丹西中型灌區節水配套改造項目設計

李志強

（河南省豫北水利勘測設計院有限公司，河南 安陽 455000）

1 丹西中型灌區現狀

丹西灌區位于河南省沁陽市東北部的太行山南麓，北靠太行山，南眺沁河，東臨丹河，西至沁陽市的西向鎮。丹西灌區設計灌溉面積35 510 hm2，目前有效灌溉面積22 110 hm2。灌區主要引水工程有豐收渠和友愛河兩條干渠，分別在常平鄉四渡村北和山王莊陳莊村北的丹河右岸引水，渠道工程分別沿太行山半坡和山腳，由東向西延伸，總長32.10 km。支渠14 條，由東向西平行布置，垂直于干渠，呈由北向南走向，總長38 km。2條干渠上原共配套各類建筑物252座，支、斗渠上渠系建筑物不配套，需進一步完善。骨干工程建設于20世紀五六十年代，經濟困難，物資缺乏，渠道及建筑物均采用白灰砂漿砌筑，建筑材料和施工質量較差。由于水價低且收費不到位，管理單位資金缺乏，工程管護及維修困難，致使灌區工程在“先天不足，后期失修”的情況下，日趨老化，病險嚴重，造成滲漏嚴重、工程破損、渠道及建筑物坍塌等現象，工程完好率僅為56%，亟須進行技術改造及除險加固。

2 存在的問題

2.1 干支渠滲漏嚴重，存在坍塌隱患

豐收渠渠道局部段裂縫沉陷、滲漏嚴重，部分渠道基礎吊空，缺乏必要的防護措施，暗渠拱頂多數塌陷，過村段存在安全隱患。友愛河渠道局部段滲漏嚴重，暗渠拱頂老化塌陷，存在安全隱患。且暗渠段較長，給清淤工作帶來極大不便，致使渠道淤積量增加，輸水能力大為下降。

2.2 干支渠系建筑物不配套，影響工程正常運

豐收渠渠首缺乏配套引、泄水工程。豐收渠渠首位于常平鄉四渡村北的丹河右岸，目前引水方式為低壩引水，采用卵石堆壘筑堰增加入渠流量，引水效率極低，堰后沖刷嚴重。且缺乏引水閘和泄洪閘對河流水量進行調節控制，在河流枯水季節，水量浪費嚴重，而在洪水期，由于擔心泥砂淤積河道，不能大量引水，嚴重影響渠道的引水量，成為制約灌區發展的瓶頸工程。愛河干渠上僅布置有2座節制閘，其他支渠引水靠臨時筑堰，不能及時有效調節灌溉水量，給管理工作帶來極大不便。

3 丹西中型灌區節水配套改造項目設計分析

3.1 渠道防滲設計方案比選

豐收渠總長19.40 km，其中暗渠長5.37 km（樁號1+530～6+900）。明渠斷面為矩形，渠道臨空側大部分用白灰黏土漿砌石砌筑，渠墻臨水面采用料石砌筑，墻體內部為白灰黏土漿和碎石，現狀明渠大部分勾縫脫落，部分渠墻白灰土漿淘空，滲漏、淤積特別嚴重，且部分渠墻變形失穩。此次防滲處理初選現澆混凝土襯砌與水泥砂漿勾縫兩種方案進行比較，渠道典型斷面采用豐收渠1+530-6+900 段斷面，各種方案的優缺點見表1。經綜合分析計算，此次渠道防滲選取現方案二，即選用現澆混凝土襯砌方案。

表1 渠道防滲設計方案對比表

3.2 渠道加固設計

3.2.1 豐收渠加固設計

3.2.1.1 防滲加固設計

豐收渠干渠（樁號1+530～7+700）渠段，改造長度為6.17 km。原砌石渠道老化失修，渠道滲水、漏水嚴重。此次設計對渠道進行清淤后，采用C20細石混凝土襯砌，側墻襯砌厚12 cm，渠底襯砌厚10 cm?；炷烈r砌與砌石之間設置φ6@1 000 拉結鋼筋，深入漿砌石。渠道襯砌每5 m 設一道橫向伸縮縫，內填聚乙烯低發泡沫板。根據規范，渠道側墻護砌頂高程高于渠道加大水位0.30 m。

3.2.1.2 明渠改暗渠

豐收渠干渠（樁號1+530～4+700）渠段，改造長度為2.02 km。渠線穿過村莊較多，暗渠段拱頂多數塌陷，存在安全隱患。明渠段存在群眾將生活垃圾向渠道內傾倒現象，致使渠道不能正常輸水。且渠道局部兩側山坡較陡，遇汛期洪水時，山體表層風化巖體滑入渠內，造成渠道堵塞。此次設計將現狀暗渠毀壞拱頂拆除重砌，局部貼山坡段明渠改暗渠，采用M7.5漿砌磚拱圈，壁厚0.40 m，并用M10水泥砂漿填拱腳。

3.2.1.3 渠墻翻砌

豐收渠干渠（樁號1+800～7+700）渠段，渠墻翻砌長度為1.95 km。原砌石渠道老化失修，渠道裂縫、沉陷，變形嚴重。此次設計對渠道進行清淤后，采用M7.5 漿砌石按原斷面進行翻砌整修。

3.2.2 友愛河干渠加固設計

3.2.2.1 防滲加固

友愛河干渠（樁號2+614～7+238）渠段，改造長度為4.62 km。原砌石渠道老化失修，渠道滲水、漏水嚴重。此次設計對渠道進行清淤后，采用C20 細石混凝土襯砌，側墻襯砌厚12 cm，側墻護砌高程高出設計水位0.30 m，渠底襯砌厚10 cm?；炷烈r砌與砌石側墻之間設置φ6@1 000 拉結鋼筋，深入漿砌石。渠道襯砌每5 m設一道橫向伸縮縫，內填聚乙烯低發泡沫板。

3.2.2.2 明渠改暗渠

友愛河干渠（樁號2+614～3+354、4+000～4+250、4+692～5+300）渠段，改造長度為1.598 km。渠線穿過村莊較多，暗渠段拱頂多數塌陷，存在安全隱患。明渠段存在群眾將生活垃圾向渠道內傾倒現象，致使渠道不能正常輸水；且渠道局部兩側山坡較陡，遇汛期洪水時，山體表層風化巖體滑入渠內，造成渠道堵塞。此次設計將現狀暗渠毀壞拱頂拆除重砌，局部貼山坡段明渠改暗渠，采用M7.5 漿砌磚拱圈，壁厚0.40 m，并用M10 水泥砂漿填拱腳。

3.2.2.3 渠墻翻砌

友愛河干渠（樁號2+750～6+054）渠段，渠墻翻砌長度為2.192 km。原砌石渠道老化失修，渠道裂縫、沉陷，變形嚴重。此次設計對渠道進行清淤后，采用M7.5 漿砌石按原斷面進行翻砌整修，并采用C20細石混凝土襯砌，襯砌厚度12 cm。

3.3 渡槽工程設計

豐收渠重建渡槽3 座，分別為三渡溝渡槽、鬧溝渡槽和廟嶺后渡槽。此次改造需要將槽身及漿砌石墩全部拆除重建。

根據豐收渠縱斷和設計流量，三渡溝渡槽、鬧溝渡槽和廟嶺后渡槽設計流量為3.02 m3/s，加大流量為比降1/2 000，槽身設計采用鋼筋混凝土單孔簡支矩形有橫桿結構。結合所在豐收渠渠道設計水深、渠深和底寬，綜合確定3 座渡槽布置及結構形式均相同，凈寬2.50 m，凈深1.80 m。根據地形，三渡溝渡槽一跨12 m，鬧溝渡槽一跨10 m，廟嶺后渡槽一跨8 m。

渡槽砌石擋土墻穩定計算。渡槽與上下游渠道連接下部采用M7.5 重力式漿砌石墩支撐，墩高3～5 m，基礎設施M7.5漿砌石擴大基礎，為滿足擋墻穩定要求，擋墻后填砂性土。根據《水工擋土墻設計規范》，在各種運行情況下，漿砌石墩臺抗滑穩定安全系數、抗傾安全系數等應滿足規范要求。漿砌石墩臺抗滑穩定按下式計算：

式中：K—抗傾安全系數；MY—抗傾力矩之和（t·m）；M—傾覆力矩之和（t·m）。

4 總結

總而言之，在丹西中型灌區中，很多骨干工程建設時間較早，至今已經老化比較嚴重，存在滲漏、工程破損、渠道及建筑物坍塌等現象，亟須進行技術改造及除險加固。因此，應加強對該灌區節水配套的改造實施，有效實現問題解決，促使灌區在農業灌溉方面發揮出應有的作用價值。