宿遷市船行灌區(qū)渠道護(hù)砌方案比選

王 軍,蔡運(yùn)忠,仝妍妍

(1.宿遷市宿城區(qū)船行灌區(qū)管理處，江蘇 宿遷 223800；2.宿遷市宿城區(qū)皂河灌區(qū)管理所，江蘇 宿遷 223800；3.江蘇省駱運(yùn)水利工程管理處,江蘇 宿遷 223800)

1 灌區(qū)基本狀況

船行灌區(qū)位于江蘇省宿遷市宿城區(qū)西南部，屬大型灌區(qū)，該灌區(qū)范圍北臨宿遷市區(qū)及皂河灌區(qū)，東依京杭大運(yùn)河，西至西沙河和徐洪河與徐州、安徽接壤，南以姚河、太皇河為界與運(yùn)南灌區(qū)相望。船行灌區(qū)分為3部分：東干渠片、西干渠片和陳集片。灌區(qū)總面積325.1km2，耕地面積32.0萬畝，種植水稻、小麥、油菜等多種作物。2005—2018年期間灌區(qū)共進(jìn)行8次改造，目前灌區(qū)西干渠片現(xiàn)狀運(yùn)行良好；而東干渠片、陳集片僅更新改造渠首，配套渠系及建筑物未改造，控水設(shè)施老化破損，片區(qū)水量滲透損失嚴(yán)重，導(dǎo)致水資源利用率低。為更好進(jìn)行灌區(qū)節(jié)水改造，科學(xué)優(yōu)化灌區(qū)水資源配置，通過查閱借鑒相關(guān)工程案例和經(jīng)驗(yàn)[1- 6]，結(jié)合當(dāng)前船行灌區(qū)渠道存在的具體問題，本文提出渠道護(hù)砌的方案，并進(jìn)行不同方案比選研究，以期為灌區(qū)渠道改造方案選取提供一定參考。

2 渠道存在問題

2.1 渠道歷久失修

船行灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目中，興建干渠3.5km，其中在宿城區(qū)中央財(cái)政新增農(nóng)資旱改水田間工程中護(hù)砌五堡北支渠2.9km，護(hù)砌夏圩支渠2.5km，目前累計(jì)完成84.34km渠道護(hù)砌，尚有東干渠5.1km、東干渠的一、二、四支渠和西干渠的五、七、八支渠，共11.35km未護(hù)砌。干、支渠仍為土渠，其滲透性強(qiáng)，配套建筑物建設(shè)年代久遠(yuǎn)、渠系水利用系數(shù)低，2方面原因?qū)е虑浪繐p失大，很多田間無法實(shí)現(xiàn)自流，亟需對(duì)渠道進(jìn)行護(hù)砌。近年來新增陳集片系統(tǒng)干渠及支渠護(hù)砌共計(jì)31.85km，2017年實(shí)施干渠護(hù)砌8.85km及支渠6.35km。2018年實(shí)施干渠護(hù)砌2.35km，支渠護(hù)砌18.50km。歷年小型農(nóng)田水利重點(diǎn)縣項(xiàng)目中對(duì)廟莊北支渠、廟莊南支渠、五堡北支渠進(jìn)行了護(hù)砌。在2017年灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目中，興建干渠5.35km，護(hù)砌干渠8.85km，新建閘塘西支渠1.25km，新建陳歸支渠5.1km，剩余渠道未實(shí)施，絕大部分渠道仍為土渠，滲透性強(qiáng)，且渠系建設(shè)時(shí)間早，渠道年久失修、老化嚴(yán)重。

2.2 渠道輸水損失量大

灌區(qū)西干渠系統(tǒng)片所在范圍的區(qū)域土質(zhì)為粉土、砂土，目前滲水、漫頂現(xiàn)象嚴(yán)重，渠道水量損失量大，灌溉用水困難。灌區(qū)陳集片所在范圍的區(qū)域土質(zhì)為粉土，位于上游的4條渠道已在往年的重點(diǎn)縣項(xiàng)目中護(hù)砌改造，但均未實(shí)施至洋青路以東，由于渠道輸水損失量大，遠(yuǎn)距離灌溉愈發(fā)不切實(shí)際，致使灌溉范圍有限。隨著農(nóng)村房屋拆建改造進(jìn)程的加快，洋青路東側(cè)的耕地面積增加，灌溉需求日益增大，土地地形條件得到了改善，由于現(xiàn)有的渠道規(guī)模不能滿足東側(cè)灌溉的需求，灌溉矛盾日益突出。

2.3 渠道水利用系數(shù)低

灌區(qū)陳集干渠中下游的4條支渠大部分為土渠，現(xiàn)狀大部分渠道已經(jīng)破損、無法滿足灌溉的需求。經(jīng)過2010、2017年續(xù)建配套與節(jié)水改造工程，已改善了陳集片1.83萬畝和新增2.20萬畝的灌溉問題。由于投資規(guī)模限制，陳集片還有1.4萬畝灌溉問題未得以解決，已建水源泵站和干渠的輸水無法覆蓋整個(gè)項(xiàng)目區(qū)，干渠下游片部分渠道還依靠東方紅河等沿線分散的電灌站提水灌溉，這些泵站均建于20世紀(jì)70—80年代，經(jīng)多年運(yùn)行，老化失修，疊加近年來水資源短缺，泵站進(jìn)水池的水量及水位均無法保障，大多數(shù)泵站無法正常運(yùn)行或無法打水，下游段的現(xiàn)有支渠、斗渠、農(nóng)渠多報(bào)廢及被侵占，渠道水利用系數(shù)低。因此，致使該區(qū)域水稻面積大幅度減少，極大影響了當(dāng)?shù)卮迕竦姆N植習(xí)慣和種糧積極性。

3 渠道護(hù)砌對(duì)策

3.1 渠道護(hù)砌方案比選

按照GB 50288—2018《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》表2.05灌排渠溝工程分級(jí)指標(biāo)，本工程渠道工程中五支渠為4級(jí)渠道，其余均為5級(jí)渠道。工程項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的部斗渠目前尚未進(jìn)行襯砌，渠道內(nèi)雜草茂盛，導(dǎo)致渠系滲水、漏水嚴(yán)重，灌溉周期較長(zhǎng)。欲解決以上問題，最佳方案是將渠道進(jìn)行護(hù)砌改造。目前，較為常用的渠道防滲襯砌結(jié)構(gòu)有：①土料防滲；②水泥土防滲；③石料防滲；④埋鋪式膜料防滲；⑤混凝土防滲；⑥瀝青混凝土防滲。以上6種防滲結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)詳見表1。

表1 渠道防滲襯砌常用結(jié)構(gòu)形式及特性表

土料及水泥土襯砌結(jié)構(gòu)因抗凍性、耐久性差，襯砌質(zhì)量不易保證，使用壽命短，不適宜用于本工程。工程區(qū)無瀝青來源，瀝青混凝土襯砌結(jié)構(gòu)亦不宜采用。石料襯砌結(jié)構(gòu)的防滲效果一般不易保證，且該結(jié)構(gòu)造價(jià)很高，同理，本工程亦不采用石料襯砌結(jié)構(gòu)。基于此，設(shè)計(jì)對(duì)埋鋪式膜料結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)以及混凝土結(jié)合埋鋪土工膜3種襯砌方案進(jìn)行防滲效果、使用壽命、渠道輸水性能、工程造價(jià)、生態(tài)要求的比選。同時(shí)，為兼顧防滲渠的生態(tài)功能，本設(shè)計(jì)考慮將混凝土護(hù)砌結(jié)構(gòu)與埋鋪式土工膜有機(jī)結(jié)合的護(hù)砌方案，即混凝土防滲結(jié)構(gòu)每隔一定距離做埋鋪式土工膜防滲結(jié)構(gòu)一道，即保證了防滲渠的功能和效益，又為動(dòng)植物留置生態(tài)通道。上述3方案對(duì)比見表2。

表2 襯砌結(jié)構(gòu)方案對(duì)比表

3.2 方案比選結(jié)果

通過上述方案比較可知，混凝土防滲渠方案(方案1)具有渠道斷面小，水力條件好，工程壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，其生態(tài)較差問題可通過間隔一段距離設(shè)置逃生帶解決。埋鋪式土工膜防滲渠，具有防滲性好，生態(tài)性較好及工程造價(jià)較低的優(yōu)點(diǎn)，但其渠道糙率大，水力條件不是很好，渠道斷面大，工程壽命沒有混凝土防滲渠道長(zhǎng)。混凝土結(jié)合埋鋪土工膜其水力條件低于混凝土防滲渠，且實(shí)際運(yùn)行中對(duì)外界破壞抵抗力較差，經(jīng)常出現(xiàn)土工膜破損現(xiàn)象。綜上所述，結(jié)合研究區(qū)內(nèi)已護(hù)砌段工程的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，襯砌采用方案1，防滲效果好、渠道糙率低的現(xiàn)澆砼渠道襯砌形式，砼強(qiáng)度等級(jí)C20。從技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性角度考慮，渠坡下部采用素砼護(hù)砌，上部采用“聯(lián)鎖塊80mm+M10砂漿20mm+兩布一膜防滲層”進(jìn)行護(hù)砌，局部現(xiàn)狀渠頂較低位置采用局部擋墻加高。渠兩側(cè)護(hù)坡每隔200m交替設(shè)置砼踏步一道，踏步寬1.2m。

3.3 護(hù)砌工程初步實(shí)施效果

灌區(qū)護(hù)砌工程累計(jì)完成土方551.36萬m3，石方3.92萬m3，砼及鋼筋砼24.89萬m3。工程實(shí)施后，骨干建筑物配套率81%、骨干建筑物完好率85%，骨干渠道護(hù)砌率76.80%，灌溉保證率由不足50%增加至85%以上，灌溉水利用系數(shù)由原來的0.43提高到目前的0.63。新增灌溉面積10.92萬畝，改善灌溉面積28.43萬畝。實(shí)施效果表明，灌區(qū)渠道護(hù)砌方案選取是科學(xué)合理的，可有效解決渠道水量損失大、水利用系數(shù)低等問題。

4 結(jié)論

渠道是灌區(qū)重要的輸水灌溉通道，渠道的可靠工作狀態(tài)對(duì)整個(gè)灌區(qū)穩(wěn)定高效運(yùn)行具有關(guān)鍵意義。本文針對(duì)船行灌區(qū)渠道存在的現(xiàn)狀問題，提出渠道護(hù)砌對(duì)策，并比選得出合理有效的方案。此外。應(yīng)注重灌區(qū)渠道運(yùn)行維護(hù)工作，加密渠道巡視檢查頻次，重點(diǎn)對(duì)灌區(qū)干渠、支渠及灌水設(shè)施進(jìn)行細(xì)致排查，對(duì)存在隱患的設(shè)施、設(shè)備進(jìn)行搶修，并完成提水泵檢修、安裝等工作。在渠道運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)淤積、破裂、損壞等跡象時(shí)，及時(shí)上報(bào)和處理，以保證灌區(qū)渠道工程設(shè)施的良好運(yùn)行，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要，切實(shí)把江水灌溉工作做到實(shí)處，充分發(fā)揮船行灌區(qū)灌溉的農(nóng)業(yè)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。