宿遷市船行灌區(qū)渠道護砌方案比選

王 軍,蔡運忠,仝妍妍

(1.宿遷市宿城區(qū)船行灌區(qū)管理處，江蘇 宿遷 223800；2.宿遷市宿城區(qū)皂河灌區(qū)管理所，江蘇 宿遷 223800；3.江蘇省駱運水利工程管理處,江蘇 宿遷 223800)

1 灌區(qū)基本狀況

船行灌區(qū)位于江蘇省宿遷市宿城區(qū)西南部，屬大型灌區(qū)，該灌區(qū)范圍北臨宿遷市區(qū)及皂河灌區(qū)，東依京杭大運河，西至西沙河和徐洪河與徐州、安徽接壤，南以姚河、太皇河為界與運南灌區(qū)相望。船行灌區(qū)分為3部分：東干渠片、西干渠片和陳集片。灌區(qū)總面積325.1km2，耕地面積32.0萬畝，種植水稻、小麥、油菜等多種作物。2005—2018年期間灌區(qū)共進行8次改造，目前灌區(qū)西干渠片現(xiàn)狀運行良好；而東干渠片、陳集片僅更新改造渠首，配套渠系及建筑物未改造，控水設施老化破損，片區(qū)水量滲透損失嚴重，導致水資源利用率低。為更好進行灌區(qū)節(jié)水改造，科學優(yōu)化灌區(qū)水資源配置，通過查閱借鑒相關工程案例和經驗[1- 6]，結合當前船行灌區(qū)渠道存在的具體問題，本文提出渠道護砌的方案，并進行不同方案比選研究，以期為灌區(qū)渠道改造方案選取提供一定參考。

2 渠道存在問題

2.1 渠道歷久失修

船行灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目中，興建干渠3.5km，其中在宿城區(qū)中央財政新增農資旱改水田間工程中護砌五堡北支渠2.9km，護砌夏圩支渠2.5km，目前累計完成84.34km渠道護砌，尚有東干渠5.1km、東干渠的一、二、四支渠和西干渠的五、七、八支渠，共11.35km未護砌。干、支渠仍為土渠，其滲透性強，配套建筑物建設年代久遠、渠系水利用系數(shù)低，2方面原因導致渠道水量損失大，很多田間無法實現(xiàn)自流，亟需對渠道進行護砌。近年來新增陳集片系統(tǒng)干渠及支渠護砌共計31.85km，2017年實施干渠護砌8.85km及支渠6.35km。2018年實施干渠護砌2.35km，支渠護砌18.50km。歷年小型農田水利重點縣項目中對廟莊北支渠、廟莊南支渠、五堡北支渠進行了護砌。在2017年灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目中，興建干渠5.35km，護砌干渠8.85km，新建閘塘西支渠1.25km，新建陳歸支渠5.1km，剩余渠道未實施，絕大部分渠道仍為土渠，滲透性強，且渠系建設時間早，渠道年久失修、老化嚴重。

2.2 渠道輸水損失量大

灌區(qū)西干渠系統(tǒng)片所在范圍的區(qū)域土質為粉土、砂土，目前滲水、漫頂現(xiàn)象嚴重，渠道水量損失量大，灌溉用水困難。灌區(qū)陳集片所在范圍的區(qū)域土質為粉土，位于上游的4條渠道已在往年的重點縣項目中護砌改造，但均未實施至洋青路以東，由于渠道輸水損失量大，遠距離灌溉愈發(fā)不切實際，致使灌溉范圍有限。隨著農村房屋拆建改造進程的加快，洋青路東側的耕地面積增加，灌溉需求日益增大，土地地形條件得到了改善，由于現(xiàn)有的渠道規(guī)模不能滿足東側灌溉的需求，灌溉矛盾日益突出。

2.3 渠道水利用系數(shù)低

灌區(qū)陳集干渠中下游的4條支渠大部分為土渠，現(xiàn)狀大部分渠道已經破損、無法滿足灌溉的需求。經過2010、2017年續(xù)建配套與節(jié)水改造工程，已改善了陳集片1.83萬畝和新增2.20萬畝的灌溉問題。由于投資規(guī)模限制，陳集片還有1.4萬畝灌溉問題未得以解決，已建水源泵站和干渠的輸水無法覆蓋整個項目區(qū)，干渠下游片部分渠道還依靠東方紅河等沿線分散的電灌站提水灌溉，這些泵站均建于20世紀70—80年代，經多年運行，老化失修，疊加近年來水資源短缺，泵站進水池的水量及水位均無法保障，大多數(shù)泵站無法正常運行或無法打水，下游段的現(xiàn)有支渠、斗渠、農渠多報廢及被侵占，渠道水利用系數(shù)低。因此，致使該區(qū)域水稻面積大幅度減少，極大影響了當?shù)卮迕竦姆N植習慣和種糧積極性。

3 渠道護砌對策

3.1 渠道護砌方案比選

按照GB 50288—2018《灌溉與排水工程設計規(guī)范》表2.05灌排渠溝工程分級指標，本工程渠道工程中五支渠為4級渠道，其余均為5級渠道。工程項目區(qū)內的部斗渠目前尚未進行襯砌，渠道內雜草茂盛，導致渠系滲水、漏水嚴重，灌溉周期較長。欲解決以上問題，最佳方案是將渠道進行護砌改造。目前，較為常用的渠道防滲襯砌結構有：①土料防滲；②水泥土防滲；③石料防滲；④埋鋪式膜料防滲；⑤混凝土防滲；⑥瀝青混凝土防滲。以上6種防滲結構的主要參數(shù)詳見表1。

表1 渠道防滲襯砌常用結構形式及特性表

土料及水泥土襯砌結構因抗凍性、耐久性差，襯砌質量不易保證，使用壽命短，不適宜用于本工程。工程區(qū)無瀝青來源，瀝青混凝土襯砌結構亦不宜采用。石料襯砌結構的防滲效果一般不易保證，且該結構造價很高，同理，本工程亦不采用石料襯砌結構?；诖?，設計對埋鋪式膜料結構、混凝土結構以及混凝土結合埋鋪土工膜3種襯砌方案進行防滲效果、使用壽命、渠道輸水性能、工程造價、生態(tài)要求的比選。同時，為兼顧防滲渠的生態(tài)功能，本設計考慮將混凝土護砌結構與埋鋪式土工膜有機結合的護砌方案，即混凝土防滲結構每隔一定距離做埋鋪式土工膜防滲結構一道，即保證了防滲渠的功能和效益，又為動植物留置生態(tài)通道。上述3方案對比見表2。

表2 襯砌結構方案對比表

3.2 方案比選結果

通過上述方案比較可知，混凝土防滲渠方案(方案1)具有渠道斷面小，水力條件好，工程壽命長等優(yōu)點，其生態(tài)較差問題可通過間隔一段距離設置逃生帶解決。埋鋪式土工膜防滲渠，具有防滲性好，生態(tài)性較好及工程造價較低的優(yōu)點，但其渠道糙率大，水力條件不是很好，渠道斷面大，工程壽命沒有混凝土防滲渠道長?；炷两Y合埋鋪土工膜其水力條件低于混凝土防滲渠，且實際運行中對外界破壞抵抗力較差，經常出現(xiàn)土工膜破損現(xiàn)象。綜上所述，結合研究區(qū)內已護砌段工程的實施經驗，襯砌采用方案1，防滲效果好、渠道糙率低的現(xiàn)澆砼渠道襯砌形式，砼強度等級C20。從技術性、經濟性和環(huán)保性角度考慮，渠坡下部采用素砼護砌，上部采用“聯(lián)鎖塊80mm+M10砂漿20mm+兩布一膜防滲層”進行護砌，局部現(xiàn)狀渠頂較低位置采用局部擋墻加高。渠兩側護坡每隔200m交替設置砼踏步一道，踏步寬1.2m。

3.3 護砌工程初步實施效果

灌區(qū)護砌工程累計完成土方551.36萬m3，石方3.92萬m3，砼及鋼筋砼24.89萬m3。工程實施后，骨干建筑物配套率81%、骨干建筑物完好率85%，骨干渠道護砌率76.80%，灌溉保證率由不足50%增加至85%以上，灌溉水利用系數(shù)由原來的0.43提高到目前的0.63。新增灌溉面積10.92萬畝，改善灌溉面積28.43萬畝。實施效果表明，灌區(qū)渠道護砌方案選取是科學合理的，可有效解決渠道水量損失大、水利用系數(shù)低等問題。

4 結論

渠道是灌區(qū)重要的輸水灌溉通道，渠道的可靠工作狀態(tài)對整個灌區(qū)穩(wěn)定高效運行具有關鍵意義。本文針對船行灌區(qū)渠道存在的現(xiàn)狀問題，提出渠道護砌對策，并比選得出合理有效的方案。此外。應注重灌區(qū)渠道運行維護工作，加密渠道巡視檢查頻次，重點對灌區(qū)干渠、支渠及灌水設施進行細致排查，對存在隱患的設施、設備進行搶修，并完成提水泵檢修、安裝等工作。在渠道運行過程中，發(fā)現(xiàn)淤積、破裂、損壞等跡象時，及時上報和處理，以保證灌區(qū)渠道工程設施的良好運行，保障農業(yè)生產需要，切實把江水灌溉工作做到實處，充分發(fā)揮船行灌區(qū)灌溉的農業(yè)效益、經濟效益和生態(tài)效益。