丹西中型灌区节水配套改造项目设计

李志强

（河南省豫北水利勘测设计院有限公司，河南 安阳 455000）

1 丹西中型灌区现状

丹西灌区位于河南省沁阳市东北部的太行山南麓，北靠太行山，南眺沁河，东临丹河，西至沁阳市的西向镇。丹西灌区设计灌溉面积35 510 hm2，目前有效灌溉面积22 110 hm2。灌区主要引水工程有丰收渠和友爱河两条干渠，分别在常平乡四渡村北和山王庄陈庄村北的丹河右岸引水，渠道工程分别沿太行山半坡和山脚，由东向西延伸，总长32.10 km。支渠14 条，由东向西平行布置，垂直于干渠，呈由北向南走向，总长38 km。2条干渠上原共配套各类建筑物252座，支、斗渠上渠系建筑物不配套，需进一步完善。骨干工程建设于20世纪五六十年代，经济困难，物资缺乏，渠道及建筑物均采用白灰砂浆砌筑，建筑材料和施工质量较差。由于水价低且收费不到位，管理单位资金缺乏，工程管护及维修困难，致使灌区工程在“先天不足，后期失修”的情况下，日趋老化，病险严重，造成渗漏严重、工程破损、渠道及建筑物坍塌等现象，工程完好率仅为56%，亟须进行技术改造及除险加固。

2 存在的问题

2.1 干支渠渗漏严重，存在坍塌隐患

丰收渠渠道局部段裂缝沉陷、渗漏严重，部分渠道基础吊空，缺乏必要的防护措施，暗渠拱顶多数塌陷，过村段存在安全隐患。友爱河渠道局部段渗漏严重，暗渠拱顶老化塌陷，存在安全隐患。且暗渠段较长，给清淤工作带来极大不便，致使渠道淤积量增加，输水能力大为下降。

2.2 干支渠系建筑物不配套，影响工程正常运

丰收渠渠首缺乏配套引、泄水工程。丰收渠渠首位于常平乡四渡村北的丹河右岸，目前引水方式为低坝引水，采用卵石堆垒筑堰增加入渠流量，引水效率极低，堰后冲刷严重。且缺乏引水闸和泄洪闸对河流水量进行调节控制，在河流枯水季节，水量浪费严重，而在洪水期，由于担心泥砂淤积河道，不能大量引水，严重影响渠道的引水量，成为制约灌区发展的瓶颈工程。爱河干渠上仅布置有2座节制闸，其他支渠引水靠临时筑堰，不能及时有效调节灌溉水量，给管理工作带来极大不便。

3 丹西中型灌区节水配套改造项目设计分析

3.1 渠道防渗设计方案比选

丰收渠总长19.40 km，其中暗渠长5.37 km（桩号1+530～6+900）。明渠断面为矩形，渠道临空侧大部分用白灰黏土浆砌石砌筑，渠墙临水面采用料石砌筑，墙体内部为白灰黏土浆和碎石，现状明渠大部分勾缝脱落，部分渠墙白灰土浆淘空，渗漏、淤积特别严重，且部分渠墙变形失稳。此次防渗处理初选现浇混凝土衬砌与水泥砂浆勾缝两种方案进行比较，渠道典型断面采用丰收渠1+530-6+900 段断面，各种方案的优缺点见表1。经综合分析计算，此次渠道防渗选取现方案二，即选用现浇混凝土衬砌方案。

表1 渠道防渗设计方案对比表

3.2 渠道加固设计

3.2.1 丰收渠加固设计

3.2.1.1 防渗加固设计

丰收渠干渠（桩号1+530～7+700）渠段，改造长度为6.17 km。原砌石渠道老化失修，渠道渗水、漏水严重。此次设计对渠道进行清淤后，采用C20细石混凝土衬砌，侧墙衬砌厚12 cm，渠底衬砌厚10 cm。混凝土衬砌与砌石之间设置φ6@1 000 拉结钢筋，深入浆砌石。渠道衬砌每5 m 设一道横向伸缩缝，内填聚乙烯低发泡沫板。根据规范，渠道侧墙护砌顶高程高于渠道加大水位0.30 m。

3.2.1.2 明渠改暗渠

丰收渠干渠（桩号1+530～4+700）渠段，改造长度为2.02 km。渠线穿过村庄较多，暗渠段拱顶多数塌陷，存在安全隐患。明渠段存在群众将生活垃圾向渠道内倾倒现象，致使渠道不能正常输水。且渠道局部两侧山坡较陡，遇汛期洪水时，山体表层风化岩体滑入渠内，造成渠道堵塞。此次设计将现状暗渠毁坏拱顶拆除重砌，局部贴山坡段明渠改暗渠，采用M7.5浆砌砖拱圈，壁厚0.40 m，并用M10水泥砂浆填拱脚。

3.2.1.3 渠墙翻砌

丰收渠干渠（桩号1+800～7+700）渠段，渠墙翻砌长度为1.95 km。原砌石渠道老化失修，渠道裂缝、沉陷，变形严重。此次设计对渠道进行清淤后，采用M7.5 浆砌石按原断面进行翻砌整修。

3.2.2 友爱河干渠加固设计

3.2.2.1 防渗加固

友爱河干渠（桩号2+614～7+238）渠段，改造长度为4.62 km。原砌石渠道老化失修，渠道渗水、漏水严重。此次设计对渠道进行清淤后，采用C20 细石混凝土衬砌，侧墙衬砌厚12 cm，侧墙护砌高程高出设计水位0.30 m，渠底衬砌厚10 cm。混凝土衬砌与砌石侧墙之间设置φ6@1 000 拉结钢筋，深入浆砌石。渠道衬砌每5 m设一道横向伸缩缝，内填聚乙烯低发泡沫板。

3.2.2.2 明渠改暗渠

友爱河干渠（桩号2+614～3+354、4+000～4+250、4+692～5+300）渠段，改造长度为1.598 km。渠线穿过村庄较多，暗渠段拱顶多数塌陷，存在安全隐患。明渠段存在群众将生活垃圾向渠道内倾倒现象，致使渠道不能正常输水；且渠道局部两侧山坡较陡，遇汛期洪水时，山体表层风化岩体滑入渠内，造成渠道堵塞。此次设计将现状暗渠毁坏拱顶拆除重砌，局部贴山坡段明渠改暗渠，采用M7.5 浆砌砖拱圈，壁厚0.40 m，并用M10 水泥砂浆填拱脚。

3.2.2.3 渠墙翻砌

友爱河干渠（桩号2+750～6+054）渠段，渠墙翻砌长度为2.192 km。原砌石渠道老化失修，渠道裂缝、沉陷，变形严重。此次设计对渠道进行清淤后，采用M7.5 浆砌石按原断面进行翻砌整修，并采用C20细石混凝土衬砌，衬砌厚度12 cm。

3.3 渡槽工程设计

丰收渠重建渡槽3 座，分别为三渡沟渡槽、闹沟渡槽和庙岭后渡槽。此次改造需要将槽身及浆砌石墩全部拆除重建。

根据丰收渠纵断和设计流量，三渡沟渡槽、闹沟渡槽和庙岭后渡槽设计流量为3.02 m3/s，加大流量为比降1/2 000，槽身设计采用钢筋混凝土单孔简支矩形有横杆结构。结合所在丰收渠渠道设计水深、渠深和底宽，综合确定3 座渡槽布置及结构形式均相同，净宽2.50 m，净深1.80 m。根据地形，三渡沟渡槽一跨12 m，闹沟渡槽一跨10 m，庙岭后渡槽一跨8 m。

渡槽砌石挡土墙稳定计算。渡槽与上下游渠道连接下部采用M7.5 重力式浆砌石墩支撑，墩高3～5 m，基础设施M7.5浆砌石扩大基础，为满足挡墙稳定要求，挡墙后填砂性土。根据《水工挡土墙设计规范》，在各种运行情况下，浆砌石墩台抗滑稳定安全系数、抗倾安全系数等应满足规范要求。浆砌石墩台抗滑稳定按下式计算：

式中：K—抗倾安全系数；MY—抗倾力矩之和（t·m）；M—倾覆力矩之和（t·m）。

4 总结

总而言之，在丹西中型灌区中，很多骨干工程建设时间较早，至今已经老化比较严重，存在渗漏、工程破损、渠道及建筑物坍塌等现象，亟须进行技术改造及除险加固。因此，应加强对该灌区节水配套的改造实施，有效实现问题解决，促使灌区在农业灌溉方面发挥出应有的作用价值。