安陽市灌區(qū)支斗渠管道化改造可行性分析

韓旭++宋曉陽++蔡潔

摘要：支渠和斗渠的混凝土襯砌率過低會影響到干渠下方的各渠系水資源利用率，因此需對其進行改造。文章分別從技術(shù)、建設(shè)、施工管理和效益上對支斗渠的管道化改造進行分析，以保證安陽灌區(qū)水資源的充分利用。

關(guān)鍵詞：安陽灌區(qū)；支渠；斗渠；管道化改造；水資源 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV737 文章編號：1009-2374（2015）34-0025-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.34.013

1 基本概況

支渠和斗渠的混凝土襯砌率過低會影響到干渠下方的各渠系水資源利用率，這種情況下各渠系的水資源利用率一般不超過0.55。雖然如此，這些渠系也為安陽灌區(qū)帶來了很多經(jīng)濟利益。目前我們的目標就是采取適當?shù)氖侄伪ＷC水資源利用率的提高，這就要求我們必須要對灌區(qū)進行改造。

2 渠系改造措施

渠水利用率經(jīng)常會受到支、斗渠襯砌的影響，如果混凝土的襯砌率過低就會造成水分滲漏，加大水分的蒸發(fā)，大大降低了渠水的利用率。所以這就要求我們必須要重新挖掘渠道對支渠進行徹底的改造。保證新渠基有較厚的砂礫石墊底，一般墊底石厚度在60cm左右。除此以外，還要保證在混凝土的襯砌過程中使用的預(yù)制板不超過80cm。設(shè)計流量、設(shè)計縱坡、糙率系數(shù)都是渠道橫斷面尺寸的影響因素。明渠均勻流公式是在計算渠道橫斷面大小時使用的主要方法。公式如下：

式中：

Q——渠道設(shè)計流量（m3/s）

A——渠道過水斷面面積（m2）

C——謝才系數(shù)C=R1/6/n

R——水力半徑（m）

i——渠底比降

管材的耐久性和管徑大小等物理性能由于科技的發(fā)展得到了提高。特別是玻璃夾砂管道由于自身輕巧、內(nèi)壁不粗糙、長時間的使用期限和設(shè)計靈活等優(yōu)點經(jīng)常會被使用在我國當前的建筑市場中。像安陽這樣的由水庫引水自流灌溉的中小型灌區(qū)，支、斗渠管道化改造是可能的。管道直徑計算采用的水力學(xué)公式為：

式中：

D——管道直徑（m）

Q——渠道設(shè)計流量（m3/s）

v——管道設(shè)計采用的設(shè)計流速（m/s），一般在1.5～2.0m/s之間選取

3 安陽渠區(qū)的節(jié)水改造是我國渠區(qū)改造的成功案例

在整個改造中，在距離干渠3400m處開出支渠從而達到引水目的，原有的飲水渠是東西走向的土渠并且在自身超過1/200不大于1/50的自然縱坡作用下，該飲水渠可以承受1200畝灌溉所需的水量。經(jīng)過改造后，渠道引水量得到了提升一般可達到0.8m3/s，渠道的半徑也擴大為0.2m，底寬為0.44m，深度為0.75m，這樣一來經(jīng)過改造的渠道由于引水量以及存水量的增加就可以完成更大面積的灌溉任務(wù)。為防止渠道凍脹破壞，渠基置換砂礫石墊層，陽面換填0.6m，陰面、渠底換填厚度均為0.8m，設(shè)計橫斷面如圖1所示：

如果在對渠道進行設(shè)計時，我們使用管道輸水和承插連接的組合的手段，那么在選取經(jīng)濟流速時一定要選擇中間值即1.8m/s。此值配合上0.8m的管道半徑和0.4MPa的抗內(nèi)壓強度就可以達到設(shè)計的最佳效果。設(shè)計橫斷面如圖2所示：

圖2 管道輸水方案3支、斗渠管道化改造可行性分析

3.1 渠道改造的技術(shù)分析

水和水頭壓力是影響管道輸水效果的兩個主要因素。只有水中的泥沙含量不超過一定標準，并且沒有雜質(zhì)，才能保證管道通暢，從而提高管道輸水的質(zhì)量。安陽灌區(qū)的水質(zhì)完全符合這一標準，所以我們只需著重注意灌區(qū)的水頭壓力這一要素。如果干渠內(nèi)進入漂浮物，可在支斗渠進水口處設(shè)置攔污柵解決。要想控制安陽灌區(qū)的水頭壓力，必須把相關(guān)理論知識與灌區(qū)歷年經(jīng)驗結(jié)合起來，將集中輪灌使用在支渠和斗渠中。

渠道中的引水量一般在1.0m3/s以下，支渠最長不超過2.0km，并且渠道管徑最大為800mm，渠道的縱坡一般大于1/500但不超過1/30，最大沿程水頭損失不足1.0m，局部水頭損失按1.5m考慮，則管道工作水頭為2.5m。灌區(qū)的底坡需降低1/40～1/60以保證干渠與等高線垂直，使得在渠管口增加2.5m的水頭的方案變得可行。

3.2 建設(shè)成本分析

在安陽灌區(qū)我們可以對中型灌區(qū)進行節(jié)水改造，這種利用襯砌進行支渠改造方法的主要費用在45萬/公里左右。現(xiàn)階段我們還可以通過玻璃夾砂對管道進行輸水處理，這種方法的成本在43萬/公里左右。對比這兩種方法我們不難看出，利用管道輸水可以有效地節(jié)省費用降低工程成本。此外，渠道輸水使用的主要原材料即混凝土的使用年限是20年，但是管道輸水中的玻璃夾砂管道一般可以使用30年。如果使用渠道輸水，不僅成本高，而且使用年限低不利于實現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟利益，所以在安陽灌區(qū)我們一般使用管道輸水作為主要的輸水方式。

3.3 施工過程和施工過程管理分析

我們要想利用渠系管道化手段改造灌區(qū)必須要做好混凝土的砼襯砌工作。要想襯砌混凝土就必須要對土石方進行挖掘。可是一旦開始了土石方挖掘工程，那么必然會破壞施工工程附近的生態(tài)環(huán)境。另外，在對混凝土開展模板架設(shè)、表面抹光等工程時，不僅要大批量使用機械，還需要用人工操作配合機械作業(yè)。人工操作在很大程度上會降低工作的準確性，尤其是對混凝土的表面進行抹光階段。相對而言，管道輸水具有很多優(yōu)點。由于管道主要利用承插式連接各個管道，利用這種方法不僅可以簡化連接，還可以加快施工速度，甚至還可以保證車間的生產(chǎn)質(zhì)量。除此以外，管道由于可以直接埋藏在地下的優(yōu)點，省去了我們對管道凍裂的預(yù)防工作。

要想減少土石的利用次數(shù)以及保證土渠的各個地段都可以得到灌溉，只有把管道壓輸水應(yīng)用在高墊方地段這一個有效措施。

3.4 管道化輸水應(yīng)用在支渠道和水渠道的經(jīng)濟效益

下面我們討論一下將管道化輸水應(yīng)用在支渠道和水渠道給我們帶來的經(jīng)濟效益：（1）有效地防止了水分由于蒸發(fā)和滲漏的缺失，大大提高了水資源利用率，保證了混凝土襯砌渠道的輸水速度；（2）能夠有效地減少耕地使用，尤其是在實施暗管改造后，大約可以省去4m2/畝，提高了機械的使用率，機械化水平提高；（3）耕地連片經(jīng)營為水量管理提供了便利。徹底實行一戶一個出水口后，逐漸實現(xiàn)了階梯水價促進規(guī)范化管理；（4）管理更加規(guī)范化，在對管道進行改造清理后，管道的淤泥減少，從而節(jié)省了清理費用；（5）新階段的灌區(qū)不再采取原始的人工工作，而是應(yīng)用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，逐步實現(xiàn)機械化和自動化保證灌區(qū)供水不

中斷。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段我國安陽灌區(qū)主要應(yīng)用的是支渠道改造和斗渠管道改造，這兩種改造技術(shù)可行性高，且工作簡單，成本低廉，甚至可以獲得較高的經(jīng)濟效益。由此可見，在安陽灌區(qū)使用支、斗渠管道改造的決策是正確的。

參考文獻

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作者簡介：韓旭（1984-），女，河南安陽人，供職于安陽縣躍進渠灌區(qū)管理局，研究方向：灌區(qū)。

（責任編輯：周 瓊）