西坑灌區(qū)節(jié)水改造渠道工程技術(shù)淺析

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摘要：本文以恩平市西坑灌區(qū)節(jié)水改造為例，對灌區(qū)渠道工程技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了分析，其中包括對渠道縱橫斷面的設(shè)計(jì)、渠道襯砌加固、水閘改造設(shè)計(jì)等技術(shù)工作，通過系數(shù)驗(yàn)算得出，經(jīng)過節(jié)水改造后，西坑灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)由原來的0．498提高到0．620，節(jié)水改造效果顯著。

關(guān)鍵詞：西坑灌區(qū)；節(jié)水改造；渠道工程；設(shè)計(jì)要點(diǎn)；分析

1工程概況

西坑灌區(qū)于1963年建成投入運(yùn)行，距今已運(yùn)行了50余年，位于恩平市潭江一級支流蓮塘水上游的牛江鎮(zhèn)，灌溉水源為西坑水庫，灌溉范圍涉及君堂鎮(zhèn)、圣堂鎮(zhèn)、良西鎮(zhèn)、沙湖鎮(zhèn)、牛江鎮(zhèn)，以及76個(gè)行政村。灌區(qū)多屬丘陵地區(qū)，地形由北向南傾斜，灌區(qū)內(nèi)耕地面積0．43萬hm2，設(shè)計(jì)灌溉面積0．43萬hm2，現(xiàn)狀有效灌溉面積0．33萬hm2；有5條灌溉渠道，總長31．52km，渠系建筑物277座。由于資金匱乏，灌區(qū)渠道并未進(jìn)行過技術(shù)改造，致使灌區(qū)內(nèi)渠道破損、塌坡、滲漏嚴(yán)重，造成水資源浪費(fèi)。灌溉供水設(shè)施的破損，使得灌溉率無法達(dá)到灌溉設(shè)計(jì)面積，導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)能低，為解決這一問題，必須對西坑灌區(qū)渠道進(jìn)行節(jié)水改造［1］。

2渠道工程改造

根據(jù)上文灌區(qū)所存在的問題，提出了具體改造措施。

2．1渠道設(shè)計(jì)流量

西坑灌區(qū)渠道輸水工作方式采取續(xù)灌，各渠道設(shè)計(jì)流量由其控制的灌溉面積乘以相應(yīng)的凈灌水率，再除以灌溉水有效利用系數(shù)求得。最小流量由其控制的灌溉面積乘以最小凈灌水率，再除以灌溉水有效利用系數(shù)求得。其計(jì)算如式（1）～式（2）：Q支＝W支·qη支以下（1）Q干渠＝W干渠·qη支以下（2）式中：Q支為支渠IDE設(shè)計(jì)流量，m3／s；Q干渠為干斗IDE設(shè)計(jì)流量，m3／s；W支為支渠灌溉面積，萬hm2；W干渠為干斗的灌溉面積，萬hm2；η為灌溉水利用系數(shù)；q為凈灌溉率，（m3／s）／萬hm2。

2．2各干渠流量規(guī)模確定

干渠渠道設(shè)計(jì)流量按照各支渠流量自下而上，即由渠尾往各自的渠首疊加，并除以干渠有效利用系數(shù)得出，如式（3）：Q干＝∑Ai＋10．9＋Ai干（3）式中：Q干為干渠的設(shè)計(jì)流量，m3／s；Ai干為干渠斷面處支渠設(shè)計(jì)流量，m3／s；∑Ai＋1為推算斷面以下各支渠的設(shè)計(jì)流量之和，m3／s。選定流量根據(jù)現(xiàn)狀渠道運(yùn)行情況，不小于干渠推算流量分段確定。根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50288—2018），加大流量系數(shù)均按照25％進(jìn)行選取，由此可計(jì)算出，總干渠渠首設(shè)計(jì)流量為6．60m3／s，加大流量為8．25m3／s；南干渠渠首設(shè)計(jì)流量為2．10m3／s，加大流量為2．63m3／s。通過各渠段的現(xiàn)狀及流量情況來看，在保持渠道原來設(shè)計(jì)縱坡的基礎(chǔ)上，結(jié)合渠道當(dāng)前的情況測出縱斷面以及橫斷面，做到少挖少填；此外，對渠道進(jìn)行清淤，邊坡進(jìn)行修整，各段渠道設(shè)計(jì)成果如表1所示。

2．3渠道加固方案

由于本工程渠線比較長，地形復(fù)雜，為此，不同渠道需要根據(jù)當(dāng)前的現(xiàn)狀選擇不同的襯砌方案，常用的渠道襯砌方案為混凝土護(hù)坡、重力式擋墻、C20混凝土矮墻＋斜坡三種方案［2］。2．3．1混凝土護(hù)坡護(hù)坡采用C20混凝土，100mm厚，邊坡1∶1．5，護(hù)坡頂設(shè)封頂板，300mm寬，護(hù)坡腳設(shè)齒墻，尺寸300mm×300mm。護(hù)底采用C20混凝土，100mm厚，底下設(shè)石粉墊層100mm厚。護(hù)坡頂以上渠道邊坡采用草皮護(hù)坡，渠頂設(shè)石渣路面100mm厚，路寬2．5m，兩側(cè)設(shè)C20混凝土路緣石，尺寸為120mm×300mm。2．3．2重力式擋墻。擋墻采用C20混凝土，墻高1．5m，頂寬400mm，邊坡坡比1∶0．35，背坡垂直。護(hù)底采用C20混凝土，100mm厚，底下設(shè)石粉墊層100mm厚。擋墻頂以上渠道邊坡采用草皮護(hù)坡，渠頂設(shè)石渣路面100mm厚，路寬2．5m，兩側(cè)設(shè)C20混凝土路緣石，尺寸120mm×300mm。2．3．3C20混凝土矮墻＋斜坡。擋墻采用C20混凝土，墻高0．7m，頂寬400mm，背坡垂直，邊坡坡比1∶0．35。護(hù)底采用C20混凝土，100mm厚，底下設(shè)石粉墊層100mm厚。擋墻頂以上渠道邊坡坡比為1∶1．5，采用草皮護(hù)坡。2．3．4方案對比選擇。（1）方案一：混凝土護(hù)坡。C20混凝土護(hù)坡100mm厚，每3m設(shè)一道20mm伸縮縫，護(hù)坡上設(shè)排水孔，邊坡1∶1；適用填方渠段。該方案造價(jià)400元／m，價(jià)格是所有方案中最低的一個(gè)。（2）方案二：重力式擋墻。C20混凝土重力式擋墻，墻高1．5m，墻頂寬度0．4m，背坡垂直。邊坡坡比1∶0．35，適用受地形影響不能放坡的，該方案造價(jià)1300元／m，價(jià)格比較高。（3）方案三：C20混凝土矮墻＋斜坡。C20混凝土矮墻＋斜坡，坡腳設(shè)置矮墻，墻高0．7m，墻頂寬度0．4m，背坡垂直，邊坡坡比1∶0．35，墻頂按1∶1．5放坡，適用靠山渠段，防沖護(hù)腳，該方案造價(jià)700元／m，價(jià)格相對較低。通過以上幾個(gè)方案的對比，總干渠、南干渠根據(jù)各渠段的實(shí)際現(xiàn)狀選擇安全、造價(jià)低、耐用、便于管理的襯砌加固方案，對不同渠段的兩岸采用以上襯砌方案進(jìn)行加固。

2．4水閘改造

各種水閘組成部分大致相同，主要由進(jìn)口段、閘室段、出口消能段組成，按《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265—2016）進(jìn)行水力計(jì)算和閘室穩(wěn)定驗(yàn)算。本次改造渠段共有水閘8座，其中，擬拆除重建6座，加固1座，不處理1座。本工程屬于現(xiàn)有灌區(qū)技術(shù)改造，因各閘原始設(shè)計(jì)資料遺失，無法進(jìn)行水閘現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定等驗(yàn)算工作，只能通過現(xiàn)場檢查結(jié)合運(yùn)用情況分析問題，提出處理措施。經(jīng)過現(xiàn)場檢查，水閘結(jié)構(gòu)形式有漿砌石結(jié)構(gòu)，也有混凝土結(jié)構(gòu)，大部分比較殘破，漏水現(xiàn)象非常嚴(yán)重，閘頂僅限行人通行。水閘閘門破損、啟閉設(shè)備無法使用，現(xiàn)狀無啟閉室，管理困難。為此，根據(jù)各水閘現(xiàn)狀情況及存在問題，分別確定其改造措施。對于拆除重建的水閘，其重建規(guī)模尺寸利用以上計(jì)算理論進(jìn)行計(jì)算，結(jié)合水閘現(xiàn)狀，分別確定其設(shè)計(jì)要素。為了便于管理，水閘均采用成套鑄鐵閘門。需要拆除重建的水閘基本原址重建。各類水閘現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)情況見表2。

3渠系水利用系數(shù)

灌區(qū)全部改造工程實(shí)施后，所有干渠渠道襯砌率達(dá)100％。灌區(qū)支渠、斗渠、農(nóng)渠襯砌率基本達(dá)90％。干渠、支渠、斗渠均采用續(xù)灌方式。根據(jù)西坑灌區(qū)實(shí)際情況，本次灌區(qū)配套改造工程渠道水利用系數(shù)取值：干渠渠道水利用系數(shù)取0．900，支渠渠道渠系水利用系數(shù)取0．730，斗渠至田間的灌溉水利用系數(shù)為0．855，整個(gè)灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)為0．620。西坑灌區(qū)在進(jìn)行改造之前，其農(nóng)田灌溉水利系數(shù)只有0．524，灌區(qū)渠道改造工程實(shí)施后，渠系水利用系數(shù)由0．524提高到0．657，增幅達(dá)25．4％，基本達(dá)到節(jié)水改造要求，所有干渠渠道襯砌率也達(dá)到100％，灌區(qū)支渠、斗渠、農(nóng)渠襯砌率基本達(dá)90％，基本滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的用水需要［3］。

4總結(jié)

西坑灌區(qū)的渠道工程在經(jīng)過節(jié)水改造后，其灌區(qū)水利用系數(shù)不小于0．650，改善灌溉面積0．33萬hm2，逐步恢復(fù)灌溉面積0．10萬hm2，這不僅能解決灌區(qū)下游灌溉用水緊張、供需水矛盾突出的問題，還能有效減少渠道滲漏、水資源浪費(fèi)的問題。與此同時(shí)，通過對渠道的節(jié)水改造，可進(jìn)一步提高農(nóng)作物的產(chǎn)能，提升西坑灌區(qū)灌溉質(zhì)量，為農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展打好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

［1］秦勇，劉彬俠，鄭云云．淺析平?jīng)鍪嗅轻紖^(qū)涇河灌區(qū)提升改造工程規(guī)劃［J］．地下水，2019，41（2）：68－69，102．

［2］胡少文．江新洲灌區(qū)節(jié)水改造技術(shù)要點(diǎn)分析［J］．陜西水利，2020（11）：90－91，94．

［3］張春暉．基于遼陽灌區(qū)工程節(jié)水改造效益分析［J］．黑龍江水利科技，2017，45（7）：190－192．

作者:梁小龍 單位:江門市科禹水利規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢有限公司