韓榕練水系連通烏石攔河閘引水工程的設(shè)計(jì)探討

曾輝強(qiáng)

(廣東省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510635)

1 工程概況

引榕灌區(qū)工程位于榕江中游右岸，灌區(qū)范圍包括普寧市的梅塘、燎原、大壩、赤崗、洪陽、占隴六個(gè)鎮(zhèn)和流沙東、流沙北二個(gè)街道，揭西縣的棉湖、鳳江鎮(zhèn)共130個(gè)村，受益面積11.34萬畝，灌溉水源為榕江，灌區(qū)工程于1956年建成，灌區(qū)建筑物包括中型的榕江烏石攔河閘、閘后電站、蓮花水廠、渠首引水閘、引水干支渠等。灌區(qū)在烏石攔河閘上游右岸100m處取水，設(shè)計(jì)引水流量12m3/s?，F(xiàn)狀干渠總長66.56km，支渠總長364km。沿渠主要建筑物有進(jìn)水控制閘、節(jié)制閘、分水閘、排洪閘、反虹管、穿河涵、渡槽、水陂、交通橋等。引榕灌區(qū)工程是一處以灌溉為主、結(jié)合排澇的水利工程。

烏石攔河閘引水工程是韓江 - 榕江 - 練江水系連通工程的子工程之一，是改善練江流域水環(huán)境污染、水生態(tài)破壞等問題的水系連通工程，工程利用現(xiàn)有普寧市引榕灌區(qū)工程進(jìn)行挖潛，對灌區(qū)中的南干渠、夏地分干渠進(jìn)行整治，在優(yōu)先保證區(qū)域防洪排澇安全以及灌溉、生產(chǎn)生活用水的前提下，對練江流域進(jìn)行生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水。本文重點(diǎn)對工程中的夏地分干渠整治方案進(jìn)行詳細(xì)闡述。

2 渠道現(xiàn)狀

夏地分干渠屬于引榕灌區(qū)中東干渠的分干渠，以灌溉為主兼顧排澇，渠道上游與東干渠連接，并以反虹涵型式橫穿南干渠，下游與白坑水連接，兩岸主要為農(nóng)田及林地，局部渠段穿過公路，總長約5.737km，灌溉面積約1850畝。

目前，渠道寬度約2～10m，高度約1.5～2m，縱向坡率約1.4∶10000，渠道現(xiàn)狀除了埋涵段其他均為土渠，岸坡沒有襯砌，渠道前4.24km渠長過水?dāng)嗝妾M窄，且縱坡比降小，甚至出現(xiàn)反坡，淤積嚴(yán)重，過流能力大大下降，經(jīng)水力計(jì)算復(fù)核，目前渠道最小斷面的過流能力達(dá)不到1m3/s，每逢雨季澇災(zāi)常有發(fā)生。渠道現(xiàn)狀見圖1。

3 設(shè)計(jì)方案

夏地分干渠分為A段和B段，A段總體上為南北走向，全長4.344km，主要以連接取水為主；B段為東西走向，全長1.393km，主要以排洪為主。本次設(shè)計(jì)擬對夏地分干渠存在的問題，采用相應(yīng)的工程措施，包括清淤、清障、拓浚和岸坡防護(hù)，恢復(fù)渠道的排澇輸水能力，穩(wěn)定岸坡，并兼顧生態(tài)景觀需要，基本實(shí)現(xiàn)水清、流暢、岸綠。

3.1 夏地分干渠A段

3.1.1 渠道縱坡設(shè)計(jì)

夏地分干渠A段大部分渠道斷面狹小，本次整治按滿足設(shè)計(jì)引水流量的要求對渠道進(jìn)行清淤拓寬，縱坡設(shè)計(jì)坡率以滿足過流能力要求，并使流速不小于不淤流速為原則。由于渠道沿線穿越村鎮(zhèn)，為避免過深的開挖對兩岸造成影響，渠道縱坡不宜過陡，擬定為4∶10000。

3.1.2 渠道橫斷面設(shè)計(jì)

由于夏地分干渠A段沿線穿過城鎮(zhèn)、村莊并緊挨房屋等建筑物，為減少對兩岸占地的影響，渠道采用鋼筋混凝土矩形斷面，渠道斷面尺寸根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦螚l件，分別選取幾組底寬進(jìn)行比選。

根據(jù)渠道水力最佳斷面計(jì)算矩形渠道最優(yōu)斷面的寬深比B/h=2。本次整治考慮到引水起點(diǎn)水位及引水沿線地形條件限制，選用底寬4m的渠道斷面，高度1.1～1.9m，底板厚度0.4m，側(cè)墻厚度0.3m。經(jīng)計(jì)算，U型槽最大基底應(yīng)力為42.0kPa，局部軟基段采用拋石擠淤處理(見圖2)。

3.1.3 渠頂高程復(fù)核

夏地分干渠A段為5級渠道，原渠道主要功能為灌溉渠道，渠道頂高程按引水流量控制，根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50288—2018)6.4.8的規(guī)定，渠道岸頂超高按0.25倍引水水深再加0.2m控制，經(jīng)復(fù)核，現(xiàn)狀渠頂高程均滿足規(guī)范要求。

圖2 夏地分干渠A段整治典型斷面 (單位：mm)

3.2 夏地分干渠B段

3.2.1 渠道縱坡設(shè)計(jì)

夏地分干渠B段原屬排洪渠道，上游接夏地分干渠A段，下游出口接白坑水渠，現(xiàn)狀縱坡為1∶1000，本次整治按滿足設(shè)計(jì)排洪流量的要求，并考慮上下游控制點(diǎn)的銜接，對渠道進(jìn)行清淤疏浚、固腳護(hù)岸，縱坡設(shè)計(jì)按渠道現(xiàn)狀不變，取1∶1000。

3.2.2 渠道橫斷面設(shè)計(jì)

夏地分干渠B段渠道斷面較大，寬度約8～10m，高度約2m。渠道現(xiàn)狀渠內(nèi)淤積嚴(yán)重，目前兩岸為土坡，抗沖刷能力差，易產(chǎn)生塌坡現(xiàn)象。本次主要對渠道采取清淤疏浚、岸坡護(hù)腳、固岸、增設(shè)堤頂路面等措施。

圖3 夏地分干渠B段整治典型斷面 (單位：mm)

為避免較大范圍的征地，采用占地小的直立式混凝土擋墻斷面，整治后維持原有渠道寬度約8～10m，高度約2～2.5m。C20混凝土重力式擋墻高度約2.5～3.0m，頂寬0.5m，擋墻側(cè)坡度為1∶0.5，前坡為直立面，墻趾埋深0.5m。地基采用拋石擠淤處理。渠道現(xiàn)狀堤頂為天然泥土路，本次整治擬在堤頂單側(cè)增設(shè)水泥石屑路面。夏地分干渠B段整治典型斷面見圖3。

3.2.3 渠頂高程復(fù)核

夏地分干渠B段為4級渠道，渠道頂高程按排洪流量控制，根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50288—2018)7.2.6的規(guī)定，排水渠道設(shè)計(jì)水位宜低于地面(或堤頂)不小于0.2m，本次設(shè)計(jì)岸頂超高按排洪水位加0.5m控制。經(jīng)復(fù)核，現(xiàn)狀渠頂高程均滿足規(guī)范要求。

4 工程施工中出現(xiàn)的問題及處理方法

夏地分干渠B段混凝土擋墻基礎(chǔ)拋石擠淤在施工過程中發(fā)現(xiàn)局部段淤泥層較厚，現(xiàn)場用尾徑120mm的松木樁打入建基面試探，探明淤泥夾層厚度為1.2m，繼而采取1.2m拋石擠淤處理，處理后復(fù)核地基承載力不小于100kPa，滿足混凝土擋墻地基承載力要求。

5 結(jié) 語

本文結(jié)合韓江 - 榕江 - 練江水系連通烏石攔河閘引水工程中夏地分干渠的設(shè)計(jì)方案，介紹了現(xiàn)狀渠道加固改造思路及措施，并對其實(shí)際施工過程中碰到的問題進(jìn)行了設(shè)計(jì)完善。由于這是一個(gè)改擴(kuò)建工程，需要充分考慮現(xiàn)狀情況，在滿足安全的前提下，應(yīng)盡量不破壞原有結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)與現(xiàn)狀相結(jié)合，不斷完善及改進(jìn)，進(jìn)行科學(xué)合理的方案設(shè)計(jì)。