汾南灌区2016年度各级渠系项目设计方案

2019-05-13李佑杰

山西水利 2019年1期

李佑杰

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原 030024）

1 灌区现状和改造的必要性

汾南灌区位于稷山县境内，渠首设在汾河南岸的下费村东，地形南高北低，东高西低，南北宽15 km，东西长30 km，灌区设计灌溉面积1.51万hm2，有效灌溉面积0.76万hm2，是一处高扬程多级提水的灌溉泵站，灌溉范围包括稷山、万荣6个乡镇、70余个村庄，受益人口15万余人，于1966年开始兴建，1970年开始受益，属典型的“三边”工程，设计规模为6级6站，设计提水流量4.5 m3/s，总扬程157 m，安装机组26台，总装机容量10 200 kW，取水方式为低坝枢纽，侧向引水。自工程建成运行以来，灌区内农业生产条件得到了很大改善，粮食大幅度增产，经济作物种植比例不断加大，农民生活水平得到明显提高。

因汾河水量有限，农业灌溉难以保障，要解决水源问题可从黄河取水。根据山西省大水网建设的总体规划，2013年起，将汾南扬水工程管理局整合到山西省禹门口水利工程管理局，汾南将利用西范东扩引黄工程及禹门口引黄二级干渠汾南支线工程解决水源不足的问题，加上运城市汾南泵站更新改造工程的实施，各级泵站提水保证率大大提高。

因灌区渠道的施工全部采用人工开挖回填，渠道运行多年，渠堤沉陷、渗漏严重，部分高填方渠道渗漏，严重危及渠堤安全。灌区部分干渠、支渠，渠道断面还是土渠，虽然进行了清淤，但未防渗；干支渠渠段被建筑垃圾、生活垃圾全部回填，有些已变为道路，致使渠道无法通水；部分支渠整体、部分下游段存在没有开通现象，有些开挖成土渠只能勉强过水，灌溉不能覆盖全灌区。渠系建筑物老化损毁严重已不能正常使用，灌区内骨干渠道完好率不足30%，渠系水利用系数不到50%。

2 工程概况

2.1 工程布置

根据山西禹门口灌区续建配套与节水改造骨干工程2016年投资项目实施方案项目设计委托任务书的计划安排，本次实施方案设计中的汾南灌区节水改造工程项目渠系设计主要内容为：二级干渠、三级干渠、四级干渠和三干东、西支渠，四干西支渠、五干东、西支渠以及以下的斗农渠、干开斗渠等渠道的渠道防渗改造。共改造渠道110条，总长度172.57 km，其中干渠3条，共2.6 km；支渠5条，共25.02 km；斗渠、农渠102条，共144.95 km

2.2 设计依据

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2000）表2.1.1，汾南灌区节水改造工程等级为Ⅲ等。本次防渗改造二级干渠渠道设计流量5.03 m3/s，其他渠道设计流量均小于5 m3/s，根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288-99）表2.0.6，确定二级干渠级别为4级；其他改造渠道及配套渠系建筑物级别为5级。相应防洪标准：根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2000）表3.4.1，所有渠道及配套建筑物防洪标准P为10%。根据国家地震烈度分区图，工程所在地区的抗震设防烈度为：稷山县境内渠系建筑物抗震设防烈度为7°，设计基本地震加速度值为0.15 g。灌溉保证率为75%。

3 灌区各级渠道改造纵横断面设计

本次渠道改造防渗形式的确定，渠道均在原渠线基础上进行布置，渠道走向与原渠线保持一致，渠道纵坡也维持不变。结合现状渠道断面的情况和从过流能力、水力条件、渠床稳定性、挟沙能力及节约投资等方面进行综合比选确定。通过科学合理的水力学计算，推荐对于流量较大的干渠、支渠采用弧底梯形断面，流量较小的支渠和斗渠、农渠采用U形渠道断面。

3.1 二、三、四级干渠渠道纵横断面设计

二级干渠本次改造桩号1+268.5—1+743.6、1+951.5—2+351.6渠段、三级干渠本次改造桩号2+320—2+890.5渠段、四级干渠本次改造桩号1+450—2+608.7渠段处，原渠道采用预制混凝土板防渗，本次改造需对原有混凝土板拆除后进行防渗处理。本次改造段渠道已进行了清淤，渠道设计纵坡维持原清淤后纵坡不变。

本次改造二、三级干渠防渗设计将原采用预制混凝土板防渗梯形渠改造为C 20现浇混凝土板（混凝土抗冻等级F 100）加复合土工膜防渗渠道。渠道设计为弧形坡脚梯形断面，边坡1∶1，坡脚半径为1.3 m，渠深根据设计水深加安全超高为2.25 m。渠道防渗材料由上至下依次为10 cm厚C 20现浇混凝土板，3 cm厚水泥沙浆过渡层，复合土工膜，夯实土。混凝土衬砌每4 m设1条伸缩缝，缝宽2 cm，缝内填充沥青、水泥砂浆和闭孔板。渠道弧底与梯形衔接处左右两边各设一道纵向伸缩缝，缝宽2 cm，缝内填充沥青、水泥砂浆和闭孔板。夯实土压实系数不小于0.94，渠道顶部两侧各设30 cm宽现浇混凝土封顶板。

3.2 三干东支渠、三干西支渠、五干东支渠渠道纵横断面设计

三干东支渠本次改造桩号0+000—0+614.9、0+650—1+719.5渠段、三干西支渠本次改造桩号1+970—4+470渠段、五干东支渠本次改造桩号0+000—3+073.7渠段处，原渠道采用预制混凝土板防渗。本次改造需对原有混凝土板拆除后进行防渗处理。本次改造段渠道部分已进行了清淤，渠道设计纵坡维持原清淤后纵坡不变。

本次改造三干东支、西支渠防渗设计将原采用预制混凝土板防渗梯形渠改造为现浇C 20 U形渠道（混凝土抗冻等级F 100，抗渗等级W 4）。U形渠道，坡脚半径为0.5 m（三干西支渠、五干东支渠坡脚半径为0.6 m），边坡倾角15°，衬砌厚度为10 cm，渠深根据设计水深加安全超高为1.1 m（三干西支渠、五干东支渠渠深，根据设计水深加安全超高为1.3 m）。混凝土衬砌每4 m设1条伸缩缝，缝宽2 cm，缝内填充沥青、水泥砂浆和聚氯乙烯胶泥。夯实土压实系数不小于0.94，渠道顶部两侧各设20 cm宽现浇混凝土封顶板。

3.3 四干西支渠、五干西支渠渠道纵横断面设计

四干西支渠，本次改造桩号2+788—7+710.5、8+269—11+440.3渠段；五干西支渠，本次改造桩号5+990.5—15+670渠段处，原渠道采用预制混凝土板防渗。本次改造需对原有混凝土板拆除后进行防渗处理。

本次改造段渠道已进行了清淤，渠道设计纵坡维持原清淤后纵坡不变。

本次改造四干西支渠（五干西支渠）防渗设计将原采用预制混凝土板防渗梯形渠改造为C20现浇混凝土板（混凝土抗冻等级F100）加复合土工膜防渗渠道。渠道设计为弧形坡脚梯形断面，边坡1∶1，坡脚半径为0.6 m（五干西支渠坡脚半径为0.7 m），渠深根据设计水深加安全超高为1.7 m（五干西支渠渠深，根据设计水深加安全超高为2.0 m）。渠道防渗材料由上至下依次为10 cm厚C 20现浇混凝土板，3 cm厚水泥沙浆过渡层，复合土工膜，夯实土。混凝土衬砌每4 m设1条伸缩缝，缝宽2 cm，缝内填充沥青水泥砂浆和闭孔板。渠道弧底与梯形衔接处左右两边各设一道纵向伸缩缝，缝宽2 cm，缝内填充沥青、水泥砂浆和闭孔板。夯实土压实系数不小于0.94，渠道顶部两侧各设30 cm宽现浇混凝土封顶板。