淺談大型灌區小型建筑物的布置

張 順， 何 勝 冰， 王 鵬

(1.四川省水利水電勘測設計研究院，四川 成都 610072；2.涼山州鹽源縣水務局，四川 鹽源縣 615700)

1 小型建筑物概述

小型建筑物根據輸水渠道功能需要布置有以下幾種，包括：分水建筑物、泄水及排水建筑物、節制建筑物、交叉及便民建筑物。

分水建筑物是根據灌溉輸水渠道的走向布置以及灌溉的需要進行設置的建筑物。主要包括分水閘、放水洞。

泄水及排水建筑物是為了在渠道檢修或事故情況下對渠道內水流進行宣泄以及渠道排洪的需要而設置的建筑物。主要包括泄水閘、退水閘、泄水渠、山溪涵洞、山溪渡槽等。

節制建筑物是根據分水、泄水、排水建筑物布置的需要而具體設置的建筑物。節制建筑物主要為節制閘。

交叉及便民建筑物是由于渠道走向布置與原本就存在的公路、機耕道路、人行道路相互交錯，切斷了原來的通道而設置的建筑物。主要包括：公路橋、機耕橋、人行橋、機耕涵、公路涵、檢修梯步等。

2 小型建筑物布置

2.1 閘的布置

根據功能性的不同，在干支渠上設置有分水閘、節制閘、泄水閘。泄水閘與泄水渠相結合。

分水閘應設在分水渠道的進口處，根據灌溉輸水渠道的布置，按單向、雙向、多向分水，分水閘形式根據分水流量的大小可采用開敞式和潛孔式，若渠道為多泥沙渠道，分水閘底檻高程應比渠道底高程高10 cm以上。

為了保證灌溉渠道的正常運行及檢修，在灌溉渠道上設置節制閘。節制閘應設置在灌溉渠道輪灌組分界處、渠道斷面急劇變化處、以調節或截斷渠道水流的位置。節制閘設計原則：

(1) 在干渠系重點建筑物進口處，與泄水閘配合設置；

(2) 當分水閘流量較大，導致干渠水面急劇變化，或者需要把干渠水位壅高以保證分水閘取水時，應在分水閘下游側設置節制閘；

(3) 節制閘中心線應與渠道中心線重合；

(4) 節制閘應設置為開敞式，閘底檻檻頂與渠底齊平。

(5) 閘孔設計過水斷面積宜與渠道過水斷面積相適應。

當灌溉渠道發生事故危及渠道安全時，需要把事故渠道內的水及時宣泄以方便渠道的檢修，因此需要設置泄水閘。泄水閘的布置應與泄水渠布置相結合，在保證渠道來水能及時宣泄的前提下，應盡量做到泄水渠最短，且經濟合理。

泄水閘與泄水渠的泄水流量應按下游天然河溝的承載力進行分析后進行設置。泄水閘設計原則：

(1)閘的中心線與渠道中心線的夾角宜取60°～90°，閘室進口應與上級渠道平順連接并盡量保持渠頂交通順暢；

(2)灌溉渠道重點建筑物原則上應設置泄水閘；

(3)泄水閘宜與節制閘相結合；

(4)閘室結構宜設為開敞式，底檻檻頂與渠底齊平或低于渠道底板高程；

(5)泄水閘連接著泄水渠，泄水渠軸線應盡量順直，盡可能減少彎道布置，在匯入較大的天然河溝前，應設置消能防沖設施。

2.2 放水洞布置

放水洞布置應結合灌區的灌面要求進行布置。

沿著干、支渠經過的地區，有高程介于干渠與支渠之間，且距離支、斗渠距離較遠而無法通過斗、農渠進行灌溉的灌面。為了保證灌溉渠道發揮最大的灌溉效益，在干、支渠2側根據實際情況設置直灌面。直灌面的灌溉由放水洞進行灌溉。

由于直灌面一般灌面較小，因此對應需要的灌溉流量較小，放水洞洞身直徑較小。為了保證灌區中長期的用水，預制管直徑最小應大于300 mm，對于局部對流量需求較大的灌面，根據實際需求量計算管徑。放水洞洞身結構可采用鋼筋混凝土預制管、PE管等材料，在放水洞末端設置閥門，控制放水洞下游放水水量。

2.3 人行橋、機耕橋、公路橋、機耕涵、公路涵布置

在灌溉渠道經過的地方，把原來存在的道路截斷造成不方便或無法通行，根據需要和道路的種類設置人行橋、機耕橋、機耕涵、公路橋、公路涵。道路在渠道上為橋，在渠道下為涵。橋(涵)應在滿足灌區老百姓生產生活方便的情況下，應選在渠線順直、水流平緩、渠道2側地質條件良好的渠段上，并與原來道路相結合進行布置。橋(涵)宜盡量與渠道的縱軸線正交，當斜交不可避免時，其相應銳角應大于45°，以減小其長度。

人行橋最小間距按500 m左右進行設置，當原道路較密時，在滿足灌區老百姓生活方便的前提下，可根據實際情況對部分被截斷的道路進行合并，與渠道管理公路結合進行設置。結合鄉間百姓的通行要求，人行橋寬度一般可按1.8 m進行設計。有特殊要求時，可適當增加人行橋寬度。

機耕橋(涵)、公路橋(涵)，應與原本存在的機耕道路，公路進行結合設計。機耕橋(涵)在不低于原道路寬度的前提下，宜按單車道進行設計。按單車道進行設計不設置人行道時橋面寬度不宜小于4 m，考慮人行道時為5m。當原有機耕道路較寬(雙車道)，需要設置雙車道。雙車道設計橋面寬度不宜小于6.5 m。橋(涵)設計荷載按公路二級荷載進行設計。公路橋(涵)寬度應與原公路寬度保持一致，其設計等級與荷載荷載應與原公路等級、荷載等級一致。

當原道路比渠頂高程高時，布置為橋，橋孔布置應符合以下規定：

(1)跨渠橋兩端橋臺迎水面之間的總長度應大于渠道加大流量對應的水面寬度，因橋墩(臺)的影響而產生的渠道水面壅高值不應大于0.1 m。

(2)跨渠橋梁的橋墩(臺)應與渠道防滲措施妥善連接，不應降低渠道原來設計的防滲標準。

(3)跨渠橋梁梁底以下的安全加高為：對于建筑物級別為1級、2級、3級渠道分別取1.0 m、0.7 m、0.5 m，對于4級、5級渠道取hj/4+0.2 m(hj為渠道加大流量對應的水深，單位為m)。

(4)跨渠橋車道上凈高應大于4.2 m，橋面以上凈空界限內，不應修建其他建筑物。

2.4 山溪涵洞、渡槽布置

為了保證灌溉渠道的防洪安全，灌溉渠道經過的地方原則上洪水不應入渠，應通過排水設施把洪水引走。對渠道經過的原來就存在的匯水集中且無法引走的天然匯水溝渠，考慮布置山溪涵洞與山溪渡槽。對于高于渠頂高程的原溝渠，布置山溪渡槽，反之，布置山溪涵洞。渡槽(涵洞)布置應符合下列要求：

(1)渡槽(涵洞)軸線宜為直線，其走向應有利于泄流流態和型式，進出口水流平順。

(2)渡槽(涵洞)軸線應與原溝渠中心線一致，其進出口水面應與原溝渠水面平順銜接，其過流能力應根據被保護的輸水渠道防洪標準進行設計。

(3)渡槽(涵洞)軸線宜與灌溉渠道正交。

(4)渡槽出口應盡量與原溝渠天然坡度一致，在出口陡坡末端應考慮消力池，經消能后與原溝渠順接。

(5)渡槽橫斷面在滿足過流能力情況下應優先選用單孔U型(矩形)斷面，如果與人行橋結合時，應設置為矩形斷面，并且在頂部2側設置欄桿。

(6)涵洞橫斷面在滿足過流能力情況下應優先選用單孔矩形斷面，當流量較大或涵洞高度受限時宜采用相同的多孔矩形斷面。多孔涵洞應采用兩孔或三孔一聯布置，各聯之間宜設通縫分離，且縫中應設置止水。

2.5 檢修梯步布置

為了保證渠道的正常檢修及維護能夠順利進行，在渠道的明渠段應設置檢修梯步，檢修梯步應結合渠道上的建筑物進行布置。檢修梯步一般布置在渠系重點建筑物的進出口以及長隧洞的進出口等部位，在明渠的布置間距大約為800 m。檢修梯步邊坡在保證渠頂管理公路的整體性前提下，石方渠道上按1∶1進行設計，在土方渠道上按1∶1.5進行設計。

2.6 陡坡布置

在不影響灌面的情況下，渠線底高程出現大的變化，此時宜采用陡坡連接，陡坡的布置應符合下列原則：

(1) 符合渠道設計功能，水力條件良好，與上、下游渠道水面平順銜接；

(2) 具備完善的防滲和排水系統；

(3) 陡坡末端消能充分，出流平穩；

(4) 陡坡陡槽內表面宜采取加糙措施(齒槽、大卵石)，以降低陡坡末端水流流速；

(5) 陡坡側墻高度應根據各段水面高度，加安全超高確定，安全超高值取30～50 cm。

3 結 語

通過對灌區小型建筑物布置的分析，總結出小型建筑物設置的原則，作為以后灌區小型建筑物布置設計的借鑒、參考。