青州仁河水庫灌區節水配套改造工程設計

何崗忠 ，馮　敏 ，房顯強

（1.青州市水利建筑總公司，山東 青州 262500；2.青州市仁河水庫管理局，山東 青州 262500）

仁河水庫灌區位于山東省青州市西南部，是以仁河水庫為水源進行自流灌溉的中型灌區。灌區通過矩形漿砌石明渠、穿山隧洞輸水實現農業灌溉。仁河水庫灌區實施節水配套改造項目，通過對骨干工程進行改造，提高了灌區水利設施水平，為下一步實施農業綜合開發中低產田改造田間工程創造了水源條件，也為灌區做到旱澇保收、實現高產穩產提供了保障，實現了灌區的節水、生態、效益共同發展的目標。

仁河水庫灌區設計灌溉面積3 333.33 hm2。灌區自1980年動工興建，于1984年建成主干渠，長30 km。此后，經過20余年的配套建設，又完成分干渠47.7 km，支渠以下渠道62 km。在30余年的運行過程中，由于工程老化、退化、年久失修等原因，現狀渠道淤積嚴重，壓頂破損，暗渠頂出現坍塌，部分渠段由于不均勻沉降出現裂縫，滲漏嚴重。部分隧洞除有淤積外，由于巖體完整性差，加之巖層風化導致巖石較破碎，出現掉塊、局部產生塌方。由于節制閘、分水閘、泄水閘、放水口等建筑物毀壞、設備丟失導致整體工程報廢嚴重。到目前整個灌區工程完好率不足40%，建筑物完好率不足20%。

本次仁河水庫中型灌區節水改造項目主要針對一分干與三分干之間的8.5 km干渠、二分干渠3.74 km和三分干渠1.95 km，以及渠道相關附屬建筑物。工程主要位于廟子鎮境內，共涉及渠系沿線及下游25個村莊和廟子鎮駐地1 100 hm2耕地，總人口2.31萬人。

1　工程建設模式選擇

中型灌區節水改造項目應著力推進工程產權制度改革和以用水戶參與灌溉管理為重點的管理體制與運行機制改革。使規劃建設的項目建立完善的管護機制，工程管護主體在項目開工建設前需落實到位，并參與項目建設監督，制定產權移交方案。工程建成后產權移交給農民用水戶，由仁河水庫灌區灌溉協會和各分協會負責管護。

2　工程設計

中型灌區節水改造項目應根據現狀實際情況，因地制宜選擇改造方案，彼此之間銜接得當。

2.1　渠道過水能力復核

用渠道設計流量校核現狀渠道過水能力，滿足設計過流能力的維持現狀襯砌斷面不變。不滿足過流能力的渠道，采用渠道疏浚，渠道襯砌，加高等措施進行處理。本灌區土壤、水文地質等自然條件和作物種植情況相近，計算結果見表1：

2.2　明渠襯砌

對明渠漿砌石襯砌面進行清理，將表面的泥、土等雜質清洗干凈，清至砌體的新鮮面；拆除鼓脹、脫落的砂漿，進行深剔縫后，用清水沖洗干凈，不得留有塵土和其他雜物。在漿砌石擋墻上打Φ12錨筋，并在錨筋上安裝掛Φ6@200鋼絲網后噴射5 cm厚的C25混凝土；渠道底部清淤后，澆筑15 cm厚C25混凝土，每5 m設一道伸縮縫，縫寬2 cm，縫內填聚乙烯泡沫板，且在混凝土表面3 cm內采用水泥瀝青砂漿嵌縫。渠道進行加固后，渠道糙率減小，提高了渠道的輸水效率。另外，渠頂的封蓋措施不僅保證了灌溉水質，同時有效的減少了周圍自然環境、人為活動對渠道的破壞。

表1　仁河水庫灌區渠道過水能力復核表

2.3　暗渠改造

現狀暗渠渠道為漿砌石、渠頂為干砌石拱形結構，上覆土層厚0.3～1.0 m。其中多處渠段出現坍塌，基本失去了過水的能力。由于暗渠頂部均存在坍塌危險，本次改造將拆除存在坍塌危險的暗渠段干砌石渠頂拱圈，渠道上口采用0.15 m厚現澆C25鋼筋混凝土蓋板進行覆蓋。渠道疏浚后渠底現澆0.15 m厚C25混凝土鋪底；擋墻現澆0.2 m厚C25混凝土壓頂后進行回填掩埋。暗渠的加固措施不僅消除了原有暗渠局部坍塌的危險，而且節約了土地資源，使原有坍塌處的土地可以繼續耕種。

2.4　隧洞加固改造

根據地勘資料，隧洞圍巖分類為Ⅱ～Ⅳ類，根據圍巖分類不同，分別進行不同的加固改造方法。根據 《水工隧洞設計規范》SL279-2016中9.5.3條，按 《水利水電工程錨噴支護技術規范》SL377-2007和 《巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術規范》GB50086-2015的相關規定，對于隧洞寬度B≤5 m的隧洞，采用工程類比與監測量測相結合的方法。初期支護時，對于Ⅱ、Ⅲ、IV級圍巖分別打入2.0 m長的錨桿，噴50 mm厚混凝土，鋪設鋼筋網，然后噴150 mm混凝土。施工過程中應對處IV類圍巖的隧洞段進行現場監控量測，量測斷面間距應不大于5 m，對于特殊部位應適當加密測點布設斷面。

2.5　渠系建筑物加固改造

1）渠道節制閘、泄水閘、分水閘維修加固。對6座節制閘，2座泄水閘和5座分水閘更換閘門、新建啟閉機；改建老化、破損的排架、機架橋。

2）渠道渡槽維修加固。現狀渡槽基礎均位于灰巖上，地基承載力滿足要求。渡槽為砌石拱結構，砌石完整性好，風化輕微，槽身采用漿砌石U型結構、砂漿抹面，保存較為完整，但均存在淤積、伸縮縫脫落及部分砂漿抹面出現裂紋和脫落等問題。為保證渡槽運行安全，對渡槽進行疏浚，伸縮縫清理后采用填充閉孔泡沫板和密封膠，渡槽砂漿抹面剔除后噴射厚度5 cm的C25混凝土。

3　工程效益

仁河水庫灌區節水配套改造工程涉及面廣、地形條件復雜、施工難度大。只有根據工程的實際情況，因地制宜，采取靈活多樣的方式進行改造建設，才能取得較好的效果。工程完工后，項目區將直接恢復灌溉面積686.67 hm2，改善灌溉面積413.33 hm2；間接恢復下游灌溉面積1 546.67 hm2。年增節水能力133.1萬m3，由于對全線渠道進行混凝土防滲和覆蓋混凝土蓋板，灌溉水利用系數也有了較大提高。項目區糧食新增產量375.20萬kg，年增產值為789.16萬元，通過計算，則灌區糧食增產效益為339.34萬元，工程效益顯著。