楊輝（河南省桐柏縣水利局　南陽　474750）

二郎山灌區(qū)末級渠系改造設(shè)計

楊輝
（河南省桐柏縣水利局南陽474750）

二郎山灌區(qū)系中型自流灌區(qū)，位于桐柏縣西北，東起二郎山水庫，西至312國道，南以鴻雁河為界，北與唐河縣接壤。屬長江流域，控制流域面積113.5 km2，建有干渠一條，長21.5km，支渠六條，長40.5km。該灌區(qū)是20世紀(jì)60年代初“民辦公助”共建的，渠系大部分是土渠，經(jīng)過30多年的運行，工程老化，年久失修，渠道輸水能力小，渠道水利用系數(shù)低。

灌區(qū)渠系末級改造

1　灌區(qū)渠系現(xiàn)狀

1.1干渠現(xiàn)狀

干渠0+000～14+903，渠底寬2.2m，渠深為2m，14+903～21+670渠底寬2.5m，渠深1.6m。干渠共有建筑物130座，10+100以前渠線盤山蜿蜒彎曲，坡水入渠，向渠內(nèi)排洪嚴(yán)重，10+100～14+903渠線沿泌桐縣界行走。其中13+000～13+900渠段跨越泌陽縣境，14+903～21+670干渠為寬淺式斷面，穿越起伏壟崗，跌水多，斗農(nóng)渠引水困難，干渠原設(shè)計加大流量4.5m3/s，在盤山段最大只能通過2.5m3/s，稍大就會漫堤。這說明渠道比降不合理，輸水建筑物過流能力存在嚴(yán)重問題。干渠設(shè)置斗農(nóng)門相當(dāng)多，管理困難，造成上下游用水矛盾。10+200、10+650處大填方渠段，背水坡兩處大滑坡，至今未得到處理，干渠已建排水涵洞，大部分過流能力很低，危及干渠安全。整個干渠大部分渠段雖用素混凝土護坡，但由于襯砌質(zhì)量差，又未及時維修完善，損壞相當(dāng)嚴(yán)重，滲漏和沖刷問題并未得到徹底解決。干渠的四里沖渡槽水毀嚴(yán)重，現(xiàn)正組織重修。其他跌水、橋梁和樞紐建筑物也都有不同程度的滲漏現(xiàn)象。再加上輸水線路長，沖刷淤積嚴(yán)重，水量的損失極為巨大，進行節(jié)水灌溉續(xù)建配套已迫在眉睫。

1.2支渠現(xiàn)狀

灌區(qū)原設(shè)計有支渠6條，全長41.525km。其中：一支長5.2km，二支長9.775km，三支長4km，四支長3.9km，五支（現(xiàn)為六支）長6.87km，六支（現(xiàn)為七支）長11.78km，都有不完善的固定渠線。支渠上現(xiàn)有建筑物59座，其中，較完好的12座，全部損壞的3座（跌水），嚴(yán)重阻水的10座（橋梁），不完善的22座（斗、農(nóng)門），布局不合理的12座（斗、農(nóng)門）。

支渠工程存在以下問題：①渠線沿制高點布置，形成高水低灌、跌水多；②所有渠線大部分都在脹縮土段；③維持一組一渠、一戶一渠、一塘一渠的斗農(nóng)門特別多，管理困難；④斗農(nóng)門橋無控制設(shè)備；⑤除油田新建橋梁外，所有橋孔都是阻水橋孔；⑥建筑物長期失修，損壞嚴(yán)重；⑦沒有統(tǒng)配用水計劃，上、下游用水矛盾突出；⑧支渠以下配套渠系很少，大部分是放水串灌；⑨支渠上部分較好的建筑物，調(diào)整水力要素后，可利用的不多。以上均說明了支渠浪費水量的嚴(yán)重性。

1.3排水渠系

灌區(qū)內(nèi)溝壑縱橫，田塊破碎，主要依靠天然河溝作排水渠系，排水順暢，無排水工程。

2　工程設(shè)計

2.1建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

二郎山灌區(qū)地處淮河流域，屬中型灌渠，灌溉設(shè)計保證率為75%。排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：排水標(biāo)準(zhǔn)達到3～5年一遇，建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)達到10年一遇。末級渠系水利用系數(shù)達到80%以上。

2.2建設(shè)主要內(nèi)容

斗渠工程：修建斗渠全長38.5km，其中干斗渠整修加固硬化襯砌12.5km；新建支斗渠22km。布置渠系建筑物162座，其中修建閘門32座；交通橋42座；斗農(nóng)門21座；新建倒虹吸8座，整修加固倒虹吸2座；建跌水6座；建管理房8座，每座40m2；建渡槽1座；建量水槽46座。

農(nóng)渠工程：修建農(nóng)渠全長15.9km，其中干農(nóng)渠整修5.3km；新建支農(nóng)渠10.6km。布置渠系建筑物90座，其中分水閘28座，交通橋24座，斗農(nóng)門22座，倒虹吸4座，建跌水12座。

毛渠工程：新建毛渠72條，共28km。布置渠系建筑物30座，其中分水閘12座，交通橋12座，倒虹吸6座。

排水工程：新建斗溝9.6km，農(nóng)溝10.5km，毛溝6km。

2.3渠系主要設(shè)計

2.3.1主要建筑物設(shè)計

對渠系建筑物的設(shè)計考慮，要從實際情況出發(fā)，有利于灌溉，有利于灌區(qū)管理，有利于保護渠道，有利于群眾生產(chǎn)。在此思想指導(dǎo)下，本著“工程設(shè)計簡單，易于施工，工程量小，投資少，就地取材，多快好省”的原則布設(shè)了閘樞紐，斗農(nóng)門、交通橋、倒虹吸、渡槽、隧洞及渠道的退水和排水建筑物，使工程達到布局合理、造型美觀、經(jīng)久耐用的目的。針對灌區(qū)的排水和退水問題，盡量利用天然河道和現(xiàn)有的蓄水工程，此次規(guī)劃新建斗溝9.6km，農(nóng)溝10.5km，毛溝6km。

排水渠系建筑物：主要是各種橋梁。在規(guī)劃設(shè)計中，既有一定的間躡，又根據(jù)實際情況，在村與村之間以及土地插花處適當(dāng)增設(shè)一些生產(chǎn)橋，方便群眾生產(chǎn)。

充分利用現(xiàn)有建筑物。該范圍內(nèi)的建筑物，經(jīng)過輸水能力及強度校核，凡符合要求的予以利用，局部不合標(biāo)準(zhǔn)的進行改建，完全不合標(biāo)準(zhǔn)的拆除重建。

建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)山區(qū)地形復(fù)雜、田場破碎、田間工程分散、體積小等特點，建筑物多采用預(yù)制安裝，盡量向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化方向努力。同時考慮充分利用當(dāng)?shù)夭牧?，方便施工，降低造價，加快進度。做到經(jīng)濟合理、安全實用、式樣美觀。

節(jié)制閘、泄洪閘均為開敞式，過水?dāng)嗝鏋榫匦?，采用混凝土及砌石結(jié)構(gòu)；橋面及啟閉梁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；閘門板寬度大于1m的，采用鋼筋混凝土土閘門；寬度小于1m的，采用鑄鐵閘門，啟閉機為手搖桿式。

斗、農(nóng)門型式，選用涵管式，除管身或蓋板、臺柱及啟用梁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外，其余部位采用混凝土及漿砌石結(jié)構(gòu)，啟閉房為漿砌磚結(jié)構(gòu)。

跌水為開敞的直接式，跌差不大時，各部位采用混凝土結(jié)構(gòu)。

灌溉系統(tǒng)采用平板橋型式：公路橋按汽—10級設(shè)計；農(nóng)拖橋按舊汽—8設(shè)計；農(nóng)汽橋按舊汽—10設(shè)計，凈寬為4.5m；手拖橋按3.5t大車設(shè)計。橋板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，橋緣及底板為混凝土結(jié)構(gòu)，橋墩為漿砌石結(jié)構(gòu)。排水系統(tǒng)根據(jù)不同情況，選擇平板橋及拱橋兩種型式，平板橋結(jié)構(gòu)與灌溉系統(tǒng)相同，拱橋拱圈為混凝土，墩及護坡人字墻為漿砌石，底板為混凝土。

倒虹工程長度10m，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計流量4m3/s，根據(jù)水力計算內(nèi)徑1.6m，應(yīng)力分析管壁厚0.2m，為了施工的方便，配置了雙層鋼筋。

2.3.2量水設(shè)施結(jié)構(gòu)方案設(shè)計

水躍量水槽可用磚、石、混凝土建筑。水躍量水槽的過槽流量可按下式計算：

Q=1.71mBH1.5

式中：B—進口喉道寬度，m；

H—水深，m；

m—流量系數(shù)，隨喉道寬度而定，用實測方法求得。

流量系數(shù)m無實測資料時，可參考下列數(shù)值：

B=1.5m，m=0.96；B=2.0m，m=0.98；

B=4.0m，m=0.99。

當(dāng)實際喉道斷面關(guān)系與B=H1.5所表示的相差懸殊時，m值應(yīng)稍減小。

2.3.3典型渠道縱橫斷面設(shè)計

典型渠道縱橫斷面設(shè)計選在位于安棚鎮(zhèn)秋樹莊村、李榮莊村的四支一斗、二斗。

2.3.4流量及渠道斷面設(shè)計

根據(jù)該灌區(qū)的情況，由于灌溉面積不是太大，參數(shù)參考有關(guān)資料選定，配水不考慮小型工程的調(diào)節(jié)，按最不利情況由灌區(qū)渠道負擔(dān)，干渠支渠、干斗考慮續(xù)灌，支斗采用輪灌，工程設(shè)計到斗、農(nóng)、毛渠，平面布置到農(nóng)渠。

a.斗、農(nóng)渠流量設(shè)計

采用分組輪灌的辦法，共分兩輪灌組，只計算設(shè)計流量，計算公式如下：

式中：q凈—凈灌水率，m3/s/萬畝；

A組—輪灌組控制面積，萬畝；

η—渠系水利系用數(shù)，η斗=0.7，η農(nóng)=0.85。

b.從半斗渠上取水的農(nóng)毛渠流量

按控制面積的大小進行配水：

式中：A農(nóng)·毛—某農(nóng)（毛）渠控制面積，萬畝；

A組—輪灌組面積，萬畝；

Q組—輪灌組流量，m3/s。

c.灌溉渠道縱橫斷面的設(shè)計

（2）糙率：斗農(nóng)毛渠混凝土護坡段選用0.017。

（3）比降：從五支口的底板高程點開始，按照“上級渠道的設(shè)計水位應(yīng)高于下級渠道的設(shè)計水位”的要求，考慮到沿程及局部水頭損失（橋、節(jié)制閘的局部水頭損失按0.05m，進水閘及渡槽按0.1m計），自上而下控制。

（4）根據(jù)灌區(qū)內(nèi)土質(zhì)選：0.3m3/s=V不淤＜V允許＜V不沖＜0.8m3/s。

（5）邊坡：根據(jù)灌區(qū)土質(zhì)特性，選為1∶1。

（6）水位推算：按水稻灌溉的要求，按地面灌水深度0.1～0.2m進行推算。

（7）超高：以加大流量的水力計算，確定渠堤的超高，混凝土渠：e=0.1～0.15m。

（8）為方便施工，渠底寬度一般不小于0.3m。

d.排水溝的設(shè)計

按規(guī)定，關(guān)于小面積設(shè)計排水模數(shù)，在無實測的資料時，利用下式進行計算：

旱地排澇模數(shù)：q=R/3.6T·t

式中：q—旱地排澇模數(shù)，m3/s/km2；

R—設(shè)計徑流深，選用平氏水文站實測的徑流資料，m；

T—排澇歷時，取3d；

t—每天排水時數(shù)，取自流排水情況24h。

根據(jù)計算，設(shè)計成果：利用江河、栗樓河作為排澇斗溝，農(nóng)溝利用灌區(qū)內(nèi)的天然排水溝，加以疏通整修，使該范圍內(nèi)的毛溝深度不小于0.6m，逐級加深0.2m。

3　結(jié)論

二郎山灌區(qū)目前的灌溉渠系水利用率平均為55%左右。該項目實施后可達到80%左右，可大大改善該灌區(qū)工程運行狀況，有效提高灌區(qū)水利用率和灌溉保證率，同時也提高了灌區(qū)畝均增產(chǎn)值和農(nóng)民人均增加收入■