引沙補源工程的規劃與設計

□韓 莉（項城市水利局）

引沙補源工程的規劃與設計

□韓 莉（項城市水利局）

項城市引沙補源工程實施后，通過溝渠開挖、疏浚和橋、涵、閘等配套建筑物的建設，灌區能整體發揮效益，為灌區內農田提供充足水源，還可補充地下水，改善工業和生活用水條件，使灌區水資源短缺的矛盾得到緩解，為灌區農業的旱澇保收與工業的發展提供條件。

灌區；引沙補源；工程；規劃；設計

0 前言

沙河項城灌區位于項城市城區北部沙河右岸，是一處灌排結合，以補源灌溉為主的大型灌區，規劃灌溉面積為20000hm2，包括汾河以北的南頓、鄭郭、丁集、永豐、范集、高寺、王明口、官會鎮和花園、千佛閣辦事處。為做好沙河項城灌區待建取水工程的選址，項城市水利局組織工程技術人員對項城長虹運河以北的花園辦事處5個村和沙河鄭埠口閘西部商水縣黃寨鄉2個村的地物、地貌進行了查勘。

1 規劃范圍和目標任務

1.1 規劃范圍

規劃范圍為長虹運河以北至商水黃寨鄉童崗以南的黃橋溝、楊營渠、趙黃溝、潘莊溝、張橫溝、駙馬溝等6條溝渠。

1.2 目標任務

通過對引沙工程建設，使規劃城區河湖生態用水問題得到初步解決。利用商水縣黃寨鄉黃橋溝下游沙河防洪閘引沙河水，項城市規劃城區河湖內需常年儲水量320萬m3。

2 工程規劃

2.1 規劃建設標準

2.1.1 渠溝及引排建筑物級別

《灌溉與排水工程設計規范》（GB50288-99）規定：引水渠道的級別應根據引水流量的大小確定，引水流量50～200m3/s的渠道級別為3級，引水流量10～50m3/s的渠道級別為4級，引水流量＜10m3/s的渠道級別為5級；水閘建筑物的級別根據其過流量確定，過流量5～20m3/s的為4級建筑物，過流量＜5 m3/s的為5級建筑物。根據以上規定確定本工程溝道及建筑物工程級別如下：

駙馬溝規劃流量57.90m3/s，為3級渠道；黃橋溝規劃流量11.40m3/s，張橫溝規劃流量10.45m3/s，為4級渠道。

灌排建筑物：本工程擬建的水閘溝渠建筑物設計過流量均＜20m3/s，建筑物級別均為4級。

2.1.2 橋梁工程建設標準

工程修建橋梁生產橋設計荷載標準按公路—II級折減，其中車道荷載采用公路—II級車道荷載效應的0.80倍，車輛荷載采用公路—II級車輛荷載效應的0.70倍；交通橋設計荷載標準按公路—Ⅱ級，高速引道交通橋設計荷載標準按公路—Ⅰ級。

2.1.3 規劃排澇標準

根據《灌溉與排水工程設計規范》（GB50288-99）,結合當地水利工程發展現狀，本工程各引水溝渠排水面積均＜100km2，設計排澇標準按5a一遇。

2.2 工程布局

本工程引水線路自沙河黃橋閘引水至入長虹運河口自上而下共需治理溝渠6條，其中新挖渠道1條，清淤疏浚溝道5條。具體為：黃橋溝：自黃橋閘沿黃橋溝往西至商水縣黃寨鄉楊營村北，長700m；楊營渠：自楊營村北往東北方向至趙營村西，長3200m；趙黃溝：自趙營村西至潘莊北，長1900m；潘莊北溝：自潘莊北部趙黃溝沿現有生產路往西至張橫溝，長600m；張橫溝：自潘莊西北至腰莊西入駙馬溝，長1900m；駙馬溝：自腰莊西沿駙馬溝往東南方向入長虹運河，長1450m。

2.3 主要工程措施和建設內容

本工程主要采用措施有溝道整治工程、水系連通工程、護岸工程。

2.3.1 溝道整治工程

本次規劃清淤疏浚溝道5條，清淤疏浚長6550m；規劃建水閘1座、橋梁11座，累計橋面積900m2。

2.3.2 水系連通工程

溝道連通：新開挖楊營渠水系連通工程，長3200m，新建分水閘1座、建橋梁8座。

2.3.3 護岸工程

渠道防滲可采用多種型式，工程中常用的有混凝土襯砌防滲，漿砌塊石護坡防滲，土工膜鋪設防滲等。混凝土襯砌防滲可減少水滲透損失85%～95%，漿砌塊石護坡防滲可減少水滲透損失60%～70%，土工膜鋪設防滲可減少水滲透損失90%左右。本工程的各溝渠段為引沙干渠，從防滲效果、施工工藝、工程投資、使用年限等方面綜合比較，確定采用現澆混凝土和混凝土框格護砌方案。

2.4 引沙工程流量計算

2.4.1 引水流量

項城市規劃城區河湖儲水量320萬m3。每年2次全部換水，每次充水時間擬定10d，引水量損失（包括蒸發和滲漏）按20%計算，經計算引水流量為5m3/s.

2.4.2 除澇流量

2.4.2.1 設計洪峰流量計算方法：平原區設計洪峰流量采用平原排澇模數法，公式如下：

式中：Q—洪峰流量（m3/s）；R—24h設計暴雨徑流深（mm）；F—流域面積（km2）；α—洪峰折減系數；K—峰量關系綜合系數。

2.4.2.2 河道設計洪峰流量計算

設計暴雨：時段采用24h，設計暴雨參數均值和變差系數由2005年《河南省暴雨參數圖集》查流域重心點得到：

產流計算：用24h設計雨量查70對口水文次降雨徑流關系P+Pa～R查得24h設計凈雨量，本流域采用對口2線；5a一遇設計凈雨R為66.20mm。

匯流計算：設計洪峰流量采用平原排澇模數公式計算；考慮市境內河道附近地形條件，洪峰折減系數5a一遇取1；峰量關系綜合系數K，本次計算取0.04。

2.5 河道治理工程

項城引沙骨干工程為利用現有溝道黃橋溝、趙黃溝、張橫溝、潘莊北溝、駙馬溝等排水溝引水，故這些溝道為灌排合一溝道，溝道斷面同時滿足引水和除澇要求。

沙河黃橋閘正常蓄水位為42.50m，考慮非正常蓄水期，暫定蓄水位為42m，規劃水深2m，取水口處渠底高程為40m。

河道疏浚采用梯形斷面，引水流量5m3/s，按照曼寧公式推求渠道斷面，并用滿足溝道5a一遇除澇斷面校核，取二者較大值。

2.6 水系連通工程

楊營渠是本次新挖的引沙水系連通工程，源于黃橋溝，自北向南流入趙黃溝，全長3200m。規劃成果為底寬1m，水深2m，坡比12，慥率0.03，比降1/6000，土方89600m3。

2.7 護岸工程

本次溝渠護岸工程結構型式采用現澆混凝土和混凝土框格兩種形式，引水水位以下采用現澆混凝土形式，厚度0.12cm；引水水位以上采用混凝土框格。規劃對所有清淤和開挖溝渠段實施護岸工程，岸坡防護總長19500m。

2.8 配套建筑工程

2.8.1 橋梁工程

①橋梁現狀情況。項城市城區引沙工程6條溝渠共有橋梁8座，多是20世紀50-70年代所建，一般為磚砌。受當時條件制約，橋梁設計標準低，橋跨小，過流能力遠遠不能滿足防洪要求。這些橋梁經過幾十年運用，現狀普遍存在著橋板單薄、斷裂，橋墩裂縫，橋面損壞，欄桿缺失等問題，項目區有部分橋梁為漫水橋，河道行洪時橋面過水，不僅嚴重阻礙洪水下泄，而且橋上不能通行，阻斷兩岸交通，給兩岸群眾生產生活帶來極大不便。②橋梁規劃。根據溝渠橋梁現狀情況，本次規劃對原設計標準低、阻水嚴重、橋況差、河道疏浚對橋梁影響較大的橋梁拆除重建9座，新建橋梁10座。

本次規劃累計建設橋涵面積1340m2。重建橋梁根據各河道規劃斷面要求確定橋長，橋面寬度生產橋凈寬5m，交通橋7m，兩側設鋼筋混凝土防撞墩，穿越高速公路引道的橋面凈寬20m；橋梁上部結構均采用裝配式鋼筋混凝土預應力空心板，下部采用雙柱式摩擦灌注樁基礎和砼墩基礎2種型式。

2.8.2 涵閘工程

①涵閘現狀情況：項城市引沙工程取水口處現有黃橋溝閘1座，該閘為近期修建，運行狀況較好，能滿足本次規劃引水的要求。②涵閘規劃：黃橋溝是商水縣黃寨鄉的主要排澇溝，排澇流量11.40m3/s，因引沙工程是通過黃橋溝引水倒流至楊營渠，為防止汛期黃橋溝澇水流入楊營渠，規劃在楊營渠首新建分水閘1座；為滿足商水縣對黃橋溝的灌排要求，規劃在楊營渠分水閘處的黃橋溝上游新建節制閘1座。

規劃楊營渠分水閘采用涵洞平底板型式，閘孔取1～2×2.5m（孔-寬×高）；黃橋溝節制閘按20a一遇防洪標準，均采用開敞式平底板型式，閘孔根據所在河段相應防洪流量確定，規劃選取1～3×3m（孔-寬×高）。

3 工程投資估算及工程效益

工程估算總投資4713.20萬元，其中：渠道開挖疏浚及護砌3210萬元，引水閘工程494.00萬元，橋梁工程1009.20萬元。（本工程未考慮占地及拆遷補償費用）

本規劃工程實施后，共有8個鎮、2個辦事處的20000hm2耕地和40.80萬人受益，年增加農業產值3000萬元，經濟效益十分顯著。

4 結語

項城市引沙補源工程實施后，通過溝渠開挖、疏浚和橋、涵、閘等配套建筑物的建設，灌區能整體發揮效益，為灌區內農田提供充足水源，還可補充地下水，改善工業和生活用水條件，使灌區水資源短缺的矛盾得到緩解，為灌區農業的旱澇保收與工業的發展提供條件。同時還可以通過合理灌排對地下水位進行調控，防止次生鹽堿化發生，使生態環境向良性循環的方向發展。地表水源也會得到及時補充，有利于灌區內農民發展養殖業，增加農民收入，改善農村產業結構組成。

TV644

B

1673-8853（2017）09-0052-02

2017-8-14

編輯：劉長垠 韋詩佳