青州仁河水庫灌區(qū)節(jié)水配套改造工程設(shè)計(jì)

何崗忠 ，馮　敏 ，房顯強(qiáng)

（1.青州市水利建筑總公司，山東 青州 262500；2.青州市仁河水庫管理局，山東 青州 262500）

仁河水庫灌區(qū)位于山東省青州市西南部，是以仁河水庫為水源進(jìn)行自流灌溉的中型灌區(qū)。灌區(qū)通過矩形漿砌石明渠、穿山隧洞輸水實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)灌溉。仁河水庫灌區(qū)實(shí)施節(jié)水配套改造項(xiàng)目，通過對(duì)骨干工程進(jìn)行改造，提高了灌區(qū)水利設(shè)施水平，為下一步實(shí)施農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)中低產(chǎn)田改造田間工程創(chuàng)造了水源條件，也為灌區(qū)做到旱澇保收、實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供了保障，實(shí)現(xiàn)了灌區(qū)的節(jié)水、生態(tài)、效益共同發(fā)展的目標(biāo)。

仁河水庫灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積3 333.33 hm2。灌區(qū)自1980年動(dòng)工興建，于1984年建成主干渠，長30 km。此后，經(jīng)過20余年的配套建設(shè)，又完成分干渠47.7 km，支渠以下渠道62 km。在30余年的運(yùn)行過程中，由于工程老化、退化、年久失修等原因，現(xiàn)狀渠道淤積嚴(yán)重，壓頂破損，暗渠頂出現(xiàn)坍塌，部分渠段由于不均勻沉降出現(xiàn)裂縫，滲漏嚴(yán)重。部分隧洞除有淤積外，由于巖體完整性差，加之巖層風(fēng)化導(dǎo)致巖石較破碎，出現(xiàn)掉塊、局部產(chǎn)生塌方。由于節(jié)制閘、分水閘、泄水閘、放水口等建筑物毀壞、設(shè)備丟失導(dǎo)致整體工程報(bào)廢嚴(yán)重。到目前整個(gè)灌區(qū)工程完好率不足40%，建筑物完好率不足20%。

本次仁河水庫中型灌區(qū)節(jié)水改造項(xiàng)目主要針對(duì)一分干與三分干之間的8.5 km干渠、二分干渠3.74 km和三分干渠1.95 km，以及渠道相關(guān)附屬建筑物。工程主要位于廟子鎮(zhèn)境內(nèi)，共涉及渠系沿線及下游25個(gè)村莊和廟子鎮(zhèn)駐地1 100 hm2耕地，總?cè)丝?.31萬人。

1　工程建設(shè)模式選擇

中型灌區(qū)節(jié)水改造項(xiàng)目應(yīng)著力推進(jìn)工程產(chǎn)權(quán)制度改革和以用水戶參與灌溉管理為重點(diǎn)的管理體制與運(yùn)行機(jī)制改革。使規(guī)劃建設(shè)的項(xiàng)目建立完善的管護(hù)機(jī)制，工程管護(hù)主體在項(xiàng)目開工建設(shè)前需落實(shí)到位，并參與項(xiàng)目建設(shè)監(jiān)督，制定產(chǎn)權(quán)移交方案。工程建成后產(chǎn)權(quán)移交給農(nóng)民用水戶，由仁河水庫灌區(qū)灌溉協(xié)會(huì)和各分協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)管護(hù)。

2　工程設(shè)計(jì)

中型灌區(qū)節(jié)水改造項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)現(xiàn)狀實(shí)際情況，因地制宜選擇改造方案，彼此之間銜接得當(dāng)。

2.1　渠道過水能力復(fù)核

用渠道設(shè)計(jì)流量校核現(xiàn)狀渠道過水能力，滿足設(shè)計(jì)過流能力的維持現(xiàn)狀襯砌斷面不變。不滿足過流能力的渠道，采用渠道疏浚，渠道襯砌，加高等措施進(jìn)行處理。本灌區(qū)土壤、水文地質(zhì)等自然條件和作物種植情況相近，計(jì)算結(jié)果見表1：

2.2　明渠襯砌

對(duì)明渠漿砌石襯砌面進(jìn)行清理，將表面的泥、土等雜質(zhì)清洗干凈，清至砌體的新鮮面；拆除鼓脹、脫落的砂漿，進(jìn)行深剔縫后，用清水沖洗干凈，不得留有塵土和其他雜物。在漿砌石擋墻上打Φ12錨筋，并在錨筋上安裝掛Φ6@200鋼絲網(wǎng)后噴射5 cm厚的C25混凝土；渠道底部清淤后，澆筑15 cm厚C25混凝土，每5 m設(shè)一道伸縮縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)填聚乙烯泡沫板，且在混凝土表面3 cm內(nèi)采用水泥瀝青砂漿嵌縫。渠道進(jìn)行加固后，渠道糙率減小，提高了渠道的輸水效率。另外，渠頂?shù)姆馍w措施不僅保證了灌溉水質(zhì)，同時(shí)有效的減少了周圍自然環(huán)境、人為活動(dòng)對(duì)渠道的破壞。

表1　仁河水庫灌區(qū)渠道過水能力復(fù)核表

2.3　暗渠改造

現(xiàn)狀暗渠渠道為漿砌石、渠頂為干砌石拱形結(jié)構(gòu)，上覆土層厚0.3～1.0 m。其中多處渠段出現(xiàn)坍塌，基本失去了過水的能力。由于暗渠頂部均存在坍塌危險(xiǎn)，本次改造將拆除存在坍塌危險(xiǎn)的暗渠段干砌石渠頂拱圈，渠道上口采用0.15 m厚現(xiàn)澆C25鋼筋混凝土蓋板進(jìn)行覆蓋。渠道疏浚后渠底現(xiàn)澆0.15 m厚C25混凝土鋪底；擋墻現(xiàn)澆0.2 m厚C25混凝土壓頂后進(jìn)行回填掩埋。暗渠的加固措施不僅消除了原有暗渠局部坍塌的危險(xiǎn)，而且節(jié)約了土地資源，使原有坍塌處的土地可以繼續(xù)耕種。

2.4　隧洞加固改造

根據(jù)地勘資料，隧洞圍巖分類為Ⅱ～Ⅳ類，根據(jù)圍巖分類不同，分別進(jìn)行不同的加固改造方法。根據(jù) 《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》SL279-2016中9.5.3條，按 《水利水電工程錨噴支護(hù)技術(shù)規(guī)范》SL377-2007和 《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》GB50086-2015的相關(guān)規(guī)定，對(duì)于隧洞寬度B≤5 m的隧洞，采用工程類比與監(jiān)測量測相結(jié)合的方法。初期支護(hù)時(shí)，對(duì)于Ⅱ、Ⅲ、IV級(jí)圍巖分別打入2.0 m長的錨桿，噴50 mm厚混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，然后噴150 mm混凝土。施工過程中應(yīng)對(duì)處IV類圍巖的隧洞段進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)控量測，量測斷面間距應(yīng)不大于5 m，對(duì)于特殊部位應(yīng)適當(dāng)加密測點(diǎn)布設(shè)斷面。

2.5　渠系建筑物加固改造

1）渠道節(jié)制閘、泄水閘、分水閘維修加固。對(duì)6座節(jié)制閘，2座泄水閘和5座分水閘更換閘門、新建啟閉機(jī)；改建老化、破損的排架、機(jī)架橋。

2）渠道渡槽維修加固。現(xiàn)狀渡槽基礎(chǔ)均位于灰?guī)r上，地基承載力滿足要求。渡槽為砌石拱結(jié)構(gòu)，砌石完整性好，風(fēng)化輕微，槽身采用漿砌石U型結(jié)構(gòu)、砂漿抹面，保存較為完整，但均存在淤積、伸縮縫脫落及部分砂漿抹面出現(xiàn)裂紋和脫落等問題。為保證渡槽運(yùn)行安全，對(duì)渡槽進(jìn)行疏浚，伸縮縫清理后采用填充閉孔泡沫板和密封膠，渡槽砂漿抹面剔除后噴射厚度5 cm的C25混凝土。

3　工程效益

仁河水庫灌區(qū)節(jié)水配套改造工程涉及面廣、地形條件復(fù)雜、施工難度大。只有根據(jù)工程的實(shí)際情況，因地制宜，采取靈活多樣的方式進(jìn)行改造建設(shè)，才能取得較好的效果。工程完工后，項(xiàng)目區(qū)將直接恢復(fù)灌溉面積686.67 hm2，改善灌溉面積413.33 hm2；間接恢復(fù)下游灌溉面積1 546.67 hm2。年增節(jié)水能力133.1萬m3，由于對(duì)全線渠道進(jìn)行混凝土防滲和覆蓋混凝土蓋板，灌溉水利用系數(shù)也有了較大提高。項(xiàng)目區(qū)糧食新增產(chǎn)量375.20萬kg，年增產(chǎn)值為789.16萬元，通過計(jì)算，則灌區(qū)糧食增產(chǎn)效益為339.34萬元，工程效益顯著。