某干三支渠恢復工程設計要點

任 燁，王亞楠

（河南靈捷水利勘測設計研究有限公司，河南 南陽 473000）

1 工程概況

根據設計資料，月季園東園面積44 hm2，園區澇水通過北側水系排入月季大道市政雨水管道；月季大道設計雨水管道管徑為600 mm，向東沿月季大道排入大橋北溝。目前，月季園段道路已實施，白桐路以東段道路及雨水管道均未實施。月季大道雨水管道設計流量不足以容納東園排澇流量，并且雨水管道暫時沒有排水出路；而園區駁岸距景觀水位較近，雨季存在排澇安全隱患，將給園區內基礎設施造成嚴重影響。

干三支渠位于白桐干渠樁號19+452左岸，支渠總長13.20 km，設計引水流量1.84 m3/s，加大引水流量2.21 m3/s，效益灌溉面積2.03 萬hm2。由于月季園北園及月季大道工程建設，三支進水閘至黃莊西南節制閘渠段被填埋，下游農田無法得到灌溉，諸多綜合影響因素顯示恢復渠道原有輸水功能勢在必行。

2 干三支渠恢復工程設計

2.1 白桐干三支渠現狀

干三支渠位于白桐干渠樁號19+452左岸，支渠總長13.20 km，設計引水流量1.84 m3/s，加大引水流量2.21 m3/s，效益灌溉面積為2.03 萬hm2。干三支進水口底板高程125.12 m，閘門尺寸為2 m×2 m。在鴨灌2011 年度工程對樁號0+000～1+400 及2+300～4+450段進行了護砌，渠道斷面為梯形，底寬為1.50 m，邊坡為1∶1.5，渠深1.18 m，襯砌材料為8 cm厚現澆C20混凝土，渠道比降為1∶2 000。2018 年《南陽市城鄉一體化示范區白桐干渠月季公園段改造工程》中對干三支進水閘進行拆除重建，進水閘位置、引水流量和閘孔尺寸與原來相同。閘室段總長8 m，底板頂高程125.12 m，側墻頂高程127.86 m。底板采用C25 鋼筋混凝土，厚60 cm，下設10 cm厚C15混凝土墊層，側墻厚60 cm。閘室段上游側設交通橋，采用C30鋼筋混凝土現澆橋板，厚25 cm，寬5 m；下游側布置啟閉機室，墻體采用磚混結構，尺寸為300×304 cm，配置LQ-8 t啟閉機1臺。閘孔尺寸2 m×2 m，采用平面鑄鐵閘門。消力池段：順水流方向長7.50 m，池深0.50 m，末端消力坎寬0.40 m，斜坡段坡比1∶4，底板采用C20 混凝土，厚度0.40 m，底板頂高程為124.62 m，下設20 cm 厚的砂礫石墊層，并布置φ10排水孔，間距1 m，梅花形布置。

白桐干三支渠進水閘至黃莊西南節制閘渠段被填埋，為解決下游農田灌溉，對白桐干三支渠道恢復建設。

2.2 干三支渠恢復工程設計

此次干三支渠恢復工程范圍為樁號0+000～0+750，即干三支進水閘消力池末端至下游黃莊西南節制閘，恢復長度750 m，分為箱涵段和明渠段。①箱涵段長度150 m，樁號范圍0+000～0+150即已建消力池末端至北園園區外30 m，比降為1∶1 000。該段主要位于月季園北園園區內，設計考慮不影響現狀渠道的灌溉、供水功能，并盡可能與月季公園規劃相結合，因此該段采用箱涵。箱涵采用C25混凝土結構，箱涵下部采用40 cm厚級配砂石換填，箱涵斷面凈尺寸寬×高為2.00 m×1.80 m，底板和側墻厚度為40 cm，頂板厚度為30 cm，箱涵每10 m 設一道伸縮縫。箱涵起始端底板高程為125.12 m，與北園已建消力池末端平順銜接，已建消力池擋墻應加高至與箱涵頂板同一高程為127.12 m，擋墻順水流方向應加高長度為7.50 m；箱涵末端底板高程為124.97 m，通過漿砌石扭面與下游明渠銜接。②明渠段長度600 m，樁號范圍0+150～0+750，即箱涵末端至黃莊西南節制閘，渠道比降為1∶2 000，該段采用原渠道的梯形斷面，渠道底寬2 m，邊坡為1∶1.50，渠深1.40 m，襯砌材料為10 cm厚現澆C20混凝土，渠道順水流方向每5 m設一道伸縮縫。明渠起始端渠底高程為124.96 m，與漿砌石扭面末端銜接；明渠末端渠底高程為124.67 m，與下游現狀渠道平順銜接。

2.3 渠道水力計算

2.3.1 糙率系數n的確定

混凝土襯砌，糙率系數n為0.015。

2.3.2 渠道比降的確定箱涵段進口底板高程同消力池末端底板高程為125.12 m，出口底板高程為124.97 m，比降取1/1 000；明渠段出口渠底高程同現狀渠道為124.67 m，渠道比降與原渠道一致，比降取1/2 000。

2.3.3 渠道邊坡m的確定

根據渠道比降及渠道沿線現狀高程，箱涵段渠道開挖深度不大于5 m，粘土層渠道邊坡不小于1∶1，結合現狀渠道斷面，明渠段渠道邊坡確定為1.50。

2.3.4 渠道寬度的確定

干三支渠設計引水流量1.84 m3/s，加大引水流量2.21 m3/s，擬定的渠道斷面尺寸，按公式復核：

箱涵和明渠段渠道底寬均定為2 m，箱涵段計算結果：設計流量下水深0.65 m，加大流量下水深0.87 m，根據《灌溉與排水渠系建筑物設計規范》，無壓涵洞內設計水面以上的凈空面積宜取涵內橫斷面面積的10%～30%，且涵洞內頂點至最高水面之間的凈空高度應不小于D/6（D 為箱涵內側高度），并不小于0.40 m，由以上計算可得箱涵凈高應不小于1.27 m，考慮施工方便和后期渠道引水流量加大的因素，渠頂箱涵段凈高為1.80 m，設計流量下超高為1.15 m；加大流量下超高為0.93 m。

明渠段計算結果：設計流量水深0.61 m，加大流量水深0.75 m，根據《灌溉與排水渠系建筑物設計規范》規定，渠道超高按1/4hb+0.20（m）計算，經計算渠深應不小于1.14 m，根據渠道沿線現狀地形條件，確定渠道襯砌高度為1.40 m，超高為0.65 m，滿足要求。渠道水力要素見表1，渠道設計斷面成果見表2。

表1 渠道水力要素表

表2 渠道斷面設計成果表 單位：m

2.4 相關管線遷建保護設計

渠道施工前應掌握周圍供水、雨水、污水管道及電纜埋設等情況，做好遷建保護工作。其中箱涵段樁號0+010 位置有DN500 鋼筋混凝土截污管從箱涵下部穿過，在污水管頂部設21 cm 厚C25 鋼筋混凝土防護，防護尺寸為2 m×3 m。箱涵段0+010～0+100 內的綠化給水管道及閘閥井需要拆除重建，拆除管道長度291 m，拆除綠化管網閘閥井4座，箱涵工程施工完畢再予以復建。

3 結語

綜上可知，認識工程概況，針對白桐干三支渠現狀特點，分別就工程的箱涵段和明渠段著重構造設計，完成渠道水力計算并獲得渠道設計斷面成果；注重相關管線遷建保護設計。