王石灌區(qū)節(jié)水改造工程實踐探析

張 亮

(遼寧省綏中縣水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 綏中 125205)

1 王石灌區(qū)概況

1.1 灌區(qū)工程

王石灌區(qū)位于葫蘆島市綏中縣境內(nèi)，屬于多水源聯(lián)合開發(fā)，統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理的灌區(qū)。灌區(qū)內(nèi)總耕地2.68萬hm2，受益區(qū)覆蓋七個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，總?cè)丝?8.3萬人，設(shè)計與實際灌溉區(qū)2.08萬hm2、1.4萬hm2，其中玉米、水田、菜田、麥田和其它糧食作物為7300hm2、2700hm2、1700hm2、1300hm2、1000hm2。王石灌區(qū)水源工程以龍屯、大風口兩座大(2)型水庫和大官攔河引水、六股河攔河引水為骨干水源工程，灌區(qū)內(nèi)7處小型攔河引水工程為輔助水源工程。充分利用過境水量、區(qū)內(nèi)徑流量、灌區(qū)回歸水量，初步形成了能夠跨流域調(diào)水，梯級開發(fā)綜合利用的供水網(wǎng)絡(luò)。

1)水庫工程。①大風口水庫位于石河中下游，建于1972年，為大(2)型水庫，校核標準達萬年一遇，壩體結(jié)構(gòu)型式為土壩?？値烊?8000萬m3，興利庫容7200萬m3，設(shè)計調(diào)節(jié)水量5750萬m3，1998年實際供水量3957萬m3，渠首形式為壓力輸水隧洞，最大泄量44m3/s。設(shè)計灌溉保證率75%，水庫已運用28a，運行情況良好。②龍屯水庫位于王寶河中游，建于1974年，為大(2)型水庫，校核標準為萬年一遇，壩體結(jié)構(gòu)型式為土壩?？値烊轂?1487萬m3，興利庫容為4700萬m3，設(shè)計調(diào)節(jié)水量3556萬m3，1998年實際供水量2075萬m3，渠首形式為壩下有壓輸水隧洞，最大泄量23m3/s。灌溉設(shè)計保證率為75%，已運用26a，運行情況良好。

2)攔河引水工程。①大官攔河引水工程位于狗河中、下游，工程等級為Ⅳ級，于2008年進行了維修改造。結(jié)構(gòu)型式為重力式溢流壩，灌溉設(shè)計保證率為75%，設(shè)計供水量1601.6萬m3，引水流量2.0m3/s。②六股河攔河引水工程位于綏中縣城北，工程等級為Ⅳ級。結(jié)構(gòu)型式為重力溢流壩，設(shè)計灌溉保證率為75%，設(shè)計供水量1446.4萬m3，實際供水量1400萬m3，引水流量2.31m3/s。③區(qū)間攔河七處，Ⅴ級建筑物，結(jié)構(gòu)型式均為重力溢流壩，灌溉保證率75%，設(shè)計供水量635.1萬m3，實際供水量480萬m3，不同程度損壞均需進行維修改造。

3)灌排渠系工程。①灌溉渠系工程：王石灌區(qū)灌溉渠系現(xiàn)分總干、干、支、斗四級?？偢汕?條，干渠17條，長度113.94 km；支渠57條，長度114.5km。渠道斷面型式為梯形明渠，土質(zhì)為壤土、砂壤土及風化巖。②排水渠系工程：王石灌區(qū)位于丘陵向平原過渡區(qū)，地面坡度在1/200左右，且臨近渤海，區(qū)內(nèi)溝壑縱橫，能夠滿足排水要求，故無排水渠系工程。在山丘區(qū)為防止坡面洪水入渠引起淤積，在坡面上游設(shè)置了排水溝。

4)灌溉渠系建筑物。王石灌區(qū)現(xiàn)狀總干、干渠、支渠共76條，建筑物1818座，各級渠道建筑物種類及數(shù)量詳見表1。建筑物結(jié)構(gòu)型式：隧洞、暗渠多為拱型結(jié)構(gòu)，渡槽為鋼絲網(wǎng)薄殼混凝土槽、“U”型混凝土槽或矩型漿砌石拱槽；倒虹吸為圓管式或方洞式結(jié)構(gòu)；涵管為圓管或方洞式結(jié)構(gòu)；水閘多為涵管式或開敞式。

表1 渠系構(gòu)筑物類型與數(shù)量

1.2 工程存在的問題

龍屯北干渠位于綏中縣高甸子、高臺鄉(xiāng)境內(nèi)，是以龍屯水庫為水源，利用水庫輸水洞供水，渠首進水閘與龍屯總干渠渠首進水閘以閘樞紐形式設(shè)在輸水洞出口處，用輸水洞控制輸出兩條渠道的總用水流量，再用兩條渠道渠首進水閘閘門的開啟高度進行調(diào)節(jié)各自的需水流量，將水輸送至干渠。

1)該干渠建于20世紀70年代，只是在20世紀90年代初，地方投入資金對干渠上部分嚴重滲漏段進行了混凝土板式襯砌、矩形漿砌石式襯砌和暗渠襯砌共長2971m，梯形襯砌和矩形襯砌有大多數(shù)已凍脹破壞或人為破壞需重建，僅有一段410m梯形襯砌通過維修加高可以利用，暗渠現(xiàn)已出現(xiàn)坍塌部位，現(xiàn)存暗渠洞體老化失修，普遍存在裂縫、漏水、失穩(wěn)等現(xiàn)象，需進行維修改造[1-3]。

2)其它未襯砌渠段11904m滲漏也很嚴重需要襯砌，原渠道送水長度只能送到南8支渠口(7+995)，因此渠道防滲應(yīng)是該渠道的首要任務(wù)。此外，沿渠有渡槽15座，除壩下游過王寶河渡槽為砌石拱矩形渡槽外，其他均為U型鋼筋混凝土渡槽。

3)砌石拱矩形渡槽因冬季輸水給養(yǎng)魚池，水泥砂漿勾縫大部分凍脹破壞，漏水十分嚴重，鋼筋混凝土U型渡槽大部分出現(xiàn)露筋滲水、伸縮縫止水失效漏水、進出口連接段破壞漏水、部分渡槽倒塌及人為破壞等問題皆需維修改造。

4)龍屯北干渠現(xiàn)有農(nóng)橋、人行橋36座，進水閘、節(jié)制閘等24座，這些工程皆是20世紀70年代建成，老化失修破壞嚴重，建筑物的維修改造也應(yīng)是續(xù)建配套改造的重點。

2 王石灌區(qū)節(jié)水改造工程

2.1 設(shè)計標準

龍屯北干渠設(shè)計流量1.8m3/s，渠道襯砌及建筑物級別為5級。灌區(qū)灌溉設(shè)計保證率75%，干渠校核與設(shè)計洪水標準20a一遇、10a一遇，排澇設(shè)計標準10a一遇。

2.2 渠道襯砌工程

渠道襯砌施工內(nèi)容：干渠防滲襯砌總長度15285m。其中：矩形防滲渠道2714m，包括新建2065m和重建649m；梯形防滲渠道9673m，包括新建、重建9263m、維修加高410m；暗渠1541m，包括新建488m和維修改造1053m。

1)土石方施工。干渠梯形襯砌土方開挖由于渠道斷面較小，用挖掘機開挖沒有作業(yè)面，渠道每延長米開挖工程量很少，不適合機械開挖，因此采用人工結(jié)合膠輪車開挖，對需要填土方和卵石墊層部位首先要清除表層草皮，再進行填方作業(yè)。干渠矩形和暗渠襯砌挖土方采用人工和1m3挖掘機相結(jié)合的方法，把棄土用來加厚渠道斷面，機械開挖應(yīng)酌留0.2-0.3m保留層，待澆注混凝土或砌石之前在最后人工挖除，預(yù)留回填土。風化巖和巖石采用爆破結(jié)合挖掘機開挖人工配合，棄料用8t自卸翻斗車外運，運距2km。土方回填包括：①渠道土料回填，采用蛙式夯實機夯實，厚度每層不宜超過0.3m；渠道填土平衡采用人工裝四輪車運土，平均運距1km。②開挖棄土回填至堤頂外的坡面，棄土邊坡找平；③礫石料換填，礫石料換填主要為渠道內(nèi)局部填方量較少，為便于施工采取的施工方式，宜采用簡單的平板振動器振搗使其密實[4-6]。

2)混凝土拆除?；炷敛鸪饕窃酪r砌混凝土拆除，采用風鎬拆除的方法，棄料采用挖掘機裝8t自卸汽車外運至指定棄渣場，運距2km。

3)卵石墊層填筑。卵石粒徑為D5-100mm，5mm以下的細小顆粒含量<5%，由于渠道規(guī)模很小，只能將外購的卵石運至渠頂，在用人工和膠輪車到運到渠道兩坡和渠底，為了便于下道工序M5固型砂漿抹面，需對卵石表面進行人工擺形成平面。

4)砂漿施工。砂漿施工包括：梯形、矩形、暗渠混凝土襯砌渠道的M5固型砂漿，漿砌石襯砌重建的M10砌筑砂漿、M20抹面砂漿和勾縫砂漿。砂漿拌制采用0.4m3混凝土攪拌機現(xiàn)場拌制，水平運輸采用機動翻斗車結(jié)合膠輪車，垂直運輸采用人工。

在梯形、矩形和暗渠襯砌基礎(chǔ)的卵石石料換填表層上，皆采用M5砂漿固型，厚3cm作為混凝土結(jié)構(gòu)的墊層，砂漿采用人工攤平壓實，混凝土澆筑前需對固型砂漿灑水養(yǎng)護。漿砌石砌筑M10砂漿要填充到塊石縫隙內(nèi)，達到密實飽滿。漿砌石表面抹面及勾縫M20砂漿施工，首先用人工在漿砌石表面抹一層找平砂漿，砂漿表面用砂板抹成麻面，再用人工抹第二層砂漿并壓實，用草簾護面濕潤養(yǎng)護28d。

5)混凝土施工。根據(jù)施工場地條件采取分段施工，建立移動式混凝土拌合站，采用0.8m3攪拌機現(xiàn)場拌制混凝土，水平運輸利用機動翻斗車結(jié)合膠輪車，矩形混凝土槽襯砌和暗渠襯砌，采用鋼模板建倉，人工入倉灌注。1.1kw插入式振搗器，梯形混凝土襯砌采用平板式振搗器，人工壓面，需覆蓋灑水養(yǎng)護28d。

6)伸縮縫施工?；炷撂菪伟迨揭r砌伸縮縫結(jié)構(gòu)為下部設(shè)60mm高×20mm寬瀝青板，瀝青板上部預(yù)留30mm高、上口30mm、下口20mm焦油型料止水膠泥灌注縫，上焦油塑料膠泥的材料配合比及制作方法按《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行。填縫步驟如下：①縫內(nèi)雜物、泥土進行清除，保證縫壁干燥潔凈。②在縫壁涂刷冷底子油(瀝青∶柴油=1∶10-3∶10)。③將制好并保持110的膠泥灌入縫內(nèi)，向縫壁用小鐵鏟抹壓，使其充分黏結(jié)。填坡面縫時，可用充水膠管堵住封口，從頂部灌注。

鋼筋混凝土矩形襯砌每間隔10m，設(shè)一條伸縮縫，在跳倉補倉施工時，將寬20mm厚與襯砌橫斷面尺寸相同的瀝青木板固定在前倉混凝土側(cè)壁上，補倉混凝土施工時夾入伸縮縫中。

7)漿砌石襯砌施工。漿砌石襯砌均為原漿砌石襯砌拆除重建，漿砌石采用挖掘機拆除，拆除后的塊石就近堆放，用人工挑選可以利用的合格塊石進行修石清洗，用于砌筑，可利用量為60%，余下的40%棄料用挖掘機裝8t自卸汽車外運至指定棄渣場，運距2km。漿砌石襯砌采用人工砌筑。

2.3 渠道建筑物維修改造

渠道建筑物維修改造施工內(nèi)容：渠道建筑物維修改造共59座，其中：農(nóng)橋20座，包括重建10座和維修10座；渡槽15座，包括重建3座和維修改造13座；水閘24座，包括重建8座和維修改造16座。建筑物維修改造土、石方開挖、土方回填、砂漿、現(xiàn)澆混凝土和漿砌石施工方法與渠道襯砌一致。

1)混凝土拆除?；炷敛鸪捎萌斯ず蜋C械相結(jié)合的方法，渡槽槽身拆除首先將破損的槽身用吊車吊到地面，用挖掘機拆除槽身。需重建的農(nóng)橋和水閘混凝土拆除挖掘機拆除，所有棄料用8t自卸翻斗車外運，運距2km。

2)漿砌石拆除。所有需維修改造的建筑物漿砌石拆除用挖掘機拆除，拆除的漿砌石不能重新利用，全部用8t自卸翻斗車外運，運距2km。

3)混凝土槽身預(yù)制安裝。在渡槽下游平整修建臨時預(yù)制場地，建立混凝土拌合站，混凝土拌制采用0.4m3混凝土攪拌機現(xiàn)場拌制，水平運輸采用機動翻斗車結(jié)合膠輪車，預(yù)制槽身采用鋼模板結(jié)合木模板建倉，人工入倉灌注，1.1kW插入式振搗器，制作完成后需覆蓋灑水養(yǎng)護28d。在養(yǎng)生期過后由載重汽車運輸至吊裝現(xiàn)場，由20t起重機進行安裝。

2.4 工程量與施工進度

主要工程量14.21萬m3，其中土方6.19萬m3，石方4.81萬m3，混凝土1.07萬m3。主體工程包括渠道防滲襯砌與渠道建筑物維修改造，根據(jù)工程規(guī)模和特點渠道防滲襯砌為施工關(guān)鍵線路，主體工程總工期為3個月。施工安排不僅避開當年的汛期，而且滿足來年的供水需要，施工期各月平均有效施工天數(shù)按25d計算，混凝土澆筑最大日平均強度為214m3/d。

3 工程的管理運行

3.1 工程調(diào)度運用

工程實施后，可以保證龍屯北干渠前半段得到及時的灌溉，恢復(fù)灌溉面積1173hm2，并為下半段通水創(chuàng)造條件。龍屯水庫屬于大(2)型水庫，水量有充足的保證。灌溉用水需經(jīng)王石灌區(qū)管理局提出用水計劃，經(jīng)與綏中縣抗旱防汛指揮部統(tǒng)籌調(diào)度，由龍屯水庫管理所開閘引水。

3.2 渠道工程管理

龍屯總干和龍屯北干渠工程實施后，必須指定一系列規(guī)章制度和操作規(guī)程，對工程進行安全監(jiān)測，以保證安全運行。

1)日常巡視檢查：灌溉管理站應(yīng)結(jié)合工程的特點，規(guī)定由2名專職人員負責，對渠道各襯砌部位、渡槽、各種引水泄水閘等進行運行檢查和測試，并根據(jù)引水的變化情況，指定觀測和巡視檢查的次數(shù)和內(nèi)容。引水期每天檢查一次，汛期特別是出現(xiàn)大暴雨時，要特別檢查排洪涵及襯砌渠道上邊坡的穩(wěn)定情況。詳細做好每天檢查測試的記錄，為工程安全運行提供基礎(chǔ)資料[7]。

2)年度巡視檢查：灌區(qū)管理局應(yīng)會同灌區(qū)管理站組成工程巡視小組，在每年用水期前后、大汛后、冰凍期對各項設(shè)施進行全面或?qū)ｍ棛z查，針對工程的重點部位和工程的薄弱環(huán)節(jié)做細致的檢查記錄，發(fā)現(xiàn)異常及時向上級管理部門領(lǐng)導(dǎo)匯報，并組織專家組對工程進行分析，提出處理方案[8]。

3)特別巡視檢查：當工程非正常運行及發(fā)生重大事故、大暴雨、強烈地震等情況時，管理單位負責人應(yīng)及時組織力量進行檢查，發(fā)現(xiàn)重大問題應(yīng)暫時保持現(xiàn)場，及時設(shè)計處理方案，若情況嚴重還要實施緊急處置并報告上級主管部門[9]。

4 結(jié) 論

經(jīng)過長期運行，王石灌區(qū)存在渠道淤積嚴重、過流量減小，大多數(shù)工程病險、老化、損壞等問題，對此必須實行續(xù)建配套節(jié)水改造。項目的實施可以新發(fā)展水田和經(jīng)濟田灌溉933hm2，采取的渠道防滲，可以大大提高渠系水利用系數(shù)，顯著改善中低產(chǎn)田及優(yōu)化作物種植結(jié)構(gòu)，初步估算可獲得獲凈效益442.57萬元，且生態(tài)和社會效益顯著。區(qū)間配套節(jié)水改造是確保農(nóng)業(yè)高質(zhì)、高效、優(yōu)化、穩(wěn)定發(fā)展的重要途徑，也是改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、提高農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)水平以及實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的有效手段，貫徹落實節(jié)水改造工程對于促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收、確保糧食安全具有重要意義。