汾南灌區(qū)2016年度各級渠系項目設(shè)計方案

李佑杰

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西 太原 030024）

1 灌區(qū)現(xiàn)狀和改造的必要性

汾南灌區(qū)位于稷山縣境內(nèi)，渠首設(shè)在汾河南岸的下費村東，地形南高北低，東高西低，南北寬15 km，東西長30 km，灌區(qū)設(shè)計灌溉面積1.51萬hm2，有效灌溉面積0.76萬hm2，是一處高揚程多級提水的灌溉泵站，灌溉范圍包括稷山、萬榮6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、70余個村莊，受益人口15萬余人，于1966年開始興建，1970年開始受益，屬典型的“三邊”工程，設(shè)計規(guī)模為6級6站，設(shè)計提水流量4.5 m3/s，總揚程157 m，安裝機組26臺，總裝機容量10 200 kW，取水方式為低壩樞紐，側(cè)向引水。自工程建成運行以來，灌區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件得到了很大改善，糧食大幅度增產(chǎn)，經(jīng)濟作物種植比例不斷加大，農(nóng)民生活水平得到明顯提高。

因汾河水量有限，農(nóng)業(yè)灌溉難以保障，要解決水源問題可從黃河取水。根據(jù)山西省大水網(wǎng)建設(shè)的總體規(guī)劃，2013年起，將汾南揚水工程管理局整合到山西省禹門口水利工程管理局，汾南將利用西范東擴引黃工程及禹門口引黃二級干渠汾南支線工程解決水源不足的問題，加上運城市汾南泵站更新改造工程的實施，各級泵站提水保證率大大提高。

因灌區(qū)渠道的施工全部采用人工開挖回填，渠道運行多年，渠堤沉陷、滲漏嚴重，部分高填方渠道滲漏，嚴重危及渠堤安全。灌區(qū)部分干渠、支渠，渠道斷面還是土渠，雖然進行了清淤，但未防滲；干支渠渠段被建筑垃圾、生活垃圾全部回填，有些已變?yōu)榈缆?，致使渠道無法通水；部分支渠整體、部分下游段存在沒有開通現(xiàn)象，有些開挖成土渠只能勉強過水，灌溉不能覆蓋全灌區(qū)。渠系建筑物老化損毀嚴重已不能正常使用，灌區(qū)內(nèi)骨干渠道完好率不足30%，渠系水利用系數(shù)不到50%。

2 工程概況

2.1 工程布置

根據(jù)山西禹門口灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造骨干工程2016年投資項目實施方案項目設(shè)計委托任務(wù)書的計劃安排，本次實施方案設(shè)計中的汾南灌區(qū)節(jié)水改造工程項目渠系設(shè)計主要內(nèi)容為：二級干渠、三級干渠、四級干渠和三干東、西支渠，四干西支渠、五干東、西支渠以及以下的斗農(nóng)渠、干開斗渠等渠道的渠道防滲改造。共改造渠道110條，總長度172.57 km，其中干渠3條，共2.6 km；支渠5條，共25.02 km；斗渠、農(nóng)渠102條，共144.95 km

2.2 設(shè)計依據(jù)

根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252-2000）表2.1.1，汾南灌區(qū)節(jié)水改造工程等級為Ⅲ等。本次防滲改造二級干渠渠道設(shè)計流量5.03 m3/s，其他渠道設(shè)計流量均小于5 m3/s，根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50288-99）表2.0.6，確定二級干渠級別為4級；其他改造渠道及配套渠系建筑物級別為5級。相應(yīng)防洪標準：根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252-2000）表3.4.1，所有渠道及配套建筑物防洪標準P為10%。根據(jù)國家地震烈度分區(qū)圖，工程所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為：稷山縣境內(nèi)渠系建筑物抗震設(shè)防烈度為7°，設(shè)計基本地震加速度值為0.15 g。灌溉保證率為75%。

3 灌區(qū)各級渠道改造縱橫斷面設(shè)計

本次渠道改造防滲形式的確定，渠道均在原渠線基礎(chǔ)上進行布置，渠道走向與原渠線保持一致，渠道縱坡也維持不變。結(jié)合現(xiàn)狀渠道斷面的情況和從過流能力、水力條件、渠床穩(wěn)定性、挾沙能力及節(jié)約投資等方面進行綜合比選確定。通過科學(xué)合理的水力學(xué)計算，推薦對于流量較大的干渠、支渠采用弧底梯形斷面，流量較小的支渠和斗渠、農(nóng)渠采用U形渠道斷面。

3.1 二、三、四級干渠渠道縱橫斷面設(shè)計

二級干渠本次改造樁號1+268.5—1+743.6、1+951.5—2+351.6渠段、三級干渠本次改造樁號2+320—2+890.5渠段、四級干渠本次改造樁號1+450—2+608.7渠段處，原渠道采用預(yù)制混凝土板防滲，本次改造需對原有混凝土板拆除后進行防滲處理。本次改造段渠道已進行了清淤，渠道設(shè)計縱坡維持原清淤后縱坡不變。

本次改造二、三級干渠防滲設(shè)計將原采用預(yù)制混凝土板防滲梯形渠改造為C 20現(xiàn)澆混凝土板（混凝土抗凍等級F 100）加復(fù)合土工膜防滲渠道。渠道設(shè)計為弧形坡腳梯形斷面，邊坡1∶1，坡腳半徑為1.3 m，渠深根據(jù)設(shè)計水深加安全超高為2.25 m。渠道防滲材料由上至下依次為10 cm厚C 20現(xiàn)澆混凝土板，3 cm厚水泥沙漿過渡層，復(fù)合土工膜，夯實土?；炷烈r砌每4 m設(shè)1條伸縮縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)填充瀝青、水泥砂漿和閉孔板。渠道弧底與梯形銜接處左右兩邊各設(shè)一道縱向伸縮縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)填充瀝青、水泥砂漿和閉孔板。夯實土壓實系數(shù)不小于0.94，渠道頂部兩側(cè)各設(shè)30 cm寬現(xiàn)澆混凝土封頂板。

3.2 三干東支渠、三干西支渠、五干東支渠渠道縱橫斷面設(shè)計

三干東支渠本次改造樁號0+000—0+614.9、0+650—1+719.5渠段、三干西支渠本次改造樁號1+970—4+470渠段、五干東支渠本次改造樁號0+000—3+073.7渠段處，原渠道采用預(yù)制混凝土板防滲。本次改造需對原有混凝土板拆除后進行防滲處理。本次改造段渠道部分已進行了清淤，渠道設(shè)計縱坡維持原清淤后縱坡不變。

本次改造三干東支、西支渠防滲設(shè)計將原采用預(yù)制混凝土板防滲梯形渠改造為現(xiàn)澆C 20 U形渠道（混凝土抗凍等級F 100，抗?jié)B等級W 4）。U形渠道，坡腳半徑為0.5 m（三干西支渠、五干東支渠坡腳半徑為0.6 m），邊坡傾角15°，襯砌厚度為10 cm，渠深根據(jù)設(shè)計水深加安全超高為1.1 m（三干西支渠、五干東支渠渠深，根據(jù)設(shè)計水深加安全超高為1.3 m）?；炷烈r砌每4 m設(shè)1條伸縮縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)填充瀝青、水泥砂漿和聚氯乙烯膠泥。夯實土壓實系數(shù)不小于0.94，渠道頂部兩側(cè)各設(shè)20 cm寬現(xiàn)澆混凝土封頂板。

3.3 四干西支渠、五干西支渠渠道縱橫斷面設(shè)計

四干西支渠，本次改造樁號2+788—7+710.5、8+269—11+440.3渠段；五干西支渠，本次改造樁號5+990.5—15+670渠段處，原渠道采用預(yù)制混凝土板防滲。本次改造需對原有混凝土板拆除后進行防滲處理。

本次改造段渠道已進行了清淤，渠道設(shè)計縱坡維持原清淤后縱坡不變。

本次改造四干西支渠（五干西支渠）防滲設(shè)計將原采用預(yù)制混凝土板防滲梯形渠改造為C20現(xiàn)澆混凝土板（混凝土抗凍等級F100）加復(fù)合土工膜防滲渠道。渠道設(shè)計為弧形坡腳梯形斷面，邊坡1∶1，坡腳半徑為0.6 m（五干西支渠坡腳半徑為0.7 m），渠深根據(jù)設(shè)計水深加安全超高為1.7 m（五干西支渠渠深，根據(jù)設(shè)計水深加安全超高為2.0 m）。渠道防滲材料由上至下依次為10 cm厚C 20現(xiàn)澆混凝土板，3 cm厚水泥沙漿過渡層，復(fù)合土工膜，夯實土。混凝土襯砌每4 m設(shè)1條伸縮縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)填充瀝青水泥砂漿和閉孔板。渠道弧底與梯形銜接處左右兩邊各設(shè)一道縱向伸縮縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)填充瀝青、水泥砂漿和閉孔板。夯實土壓實系數(shù)不小于0.94，渠道頂部兩側(cè)各設(shè)30 cm寬現(xiàn)澆混凝土封頂板。

4 結(jié)論

本次續(xù)建配套和節(jié)水改造骨干工程實施完成后，可改善灌溉面積0.44萬hm2，同時使禹門口提水東擴工程及其改善的2.84萬hm2灌溉面積有了水源保障，有效地改善當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，增加了農(nóng)民收入，提高了人民生活水平，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益，是一項利國利民的工程。

現(xiàn)禹門口黃河提水樞紐工程控制灌溉面積共計6.16萬hm2，其中，禹門口原灌區(qū)設(shè)計灌溉面積3.32萬hm2，禹門口提水東擴工程改善灌溉面積2.84萬hm2，建議復(fù)核禹門口黃河提水工程規(guī)模及等別。