王石灌區節水改造工程實踐探析

張 亮

(遼寧省綏中縣水利事務服務中心，遼寧 綏中 125205)

1 王石灌區概況

1.1 灌區工程

王石灌區位于葫蘆島市綏中縣境內，屬于多水源聯合開發，統一調度、統一管理的灌區。灌區內總耕地2.68萬hm2，受益區覆蓋七個鄉鎮，總人口18.3萬人，設計與實際灌溉區2.08萬hm2、1.4萬hm2，其中玉米、水田、菜田、麥田和其它糧食作物為7300hm2、2700hm2、1700hm2、1300hm2、1000hm2。王石灌區水源工程以龍屯、大風口兩座大(2)型水庫和大官攔河引水、六股河攔河引水為骨干水源工程，灌區內7處小型攔河引水工程為輔助水源工程。充分利用過境水量、區內徑流量、灌區回歸水量，初步形成了能夠跨流域調水，梯級開發綜合利用的供水網絡。

1)水庫工程。①大風口水庫位于石河中下游，建于1972年，為大(2)型水庫，校核標準達萬年一遇，壩體結構型式為土壩。總庫容18000萬m3，興利庫容7200萬m3，設計調節水量5750萬m3，1998年實際供水量3957萬m3，渠首形式為壓力輸水隧洞，最大泄量44m3/s。設計灌溉保證率75%，水庫已運用28a，運行情況良好。②龍屯水庫位于王寶河中游，建于1974年，為大(2)型水庫，校核標準為萬年一遇，壩體結構型式為土壩。總庫容為11487萬m3，興利庫容為4700萬m3，設計調節水量3556萬m3，1998年實際供水量2075萬m3，渠首形式為壩下有壓輸水隧洞，最大泄量23m3/s。灌溉設計保證率為75%，已運用26a，運行情況良好。

2)攔河引水工程。①大官攔河引水工程位于狗河中、下游，工程等級為Ⅳ級，于2008年進行了維修改造。結構型式為重力式溢流壩，灌溉設計保證率為75%，設計供水量1601.6萬m3，引水流量2.0m3/s。②六股河攔河引水工程位于綏中縣城北，工程等級為Ⅳ級。結構型式為重力溢流壩，設計灌溉保證率為75%，設計供水量1446.4萬m3，實際供水量1400萬m3，引水流量2.31m3/s。③區間攔河七處，Ⅴ級建筑物，結構型式均為重力溢流壩，灌溉保證率75%，設計供水量635.1萬m3，實際供水量480萬m3，不同程度損壞均需進行維修改造。

3)灌排渠系工程。①灌溉渠系工程：王石灌區灌溉渠系現分總干、干、支、斗四級?？偢汕?條，干渠17條，長度113.94 km；支渠57條，長度114.5km。渠道斷面型式為梯形明渠，土質為壤土、砂壤土及風化巖。②排水渠系工程：王石灌區位于丘陵向平原過渡區，地面坡度在1/200左右，且臨近渤海，區內溝壑縱橫，能夠滿足排水要求，故無排水渠系工程。在山丘區為防止坡面洪水入渠引起淤積，在坡面上游設置了排水溝。

4)灌溉渠系建筑物。王石灌區現狀總干、干渠、支渠共76條，建筑物1818座，各級渠道建筑物種類及數量詳見表1。建筑物結構型式：隧洞、暗渠多為拱型結構，渡槽為鋼絲網薄殼混凝土槽、“U”型混凝土槽或矩型漿砌石拱槽；倒虹吸為圓管式或方洞式結構；涵管為圓管或方洞式結構；水閘多為涵管式或開敞式。

表1 渠系構筑物類型與數量

1.2 工程存在的問題

龍屯北干渠位于綏中縣高甸子、高臺鄉境內，是以龍屯水庫為水源，利用水庫輸水洞供水，渠首進水閘與龍屯總干渠渠首進水閘以閘樞紐形式設在輸水洞出口處，用輸水洞控制輸出兩條渠道的總用水流量，再用兩條渠道渠首進水閘閘門的開啟高度進行調節各自的需水流量，將水輸送至干渠。

1)該干渠建于20世紀70年代，只是在20世紀90年代初，地方投入資金對干渠上部分嚴重滲漏段進行了混凝土板式襯砌、矩形漿砌石式襯砌和暗渠襯砌共長2971m，梯形襯砌和矩形襯砌有大多數已凍脹破壞或人為破壞需重建，僅有一段410m梯形襯砌通過維修加高可以利用，暗渠現已出現坍塌部位，現存暗渠洞體老化失修，普遍存在裂縫、漏水、失穩等現象，需進行維修改造[1-3]。

2)其它未襯砌渠段11904m滲漏也很嚴重需要襯砌，原渠道送水長度只能送到南8支渠口(7+995)，因此渠道防滲應是該渠道的首要任務。此外，沿渠有渡槽15座，除壩下游過王寶河渡槽為砌石拱矩形渡槽外，其他均為U型鋼筋混凝土渡槽。

3)砌石拱矩形渡槽因冬季輸水給養魚池，水泥砂漿勾縫大部分凍脹破壞，漏水十分嚴重，鋼筋混凝土U型渡槽大部分出現露筋滲水、伸縮縫止水失效漏水、進出口連接段破壞漏水、部分渡槽倒塌及人為破壞等問題皆需維修改造。

4)龍屯北干渠現有農橋、人行橋36座，進水閘、節制閘等24座，這些工程皆是20世紀70年代建成，老化失修破壞嚴重，建筑物的維修改造也應是續建配套改造的重點。

2 王石灌區節水改造工程

2.1 設計標準

龍屯北干渠設計流量1.8m3/s，渠道襯砌及建筑物級別為5級。灌區灌溉設計保證率75%，干渠校核與設計洪水標準20a一遇、10a一遇，排澇設計標準10a一遇。

2.2 渠道襯砌工程

渠道襯砌施工內容：干渠防滲襯砌總長度15285m。其中：矩形防滲渠道2714m，包括新建2065m和重建649m；梯形防滲渠道9673m，包括新建、重建9263m、維修加高410m；暗渠1541m，包括新建488m和維修改造1053m。

1)土石方施工。干渠梯形襯砌土方開挖由于渠道斷面較小，用挖掘機開挖沒有作業面，渠道每延長米開挖工程量很少，不適合機械開挖，因此采用人工結合膠輪車開挖，對需要填土方和卵石墊層部位首先要清除表層草皮，再進行填方作業。干渠矩形和暗渠襯砌挖土方采用人工和1m3挖掘機相結合的方法，把棄土用來加厚渠道斷面，機械開挖應酌留0.2-0.3m保留層，待澆注混凝土或砌石之前在最后人工挖除，預留回填土。風化巖和巖石采用爆破結合挖掘機開挖人工配合，棄料用8t自卸翻斗車外運，運距2km。土方回填包括：①渠道土料回填，采用蛙式夯實機夯實，厚度每層不宜超過0.3m；渠道填土平衡采用人工裝四輪車運土，平均運距1km。②開挖棄土回填至堤頂外的坡面，棄土邊坡找平；③礫石料換填，礫石料換填主要為渠道內局部填方量較少，為便于施工采取的施工方式，宜采用簡單的平板振動器振搗使其密實[4-6]。

2)混凝土拆除。混凝土拆除主要是原渠道襯砌混凝土拆除，采用風鎬拆除的方法，棄料采用挖掘機裝8t自卸汽車外運至指定棄渣場，運距2km。

3)卵石墊層填筑。卵石粒徑為D5-100mm，5mm以下的細小顆粒含量<5%，由于渠道規模很小，只能將外購的卵石運至渠頂，在用人工和膠輪車到運到渠道兩坡和渠底，為了便于下道工序M5固型砂漿抹面，需對卵石表面進行人工擺形成平面。

4)砂漿施工。砂漿施工包括：梯形、矩形、暗渠混凝土襯砌渠道的M5固型砂漿，漿砌石襯砌重建的M10砌筑砂漿、M20抹面砂漿和勾縫砂漿。砂漿拌制采用0.4m3混凝土攪拌機現場拌制，水平運輸采用機動翻斗車結合膠輪車，垂直運輸采用人工。

在梯形、矩形和暗渠襯砌基礎的卵石石料換填表層上，皆采用M5砂漿固型，厚3cm作為混凝土結構的墊層，砂漿采用人工攤平壓實，混凝土澆筑前需對固型砂漿灑水養護。漿砌石砌筑M10砂漿要填充到塊石縫隙內，達到密實飽滿。漿砌石表面抹面及勾縫M20砂漿施工，首先用人工在漿砌石表面抹一層找平砂漿，砂漿表面用砂板抹成麻面，再用人工抹第二層砂漿并壓實，用草簾護面濕潤養護28d。

5)混凝土施工。根據施工場地條件采取分段施工，建立移動式混凝土拌合站，采用0.8m3攪拌機現場拌制混凝土，水平運輸利用機動翻斗車結合膠輪車，矩形混凝土槽襯砌和暗渠襯砌，采用鋼模板建倉，人工入倉灌注。1.1kw插入式振搗器，梯形混凝土襯砌采用平板式振搗器，人工壓面，需覆蓋灑水養護28d。

6)伸縮縫施工?；炷撂菪伟迨揭r砌伸縮縫結構為下部設60mm高×20mm寬瀝青板，瀝青板上部預留30mm高、上口30mm、下口20mm焦油型料止水膠泥灌注縫，上焦油塑料膠泥的材料配合比及制作方法按《渠道防滲工程技術規范》執行。填縫步驟如下：①縫內雜物、泥土進行清除，保證縫壁干燥潔凈。②在縫壁涂刷冷底子油(瀝青∶柴油=1∶10-3∶10)。③將制好并保持110的膠泥灌入縫內，向縫壁用小鐵鏟抹壓，使其充分黏結。填坡面縫時，可用充水膠管堵住封口，從頂部灌注。

鋼筋混凝土矩形襯砌每間隔10m，設一條伸縮縫，在跳倉補倉施工時，將寬20mm厚與襯砌橫斷面尺寸相同的瀝青木板固定在前倉混凝土側壁上，補倉混凝土施工時夾入伸縮縫中。

7)漿砌石襯砌施工。漿砌石襯砌均為原漿砌石襯砌拆除重建，漿砌石采用挖掘機拆除，拆除后的塊石就近堆放，用人工挑選可以利用的合格塊石進行修石清洗，用于砌筑，可利用量為60%，余下的40%棄料用挖掘機裝8t自卸汽車外運至指定棄渣場，運距2km。漿砌石襯砌采用人工砌筑。

2.3 渠道建筑物維修改造

渠道建筑物維修改造施工內容：渠道建筑物維修改造共59座，其中：農橋20座，包括重建10座和維修10座；渡槽15座，包括重建3座和維修改造13座；水閘24座，包括重建8座和維修改造16座。建筑物維修改造土、石方開挖、土方回填、砂漿、現澆混凝土和漿砌石施工方法與渠道襯砌一致。

1)混凝土拆除?；炷敛鸪捎萌斯ず蜋C械相結合的方法，渡槽槽身拆除首先將破損的槽身用吊車吊到地面，用挖掘機拆除槽身。需重建的農橋和水閘混凝土拆除挖掘機拆除，所有棄料用8t自卸翻斗車外運，運距2km。

2)漿砌石拆除。所有需維修改造的建筑物漿砌石拆除用挖掘機拆除，拆除的漿砌石不能重新利用，全部用8t自卸翻斗車外運，運距2km。

3)混凝土槽身預制安裝。在渡槽下游平整修建臨時預制場地，建立混凝土拌合站，混凝土拌制采用0.4m3混凝土攪拌機現場拌制，水平運輸采用機動翻斗車結合膠輪車，預制槽身采用鋼模板結合木模板建倉，人工入倉灌注，1.1kW插入式振搗器，制作完成后需覆蓋灑水養護28d。在養生期過后由載重汽車運輸至吊裝現場，由20t起重機進行安裝。

2.4 工程量與施工進度

主要工程量14.21萬m3，其中土方6.19萬m3，石方4.81萬m3，混凝土1.07萬m3。主體工程包括渠道防滲襯砌與渠道建筑物維修改造，根據工程規模和特點渠道防滲襯砌為施工關鍵線路，主體工程總工期為3個月。施工安排不僅避開當年的汛期，而且滿足來年的供水需要，施工期各月平均有效施工天數按25d計算，混凝土澆筑最大日平均強度為214m3/d。

3 工程的管理運行

3.1 工程調度運用

工程實施后，可以保證龍屯北干渠前半段得到及時的灌溉，恢復灌溉面積1173hm2，并為下半段通水創造條件。龍屯水庫屬于大(2)型水庫，水量有充足的保證。灌溉用水需經王石灌區管理局提出用水計劃，經與綏中縣抗旱防汛指揮部統籌調度，由龍屯水庫管理所開閘引水。

3.2 渠道工程管理

龍屯總干和龍屯北干渠工程實施后，必須指定一系列規章制度和操作規程，對工程進行安全監測，以保證安全運行。

1)日常巡視檢查：灌溉管理站應結合工程的特點，規定由2名專職人員負責，對渠道各襯砌部位、渡槽、各種引水泄水閘等進行運行檢查和測試，并根據引水的變化情況，指定觀測和巡視檢查的次數和內容。引水期每天檢查一次，汛期特別是出現大暴雨時，要特別檢查排洪涵及襯砌渠道上邊坡的穩定情況。詳細做好每天檢查測試的記錄，為工程安全運行提供基礎資料[7]。

2)年度巡視檢查：灌區管理局應會同灌區管理站組成工程巡視小組，在每年用水期前后、大汛后、冰凍期對各項設施進行全面或專項檢查，針對工程的重點部位和工程的薄弱環節做細致的檢查記錄，發現異常及時向上級管理部門領導匯報，并組織專家組對工程進行分析，提出處理方案[8]。

3)特別巡視檢查：當工程非正常運行及發生重大事故、大暴雨、強烈地震等情況時，管理單位負責人應及時組織力量進行檢查，發現重大問題應暫時保持現場，及時設計處理方案，若情況嚴重還要實施緊急處置并報告上級主管部門[9]。

4 結 論

經過長期運行，王石灌區存在渠道淤積嚴重、過流量減小，大多數工程病險、老化、損壞等問題，對此必須實行續建配套節水改造。項目的實施可以新發展水田和經濟田灌溉933hm2，采取的渠道防滲，可以大大提高渠系水利用系數，顯著改善中低產田及優化作物種植結構，初步估算可獲得獲凈效益442.57萬元，且生態和社會效益顯著。區間配套節水改造是確保農業高質、高效、優化、穩定發展的重要途徑，也是改善農業生產條件、提高農業綜合開發水平以及實現水資源可持續利用的有效手段，貫徹落實節水改造工程對于促進農業增產增收、確保糧食安全具有重要意義。