汾河灌区清徐片渠系配套项目设计简述

张晓苇

（山西省汾河流域管理局，山西 太原 030002）

1 工程概况

清徐县是太原市的农业大县，小型农田水利工程在全县农业生产和经济发展中起着举足轻重的作用。汾河灌区清徐片渠系配套项目涉及柳杜、孟封两乡镇25个行政村，共有耕地面积4 346.4 hm2，人口33 163人，属典型的农业村。项目村从汾河灌区东西干渠取水，通过斗渠、农渠对大田作物进行灌溉。区内大部分渠道为土渠，斗渠为梯形断面，底宽0.5～0.8 m，深度0.8～1.2 m；农渠底宽2.0 m左右，深度0.5～0.8 m。

1.1 存在的主要问题

项目区农田水利设施大多建于20世纪60～70年代，运行期间未做过系统的维护，受技术、资金条件限制，很多工程设施配套不完善。主要存在输配水渠道淤积，达不到设计过水能力，渠系建筑物跑水、漏水严重等问题，浪费了宝贵的水资源，导致农田不能正常灌溉。

1.2 水量供需平衡分析

本次项目采用清徐县2002年县域节水型社会项目研究中全县水资源分析评价成果，项目区多年平均过境水径流量为2 190万m3。

按照作物的种植比例及灌溉制度计算灌水率，最大灌水率为4.8 m3/（s·万hm2）。根据灌区内作物种植比例，进行综合灌溉定额的加权计算，75%保证率下，综合灌溉净定额为3 075 m3/hm2，50%保证率下，综合灌溉净定额为2 475 m3/hm2。经计算75%保证率下农业灌溉用水量为1 782万m3，50%保证率下农业灌溉用水量为1 434.3万m3。区域内水资源能够满足项目区内作物需水。

1.3 工程建设任务

在对区域内农田水利工程现状和水资源状况调查、分析的基础上，制定小型农田水利工程建设实施方案，项目完成后区域内农业生产条件明显改善、农业综合生产能力明显提高、抗御自然灾害能力明显增强。具体任务为：改善灌溉面积3 546.67 hm2，新增灌溉面积800 hm2。主要建设内容以末级渠道防渗及配套渠系建筑物为主，包括：渠道防渗107.28 km；配套桥涵闸等渠系建筑物407座。

2 工程设计

农渠采用D 80U型渠，渠道从斗渠上修建的进水闸引水，通过丁字闸、十字闸等分水建筑物进行输配水，农渠设置出水口，作物通过出水口进行灌溉。

2.1 农渠设计

农渠设计遵循以下原则：渠道纵坡按原设计不变；尽量按原农渠走向、利用原有建筑物。

根据项目区农渠的实际情况，结合汾河灌区历年末级渠系防渗改造的经验，本次设计农渠采用D 80U型渠道进行防渗。农渠采用C 20混凝土预制，U型渠厚度为60 mm，渠道下部为半径0.4 m的156°圆弧，上部两侧开口向外12°，渠道深度为0.8 m，渠道预制块以U型对称线分两块，每块长度为0.5m，每延米为4块，采用水泥砂浆砌筑，缝宽20 mm，压顶采用C 20素混凝土。渠道输水能力根据明渠均匀流公式计算。

2.2 渠系建筑物设计

渠系建筑物设计包括进水闸、节制分水闸、丁字闸、十字闸、出水口及农桥等设计。

设计原则为：满足渠道输水、分水和防洪的要求；在保证安全运行、便于管理的前提下，建筑物的数量力求最少；流态稳定，水头损失小，能控制较大的灌溉面积。

2.2.1 进水闸设计

农渠通过建于斗渠上的进水闸进水，进水闸与斗渠呈90°分水角。采用砖砌闸室，闸孔尺寸为0.9 m×0.84 m，闸底板厚度为300 mm，闸室顺水流方向为0.48 m，左右闸墩宽度均为0.36 m，闸室、底板均采用水泥砂浆抹面，厚度不小于20 mm。基底夯实，压实系数不小于0.95。闸门采用木闸门，厚度60 mm，宽度为1.0 m，高度为0.8 m。

2.2.2 节制分水闸设计

在农渠上每200 m设置一座节制闸，其主要功能为节制水流、壅高水位。闸孔尺寸为0.8 m×0.65 m，门槽尺寸为1.0 m×0.8 m，闸门采用木闸门，闸门尺寸为1.0 m×0.8 m，厚度为60 mm，可采用两块或三块板拼装，方便操作。闸门基础采用C20 W4 F150混凝土，两侧闸墩采用0.4 m宽，0.8 m高的C 20混凝土，基础埋深不小于0.4 m。闸门下游侧、闸墩顶部安装0.5 m宽，1.6 m长的钢筋混凝土桥面板方便通行。节制闸前后采用2.0 m长混凝土扭面与上下游衔接，上下游扭面与闸总长度为4.8 m。

2.2.3 丁字闸设计

根据项目区的实际情况，分水闸采用丁字闸与十字闸两种形式。

丁字闸其形状像个“丁”字，渠道一个方向来水，其他两个方向走水，主要位于两条农渠垂直相交的位置。在下游渠道设置两座闸孔，闸孔尺寸为0.8 m×0.65 m，门槽尺寸为1.0 m×0.8 m，闸门采用木闸门，闸门尺寸为1.0 m×0.8 m，厚度为60 mm，可采用两块或三块板拼装，方便操作。闸门基础采用C20 W4 F150混凝土，厚度为0.4 m，基础平面尺寸为2.4 m×1.6 m，下游闸墩均采用0.4 m宽，0.8 m高的C 20混凝土浇筑，基础埋深不小于0.4 m，基础与闸墩整体浇筑。闸门下游侧、闸墩顶部安装0.5 m宽，1.6 m长的钢筋混凝土桥面板方便通行。丁字闸前后采用2.0 m长混凝土扭面与上下游衔接，上下游扭面与闸总长度为6.4 m，另一侧闸室与U型渠道采用2.0 m长C 20混凝土扭面衔接，扭面与闸室总长度为4.1 m。

2.2.4 十字闸设计

十字闸因其形状像个“十”字而得名，渠道一个方向来水，其他三个方向走水，主要位于两条农渠垂直交叉的位置。在下游渠道方向设置三座闸孔，闸孔尺寸为0.8 m×0.65 m，门槽尺寸为1.0 m×0.8 m，闸门采用木闸门，闸门尺寸为1.0 m×0.8 m，厚度为60 mm，可采用两块或三块板拼装，方便操作。闸门基础采用C20 W4 F150混凝土，厚度为0.4 m，基础平面尺寸为2.4 m×1.6 m，下游闸墩均采用0.4 m宽，0.8 m高的C 20混凝土浇筑，基础埋深不小于0.4 m，基础与闸墩整体浇筑。闸门下游侧、闸墩顶部安装0.5 m宽，1.6 m长的钢筋混凝土桥面板方便通行。十字闸上下游方向采用2.0 m长混凝土扭面与上下游衔接，上下游扭面与闸总长度为6.4 m，另一侧闸室与前后U型渠道均采用2.0 m长C 20混凝土扭面衔接，扭面与闸室总长度为6.6 m。

2.2.5 出水口设计

渠道灌溉通过出水口进行灌溉，U型渠道每20 m设置一个出水口，灌溉为单向灌水，灌溉方式为轮灌。

出水口采用砖砌体砌筑，出水口位于U型渠半腰间，宽度占半块U型渠，进口宽度0.5 m，两侧砖砌体宽度为0.24 m，基础深度0.3 m左右，底板120 mm，门槽宽0.06 m，闸孔尺寸为0.35 m×0.5 m，闸门采用木闸门，尺寸为0.5 m×0.6 m，厚度60 mm。

2.2.6 农桥设计

农桥垂直农渠布置，U型渠穿越桥中间，桥板净跨1.60 m，桥板采用简支现浇混凝土板式结构。桥板支撑长度为0.3 m，宽度为4.0 m。农桥设计荷载标准为汽-10级。

桥面板铺装采用C 15细石混凝土，铺装层厚度0.05～0.08 m，路面排水横坡1.5%。桥面板采用C 25钢筋混凝土结构，混凝土抗冻等级F 150，板厚为0.25cm；桥墩采用C 20素混凝土重力式挡墙结构，混凝土抗冻等级F 150，抗渗等级W 6，桥墩顶宽0.6 m，墩帽截面采用L型钢筋混凝土，墩帽与桥面板之间接缝宽度50 mm，缝内填GB嵌缝材料，基础埋深为满足抗冻要求确定为0.8～1.0 m，桥墩高度为1.80 m。

3 结语

工程实施后，可改善项目区农业生产条件，提高灌溉水利用率，有效地保水保土保肥，改善生态环境，农民通过优化作物种植结构，加快农业产业化进程，从而促进农村和谐发展，加快建设高效、生态、可持续发展的现代农业。