平罗县通伏乡曹家渠渠道砌护工程分析

2021-12-07冯涛明石嘴山市水利勘测设计院有限公司

门窗 2021年11期

冯涛明石嘴山市水利勘测设计院有限公司

1 前言

曹家渠位于平罗县通伏乡集中村及永兴村，起点为惠农渠，经集中村八队、九队、十队、一队，永兴村一队、二队、三队，止于马场渠，全长为5.388km，现状渠道于2005年砌护；曹家渠渠道地貌为黄河冲积平原，属新生界第四系时期，全新系近代沉积物，主要由洪积层构成，多为黄河故道淤积或平原凹地积水而成的大小湖泊的沉积物，岩性为灰、灰黑色淤泥、砂质土等，厚度一般不超过10m，其地形自西南向东北稍倾，比降为1/4000～1/6000。海拔1101m～1103m，土质较好，是平罗县传统的农业区。

2 渠道现状

曹家渠是惠农渠上的一条支渠，曹家渠起于惠农渠引水口，止于马场渠，流向为由西向东，控制灌溉面积8636亩，是平罗县通伏乡水稻种植区一条重要的引黄灌溉渠道，灌溉区域东至马场中心沟，西至惠农渠及第四排水沟，南至平罗县与贺兰县的交界，北至马场渠，灌溉区域主要位于渠道的北侧（左侧）；总长5.388km。

桩号0+000～3+089段，长3.089km，砌护于2005年，现砌护形式为梯型+U断面，采用的是C20现浇混凝土板的砌护形式，外倾角为11°，渠道深1.45m～1.59m，流量为2.0m3/s～2.5m3/s，开口3.7m～4.0m，水深1.15m～1.31m，现状比降为1/4800～1/5500。

桩号3+089～4+991段，长1.902km，渠道断面为U型断面，外倾角为11°，渠道深0.99m～1.11m，流量为0.55m3/s～0.78m3/s，开口2.02m～2.41m，水深0.82m～0.99m，现状比降为1/12000～1/15000。

桩号4+991～5+388段，长0.397km，渠道断面为U型断面，外倾角为11°，渠道深0.80m～0.91m，流量为0.15m3/s～0.22m3/s，开口1.24m～1.38m，水深0.62m～0.78m，现状比降为1/10000～1/12000。

曹家渠渠道建筑物主要有生产桥、斗口、农口、节制闸等，主要的斗农口、节制闸闸门为老式铁闸门，操作困难，部分节制闸由于启闭机损坏，只能通过人往起提，闸门由于年代久，已很难对项目区的灌溉起到作用，同时，主要生产道路过渠生产桥浆砌石破裂，存在安全隐患。

曹家渠灌域总面积为14525亩，除去村庄、道路、沟渠后，实际灌溉面积为8636亩，占比为59.5%，占比较低，因此，曹家渠的灌溉面积随着社会经济的发展，灌溉面积有逐渐增大的趋势。

3 项目建设的必要性

曹家渠灌区种植作物主要是水稻、玉米、小麦等，渠道为半挖半填渠，灌水难、灌溉难问题突出，本次涉及的渠道由于损坏严重，引起灌水周期长，灌水不及时，灌溉困难；另一方面渠道毛灌溉定额大大超过作物实际需水量，水资源浪费严重。没有灌溉，就没有农业，目前项目区农业灌溉大水漫灌现象依然普遍存在。

通过曹家渠渠道的砌护，灌区内老百姓的生活水平，生活条件得到改善，同时也从多方面调动了老百姓的艰苦奋斗、自力更生、建设家园的积极性，坚定了致富奔小康的信心，对促进农村健康发展，维护农村稳定，社会安定，构建社会主义和谐社会创造了条件。

4 建设任务及规模

（1）建设任务：工程的建设任务是通过渠道砌护、建筑物改造等工程措施，提高灌溉水利用系数，减少渠道渗漏损失，增强渠道输水能力，为农业灌溉保丰收提供一定的支撑。

（2）建设规模：通过曹家渠渠道的砌护，改善通伏乡农田灌溉面积0.8636万亩。

（3）建设内容：工程规划砌护支渠1条共计5.388km，配套改造渠道建筑物94座；其中翻建节制闸7座，翻建斗口17座，翻建农口35座，翻建支渠桥34座，翻建支沟过支渠涵1座。

5 作物种植结构及灌溉制度

（1）作物种植结构：曹家渠灌区种植作物主要为水稻、玉米、小麦等，曹家渠控制灌溉面积8636亩，小麦种植比例为55%，种植面积为4750亩，玉米种植比例为16%，种植面积为1382亩，蔬菜种植比例为8%，种植面积为691亩，水稻种植比例为21%，种植面积为1814亩。

（2）设计灌溉制度：根据自治区政府2020年9月发布《宁夏回族自治区有关行业用水定额（修订）的通知》（宁政办规发【2020】20号）中的“宁夏农业灌溉用水定额表”确定，水稻灌溉定额为790m3/亩，玉米灌溉定额为270m3/亩，小麦灌溉定额为290m3/亩，蔬菜灌溉定额为480m3/亩；通过实际调查的情况，曹家渠灌域年实际通过渠道灌溉天数为52d（包括冬灌12d），夏秋灌实际灌溉天数为40d，曹家渠基本无法满足水稻种植的要求；因通伏乡集中村及永兴村部分农田地面高程较低，盐碱化程度较为严重，如改种其它作物，收入会减少，影响当地老百姓的经济收入，在曹家渠无法满足水稻灌溉需求时，当地老百姓临时搭建水泵，通过抽取马场中心沟的水灌溉水稻；因此通过实际分析曹家渠设计灌水率为1.097m3/（s·万亩），综合灌溉定额为399m3/亩。

（3）灌区灌溉水利用系数：灌溉水利用系数主要借鉴灌区改造后的工程节水情况，结合灌区已有渠道防渗衬砌经验分析测算。本次通过对曹家渠进行砌护，砌护完成后灌区支渠水利用系数0.88，斗渠0.90，农渠0.90，渠系水利用系数0.72，田间水利用系数0.95，灌溉水利用系数取0.69。

（4）供需水量平衡分析：依据平罗县人民政府办公室《2021年平罗县水量分配及调配计划方案》的通知确定曹家渠年配水水量为500.61万立方米，根据综合灌溉定额，灌溉水利用系数，确定灌区种植作物需水量为499.39万立方米，确定可供水量大于需水量，因此，水资源供大于需，供水能够满足项目区内的需水要求。

6 渠道设计

（1）工程等别及标准：根据GB 50288—2018《灌溉与排水工程设计标准》，工程等别为Ⅳ等，主要及次要水工建筑物设计标准为5级。

项目区地震设防烈度为Ⅷ度《中国地震动参数区划图》（GB 18306—2015）。

防洪标准：根据GB 50201—2014《中华人民共和国防洪标准》，建筑物防洪标准按10年一遇设计。

（2）工程总体布置：渠道砌护工程布置的原则是：在现有渠道的基础上，维持现有渠道布局，不进行裁弯取值，砌护改造均在原渠道内进行，对渠道不合理的比降进行调整，使渠道布置合理，对原渠道拆除混凝土板，重新砌护；同时合理布置及优化渠道沿线建筑物（斗农口、节制闸、生产桥等），使渠道在更新砌护后达到节水并保证用水的建设目标。

（3）渠道流量的确定：过对渠道流量的理论计算、现状渠道流量的推算，以及通过跟惠农渠管理处第四管理所查询的项目区各渠道年用水总量的情况进行分析，项目区用水高峰期在5月上旬～6月下旬也是整个干渠用水的高峰期，支渠每次灌溉时间仅为6d～9d，灌溉时间少，因此渠道流量应当适当加大。通过对理论计算、近三年75%出现率下的平均流量、渠道实测现状流量的计算的对比分析，确定曹家渠设计流量为2.19m3/s。

（4）渠道比降的确定：通过实测的曹家渠引水口的高程，已建公路桥的高程，田面高程，确定了曹家渠设计比降为1/7000。

（5）渠道纵横断面的确定：依据实测的渠道现状断面形式，确定的渠道各断面的设计流量，设计比降，依据《宁夏灌区支斗农渠衬砌定型图集》选定了渠道桩号0+000～3+089段断面形式为D=3.8m，桩号3+089～4+991段断面形式为D=2.0m，桩号4+991～5+388段断面形式为D=1.0m。

（6）渠道超高：依据渠道设计水位，采用GB 50288—2018《灌溉与排水工程设计标准》的规定，计算出桩号0+000～3+089段渠道超高为0.54m，桩号3+089～4+991段渠道超高为0.44m，桩号4+991～5+388段渠道超高为0.37m；因此为了便于施工、节省投资，渠道堤顶超高为渠道堤顶板与土堤高之和，部分超高不满足处，采用加高土堤。

（7）渠道衬砌：渠道采用C20混凝土梯弧型，抗冻标号F100，防渗标号W4，板厚为70mm。混凝土板砌护工作缝采用C20细石混凝土，宽70mm，考虑到现浇混凝土与预制混凝土的结合，要求在C20细石混凝土中加入膨胀剂。沿水流方向混凝土板砌护每7.48m设一条伸缩缝，缝宽均为30mm，材料为：平均板厚的上部为1:4沥青水泥砂浆，下部为聚乙烯油膏。

根据渠道断面及砌护形式，渠道砌护混凝土预制板，数量多，质量要求高，为保证施工进度和预制板的质量，对渠道衬砌板采取在预制厂集中预制，汽车运至工地人工安装、砌筑。

7 渠道配套建筑物

规划配套改造渠道建筑物涉及支渠桥、节制闸、斗农口、支渠过支沟涵等，共计94座。

（1）支渠桥：连通田间道路，生产桥结构形式采用重力墩平板桥，荷载等级按公路Ⅱ级设计；其结构均为M7.5浆砌石挡土墙、C25钢筋混凝土预制桥板的形式；共布设34座。

（2）节制闸：节制闸过水断面形式为矩形，采用机门一体式闸门，规格为1.4m×1.4m双孔、1.0m×1.0m双孔、0.8m×0.8m单孔，共配套节制闸7座，衔接段采用M7.5浆砌石、M10水泥砂浆砌筑，闸室采用C20混凝土砌筑，安装PGZ铸铁闸门。

（3）斗口：斗口形式为混凝土预制管式圆涵(Φ1.0m、Φ0.8m、Φ0.6m)，进出口及管底基础均采用M7.5浆砌石砌护，闸室为混凝土结构，均为整体式闸门，规格及型号为PGZ铸铁闸门（1.0m×1.0m、0.8m×0.8m、0.6m×0.6m），管涵长度均为2m，带路的管涵后接5m×1.5m生产桥。共布设17座。

（4）农口：农口形式为混凝土预制管式圆涵(Φ0.4m)，进出口及管底基础均采用M7.5浆砌石砌护，闸室为混凝土结构，均为整体式闸门，规格及型号为PGZ铸铁闸门（0.4m×0.4m），管涵长度均为2m，带路的管涵后接5m×1.2m生产桥。共布设35座。

（5）支沟过支渠涵：支沟穿支渠涵采用方涵的形式（1.2m×1.5m），结构形式为M7.5浆砌石挡土墙、C25钢筋混凝土桥板的形式；共布设1座。