节制闸在白沙灌区渠道中的应用

□胡文军（河南省白沙水库管理局）

节制闸在白沙灌区渠道中的应用

□胡文军（河南省白沙水库管理局）

白沙灌区在续建配套与节水改造中，渠道因用混凝土衬砌而出现了大部分斗农门不进水或进水流量小等问题，文章结合白沙灌区实际对节制闸的运用加以分析，对其它灌区续建配套与节水改造有一定借鉴作用。

节制闸；续建配套与节水改造；运用

1.白沙灌区概况

白沙灌区采用白沙水库的水源，位于禹州市和许昌县,包括大部分平原和一部分岗地。设计灌溉面积2.02万hm2，有效灌溉面积1.36万hm2。设计灌溉保证率为75%。白沙灌区主要由南、北、东和新北干渠组成，南、北干渠1954年开工兴建，1955年建成。东干渠1958年建成，新北干在1990年建成。干支渠全长146.97km,渠道工程布局合理，已具规模。但灌区工程老化、失修，渠系水利用率低，经上级有关部门批准，白沙灌区2009年开始进行灌区续建配套与节水改造，经过3个年度的节水改造及灌区其它工程建设，已完成衬砌56.8km，占总长的38.6%。

2.出现的问题

白沙灌区续建配套与节水改造工程渠道防渗均采用混凝土衬砌，与原渠道相比，衬砌后渠道糙率大大减小（土渠段糙率为0.0275左右，干砌石勾缝段糙率为0.033左右，混凝土段为0.015左右），在流量一定的情况下，水位降低，经计算，渠道要缩小断面，才能保证相应的水位。当时的设计方案采取砌石勾缝段拆除原砌石回填土方、土渠段回填土方后采用混凝土衬砌。但在2009年度项目北干渠段施工时发现,干砌石勾缝段拆除原砌石回填土方后用混凝土衬砌方案出现边坡不稳、施工质量不易控制等问题。经反复论证，考虑到节省投资、方便施工及汛期渠道行洪能力保证等因素，最后变更为在原砌石上衬砌混凝土。因为北干渠多为环山渠道，斗门进水位于干支渠渠道底部、进水量受渠道水位变化影响较小，采取上述施工方案是合理可行的。在2010,2011年度项目中，在南、东干渠施工中也采用了上述方案。但因南、东干渠中部分上游斗门进水位置位于渠道中部、用混凝土衬砌后，在一定的流量下，渠道水位降低，导致许多斗农门不进水或进水量很小，因此需要采取措施抬高水位，保证斗农门按原设计流量进水。

3.解决方案的比较分析

有以下几种方法可以抬高干支渠内水位，保证斗农门按设计流量进水。

3.1 台堰

就是采用垂直于渠道，在渠道底部修建小型的溢流堰，直接在堰前壅高渠内水位。

3.2 抬高渠底高程

就是拆除渠底砌石，再在渠底土方回填抬高渠底高程后用混凝土衬砌、或在土渠上直接回填土方，抬高渠底高程后用混凝土衬砌。

3.3 节制闸

渠道的节制闸利用闸门的启闭，调节上下游的水位和下泄流量，以满足向下一级渠道分水或控制、截断水流的需要。节制闸常建在分水闸、退水闸的稍下游，以利分水和泄水；或建在渡槽、倒虹吸管等的稍上游，以利控制输水流量和事故抢修；并尽量与桥梁、退水闸、跌水、陡坡等相合，以取得较好的经济效益。用节制闸壅高渠内水位效果明显。

3.4 其它方法

调整灌溉方法，改轮灌为续灌，采用大流量放水。但这种方法加大了渠道决口的风险，同时也加大了管理所职工放水期间的工作强度，同时也不利于水费的征收（分段灌溉，分段征收，先交钱后浇地）。采用大流量放水时，放水时间会大大缩短，更会引发争水事件的发生，产生不安全因素。

放水时东干渠和南干渠联合放水。东干渠放水时可以让水库直接通过颍河河道向其设在水库下游20km处的拦河坝供水，也可让水库通过南干渠2号退水闸供给。南干渠放水时直接从水库输水洞出口十三孔分水闸引水。

东干渠和南干渠联合放水时，东干渠所需水量通过南干渠2号退水闸把水放入涌泉河，再入颍河进入到东干渠在水库下游20km处颍河上的拦河坝，这样就能保证南干渠2号退水闸以上渠段的水位。

3.5 对比分析

3.5.1 投资

抬高渠底高程时不仅要拆除原渠底砌石，而且要回填大量的土方，所以投资比修建台堰和节制闸要大得多。经过计算，每隔5km修一座节制闸投资最少。

3.5.2 施工难易程度

抬高渠底高程先要拆除原渠底砌石，再进行土方回填，拆除原渠底砌石时不可避免地要震动环边的坡砌石，土方回填夯实时，也会对原砌石造成不良的影响，施工质量难以控制。

修建台堰每个斗门后都需修建一个，数量众多，施工时点多面广太过分散，且渠道上施工道路不畅，这都会大大加大施工难度。

修建节制闸只需每隔5km左右修建一座，数量相对于台堰要大大减少。相对来说容易施工。

3.5.3 运行管理

每当汛期和放水过后，台堰前都会有大量的淤积，每年都需清理几次，且台堰众多，影响渠道的过流能力。放水期间上游的每个行政村都会利用木板等工具加高台堰，以提高其村浇地的效率，上游的村浇不完，下游村就浇不成，极易造成上下游村的用水矛盾，不利于水利事业的长期发展。

而节制闸只需在汛期前和放水前开启到一定的高度，定期进行保养即可。一座节制闸，5km内可不设台堰，且在放水前利用节制闸和退水闸联合运用，淤积可以利用水流的冲力冲走。

3.5.4 有些地方客观条件不适宜建台堰

东干渠全线无跌水，如在东干渠上修建过多的台堰，则会在台堰前、倒虹前及桥梁进口前形成大量的淤积，如堆积杂物过多，则会影响倒虹及桥梁上下游水位差，甚至会导致倒虹进口上游水位发生漫堤、决口等险情的发生。

综合以上各种因素分析，修建节制闸施工简单，投资不多，经济效益好，技术合理，管理方便，在调配上下游用水方面能够发挥重大作用。

4.节制闸的应用

4.1 节制闸一般与桥梁、退水闸、跌水、陡坡相结合

设在倒虹、渡槽的上游，设在分水闸、退水闸的稍下游，这样利于分水和退水，当遇到险情时利于处理。一座节制闸一般可以控制5～8个斗门为益。

4.2 节制闸的形式

节制闸从材料上来说有钢制闸门、铸铁闸门、木闸门、混凝土闸门。从闸门的形式上一般有弧形闸门、平板闸门。针对白沙灌区，因渠道断面小，因此在干、支渠上一般采用平板钢制闸门，这种闸门操作简单、容易保养。

4.3 节制闸的控制能力

节制闸根据开启高度的不同，可以流过不同的流量，可以根据需要进行调节，这对分段轮灌配水十分重要。

4.4 投资合适

一座节制闸经计算需投资8000～20000万元，相对于修建众多的台堰来说这是合适的。

5.结论

节制闸形式简单，投资适宜，易于建设，后期管理运用方便，在实际运用中能够发挥重要作用，适宜在续建配套及节水改造中推广运用。如渠道断面大、流速高，则容易对节制闸下渠底及边坡冲刷，需和退水闸、跌坎联合运用，或在其下修建消能池等防冲设施。

2012-12-06

赵 鑫）