固原市原州区沈家河水库东干渠改造方案论证

郭廷荣

固原市原州区沈家河水库东干渠改造方案论证

郭廷荣

（宁夏固原市原州区水务局，宁夏 固原 756000）

原州区沈家河水库东干渠兼有灌溉和防洪双重任务，原渠道段面较大，灌区节水改造规划设计时，按原断面改造该干渠，投资费用较高，由是专家建议洪水不入渠缩小原断面方案。文章中结合干渠现状，将专家建议方案与设计人员提出的洪水入渠维持原断面改造方案从洪水入渠流量、建设资金，外部条件、协调难易程度等方面分析论证，选比出可行性较强的洪水入渠，维持原干渠断面，并增设部分排洪建筑物方案。为类似渠道改造提供经验和借鉴。

重点县建设项目；干渠改造；洪水入渠；方案论证

沈家河水库灌区始建于1960年，是固原市原州区最大的库灌区，地理位置为东径106°15′～106°17′， 北纬 36°04′～36°08′， 原灌区设计灌溉面积4万亩，灌区经半个多世纪的运行发展和续建配套，目前实有可控制灌溉面积3.02万亩，其中东干渠控制清水河东部灌溉面积1.7万亩，西干渠控制清水河西部灌溉面积1.32万亩。灌区大体布设干、斗两级渠道，由总干渠，东、西2条干渠，1条西高支渠，81条斗渠，3条农渠控制灌溉。现有灌区渠道老化损坏严重，且田间大畦漫灌，灌区灌溉水利用率约45%，灌溉效益低下。“十二五”期间，固原市原州区沈家河水库灌区节水改造配套工程被列为中央财政小型农田水利重点县建设项目之一，计划分3期实施。在整个项目规划设计中，由于原东干渠兼有灌溉和防洪双重任务，按原断面维修改造该干渠投资费用较高，东干渠改造问题成为该灌区改造最具争议的问题。因此，结合干渠现状，将专家建议的洪水不入渠缩小原断面方案与设计人员提出的洪水入渠维持原断面改造方案全面分析和论证，提出最优改造方案，对灌区节水改造可行性提供保证。

1 沈家河水库东干渠概况

沈家河水库干渠1960年与灌区同年建成，总干渠及东干渠位于灌区东部东山脚下，依山脚沿等高线由南向北布设，属傍山渠道，兼有灌溉和防洪双重任务。干渠为梯形断面，总干渠长0.226km，后接东干渠长14.274km，有3个不同渠道断面。干渠衬砌年代已久，除2004年配套的东干渠最末端1.32km渠道完好，其余渠道80%已老化损坏，部分混凝土板连同渠道坍塌或脱落。由于水库除险加固前总干渠0+226段承担水库泄洪任务，断面较大，复核流量为40m3/s，之后不承担防洪任务，本次改造时将该衬砌断面适当减小，且将西干渠取水口由原来总干渠0+226下移至2+890，并新增1.4km西干渠，改由原来的沟道泄水入清水河，至下游拦河坝西取水，为从总干渠2+890处设西干渠取水闸取水，渠道输水。

为改造该渠道，勘测设计人员首先对原渠道纵横断面进行数字化测绘，并复核了该渠道最大流量。渠道纵横断面指标及复核流量具体见表1。

东干渠沿线经过较大沟道4条，在分别经过黑城沟、双沟和杨达子沟时设倒虹建筑物3座，在过毛家沟时和1957年建成的毛家沟水库二坝以“长藤结瓜”形式和毛家沟二坝相连。除这4条较大沟道洪水不入渠，通过泄洪建筑物泄入沟道，干渠东侧其他小支沟及坡面洪水全部泄入渠道。

1994年建成的中宝铁路位于干渠东侧，基本和干渠平行布设，路基距离干渠20～150m之间，铁路建成后，铁路东侧各支沟和坡面洪水由沿铁路修建的60多座铁路涵洞排入干渠。干渠东西面有村舍居民和农田。如遇大暴雨时，有几段渠道由于引入渠道的洪水超过渠道最大泄洪流量，洪水漫溢渠顶，危及渠道安全及附近的村庄居民生命和财产安全，成为汛期防洪的重点。

表1 原总干渠及东干渠渠道断面指标及流量复核

2 干渠改造方案论证

按照设计规范要求，对该干渠东侧各支沟和坡面洪水分段进行验算，求出各分段洪峰流量和关键点累计洪水总量，作为干渠改造洪水流量计算和排洪沟堤断面设计依据。根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99），该灌溉渠道属5级，防洪标准按10年一遇设计。参考《宁夏水文手册》中设计洪水计算方法，多年平均最大洪峰流量采用年最大值法进行计算。计算公式：设计流域面积内多年平均最大洪峰流量Qm=4.62F0.7，不同保证率的设计洪峰流量Qp=Kp×Qm，其中：F为流域面积；Kp为某重现期的模比系数；该区Cv=0.62，Cs=3.0Cv。

2.1 方案一：洪水入渠，维持原干渠断面，并增设部分排洪建筑物

按照上述方法计算沈家河水库总干渠及东干渠10%保证率各渠段洪峰流量。沿途共选取了61处洪水入渠关键点做里程桩号，求得两桩号之间对应流域面积，10%保证率洪峰流量、累计洪峰流量，桩号处排出流量，干渠各段实际行洪流量等。然后结合现状各渠道段过流能力，不能满足泄洪需求段，需要在该段适当位置增设排洪沟或排洪渠，干渠按其最大流量行洪，剩余洪水由各段新设置的泄洪闸分段排出。总干渠及东干渠10%保证率各渠段洪峰流量计算结果略。

根据干渠洪水计算成果和干渠最大流量复核结果，需要分别在东干渠0+297、1+214、7+031、7+760和10+553处新增设排洪沟堤和泄洪闸，并利用原有的总干渠0+226处、双沟3+388、毛家沟5+113、杨达子沟9+771桩号处的沟道泄洪闸等9处，将洪水分段排出，以保证干渠行洪安全。排洪沟采用梯形断面，除村庄附近和距离干、支渠较近的2号（1+214处）、4号（5+113处）排洪沟用C15混凝土板衬砌，其余均为土渠。根据排洪流量，确定排洪沟断面尺寸及需要衬砌渠道断面尺寸，排洪沟长度根据实际地形量测。

按照该方案计算出维修改造13.18km渠道工程量、需维修改造建筑物及新建的5座泄洪建筑物等工程量，通过概预算编制，该干渠改造方案总投资1047万元。

2.2 方案二：洪水不入渠缩小原干渠断面

采用该方案时，在干渠东侧平行于干渠设置排洪沟或防洪堤，将干渠东侧铁路涵洞和坡面洪水全部拦截入排洪沟堤，再从上述的4条主沟道泄出。由于干渠西侧多为村庄和农田，没有修建排洪沟的地形和条件，只能在干渠东侧和铁路之间南北向建排洪沟和防洪堤。经规划设计，拟修建防洪堤长12.02km，排洪沟长2.43km。防洪堤设计为土堤，采用梯形断面，堤顶宽2m，内边坡采用1∶2，外边坡采用1∶1.5，排洪沟为梯形断面，也为土渠，平均挖深3～5m，内边坡1∶2，比降1∶1000，在排洪沟进入黑城沟等4条主沟时修建入沟排洪陡坡及消能建筑物4座。

平行干渠修建排洪沟堤后，东干渠大量洪水将被拦截，只有少量坡面散流入渠，东干渠实有流量将变小，而现有断面偏大，在本次改造工程中对总干渠和东干渠断面按新设计流量进行缩小。

洪水不入渠按设计流量设计东干渠时，东干渠设计流量1.02m3/s，加大流量1.33m3/s，设计干渠底宽 1m，口宽 4.3m，边坡 1∶1.5，设计水深0.65m，衬砌深 1.1m，土渠超高 0.3m，渠深1.4m。施工时将东干渠按照新的渠道设计深度进行回填压实，在回填压实后的土基上按照设计断面重新开挖新渠，新渠断面开挖完成后，再对新渠全断面进行衬砌。同时干渠道路需要加宽，由原3m增至5m，新渠道从外边坡加宽，外边坡比1∶1.5。

按照该方案计算出新修排洪沟堤工程量及土地征用面积、老渠道上建新渠道工程量等，编制出该方案概预算总投资为1199.12万元。

2.3 两种方案分析选比

（1）投资费用比较：方案一维持原断面方案比方案二缩小原断面方案节省投资152.12万元。

（2）施工条件分析比较：维持原断面在原干渠上施工，施工条件较好；缩小原断面方案需沿全程新建排洪沟堤，其工程区域地形复杂，沟壑多施工难度大。

（3）与外界协调分析比较：现有干渠由原州区水务局下设的沈家河水库管理所管理，方案一维持原断面改造是在原干渠上施工作业，不存在与外界协调问题；方案二缩小原断面要新开工作区域，且新建的排洪沟堤距离中宝铁路较近，部分区域要在铁路路界范围内修建，协调难度大。而排洪沟修建后存在对铁路路基的冲刷问题，同时新修排洪沟堤还存在工程占地问题，不但要支出征地费用，而且存在和乡村群众之间的协调问题。

经综合分析，东干渠改造方案选择方案一不仅节省投资，方便工程施工，而且不占用耕地，不影响铁路，与外界协调问题少；而方案二不仅投资较方案一高，施工也不方便，且占用耕地多，还影响铁路路基，尤其是征地协调难度较大。所以方案一优于方案二，所以优选方案为洪水入渠，维持原干渠断面，并增设部分排洪建筑物方案。

3 结语

20世纪六、七十年代修建的部分老灌区，在最初设计干渠的时候由于资金等各方面原因，往往让傍山渠道的洪水入渠，这种灌溉兼防洪任务的渠道本身就存在易于损坏和多种不安全因素，所以在后期这类干渠改造技术问题上，需要深入论证和分析以寻求最优方案。原州区沈家河水库东干渠，如果在后期1994年中宝铁路修建时，水利部门与铁路部门协调好，不让铁路涵洞排出的洪水流入干渠，而修专门的排洪沟堤排水入附近的沟道，之后的干渠改造会减少许多投资。但已有的干渠和铁路，以及干渠两边逐年增加的村舍居民等外部因素，使新建排洪沟堤，减少干渠入渠流量以减小干渠改造投资方案存在诸多不利因素和困难，因此通过全面分析论证优选的洪水入渠，维持原干渠断面，并增设部分排洪建筑物方案具有较强的可行性，并在之后的干渠建设和运行中得到证实。该干渠改造方案值得在类似干渠改造时参考应用。

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TV93

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1008-1305（2017）05-0109-03

10.3969/j.issn.1008-1305.2017.05.034

2017-03-27

郭廷荣（1974年—），女，高级工程师。