄水池配有一座泵站。具体的，如图2-图4所示，4个泵站蓄水池分别为一级泵站蓄水池7、二级泵站蓄水池5、三级泵站蓄水池3、四级泵站蓄水池1。一级泵站蓄水池7、二级泵站蓄水池5、三级泵站蓄水池3、四级泵站蓄水池1的海拔高度依次增加。四座泵站蓄水池对应的泵站分别为：一级泵站8、二级泵站6、三级泵站4和四级泵站2。

可选的，取水口9的取水方式为无坝引水。暗渠47首端连接取水口9的进水闸48出口，暗渠47末端至一级泵站8，通过进水闸48，经过暗渠47将水引至一级泵站8前池。一级泵站8与一级泵站蓄水池7连接，用于将水泵至一级泵站蓄水池7中。

一级泵站蓄水池7通过1#干管A21、二级泵站6与二级泵站蓄水池5连接，二级泵站6用于将一级泵站蓄水池7中的水泵至二级泵站蓄水池5中。

二级泵站蓄水池5通过2#干管A20、三级泵站4与三级泵站蓄水池3与连接，三级泵站4用于将二级泵站蓄水池5中的水泵至三级泵站蓄水池3中。

三级泵站蓄水池3通过3#干管A19、四级泵站2与四级泵站蓄水池1连接，四级泵站2用于将三级泵站蓄水池3中的水泵至四级泵站蓄水池1中。

特别的，低位蓄水池包括依次连接的4#干管蓄水池18、5#干管蓄水池17、6#干管蓄水池16、7#干管蓄水池15。4#干管蓄水池18、5#干管蓄水池17、6#干管蓄水池16、7#干管蓄水池15的海拔依次降低。

如图4所示，4#干管蓄水池18通过4#干管31与四级泵站蓄水池1连接，5#干管蓄水池17通过5#干管30与4#干管蓄水池18连接，6#干管蓄水池16通过6#干管29与5#干管蓄水池17连接，7#干管蓄水池15通过7#干管28与6#干管蓄水池16连接。

4#干管蓄水池18通过大煤洞灌溉区1#支管24连接大煤洞灌溉区2#支管蓄水池11，大煤洞灌溉区2#支管蓄水池11通过大煤洞灌溉区2#支管23连接大煤洞灌溉区1#支管蓄水池10。

5#干管蓄水池17通过小煤洞灌溉区1#支管26连接小煤洞灌溉区2#支管蓄水池13)，小煤洞灌溉区2#支管蓄水池13)通过小煤洞灌溉区2#支管25连接小煤洞灌溉区1#支管蓄水池12。

6#干管蓄水池16通过元树尔灌溉区支管27连接元树尔灌溉区支管蓄水池14。

如图5所示，本实施例中取水口9位置选定在北川河33右岸，附近为沙石料厂，商品砼生产基地。

可选的，暗渠47渠线总长为535.9m，设计引水流量0.46㎥/s。暗渠47渠道比降为i=1/1000，渠首设计底板高程为2467.45m，末端渠道底板高程为2466.90m，累计消落水头0.55m。渠道采用C25钢筋砼矩形箱涵结构，底板厚度为40cm，边墙和顶板厚度为35cm。

可选的，一级泵站8的基本参数为：设计流量0.46㎥/s、净扬程90.1m、压力管道长度372.6m、进水池水位高程2467.35m、出水池水面高程2557.0m、泵房地面高程2469.1m、前池最低水位2466.9m。

可选的，二级泵站6的基本参数为：设计流量0.46㎥/s、净扬程92.0m、压力管道长度366.2m、进水池水位高程2557.0m、出水池水面高程2647.0m、泵房地面高程2557.2m、前池最低水位2555.0m。

可选的，三级泵站4的基本参数为：设计流量0.46㎥/s、净扬程90.0m、压力管道长度1401.3m、进水池水位高程2647.0m、出水池水面高程2735.0m、泵房地面高程2647.2m、前池最低水位2645.0m。

可选的，四级泵站2的基本参数为：设计流量0.06㎥/s、净扬程85.0m、压力管道长度974.8m、进水池水位高程2732.0m、出水池水面高程2815.0m、泵房地面高程2732.29m、前池最低水位2730.0m。

其中，泵站蓄水池结构设计可依据《圆形钢筋混凝土蓄水池》（国家建筑标准设计图集O4S803）中的标准结构形式。各蓄水池出水管首端安装过滤系统，可以过滤水中的不易溶物质、杂质等，以防灌溉管道堵塞。

特别的，一级泵站蓄水池7的容积为500t，二级泵站蓄水池5容积为1000t，三级泵站蓄水池3容积为1500t，四级泵站蓄水池1容积为2000t。4#干管蓄水池18的容积为1500t，5#干管蓄水池17的容积为1500t，6#干管蓄水池16的容积为1000t，7#干管蓄水池15的容积为500t。大煤洞村灌溉区1#支管蓄水池11的容积为50t，大煤洞村灌溉区2#支管蓄水池10的容积为500t，小煤洞村灌溉区1#支管蓄水池13的容积为50t，小煤洞村灌溉区2#支管蓄水池12的容积为500t，元树尔灌溉区支管蓄水池14的容积为500t。

特别的，3#干管A19长度为1401.3m，2#干管A20长度为366.2m，1#干管A21长度为372.6m。

特别的，灌溉水利用系数采用以下公式进行计算：

式中，为综合灌溉水利用系数；/>、/>、/>、/>分别为干、支、斗、农管水利用系数，/>取0.95、/>取0.95、/>取0.95、/>取0.93；/>为田间水利用系数，微喷灌区取0.9，计算可得综合灌溉水利用系数/>为0.72。

灌溉定额经分析计算，区内灌溉综合净定额为2792m3/h㎡，灌溉毛定额为3890m3/h㎡，推算总工程区年灌溉需水量为432.94万㎡。

由于大通煤矿矿山塌陷区属高寒地，每年十月至第二年三月停止灌溉，放空灌溉网中所有泵站、蓄水池、干管、支管中的灌溉水，防止灌溉网冻坏。

值得说明的是，各泵站、蓄水池等的数量、设计参数根据当地地形、所需灌溉量、灌溉区数量等情况合理设置即可。

本实施例中的导水网以北川河为水源，取水方式为无坝引水，从桥儿台一级泵站处选择合适的一条干管线路，通过四座泵站，将灌溉水泵至高位蓄水池，然后通过输水管网，自上而下以低压自流方式实现覆盖范围内节水灌溉，解决了大煤洞灌溉区、小煤洞灌溉区、元树尔灌溉区工程性缺水的问题。

本申请科学配置区内水土资源，设计了成熟的灌溉系统，实现了水资源的可持续保障，促进了城市经济的可持续发展。

以上的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种高原煤矿塌陷区修整地灌溉系统的建造方法，其特征在于：包括以下步骤：

修筑取水口，取水口用于从水源取灌溉水；

修筑导水暗渠，导水暗渠用于将取水口处取的水引至灌溉系统；

铺设灌溉系统，所述灌溉系统用于将水输送至高地再低压自流至各灌溉区；

暗渠渠道比降为i=1/1000，渠首设计底板高程为2467.45m，末端渠道底板高程为2466.90m，累计消落水头0.55m；

所述导水暗渠的水逐级泵至最高位的泵站蓄水池，所述最高位泵站蓄水池的水自上而下自流进入各灌溉区的低位蓄水池；

灌溉系统包括依次串联的4个泵站蓄水池和四座泵站，每个泵站蓄水池配有一泵站；

所述四座泵站分别为：一级泵站、二级泵站、三级泵站和四级泵站，所述一级泵站、二级泵站、三级泵站和四级泵站的海拔高度依次上升；

所述暗渠首接取水口的进水闸的出口，暗渠末端至最低位的泵站，相邻两泵站蓄水池之间通过泵站和输水干管连接；通过泵站、输水干管将灌溉水泵至泵站蓄水池；

所述一级泵站的设计流量0.46㎥/s、净扬程90.1m、压力管道长度372.6m、进水池水位高程2467.35m、出水池水面高程2557.0m、泵房地面高程2469.1m、前池最低水位2466.9m；

所述二级泵站的设计流量0.46㎥/s、净扬程92.0m、压力管道长度366.2m、进水池水位高程2557.0m、出水池水面高程2647.0m、泵房地面高程2557.2m、前池最低水位2555.0m；

所述三级泵站的设计流量0.46㎥/s、净扬程90.0m、压力管道长度1401.3m、进水池水位高程2647.0m、出水池水面高程2735.0m、泵房地面高程2647.2m、前池最低水位2645.0m；

所述四级泵站的设计流量0.06㎥/s、净扬程85.0m、压力管道长度974.8m、进水池水位高程2732.0m、出水池水面高程2815.0m、泵房地面高程2732.29m、前池最低水位2730.0m；

一级泵站对应的泵站蓄水池的容积为500t，二级泵站对应的泵站蓄水池的容积为1000t，三级泵站对应的泵站蓄水池的容积为1500t，四级泵站对应的泵站蓄水池的容积为2000t；

低压自流灌溉的方法为：通过输水干管将灌溉水从泵站蓄水池输送到低位的干管蓄水池，再流入各灌溉区支管以及支管上的支管蓄水池，自上而下以低压自流方式实现覆盖范围内节水灌溉；

所述灌溉系统包括依次串联的4个干管蓄水池，所述4个干管蓄水池的海拔高度依次降低；海拔最高的干管蓄水池通过输水干管与海拔最高的泵站蓄水池连接；各灌溉区内的支管蓄水池通过支管与其中一个干管蓄水池连接；

从海拔高到海拔低方向，4个干管蓄水池的容积依次为1500t、1500t、1000t、500t；

各蓄水池出水管首端安装过滤系统。