灌区渠道淤积的危害、机理与治理措施探究

朱德锋

灌区渠道长期淤积如果得不到清理，则可能影响渠道的安全通航。导致河道淤积的因素是多方面，分析河道淤积的危害，并研究其机理，再对应采取科学、切实可行的治理措施才能达到理想的清淤目标。

1 工程概况

该灌区位于四会市迳口镇，设计灌区面积1.03万亩，加固改造及清淤干（支）渠和排渠46.121km；其中加固改造干渠8.634km（11条）、支渠21.815km（68条）、灌排渠8.749km（22条）、清淤排渠6.923km（3条）；拆除重建、新建各类渠系建筑物126座，包括：拆除重建89座（渡槽4座、农桥50座、涵洞35座）；新建37座（分水闸33座、泄水闸4座）；拆除重建电管站4座。

2 灌区渠道淤积的不良危害

2.1 泥沙淤积，无法通航

灌区泥沙淤积将造成渠道的封堵、堆积，影响其正常的水体运输，从而影响灌区通航。特别是渠道属于灌区系统的要害环节，发生堵塞淤积，甚至可能带来整个灌区安全。例如：夏秋灌区渠道淤积可能带来巨大损失，只有做好清淤工作，才能确保后续的灌溉常规运转，防止水体淤积。渠道淤积不仅会影响正常输水，也会影响正常输砂，而且后续的输砂工作十分复杂，具体按照以下关系式：Q=KQnS。

渠道过流性能下降，使得输砂能力Q必然下降，从而影响输砂率，结合相关的研究成果得出：渠道输水性越低，其输砂能力越差，如果河道得不到改善，则可能进入恶性循环模式。

2.2 清淤量大，成本提高

灌区要想常规疏通，维持正常的通航能力，必然需要定期清淤，这必然要耗费较多的成本和财力，如果灌区淤泥得不到及时地清理，则可能导致淤泥逐层积厚，当淤泥堆积高度较高超出一定界限，则难以通过常规的成本投入与人力投入解决问题，使得清淤成本越来越高，工作量越来越大，特别是非引水性泥沙的清理会加大地增加成本。

2.3 清淤占用耕地面积

耕地资源是我国目前最为宝贵的资源之一，然而严重的灌区渠道清淤，清理出的大量泥沙都将堆在渠道两岸，这无疑占据了耕地空间。例如：某地区大范围清淤，所清除的泥沙置于干渠两端，形成了若干条沙垄，严重占据了耕地空间，一方面由于清除的淤泥运输需要耗资较大，形成堆积，另一方面随着清淤工作的逐年开展，必然会增加了堆积负担，耕地资源面临着威胁。逐年对耕地的占据也将增大灌区种植难度。

2.4 四周生态环境遭到破坏

清淤堆砂长期堆放于水渠两侧，如果这些堆砂得不到及时处理则可能形成人造沙堆，遇到狂风天气则将形成沙尘暴，不仅会污染周围环境，还影响了地表植被的生长，形成沙漠化土体，加剧了环境负担。

3 灌区渠道淤积的机理分析

从单纯的理论上分析，渠道淤积主要是由于渠道水流沙能力和渠道水体含砂量之间的比例，如果渠道水流瞬间的含沙量超过水流瞬间的挟沙能力，则渠道发生堵塞，相反，则渠道正常通水，当二者相等时，渠道则走向冲淤平衡模式。对此就要求渠道的瞬间冲砂能力持续地提高，这样才能确保水体顺畅流通，达到冲淤通航的目标。同时，灌区渠道淤积也有时段的差别，要想控制淤积问题，只需确保各个时段的淤泥量在0以下，也就是可以让河道在某一时段淤积，但是能够在其他时段彻底将淤泥冲刷干净，维持渠道一个整体的通畅状态，渠道的淤积还受到以下因素影响：

3.1 渠道比降

不同灌区所处地理环境不同，对应的地形条件也有所差别，渠道通畅平整、平缓，一般来说渠道比降如果达到1/6000，则不具备自身的清淤能力，河道淤积成为必然，而且淤泥长期淤积得不到治理和处理，则将使得淤泥面加厚，日积月累会形成一个平缓的地势，则不利于水体和淤泥的同时排除。

3.2 渠道断面

同等环境下，河道淤积与冲水还会受到引水流量的影响，特别是当河流无法充足供水、灌区水体受限时，引水闸则无法达到规定的引水流量，使得引水在较低的标准下引流，这样则可能导致河道的严重淤积。而且现阶段渠道断面边坡系数一般达到2.0，参照最理想的输砂性能系数来剖析，最理想的边坡系数达到1.0～1.5。所以，边坡系数超出合理范围必然造成渠道无法高效输砂。

3.3 渠道粗糙

灌区渠道多为土体性质，去粗糙率达到0.017～0.019，衬砌渠道则稍微偏低，然而，实际的渠道设计，糙率设计也要小于现实的糙率，导致渠道的宽度不断增加，水流泥沙处于较宽渠道之下，则可能带来泥沙淤积问题。

4 渠道淤积的治理措施

4.1 做好引水引砂

按照常规规律，汛期引水泥沙更细致，有利于泥沙的传输，然而，当引水含砂量超标，则将超出渠道的挟沙性能，从而带来各个层面、各个高度渠道的淤积，大量的实践表明：汛期的含砂量更大，甚至超出25kg/m3，必须加大力度降低引水的含沙量。

4.2 提高渠道比降

应该尽量让入渠泥沙逐渐朝着田间传输，保持水渠的通畅，而且要对当前工程实施系统地规划、深入剖析，可以根据拓建、改造等的需要来科学地调节渠网，从而最大程度地拓展渠道的竖向坡，结合若干个灌区的现实施工经历，可以把水渠的纵坡比降控制到1/2500以上，这样就能全面提高渠道的输水、冲砂性能，以此来控制渠道淤积问题。

4.3 衬砌渠道，控制渗漏与糙率

引水灌溉的大量经验得出：渠道衬砌能够有效控制糙率，增加水体的流动速度，控制水流流程过程中的损失，从而提高水渠的输砂性能，能够规整断面，控制渗漏等多方面的优势功能。特别是采用混凝土衬砌，能够有效地提升河道的输水能力。因为土体渠道的糙率达到0.02，甚至更高，对应的混凝土面则极大地降低了糙率，仅为0.014，同等参数条件下，能算出土体渠道和混凝土面渠道的流速相差40%，其挟沙性能也对应提高，高达50%。从中可以看出，全面衬砌渠道是渠道淤积的有效改善措施，能够有效控制渠道阻力，改变渠道形态，全面提升渠道的输水输砂能力。

4.4 塑造渠道形状，增强断面输砂能力

传统的灌区渠道一般将断面修筑成长方形、梯形等，然而，随着当前防渗技术的进步，可以对渠道断面形状进行大胆创新，使其从直线图形变成曲线型，例如：变成U形或圆弧状等。之所以选择曲面图形渠道，能够全面提高渠道断面的水流速度，特别是当渠道的水力条件优、形成一个理想的水力断面时，则能够控制衬砌的施工量，从而提升断面的砂体传输能力，这样就能为高出含砂流水创造有利条件，也方便水体匮乏短缺区域的引水。

4.5 科学地调度水砂

灌区渠道水体传输中，必须合理地调度渠道水体和砂体，而且要尽可能地选择大规模集中引水的方式，一次性引水符合设计的流量和标准，控制引水时长，防止出现细水漫流的现象，而且实际清淤中也要结合渠道引水的具体条件、现实情况，不同干渠的引水能力等来科学地调配分水量，也要尝试新的调整轮灌组合，从而让低级的渠道流量有所保证，确保下一级渠道能够达到理想的流量，特别是当洪水爆发时期，河流的含沙量较大，内部杂物较多时，也必须尽可能地回避砂体高峰期引水，这样才能回避泥沙。

5 总结

灌区渠道淤积会对灌区带来一定的危害和威胁，影响灌区的耕地正常使用，影响通航，对此必须加大对灌区渠道淤积问题的重视力度，采取科学有效的措施来清淤通航，从而一个健康、合理的灌区环境。