淺談水毀調查中渠道建設管理

李彬

（長沙市望城區水務工程管理中心，長沙410200）

淺談水毀調查中渠道建設管理

李彬

（長沙市望城區水務工程管理中心，長沙410200）

從垸區水毀工程整體調查分析，渠道存在的問題及數量最多，如渠道邊坡垮塌，渠系建筑物沖毀等。渠道建設管理除需要相關合適的人員和運行管理制度外，規劃設計和施工也是其基本保障體系的一環。

渠道建設；施工技術；調查分析

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.053

1 引言

渠道建設的設計、施工技術難度都不大，關鍵在調查，要調查清楚“水從哪里來，到哪里去”。一般對渠道工程不太重視，基本是按原有情況進行護砌，只考慮單條渠道的相關情況，缺乏科學性，而要把渠道工程放到整個區域的供、排水體系中，甚至放到整個區域的規劃和發展中去，詳細調查工程的現狀并考慮實施過程中可能發生的問題，進行科學合理的分析，找到渠道工程所屬的供、排水體系，找準在整個區域內的定位，其關鍵在調查分析。

2 調查的分類及內容

調查分實地調查和非實地調查（如收集資料、聽取匯報等）。一般是先進行非實地調查，再進行實地調查，實地調查是對非實地調查的復核印證，是先全局再細部的一個過程，也是對工作的一種細化。主要是對供水的水量平衡和排水體系進行調查分析和對渠道工程功能、成因、地形、地質等以及渠道設計、施工、運行管理中需要注重的問題進行調查分析。

2.1 對供水的水量平衡和排水體系進行調查分析

供水體系中的水量平衡以2015年某項目為例進行說明，該工程概況如下：項目區總面積12.85km2，其中，水庫集雨面積2km2，湖集雨面積1km2，水塘15座，湘江位于項目區左側，過境水量豐富。區域內總耕地面積10811畝（約為7.2km2），其中水田面積10024畝（約為6.7km2），旱田面積787畝（約為0.52km2），水田面積中均為中低產田。根據《灌溉與排水工程設計規范》（GB50288-99）表3.1.2及《國家農業綜合開發高標準農田建設示范工程建設標準》（試行），并結合農業綜合開發的實際情況。設計灌溉保證率取90%。按經驗頻率公式（1）計算：

式中，P為防灌溉設計保證率；m為設計灌溉用水量全部獲得滿足的年數；n為計算總年數（一般不少于30年）。

根據某站1951—2003年實測的逐日降水量資料，選定項目區設計代表年為1964年，1963年11月—1964年10月降水量為1268.9mm。查某省《小型水庫水文手冊》及某市水文站的多年觀測資料，該區多年平均徑流深747.98mm，變差系數CV=0.45，年保證率P=90%，年徑流深為418.12mm，年徑流系數0.33；地下水資源量：根據區域徑流模數進行計算，地下水徑流模數12.09×104m3/(km2·年)。

2.1.1 區域內水資源估算

1）區域內水資源總量（地表水和地下水），地表水采用公式：

式中，W地表為地表水資源量，萬m3；P年為年降水量，mm；γ為產水系數，F為集雨面積，km2。

式中，Q可采為地下水多年平均可開采量，m3；e補為多年平均總補給量，m3；u為可開采系數，關鍵在u，根據《新編農村該工程規劃設計手冊》規定，南方濕潤富水區可開采系數取值在0.4～0.6之間，在黏土區、底板埋深淺、單井出水量有限區域一般取值在0.3～0.4之間，該系數比較難確定。

3）過境水（客水量）采用公式：

式中，W河為產水量，萬m3；H為月降雨量，mm；F為集雨面積，km2；a為徑流系數；η為徑流利用率。一般客水量比較大，但年內來水分配不均衡，實際需水時段的可供水量比較小不同頻率下水資源估算情況如表1所示。

表1 不同頻率下水資源估算情況表

2.1.2 區域內現狀需水量

區域內現狀需水量即供水體系在某一保證率的工況下總的需水量，一般只考慮農業生產需水量、工業生產用水和居民生活用水量。項目區水稻種植大部采用雙季稻，根據區內實際經驗，針對1964年（P=90%）典型年，水稻需水量按照式（5）計算：

式中，h1為時段末田面水層深度，mm；h2為時段初田面水層深度，mm；m為灌水量，mm；P降為時段內的降水量，mm；e補為時段內的作物需水量，mm；S為時段內稻田滲漏量，mm；c為時段內稻田排水量，mm。

進行逐日水量平衡計算時，一般只關注e，而易忽略S（與土壤的性質有很大的關系），所以調查時一定要關注土質的問題，直接影響到需水量。求出1964年設計年水稻全生育期的灌水次數，每年的灌水日期和灌水、灌溉定額，本文不詳例。

1）土壤含水量的變化：旱作物采用公式（6）計算：

式中，ΔW為時段內土壤含水量的變化，mm；I為時段內灌水量，mm；ET為旱作物需水量,mm；F徑為時段內徑流量，mm。當旱地含水量一直保持穩定時，要調查清楚ET及F徑。

2）灌溉蓄水量采用公式（7）計算：

式中，Wi為第i時段灌溉蓄水量，m3；Aj為第j種作物灌溉面積，畝（1畝=666.67m2）；mij為第j種作物第i時段灌水定額，m3/畝；mi為第i時段綜合灌水定額，m3/畝；η灌為灌溉水利用系數。先計算mi，再采用計算區域內農業灌溉需水量。

2.1.3 現狀年需水量

工業生產用水可參考《城市綜合用水量標準》（SL367—2006），用水定額按80m3/萬元，本次調查項目區域內暫無工業生產。農村的生活用水一般是自建水井的分散供水，但隨著城鎮化進程的加快，生活用水也進行集中供水，可根據《村鎮供水工程技術規范》（SL310—2004）表3.1.2，最高日居民用水定額為120～180L/(人·d)，現狀年需水量如表2所示。

表2 現狀年需水量表萬m3

2.1.4 區域內現狀水利工程可供水量(地表水和地下水）估算

地表水包括蓄水工程、引水工程、提水工程、輸水工程等。蓄水工程包塘和水庫，提水工程的可供水量主要是設備的流量與可持續開機小時數的乘積，輸水工程的關鍵在其如何提高水利用系數。總需水量與相應時段內蓄、引、提、輸水利工程的可供水能力是否能滿足，其相應時段來水量是否滿足其可供水能力的要求，都影響區域內的供需水量是否達到平衡，當達到超標準干旱時，需要供水應急預案。

1）水塘可供水量：

式中，W塘為塘的產水量，m3；V為塘的有效容積，m3；N為復蓄次數，關鍵在N的確定，孤立塘干旱年取0.9，長藤結瓜塘干旱年取1.2。

表3 項目區現狀年水量平衡分析表萬m3

表4 項目區設計年水量平衡分析表萬m3

2）水庫可供水量與河壩等引水工程可供水量為：

式中，Wp為頻率為P時水庫來水量，萬m3；F為集雨面積，km2；P降為頻率為P時降雨量，R徑為徑流系數，關鍵在R（根據植被等情況）。

本項目區內水資源豐富，提水工程水源主要來自過境水。本項目區缺水屬工程性缺水。考慮現狀年與設計年各需水量與水利用系數的差異，可通過節水措施或調整作物種植比例來降低總需水量；同時可新建或改造蓄、引、提工程以增加可供水量或通過新建或改造輸水工程提高水利用系數，在來水量滿足的情況下提高水利工程可供水量能力，其現狀年與設計年水量平衡分析見表3、表4。

2.2 對排水體系的調查

排水體系關鍵對排區面積及相應調蓄水深等進行調查。由于排水的原則是能自排的盡量采用自排，不能自排的采用電排，自排根據條件按各高程進行自排，即“高水高排、低水低排”。如電排所對應排渠流量，計算公式為：

式中，Q排為設計排水量，m3/s；ω稻為水稻田面積，畝；ω旱為旱地面積，畝；ω水為蓄水面面積，畝；P設為設計暴雨量，mm；C徑為暴雨徑流系數；h允蓄為水田允許滯蓄水深，h滯蓄為河、湖、溝、港蓄水深，mm；T為排水天數，t為每天開機時數，h；要了解澇區面積組成，以及h允蓄、h滯蓄，有的河、湖、溝、港調蓄功能不強，但有一定的養殖功能，或為景觀水面，就要保證一定的蓄水高度；有的水面甚至可能在規劃中會被填平，失去原有的功能，所以在計算排水量時，水面的調蓄水深取值要慎重；還有的堤垸堤防的防滲效果不好，大堤本身是安全的，近期又無防滲處理規劃的，還要了解堤防的滲水量。排區內排水水系的過流能力是否滿足相應排水量的要求，也會影響水系的排水能力。且當外河水位能滿足自排的盡量采用自排，高水高排一般是撇洪渠通過穿堤的防洪閘進行外排，當外河水位不高時，垸內水通過穿堤的自排閘進行外排，當外河水位高而不能自排時，采用電排進行外排。但要核算外排是否能滿足該排區的排水需求；同時當發生超標準降水量時，需要提供應急排水預案。

2.3 對渠道工程功能進行調查

在供、排體系及區域發展中的作用，渠道至少有一種功能，如撇洪、排澇、排漬、灌溉、血防、生態、景觀、行船、旅游等，部分渠道在很大程度上兼有多重功能，有的渠道甚至有一定的調蓄或蓄水功能。渠道主要以排、灌為主，在不喪失渠道原有功能，發揮渠道本身固有功能的基礎上挖掘其潛在功能，充分延伸其價值。不能出現用管道將撇洪渠封閉而造成水流不能及時排入區域排水體系而致使渠堤或路堤被沖毀，導致渠堤以上的山體滑坡，也不能出現將排渠進行三方硬化，表面看起來光溜整潔，但植被遭到破壞，嚴重破壞了水體生態，影響生物生存，生物沒有了多樣性，渠道就失去了自我凈化能力，即使進行生態修復，難度也比較大。要建設生態水利、景觀水利，如果在城市范籌內建設城市水利，更要與建設生態水利、景觀水利相結合，尊重自然，使之與自然環境融為一體，減少重復建設，為區域內經濟發展提前謀劃。

2.4 對渠道工程成因、地形、地質等進行調查分析

調查渠道新建的時間和改建的時間及原因，有利于分析區域內水利體系的形成，該渠道在該區域水利內的作用，并且有利于分析水資源的利用情況和水災害形成對人民群眾生命財產及生產生活所帶來的影響。由于渠道地勘的費用占渠道工程費用比例較高，一般很少進行渠道地質勘測，但是通過現場調查可以發現一些問題，從而避免一些不可預見費用的發生，而且渠道工程對地質的要求不高，處理難度也不大，所以渠道的現場地質情況勘查就非常重要。

2.5 對渠道設計、施工、運行管理中需要注重的問題進行調查

2.5.1 水力最佳斷面的選擇

根據渠道工程調查的結果驗證其任務和目的的合理性，以明確渠道工程具體實施的方案。其標準可根據實際情況適當提高，比如10年一遇與30年一遇相比，渠道工程增加的造價不多時，特別是在一些發展方向已定性且變化不大的區域，可考慮適當提高一些。都江堰、靈渠等是至今仍在發揮效益的水利工程典范，青島由德國人建造的下水道至今也在發揮其功能，是值得現代水利建設思考的。

明渠均勻流在一般渠道中比較常見。明渠均勻流流量

式中，Q為流量，m3/s；A為過水斷面面積，m2；C為謝才系數，R為水力半徑，m；i為渠道縱坡坡率，n為糙率系數，χ為濕周，m；其過流能力取決于n、i及過水斷面的形狀、尺寸。在設計渠道時，n取決于渠壁材料，i一般隨地形條件定，故流量Q關鍵取決于斷面形狀和大小。當面積、糙率、底坡一定，流量最大，要求χ最小，要求R=A/χ最大，當A一定時，濕周χ最小，則最佳斷面是圓（面積一定，周長最小）；水力最佳斷面只是從水力學角度出發導出的。

在工程實踐中還必須依據造價、施工技術、運轉要求、養護條件等方面的情況進行綜合考慮和比較，選出最經濟合理的過水斷面。有時還要考慮航運對水深和水面寬度等方面的要求；對于小型渠道，其造價基本上由過水斷面的土方量決定，其水力最佳斷面和經濟合理斷面比較接近；對于大型渠道，若按照水力最佳條件設計，則渠道成為窄深式，施工不便，養護也困難。有的成為弧形，模板的制作和安裝施工困難，工程中用的不多。實際設計時，水力最佳條件只是考慮因素之一，在土壤開挖的渠道中，一般采用梯形斷面。其實梯形斷面就是一個倒三角形去了一個角，有很強的適用性，特別是排渠，隨著水深的增加，過水斷面增大的比例比較大，且梯形邊坡處理比矩形兩側的處理造價相對要低些。梯形斷面明渠滿足水力最佳條件的寬深比，矩形水力最佳斷面m=b/h=2，式中，m邊坡系數，b為底寬，m；h為水深，m。

2.5.2 渠道護砌方式的選擇

護砌方式在除有血防和防滲要求的外，盡量采用生態景觀的護砌方式。因為血防要求硬質、光滑，可以阻斷釘螺沿水系擴散，使釘螺無法生存和繁衍，能有效保護疫區人民的身體健康和生命安全；灌渠為了提高水利用系數，防止滲漏，一般采用混凝土進行護砌，并且施工方便又比較經濟，但不建議末級田間渠采用混凝土硬化，特別是流轉精平后大面積集中的水稻田塊內，因為即使滲漏也是在大面積的田塊內；渠道工程材料盡量采用本地經濟實用的材料，同時也方便運輸，有利于加快工程的進度。渠壁材料的粗糙系數i不宜取低，因為在實際施工中會存在一定的偏差，并且要考慮運行過程中粗糙系數的因素，同時考慮運行年限內粗糙系數的變化。

3 做好渠道建設管理的方法

1）渠道工程關鍵在調查，需要把渠道工程放到整個區域的供、排水體系中，甚至要放到整個區域的規劃和發展中去，詳細調查渠道的形成、地質、水文、具體現狀和問題的成因等相關情況進行實地調查。要把“看、問、量、思”做實。

（1）“看”是自己要親自到實地沿線勘察，復核渠道在供、排水體系的地理位置和作用以及與上下級供排水工程的關聯，看渠道的邊坡的護砌形式和植被情況，分析其粗糙系數，看邊坡的垮塌的情況，便于復核現有過水情況；看沿線每一處渠系建筑物的現狀并判斷其成因，核對位置是否準確，將底板高程與地面高程的相對高度進行對照復核；看房屋處渠道處理的合理方式，兩水夾堤的具體情況及處理方式，渠道交叉處的現狀及處理方式。看到對有阻水現象卡口如橋、房屋等要認真記錄，便于工程措施的擬定。

（2）“問”一些地方上的水利老專家，特別是曾經參與過或看到過該工程建設的同志，對一些建設得比較早的渠道，甚至可以詢問曾經聽說過該工程建設情況的同志。“問”的內容包括建筑物如橋、壩、閘上的水印一般出現的時間以及每年出現的時段，最高水位的具體位置、是否漫頂以及發生的時間，最低水位的具體位置、是否干涸以及發生的時間，核對其是否與測量的數據相符；在低水位時，是否發現堤坡有“龜背”現象，并了解渠道兩端的大致高差；了解當地經濟適用的建筑材料，如石料、卵石等情況以及建議護砌的形式，棄土區和取土區的位置及棄土、取土及材料的運輸線路；對沿線現有渠系建筑物如穿渠堤的涵管涵閘以及在渠上的橋、閘、壩，梯級等功能成因進行了解，下渠梯級是否可以調整位置以及需增加的原因，涵管涵閘是否滿足過水要求，為便于管理能否減少或合并；修建渠時是否經過老水系和湖塘，特別是兩水夾堤的成因，兩側及基礎都有可能需要進行處理；交叉水系的成因及其渠系建筑的管控和對水量的調配；對有阻水現象的橋、房屋等建筑物，屬歷史遺留的問題，如祖輩就居住在此的原住民和渠道建成后的新住民要區別清楚，問清其成因。在不影響過流的情況下，征求渠道上房屋主人對該處渠道的合理處理意見。

（3）“量”就是用標桿去量淤泥的深度，便于對基礎的處理；量測渠道兩端的水深差，如在靜水時即為底坡的高差復核的斷面尺寸；觀察建筑物如橋、壩、閘上的水痕并用設備進行量測，以了解渠道在長期實際運行過程中不同工況下的水位，便于對水文資料的校對。

（4）“思”就是通過調查的內容進行思考分析，渠系建筑物的建設在滿足水利功能的同時是否滿足人民群眾生產生活的需要，是否在一定程度上滿足生物的生存環境。如穿渠堤的分水和進水涵管涵閘以及在渠上的橋、排澇和節制閘、控水壩，上下渠道方便群眾的梯級以及方便生物爬行的生物通道，方便生產的機耕路和機械上下田的碼頭。如果當地有旅游發展需求，特別是有行船要求的渠道在水深和水面寬度都符合要求時，橋最好用石拱橋，有利行船的同時，也有利于挖掘和宣傳文化底蘊。當水利功能性硬件措施到位后，有利于生態的布局和景觀的打造，從而快速推動區域內旅游產業的發展。

2）對施工組織要以保證質量，加快進度，不增加投資的同時，做好細節工作，如選取論證好取土場及棄土場的位置，并將土方進行平衡，棄土（如淤泥、表土）取土、材料外運的距離和線路及其轉運，施工便道及其日常維護，運輸線路及對其路面的恢復；要利用土的挖轉次數及挖轉的場地，要考慮施工時的排水和過水、局部圍堰、施工時的用水用電。棄土區及取土區的水土保持以及施工時的環境影響。要考慮相關措施費用、其他臨時工程費用、不可預見費用等工程費用和其他非工程費用。

3）對渠道工程的運行管理，需要形成嚴格的管控制度，并根據不同情況采用不同的方式進行對待，對渠道管理過程中人為制造的卡口要嚴加整治。渠道建設須將渠道工程當作一項資產來管理，使其產生固有水利功能外的效益；在保證質量和進度的同時，管理人員和科學的管理制度不容忽視，特別要終結九龍治水的現象，統一聯合進行管理，抓好渠道的規劃設計與施工，為渠道建設管理打好下堅實的基礎，減少渠道水毀工程，有利區域內供、排水體系可持續運行，有利于區域內社會、經濟的可持續發展。

【1】陳軍.建筑施工管理的安全與質量控制策略[J].管理觀察,2015(8)∶73-74.

Discussion on Channel Construction and Management in Flood Damage Investigation

LI Bin
(Changsha Wangcheng District Water Construction Management Center,Changsha 410200,China)

From the analysis of overall flood damage investigation in embankment areas,the problems existing in the channel are the most, such as slope collapse,structure damage in the canal system，etc.In addition to appropriate personnel and operation management rules, channel construction and management also need planning,design and construction among the basic guarantee system.

channel construction;construction technology;investigation analysis

F407.9

A

1007-9467（2016）09-0125-05

2016-09-03

李彬（1978～），男，湖南長沙人，工程師，從事水利工程管理與規劃設計研究。