青州仁河水庫灌區(qū)節(jié)水配套改造工程設(shè)計

何崗忠 ，馮　敏 ，房顯強

（1.青州市水利建筑總公司，山東 青州 262500；2.青州市仁河水庫管理局，山東 青州 262500）

仁河水庫灌區(qū)位于山東省青州市西南部，是以仁河水庫為水源進行自流灌溉的中型灌區(qū)。灌區(qū)通過矩形漿砌石明渠、穿山隧洞輸水實現(xiàn)農(nóng)業(yè)灌溉。仁河水庫灌區(qū)實施節(jié)水配套改造項目，通過對骨干工程進行改造，提高了灌區(qū)水利設(shè)施水平，為下一步實施農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)中低產(chǎn)田改造田間工程創(chuàng)造了水源條件，也為灌區(qū)做到旱澇保收、實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供了保障，實現(xiàn)了灌區(qū)的節(jié)水、生態(tài)、效益共同發(fā)展的目標。

仁河水庫灌區(qū)設(shè)計灌溉面積3 333.33 hm2。灌區(qū)自1980年動工興建，于1984年建成主干渠，長30 km。此后，經(jīng)過20余年的配套建設(shè)，又完成分干渠47.7 km，支渠以下渠道62 km。在30余年的運行過程中，由于工程老化、退化、年久失修等原因，現(xiàn)狀渠道淤積嚴重，壓頂破損，暗渠頂出現(xiàn)坍塌，部分渠段由于不均勻沉降出現(xiàn)裂縫，滲漏嚴重。部分隧洞除有淤積外，由于巖體完整性差，加之巖層風(fēng)化導(dǎo)致巖石較破碎，出現(xiàn)掉塊、局部產(chǎn)生塌方。由于節(jié)制閘、分水閘、泄水閘、放水口等建筑物毀壞、設(shè)備丟失導(dǎo)致整體工程報廢嚴重。到目前整個灌區(qū)工程完好率不足40%，建筑物完好率不足20%。

本次仁河水庫中型灌區(qū)節(jié)水改造項目主要針對一分干與三分干之間的8.5 km干渠、二分干渠3.74 km和三分干渠1.95 km，以及渠道相關(guān)附屬建筑物。工程主要位于廟子鎮(zhèn)境內(nèi)，共涉及渠系沿線及下游25個村莊和廟子鎮(zhèn)駐地1 100 hm2耕地，總?cè)丝?.31萬人。

1　工程建設(shè)模式選擇

中型灌區(qū)節(jié)水改造項目應(yīng)著力推進工程產(chǎn)權(quán)制度改革和以用水戶參與灌溉管理為重點的管理體制與運行機制改革。使規(guī)劃建設(shè)的項目建立完善的管護機制，工程管護主體在項目開工建設(shè)前需落實到位，并參與項目建設(shè)監(jiān)督，制定產(chǎn)權(quán)移交方案。工程建成后產(chǎn)權(quán)移交給農(nóng)民用水戶，由仁河水庫灌區(qū)灌溉協(xié)會和各分協(xié)會負責(zé)管護。

2　工程設(shè)計

中型灌區(qū)節(jié)水改造項目應(yīng)根據(jù)現(xiàn)狀實際情況，因地制宜選擇改造方案，彼此之間銜接得當。

2.1　渠道過水能力復(fù)核

用渠道設(shè)計流量校核現(xiàn)狀渠道過水能力，滿足設(shè)計過流能力的維持現(xiàn)狀襯砌斷面不變。不滿足過流能力的渠道，采用渠道疏浚，渠道襯砌，加高等措施進行處理。本灌區(qū)土壤、水文地質(zhì)等自然條件和作物種植情況相近，計算結(jié)果見表1：

2.2　明渠襯砌

對明渠漿砌石襯砌面進行清理，將表面的泥、土等雜質(zhì)清洗干凈，清至砌體的新鮮面；拆除鼓脹、脫落的砂漿，進行深剔縫后，用清水沖洗干凈，不得留有塵土和其他雜物。在漿砌石擋墻上打Φ12錨筋，并在錨筋上安裝掛Φ6@200鋼絲網(wǎng)后噴射5 cm厚的C25混凝土；渠道底部清淤后，澆筑15 cm厚C25混凝土，每5 m設(shè)一道伸縮縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)填聚乙烯泡沫板，且在混凝土表面3 cm內(nèi)采用水泥瀝青砂漿嵌縫。渠道進行加固后，渠道糙率減小，提高了渠道的輸水效率。另外，渠頂?shù)姆馍w措施不僅保證了灌溉水質(zhì)，同時有效的減少了周圍自然環(huán)境、人為活動對渠道的破壞。

表1　仁河水庫灌區(qū)渠道過水能力復(fù)核表

2.3　暗渠改造

現(xiàn)狀暗渠渠道為漿砌石、渠頂為干砌石拱形結(jié)構(gòu)，上覆土層厚0.3～1.0 m。其中多處渠段出現(xiàn)坍塌，基本失去了過水的能力。由于暗渠頂部均存在坍塌危險，本次改造將拆除存在坍塌危險的暗渠段干砌石渠頂拱圈，渠道上口采用0.15 m厚現(xiàn)澆C25鋼筋混凝土蓋板進行覆蓋。渠道疏浚后渠底現(xiàn)澆0.15 m厚C25混凝土鋪底；擋墻現(xiàn)澆0.2 m厚C25混凝土壓頂后進行回填掩埋。暗渠的加固措施不僅消除了原有暗渠局部坍塌的危險，而且節(jié)約了土地資源，使原有坍塌處的土地可以繼續(xù)耕種。

2.4　隧洞加固改造

根據(jù)地勘資料，隧洞圍巖分類為Ⅱ～Ⅳ類，根據(jù)圍巖分類不同，分別進行不同的加固改造方法。根據(jù) 《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》SL279-2016中9.5.3條，按 《水利水電工程錨噴支護技術(shù)規(guī)范》SL377-2007和 《巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術(shù)規(guī)范》GB50086-2015的相關(guān)規(guī)定，對于隧洞寬度B≤5 m的隧洞，采用工程類比與監(jiān)測量測相結(jié)合的方法。初期支護時，對于Ⅱ、Ⅲ、IV級圍巖分別打入2.0 m長的錨桿，噴50 mm厚混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，然后噴150 mm混凝土。施工過程中應(yīng)對處IV類圍巖的隧洞段進行現(xiàn)場監(jiān)控量測，量測斷面間距應(yīng)不大于5 m，對于特殊部位應(yīng)適當加密測點布設(shè)斷面。

2.5　渠系建筑物加固改造

1）渠道節(jié)制閘、泄水閘、分水閘維修加固。對6座節(jié)制閘，2座泄水閘和5座分水閘更換閘門、新建啟閉機；改建老化、破損的排架、機架橋。

2）渠道渡槽維修加固。現(xiàn)狀渡槽基礎(chǔ)均位于灰?guī)r上，地基承載力滿足要求。渡槽為砌石拱結(jié)構(gòu)，砌石完整性好，風(fēng)化輕微，槽身采用漿砌石U型結(jié)構(gòu)、砂漿抹面，保存較為完整，但均存在淤積、伸縮縫脫落及部分砂漿抹面出現(xiàn)裂紋和脫落等問題。為保證渡槽運行安全，對渡槽進行疏浚，伸縮縫清理后采用填充閉孔泡沫板和密封膠，渡槽砂漿抹面剔除后噴射厚度5 cm的C25混凝土。

3　工程效益

仁河水庫灌區(qū)節(jié)水配套改造工程涉及面廣、地形條件復(fù)雜、施工難度大。只有根據(jù)工程的實際情況，因地制宜，采取靈活多樣的方式進行改造建設(shè)，才能取得較好的效果。工程完工后，項目區(qū)將直接恢復(fù)灌溉面積686.67 hm2，改善灌溉面積413.33 hm2；間接恢復(fù)下游灌溉面積1 546.67 hm2。年增節(jié)水能力133.1萬m3，由于對全線渠道進行混凝土防滲和覆蓋混凝土蓋板，灌溉水利用系數(shù)也有了較大提高。項目區(qū)糧食新增產(chǎn)量375.20萬kg，年增產(chǎn)值為789.16萬元，通過計算，則灌區(qū)糧食增產(chǎn)效益為339.34萬元，工程效益顯著。