丹西中型灌區(qū)節(jié)水配套改造項目設計

李志強

（河南省豫北水利勘測設計院有限公司，河南 安陽 455000）

1 丹西中型灌區(qū)現(xiàn)狀

丹西灌區(qū)位于河南省沁陽市東北部的太行山南麓，北靠太行山，南眺沁河，東臨丹河，西至沁陽市的西向鎮(zhèn)。丹西灌區(qū)設計灌溉面積35 510 hm2，目前有效灌溉面積22 110 hm2。灌區(qū)主要引水工程有豐收渠和友愛河兩條干渠，分別在常平鄉(xiāng)四渡村北和山王莊陳莊村北的丹河右岸引水，渠道工程分別沿太行山半坡和山腳，由東向西延伸，總長32.10 km。支渠14 條，由東向西平行布置，垂直于干渠，呈由北向南走向，總長38 km。2條干渠上原共配套各類建筑物252座，支、斗渠上渠系建筑物不配套，需進一步完善。骨干工程建設于20世紀五六十年代，經(jīng)濟困難，物資缺乏，渠道及建筑物均采用白灰砂漿砌筑，建筑材料和施工質(zhì)量較差。由于水價低且收費不到位，管理單位資金缺乏，工程管護及維修困難，致使灌區(qū)工程在“先天不足，后期失修”的情況下，日趨老化，病險嚴重，造成滲漏嚴重、工程破損、渠道及建筑物坍塌等現(xiàn)象，工程完好率僅為56%，亟須進行技術(shù)改造及除險加固。

2 存在的問題

2.1 干支渠滲漏嚴重，存在坍塌隱患

豐收渠渠道局部段裂縫沉陷、滲漏嚴重，部分渠道基礎吊空，缺乏必要的防護措施，暗渠拱頂多數(shù)塌陷，過村段存在安全隱患。友愛河渠道局部段滲漏嚴重，暗渠拱頂老化塌陷，存在安全隱患。且暗渠段較長，給清淤工作帶來極大不便，致使渠道淤積量增加，輸水能力大為下降。

2.2 干支渠系建筑物不配套，影響工程正常運

豐收渠渠首缺乏配套引、泄水工程。豐收渠渠首位于常平鄉(xiāng)四渡村北的丹河右岸，目前引水方式為低壩引水，采用卵石堆壘筑堰增加入渠流量，引水效率極低，堰后沖刷嚴重。且缺乏引水閘和泄洪閘對河流水量進行調(diào)節(jié)控制，在河流枯水季節(jié)，水量浪費嚴重，而在洪水期，由于擔心泥砂淤積河道，不能大量引水，嚴重影響渠道的引水量，成為制約灌區(qū)發(fā)展的瓶頸工程。愛河干渠上僅布置有2座節(jié)制閘，其他支渠引水靠臨時筑堰，不能及時有效調(diào)節(jié)灌溉水量，給管理工作帶來極大不便。

3 丹西中型灌區(qū)節(jié)水配套改造項目設計分析

3.1 渠道防滲設計方案比選

豐收渠總長19.40 km，其中暗渠長5.37 km（樁號1+530～6+900）。明渠斷面為矩形，渠道臨空側(cè)大部分用白灰黏土漿砌石砌筑，渠墻臨水面采用料石砌筑，墻體內(nèi)部為白灰黏土漿和碎石，現(xiàn)狀明渠大部分勾縫脫落，部分渠墻白灰土漿淘空，滲漏、淤積特別嚴重，且部分渠墻變形失穩(wěn)。此次防滲處理初選現(xiàn)澆混凝土襯砌與水泥砂漿勾縫兩種方案進行比較，渠道典型斷面采用豐收渠1+530-6+900 段斷面，各種方案的優(yōu)缺點見表1。經(jīng)綜合分析計算，此次渠道防滲選取現(xiàn)方案二，即選用現(xiàn)澆混凝土襯砌方案。

表1 渠道防滲設計方案對比表

3.2 渠道加固設計

3.2.1 豐收渠加固設計

3.2.1.1 防滲加固設計

豐收渠干渠（樁號1+530～7+700）渠段，改造長度為6.17 km。原砌石渠道老化失修，渠道滲水、漏水嚴重。此次設計對渠道進行清淤后，采用C20細石混凝土襯砌，側(cè)墻襯砌厚12 cm，渠底襯砌厚10 cm。混凝土襯砌與砌石之間設置φ6@1 000 拉結(jié)鋼筋，深入漿砌石。渠道襯砌每5 m 設一道橫向伸縮縫，內(nèi)填聚乙烯低發(fā)泡沫板。根據(jù)規(guī)范，渠道側(cè)墻護砌頂高程高于渠道加大水位0.30 m。

3.2.1.2 明渠改暗渠

豐收渠干渠（樁號1+530～4+700）渠段，改造長度為2.02 km。渠線穿過村莊較多，暗渠段拱頂多數(shù)塌陷，存在安全隱患。明渠段存在群眾將生活垃圾向渠道內(nèi)傾倒現(xiàn)象，致使渠道不能正常輸水。且渠道局部兩側(cè)山坡較陡，遇汛期洪水時，山體表層風化巖體滑入渠內(nèi)，造成渠道堵塞。此次設計將現(xiàn)狀暗渠毀壞拱頂拆除重砌，局部貼山坡段明渠改暗渠，采用M7.5漿砌磚拱圈，壁厚0.40 m，并用M10水泥砂漿填拱腳。

3.2.1.3 渠墻翻砌

豐收渠干渠（樁號1+800～7+700）渠段，渠墻翻砌長度為1.95 km。原砌石渠道老化失修，渠道裂縫、沉陷，變形嚴重。此次設計對渠道進行清淤后，采用M7.5 漿砌石按原斷面進行翻砌整修。

3.2.2 友愛河干渠加固設計

3.2.2.1 防滲加固

友愛河干渠（樁號2+614～7+238）渠段，改造長度為4.62 km。原砌石渠道老化失修，渠道滲水、漏水嚴重。此次設計對渠道進行清淤后，采用C20 細石混凝土襯砌，側(cè)墻襯砌厚12 cm，側(cè)墻護砌高程高出設計水位0.30 m，渠底襯砌厚10 cm。混凝土襯砌與砌石側(cè)墻之間設置φ6@1 000 拉結(jié)鋼筋，深入漿砌石。渠道襯砌每5 m設一道橫向伸縮縫，內(nèi)填聚乙烯低發(fā)泡沫板。

3.2.2.2 明渠改暗渠

友愛河干渠（樁號2+614～3+354、4+000～4+250、4+692～5+300）渠段，改造長度為1.598 km。渠線穿過村莊較多，暗渠段拱頂多數(shù)塌陷，存在安全隱患。明渠段存在群眾將生活垃圾向渠道內(nèi)傾倒現(xiàn)象，致使渠道不能正常輸水；且渠道局部兩側(cè)山坡較陡，遇汛期洪水時，山體表層風化巖體滑入渠內(nèi)，造成渠道堵塞。此次設計將現(xiàn)狀暗渠毀壞拱頂拆除重砌，局部貼山坡段明渠改暗渠，采用M7.5 漿砌磚拱圈，壁厚0.40 m，并用M10 水泥砂漿填拱腳。

3.2.2.3 渠墻翻砌

友愛河干渠（樁號2+750～6+054）渠段，渠墻翻砌長度為2.192 km。原砌石渠道老化失修，渠道裂縫、沉陷，變形嚴重。此次設計對渠道進行清淤后，采用M7.5 漿砌石按原斷面進行翻砌整修，并采用C20細石混凝土襯砌，襯砌厚度12 cm。

3.3 渡槽工程設計

豐收渠重建渡槽3 座，分別為三渡溝渡槽、鬧溝渡槽和廟嶺后渡槽。此次改造需要將槽身及漿砌石墩全部拆除重建。

根據(jù)豐收渠縱斷和設計流量，三渡溝渡槽、鬧溝渡槽和廟嶺后渡槽設計流量為3.02 m3/s，加大流量為比降1/2 000，槽身設計采用鋼筋混凝土單孔簡支矩形有橫桿結(jié)構(gòu)。結(jié)合所在豐收渠渠道設計水深、渠深和底寬，綜合確定3 座渡槽布置及結(jié)構(gòu)形式均相同，凈寬2.50 m，凈深1.80 m。根據(jù)地形，三渡溝渡槽一跨12 m，鬧溝渡槽一跨10 m，廟嶺后渡槽一跨8 m。

渡槽砌石擋土墻穩(wěn)定計算。渡槽與上下游渠道連接下部采用M7.5 重力式漿砌石墩支撐，墩高3～5 m，基礎設施M7.5漿砌石擴大基礎，為滿足擋墻穩(wěn)定要求，擋墻后填砂性土。根據(jù)《水工擋土墻設計規(guī)范》，在各種運行情況下，漿砌石墩臺抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)、抗傾安全系數(shù)等應滿足規(guī)范要求。漿砌石墩臺抗滑穩(wěn)定按下式計算：

式中：K—抗傾安全系數(shù)；MY—抗傾力矩之和（t·m）；M—傾覆力矩之和（t·m）。

4 總結(jié)

總而言之，在丹西中型灌區(qū)中，很多骨干工程建設時間較早，至今已經(jīng)老化比較嚴重，存在滲漏、工程破損、渠道及建筑物坍塌等現(xiàn)象，亟須進行技術(shù)改造及除險加固。因此，應加強對該灌區(qū)節(jié)水配套的改造實施，有效實現(xiàn)問題解決，促使灌區(qū)在農(nóng)業(yè)灌溉方面發(fā)揮出應有的作用價值。