平羅縣通伏鄉(xiāng)曹家渠渠道砌護(hù)工程分析

馮濤明 石嘴山市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司

1 前言

曹家渠位于平羅縣通伏鄉(xiāng)集中村及永興村，起點(diǎn)為惠農(nóng)渠，經(jīng)集中村八隊(duì)、九隊(duì)、十隊(duì)、一隊(duì)，永興村一隊(duì)、二隊(duì)、三隊(duì)，止于馬場(chǎng)渠，全長(zhǎng)為5.388km，現(xiàn)狀渠道于2005年砌護(hù)；曹家渠渠道地貌為黃河沖積平原，屬新生界第四系時(shí)期，全新系近代沉積物，主要由洪積層構(gòu)成，多為黃河故道淤積或平原凹地積水而成的大小湖泊的沉積物，巖性為灰、灰黑色淤泥、砂質(zhì)土等，厚度一般不超過(guò)10m，其地形自西南向東北稍傾，比降為1/4000～1/6000。海拔1101m～1103m，土質(zhì)較好，是平羅縣傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)區(qū)。

2 渠道現(xiàn)狀

曹家渠是惠農(nóng)渠上的一條支渠，曹家渠起于惠農(nóng)渠引水口，止于馬場(chǎng)渠，流向?yàn)橛晌飨驏|，控制灌溉面積8636畝，是平羅縣通伏鄉(xiāng)水稻種植區(qū)一條重要的引黃灌溉渠道，灌溉區(qū)域東至馬場(chǎng)中心溝，西至惠農(nóng)渠及第四排水溝，南至平羅縣與賀蘭縣的交界，北至馬場(chǎng)渠，灌溉區(qū)域主要位于渠道的北側(cè)（左側(cè)）；總長(zhǎng)5.388km。

樁號(hào)0+000～3+089段，長(zhǎng)3.089km，砌護(hù)于2005年，現(xiàn)砌護(hù)形式為梯型+U斷面，采用的是C20現(xiàn)澆混凝土板的砌護(hù)形式，外傾角為11°，渠道深1.45m～1.59m，流量為2.0m3/s～2.5m3/s，開(kāi)口3.7m～4.0m，水深1.15m～1.31m，現(xiàn)狀比降為1/4800～1/5500。

樁號(hào)3+089～4+991段，長(zhǎng)1.902km，渠道斷面為U型斷面，外傾角為11°，渠道深0.99m～1.11m，流量為0.55m3/s～0.78m3/s，開(kāi)口2.02m～2.41m，水深0.82m～0.99m，現(xiàn)狀比降為1/12000～1/15000。

樁號(hào)4+991～5+388段，長(zhǎng)0.397km，渠道斷面為U型斷面，外傾角為11°，渠道深0.80m～0.91m，流量為0.15m3/s～0.22m3/s，開(kāi)口1.24m～1.38m，水深0.62m～0.78m，現(xiàn)狀比降為1/10000～1/12000。

曹家渠渠道建筑物主要有生產(chǎn)橋、斗口、農(nóng)口、節(jié)制閘等，主要的斗農(nóng)口、節(jié)制閘閘門(mén)為老式鐵閘門(mén)，操作困難，部分節(jié)制閘由于啟閉機(jī)損壞，只能通過(guò)人往起提，閘門(mén)由于年代久，已很難對(duì)項(xiàng)目區(qū)的灌溉起到作用，同時(shí)，主要生產(chǎn)道路過(guò)渠生產(chǎn)橋漿砌石破裂，存在安全隱患。

曹家渠灌域總面積為14525畝，除去村莊、道路、溝渠后，實(shí)際灌溉面積為8636畝，占比為59.5%，占比較低，因此，曹家渠的灌溉面積隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，灌溉面積有逐漸增大的趨勢(shì)。

3 項(xiàng)目建設(shè)的必要性

曹家渠灌區(qū)種植作物主要是水稻、玉米、小麥等，渠道為半挖半填渠，灌水難、灌溉難問(wèn)題突出，本次涉及的渠道由于損壞嚴(yán)重，引起灌水周期長(zhǎng)，灌水不及時(shí)，灌溉困難；另一方面渠道毛灌溉定額大大超過(guò)作物實(shí)際需水量，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。沒(méi)有灌溉，就沒(méi)有農(nóng)業(yè)，目前項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉大水漫灌現(xiàn)象依然普遍存在。

通過(guò)曹家渠渠道的砌護(hù)，灌區(qū)內(nèi)老百姓的生活水平，生活條件得到改善，同時(shí)也從多方面調(diào)動(dòng)了老百姓的艱苦奮斗、自力更生、建設(shè)家園的積極性，堅(jiān)定了致富奔小康的信心，對(duì)促進(jìn)農(nóng)村健康發(fā)展，維護(hù)農(nóng)村穩(wěn)定，社會(huì)安定，構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)創(chuàng)造了條件。

4 建設(shè)任務(wù)及規(guī)模

（1）建設(shè)任務(wù)：工程的建設(shè)任務(wù)是通過(guò)渠道砌護(hù)、建筑物改造等工程措施，提高灌溉水利用系數(shù)，減少渠道滲漏損失，增強(qiáng)渠道輸水能力，為農(nóng)業(yè)灌溉保豐收提供一定的支撐。

（2）建設(shè)規(guī)模：通過(guò)曹家渠渠道的砌護(hù)，改善通伏鄉(xiāng)農(nóng)田灌溉面積0.8636萬(wàn)畝。

（3）建設(shè)內(nèi)容：工程規(guī)劃砌護(hù)支渠1條共計(jì)5.388km，配套改造渠道建筑物94座；其中翻建節(jié)制閘7座，翻建斗口17座，翻建農(nóng)口35座，翻建支渠橋34座，翻建支溝過(guò)支渠涵1座。

5 作物種植結(jié)構(gòu)及灌溉制度

（1）作物種植結(jié)構(gòu)：曹家渠灌區(qū)種植作物主要為水稻、玉米、小麥等，曹家渠控制灌溉面積8636畝，小麥種植比例為55%，種植面積為4750畝，玉米種植比例為16%，種植面積為1382畝，蔬菜種植比例為8%，種植面積為691畝，水稻種植比例為21%，種植面積為1814畝。

（2）設(shè)計(jì)灌溉制度：根據(jù)自治區(qū)政府2020年9月發(fā)布《寧夏回族自治區(qū)有關(guān)行業(yè)用水定額（修訂）的通知》（寧政辦規(guī)發(fā)【2020】20號(hào)）中的“寧夏農(nóng)業(yè)灌溉用水定額表”確定，水稻灌溉定額為790m3/畝，玉米灌溉定額為270m3/畝，小麥灌溉定額為290m3/畝，蔬菜灌溉定額為480m3/畝；通過(guò)實(shí)際調(diào)查的情況，曹家渠灌域年實(shí)際通過(guò)渠道灌溉天數(shù)為52d（包括冬灌12d），夏秋灌實(shí)際灌溉天數(shù)為40d，曹家渠基本無(wú)法滿足水稻種植的要求；因通伏鄉(xiāng)集中村及永興村部分農(nóng)田地面高程較低，鹽堿化程度較為嚴(yán)重，如改種其它作物，收入會(huì)減少，影響當(dāng)?shù)乩习傩盏慕?jīng)濟(jì)收入，在曹家渠無(wú)法滿足水稻灌溉需求時(shí)，當(dāng)?shù)乩习傩张R時(shí)搭建水泵，通過(guò)抽取馬場(chǎng)中心溝的水灌溉水稻；因此通過(guò)實(shí)際分析曹家渠設(shè)計(jì)灌水率為1.097m3/（s·萬(wàn)畝），綜合灌溉定額為399m3/畝。

（3）灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)：灌溉水利用系數(shù)主要借鑒灌區(qū)改造后的工程節(jié)水情況，結(jié)合灌區(qū)已有渠道防滲襯砌經(jīng)驗(yàn)分析測(cè)算。本次通過(guò)對(duì)曹家渠進(jìn)行砌護(hù)，砌護(hù)完成后灌區(qū)支渠水利用系數(shù)0.88，斗渠0.90，農(nóng)渠0.90，渠系水利用系數(shù)0.72，田間水利用系數(shù)0.95，灌溉水利用系數(shù)取0.69。

（4）供需水量平衡分析：依據(jù)平羅縣人民政府辦公室《2021年平羅縣水量分配及調(diào)配計(jì)劃方案》的通知確定曹家渠年配水水量為500.61萬(wàn)立方米，根據(jù)綜合灌溉定額，灌溉水利用系數(shù)，確定灌區(qū)種植作物需水量為499.39萬(wàn)立方米，確定可供水量大于需水量，因此，水資源供大于需，供水能夠滿足項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的需水要求。

6 渠道設(shè)計(jì)

（1）工程等別及標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)GB 50288—2018《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，工程等別為Ⅳ等，主要及次要水工建筑物設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為5級(jí)。

項(xiàng)目區(qū)地震設(shè)防烈度為Ⅷ度《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306—2015）。

防洪標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)GB 50201—2014《中華人民共和國(guó)防洪標(biāo)準(zhǔn)》，建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)按10年一遇設(shè)計(jì)。

（2）工程總體布置：渠道砌護(hù)工程布置的原則是：在現(xiàn)有渠道的基礎(chǔ)上，維持現(xiàn)有渠道布局，不進(jìn)行裁彎取值，砌護(hù)改造均在原渠道內(nèi)進(jìn)行，對(duì)渠道不合理的比降進(jìn)行調(diào)整，使渠道布置合理，對(duì)原渠道拆除混凝土板，重新砌護(hù)；同時(shí)合理布置及優(yōu)化渠道沿線建筑物（斗農(nóng)口、節(jié)制閘、生產(chǎn)橋等），使渠道在更新砌護(hù)后達(dá)到節(jié)水并保證用水的建設(shè)目標(biāo)。

（3）渠道流量的確定：過(guò)對(duì)渠道流量的理論計(jì)算、現(xiàn)狀渠道流量的推算，以及通過(guò)跟惠農(nóng)渠管理處第四管理所查詢的項(xiàng)目區(qū)各渠道年用水總量的情況進(jìn)行分析，項(xiàng)目區(qū)用水高峰期在5月上旬～6月下旬也是整個(gè)干渠用水的高峰期，支渠每次灌溉時(shí)間僅為6d～9d，灌溉時(shí)間少，因此渠道流量應(yīng)當(dāng)適當(dāng)加大。通過(guò)對(duì)理論計(jì)算、近三年75%出現(xiàn)率下的平均流量、渠道實(shí)測(cè)現(xiàn)狀流量的計(jì)算的對(duì)比分析，確定曹家渠設(shè)計(jì)流量為2.19m3/s。

（4）渠道比降的確定：通過(guò)實(shí)測(cè)的曹家渠引水口的高程，已建公路橋的高程，田面高程，確定了曹家渠設(shè)計(jì)比降為1/7000。

（5）渠道縱橫斷面的確定：依據(jù)實(shí)測(cè)的渠道現(xiàn)狀斷面形式，確定的渠道各斷面的設(shè)計(jì)流量，設(shè)計(jì)比降，依據(jù)《寧夏灌區(qū)支斗農(nóng)渠襯砌定型圖集》選定了渠道樁號(hào)0+000～3+089段斷面形式為D=3.8m，樁號(hào)3+089～4+991段斷面形式為D=2.0m，樁號(hào)4+991～5+388段斷面形式為D=1.0m。

（6）渠道超高：依據(jù)渠道設(shè)計(jì)水位，采用GB 50288—2018《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，計(jì)算出樁號(hào)0+000～3+089段渠道超高為0.54m，樁號(hào)3+089～4+991段渠道超高為0.44m，樁號(hào)4+991～5+388段渠道超高為0.37m；因此為了便于施工、節(jié)省投資，渠道堤頂超高為渠道堤頂板與土堤高之和，部分超高不滿足處，采用加高土堤。

（7）渠道襯砌：渠道采用C20混凝土梯弧型，抗凍標(biāo)號(hào)F100，防滲標(biāo)號(hào)W4，板厚為70mm。混凝土板砌護(hù)工作縫采用C20細(xì)石混凝土，寬70mm，考慮到現(xiàn)澆混凝土與預(yù)制混凝土的結(jié)合，要求在C20細(xì)石混凝土中加入膨脹劑。沿水流方向混凝土板砌護(hù)每7.48m設(shè)一條伸縮縫，縫寬均為30mm，材料為：平均板厚的上部為1:4瀝青水泥砂漿，下部為聚乙烯油膏。

根據(jù)渠道斷面及砌護(hù)形式，渠道砌護(hù)混凝土預(yù)制板，數(shù)量多，質(zhì)量要求高，為保證施工進(jìn)度和預(yù)制板的質(zhì)量，對(duì)渠道襯砌板采取在預(yù)制廠集中預(yù)制，汽車(chē)運(yùn)至工地人工安裝、砌筑。

7 渠道配套建筑物

規(guī)劃配套改造渠道建筑物涉及支渠橋、節(jié)制閘、斗農(nóng)口、支渠過(guò)支溝涵等，共計(jì)94座。

（1）支渠橋：連通田間道路，生產(chǎn)橋結(jié)構(gòu)形式采用重力墩平板橋，荷載等級(jí)按公路Ⅱ級(jí)設(shè)計(jì)；其結(jié)構(gòu)均為M7.5漿砌石擋土墻、C25鋼筋混凝土預(yù)制橋板的形式；共布設(shè)34座。

（2）節(jié)制閘：節(jié)制閘過(guò)水?dāng)嗝嫘问綖榫匦?，采用機(jī)門(mén)一體式閘門(mén)，規(guī)格為1.4m×1.4m雙孔、1.0m×1.0m雙孔、0.8m×0.8m單孔，共配套節(jié)制閘7座，銜接段采用M7.5漿砌石、M10水泥砂漿砌筑，閘室采用C20混凝土砌筑，安裝PGZ鑄鐵閘門(mén)。

（3）斗口：斗口形式為混凝土預(yù)制管式圓涵(Φ1.0m、Φ0.8m、Φ0.6m)，進(jìn)出口及管底基礎(chǔ)均采用M7.5漿砌石砌護(hù)，閘室為混凝土結(jié)構(gòu)，均為整體式閘門(mén)，規(guī)格及型號(hào)為PGZ鑄鐵閘門(mén)（1.0m×1.0m、0.8m×0.8m、0.6m×0.6m），管涵長(zhǎng)度均為2m，帶路的管涵后接5m×1.5m生產(chǎn)橋。共布設(shè)17座。

（4）農(nóng)口：農(nóng)口形式為混凝土預(yù)制管式圓涵(Φ0.4m)，進(jìn)出口及管底基礎(chǔ)均采用M7.5漿砌石砌護(hù)，閘室為混凝土結(jié)構(gòu)，均為整體式閘門(mén)，規(guī)格及型號(hào)為PGZ鑄鐵閘門(mén)（0.4m×0.4m），管涵長(zhǎng)度均為2m，帶路的管涵后接5m×1.2m生產(chǎn)橋。共布設(shè)35座。

（5）支溝過(guò)支渠涵：支溝穿支渠涵采用方涵的形式（1.2m×1.5m），結(jié)構(gòu)形式為M7.5漿砌石擋土墻、C25鋼筋混凝土橋板的形式；共布設(shè)1座。

8 結(jié)束語(yǔ)

目前平羅縣的支渠渠道流量的確定主要通過(guò)近三年灌溉流量出現(xiàn)率的75%進(jìn)行確定，以通過(guò)實(shí)際運(yùn)行確定的灌水率、測(cè)算的渠道灌溉水利用系數(shù)、現(xiàn)狀渠道的過(guò)流能力進(jìn)行復(fù)核支渠的設(shè)計(jì)流量；砌護(hù)斷面的形式主要依據(jù)確定的渠道設(shè)計(jì)流量、設(shè)計(jì)比降以及通過(guò)參照《寧夏灌區(qū)支斗農(nóng)渠襯砌定型圖集》確定砌護(hù)斷面形式。