淺談大型灌區(qū)小型建筑物的布置

張 順， 何 勝 冰， 王 鵬

(1.四川省水利水電勘測設(shè)計研究院，四川 成都 610072；2.涼山州鹽源縣水務(wù)局，四川 鹽源縣 615700)

1 小型建筑物概述

小型建筑物根據(jù)輸水渠道功能需要布置有以下幾種，包括：分水建筑物、泄水及排水建筑物、節(jié)制建筑物、交叉及便民建筑物。

分水建筑物是根據(jù)灌溉輸水渠道的走向布置以及灌溉的需要進行設(shè)置的建筑物。主要包括分水閘、放水洞。

泄水及排水建筑物是為了在渠道檢修或事故情況下對渠道內(nèi)水流進行宣泄以及渠道排洪的需要而設(shè)置的建筑物。主要包括泄水閘、退水閘、泄水渠、山溪涵洞、山溪渡槽等。

節(jié)制建筑物是根據(jù)分水、泄水、排水建筑物布置的需要而具體設(shè)置的建筑物。節(jié)制建筑物主要為節(jié)制閘。

交叉及便民建筑物是由于渠道走向布置與原本就存在的公路、機耕道路、人行道路相互交錯，切斷了原來的通道而設(shè)置的建筑物。主要包括：公路橋、機耕橋、人行橋、機耕涵、公路涵、檢修梯步等。

2 小型建筑物布置

2.1 閘的布置

根據(jù)功能性的不同，在干支渠上設(shè)置有分水閘、節(jié)制閘、泄水閘。泄水閘與泄水渠相結(jié)合。

分水閘應設(shè)在分水渠道的進口處，根據(jù)灌溉輸水渠道的布置，按單向、雙向、多向分水，分水閘形式根據(jù)分水流量的大小可采用開敞式和潛孔式，若渠道為多泥沙渠道，分水閘底檻高程應比渠道底高程高10 cm以上。

為了保證灌溉渠道的正常運行及檢修，在灌溉渠道上設(shè)置節(jié)制閘。節(jié)制閘應設(shè)置在灌溉渠道輪灌組分界處、渠道斷面急劇變化處、以調(diào)節(jié)或截斷渠道水流的位置。節(jié)制閘設(shè)計原則：

(1) 在干渠系重點建筑物進口處，與泄水閘配合設(shè)置；

(2) 當分水閘流量較大，導致干渠水面急劇變化，或者需要把干渠水位壅高以保證分水閘取水時，應在分水閘下游側(cè)設(shè)置節(jié)制閘；

(3) 節(jié)制閘中心線應與渠道中心線重合；

(4) 節(jié)制閘應設(shè)置為開敞式，閘底檻檻頂與渠底齊平。

(5) 閘孔設(shè)計過水斷面積宜與渠道過水斷面積相適應。

當灌溉渠道發(fā)生事故危及渠道安全時，需要把事故渠道內(nèi)的水及時宣泄以方便渠道的檢修，因此需要設(shè)置泄水閘。泄水閘的布置應與泄水渠布置相結(jié)合，在保證渠道來水能及時宣泄的前提下，應盡量做到泄水渠最短，且經(jīng)濟合理。

泄水閘與泄水渠的泄水流量應按下游天然河溝的承載力進行分析后進行設(shè)置。泄水閘設(shè)計原則：

(1)閘的中心線與渠道中心線的夾角宜取60°～90°，閘室進口應與上級渠道平順連接并盡量保持渠頂交通順暢；

(2)灌溉渠道重點建筑物原則上應設(shè)置泄水閘；

(3)泄水閘宜與節(jié)制閘相結(jié)合；

(4)閘室結(jié)構(gòu)宜設(shè)為開敞式，底檻檻頂與渠底齊平或低于渠道底板高程；

(5)泄水閘連接著泄水渠，泄水渠軸線應盡量順直，盡可能減少彎道布置，在匯入較大的天然河溝前，應設(shè)置消能防沖設(shè)施。

2.2 放水洞布置

放水洞布置應結(jié)合灌區(qū)的灌面要求進行布置。

沿著干、支渠經(jīng)過的地區(qū)，有高程介于干渠與支渠之間，且距離支、斗渠距離較遠而無法通過斗、農(nóng)渠進行灌溉的灌面。為了保證灌溉渠道發(fā)揮最大的灌溉效益，在干、支渠2側(cè)根據(jù)實際情況設(shè)置直灌面。直灌面的灌溉由放水洞進行灌溉。

由于直灌面一般灌面較小，因此對應需要的灌溉流量較小，放水洞洞身直徑較小。為了保證灌區(qū)中長期的用水，預制管直徑最小應大于300 mm，對于局部對流量需求較大的灌面，根據(jù)實際需求量計算管徑。放水洞洞身結(jié)構(gòu)可采用鋼筋混凝土預制管、PE管等材料，在放水洞末端設(shè)置閥門，控制放水洞下游放水水量。

2.3 人行橋、機耕橋、公路橋、機耕涵、公路涵布置

在灌溉渠道經(jīng)過的地方，把原來存在的道路截斷造成不方便或無法通行，根據(jù)需要和道路的種類設(shè)置人行橋、機耕橋、機耕涵、公路橋、公路涵。道路在渠道上為橋，在渠道下為涵。橋(涵)應在滿足灌區(qū)老百姓生產(chǎn)生活方便的情況下，應選在渠線順直、水流平緩、渠道2側(cè)地質(zhì)條件良好的渠段上，并與原來道路相結(jié)合進行布置。橋(涵)宜盡量與渠道的縱軸線正交，當斜交不可避免時，其相應銳角應大于45°，以減小其長度。

人行橋最小間距按500 m左右進行設(shè)置，當原道路較密時，在滿足灌區(qū)老百姓生活方便的前提下，可根據(jù)實際情況對部分被截斷的道路進行合并，與渠道管理公路結(jié)合進行設(shè)置。結(jié)合鄉(xiāng)間百姓的通行要求，人行橋?qū)挾纫话憧砂?.8 m進行設(shè)計。有特殊要求時，可適當增加人行橋?qū)挾取?/p>

機耕橋(涵)、公路橋(涵)，應與原本存在的機耕道路，公路進行結(jié)合設(shè)計。機耕橋(涵)在不低于原道路寬度的前提下，宜按單車道進行設(shè)計。按單車道進行設(shè)計不設(shè)置人行道時橋面寬度不宜小于4 m，考慮人行道時為5m。當原有機耕道路較寬(雙車道)，需要設(shè)置雙車道。雙車道設(shè)計橋面寬度不宜小于6.5 m。橋(涵)設(shè)計荷載按公路二級荷載進行設(shè)計。公路橋(涵)寬度應與原公路寬度保持一致，其設(shè)計等級與荷載荷載應與原公路等級、荷載等級一致。

當原道路比渠頂高程高時，布置為橋，橋孔布置應符合以下規(guī)定：

(1)跨渠橋兩端橋臺迎水面之間的總長度應大于渠道加大流量對應的水面寬度，因橋墩(臺)的影響而產(chǎn)生的渠道水面壅高值不應大于0.1 m。

(2)跨渠橋梁的橋墩(臺)應與渠道防滲措施妥善連接，不應降低渠道原來設(shè)計的防滲標準。

(3)跨渠橋梁梁底以下的安全加高為：對于建筑物級別為1級、2級、3級渠道分別取1.0 m、0.7 m、0.5 m，對于4級、5級渠道取hj/4+0.2 m(hj為渠道加大流量對應的水深，單位為m)。

(4)跨渠橋車道上凈高應大于4.2 m，橋面以上凈空界限內(nèi)，不應修建其他建筑物。

2.4 山溪涵洞、渡槽布置

為了保證灌溉渠道的防洪安全，灌溉渠道經(jīng)過的地方原則上洪水不應入渠，應通過排水設(shè)施把洪水引走。對渠道經(jīng)過的原來就存在的匯水集中且無法引走的天然匯水溝渠，考慮布置山溪涵洞與山溪渡槽。對于高于渠頂高程的原溝渠，布置山溪渡槽，反之，布置山溪涵洞。渡槽(涵洞)布置應符合下列要求：

(1)渡槽(涵洞)軸線宜為直線，其走向應有利于泄流流態(tài)和型式，進出口水流平順。

(2)渡槽(涵洞)軸線應與原溝渠中心線一致，其進出口水面應與原溝渠水面平順銜接，其過流能力應根據(jù)被保護的輸水渠道防洪標準進行設(shè)計。

(3)渡槽(涵洞)軸線宜與灌溉渠道正交。

(4)渡槽出口應盡量與原溝渠天然坡度一致，在出口陡坡末端應考慮消力池，經(jīng)消能后與原溝渠順接。

(5)渡槽橫斷面在滿足過流能力情況下應優(yōu)先選用單孔U型(矩形)斷面，如果與人行橋結(jié)合時，應設(shè)置為矩形斷面，并且在頂部2側(cè)設(shè)置欄桿。

(6)涵洞橫斷面在滿足過流能力情況下應優(yōu)先選用單孔矩形斷面，當流量較大或涵洞高度受限時宜采用相同的多孔矩形斷面。多孔涵洞應采用兩孔或三孔一聯(lián)布置，各聯(lián)之間宜設(shè)通縫分離，且縫中應設(shè)置止水。

2.5 檢修梯步布置

為了保證渠道的正常檢修及維護能夠順利進行，在渠道的明渠段應設(shè)置檢修梯步，檢修梯步應結(jié)合渠道上的建筑物進行布置。檢修梯步一般布置在渠系重點建筑物的進出口以及長隧洞的進出口等部位，在明渠的布置間距大約為800 m。檢修梯步邊坡在保證渠頂管理公路的整體性前提下，石方渠道上按1∶1進行設(shè)計，在土方渠道上按1∶1.5進行設(shè)計。

2.6 陡坡布置

在不影響灌面的情況下，渠線底高程出現(xiàn)大的變化，此時宜采用陡坡連接，陡坡的布置應符合下列原則：

(1) 符合渠道設(shè)計功能，水力條件良好，與上、下游渠道水面平順銜接；

(2) 具備完善的防滲和排水系統(tǒng)；

(3) 陡坡末端消能充分，出流平穩(wěn)；

(4) 陡坡陡槽內(nèi)表面宜采取加糙措施(齒槽、大卵石)，以降低陡坡末端水流流速；

(5) 陡坡側(cè)墻高度應根據(jù)各段水面高度，加安全超高確定，安全超高值取30～50 cm。

3 結(jié) 語

通過對灌區(qū)小型建筑物布置的分析，總結(jié)出小型建筑物設(shè)置的原則，作為以后灌區(qū)小型建筑物布置設(shè)計的借鑒、參考。