柬埔寨馬德望灌溉工程設(shè)計綜述

楊偉俊

（浙江省水利水電勘測設(shè)計院 杭州 310002）

1 工程背景

柬埔寨是一個傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)國，農(nóng)業(yè)是柬埔寨經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，從事農(nóng)業(yè)的人口約占勞動力總?cè)藬?shù)的60%，以種植水稻為主?，F(xiàn)狀種植主要是靠天吃飯，稻田畝產(chǎn)不足150kg，遠(yuǎn)低于周邊國家稻田單位面積產(chǎn)量。約30%的農(nóng)村人口仍生活在貧困線以下。馬德望省是柬埔寨的糧倉，土地遼闊、土壤肥沃，非常適合種植稻谷。但區(qū)內(nèi)水利設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重缺乏，僅有幾條渠道靠降雨積水進(jìn)行灌溉，無排水設(shè)施，低洼地段在雨季經(jīng)常受淹。

馬德望灌溉工程位于馬德望市南面，為中國進(jìn)出口銀行的貸款項目，項目區(qū)土地面積為4.9萬 hm2，項目建設(shè)目的是改善灌區(qū)灌溉能力，提高耕地利用率和糧食產(chǎn)量。

項目區(qū)位于熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，具有明顯的雨季和旱季，從四月中旬開始到十月為雨季，雨季降雨量占全年降雨量的 80%以上。項目區(qū)為平原地形，灌溉排水條件差，旱季河道流量小、取水困難，雨季排水不暢、土地長期受浸泡。

項目區(qū)灌溉水源來自馬德望河，馬德望河為洞里薩湖（東南亞最大淡水湖）的上游支流，由西南向東北流經(jīng)項目區(qū)，最終匯入洞里薩湖，流域面積為 6053km2，其中本工程攔河閘以上流域面積 2535km2。

2 設(shè)計思路

2.1 總體布局

馬德望河從項目區(qū)中間穿過，旱季河流水位低，不能滿足灌區(qū)自流灌溉對水位的要求，需在渠道取水口下游馬德望河上設(shè)擋水建筑物以抬高河水位。因此設(shè)計在馬德望河上興建一攔河引水閘壩，適當(dāng)壅高馬德望河常水位，通過新建灌溉系統(tǒng)引水至灌區(qū)，使項目區(qū)大部分耕地能夠?qū)崿F(xiàn)自流灌溉，同時在項目區(qū)內(nèi)建設(shè)排水系統(tǒng)以改善排水條件。

2.2 規(guī)模確定

項目區(qū)農(nóng)業(yè)用水水源為地表水，采用自流灌溉方式，由渠道輸水到田間。灌溉渠道分為總干、干、支渠三級，各級渠道均實行續(xù)灌。項目區(qū)內(nèi)以種植水稻為主，考慮水稻的用水高峰期在泡田期，所以用稻田的泡田定額計算設(shè)計灌水模數(shù)，再根據(jù)設(shè)計灌水模數(shù)和渠道灌溉面積推求灌溉凈流量。

推求渠道設(shè)計流量過程為：先計算田間灌水凈流量，然后根據(jù)各級渠道的水利用系數(shù)自下而上逐級、逐段進(jìn)行推算。續(xù)灌渠道的岸頂超高和高度按加大流量計算。根據(jù)規(guī)范，渠道流量加大系數(shù)支渠取1.25，干渠取1.2，總干渠取1.15。

3 工程總體布置

工程由攔河引水閘、灌溉渠道（總干渠、干渠、支渠）、排水渠道（干溝、支溝）、渠系建筑物（水閘、箱涵、倒虹吸）及橋涵等組成。

攔河引水閘位于馬德望河上，共4孔，采用平底閘結(jié)構(gòu)形式，每孔凈寬12.0m，由閘室、消力池、護坦和海漫等組成。

灌溉渠道分總干渠、干渠、支渠三級。馬德望河將灌區(qū)一分為二，在攔河引水閘上游兩岸分別設(shè)進(jìn)水閘，將馬德望河河水通過總干渠Ⅰ（右岸）和總干渠Ⅱ（左岸）分別引進(jìn)兩岸灌區(qū)，從總干渠上共接出5條干渠，從干渠上接出17條支渠輸水至田間。灌區(qū)排水分干溝、支溝二級，全區(qū)通過 11條支溝收集灌溉回歸水和部分降雨產(chǎn)生的田面積水，匯集到干渠、干溝中排入河流。

4 建筑物設(shè)計

4.1 攔河引水閘

4.1.1 方案比選

馬德望河流經(jīng)項目區(qū)河段為平原河道，由河水沖切地面形成，河道下陷、兩岸無堤防。攔河引水閘的主要作用是壅高馬德望河正常水位，以實現(xiàn)灌區(qū)引水自流灌溉。因此，攔河引水閘壩是灌區(qū)灌溉系統(tǒng)的龍頭，其布置的主要任務(wù)是選擇合理的閘址和正常水位。

閘址和正常水位的選擇應(yīng)統(tǒng)一考慮，互為選擇條件。根據(jù)現(xiàn)場河道地形地質(zhì)條件和工程總體布置要求，選擇上下閘址進(jìn)行比選，上下閘址相距約5km。先初擬上下閘址正常水位，水位選擇需滿足以下條件：（1）滿足項目區(qū)自流灌溉和引水流量要求；（2）低于兩岸地面高程，不能淹沒岸坡；（3）低于兩岸土地浸沒高程。由此上閘址正常水位取 21.0m，下閘址正常水位取 18.0m。上下閘址相比較，上閘址自流灌溉面積更大，同時上閘址右岸有長約 10km的一段渠道可以改造利用，可減少占用耕地。綜合比較后推薦上閘址，閘上正常水位21.0m。

4.1.2 建筑物布置

攔河引水閘共4孔，采用平底閘結(jié)構(gòu)形式，閘門采用直拉平板門，擋水高度11m，每孔凈寬12.0m。閘墩采用縫墩，寬3m，閘室段沿水流向長16m、寬60m。水閘河流向總長285m，閘室上游設(shè)長56m的岸坡銜接段、長14m的拋石防沖槽和長 30m的護坦；下游設(shè)長 40m的消力池、長20m的護坦、長45m的海漫、長24m的拋石防沖槽和長40m的岸坡銜接段。閘室下游消力池、護坦段兩側(cè)采用C25鋼筋混凝土扶壁式擋墻，墻身最大高度17.0m。閘室上游左、右岸各設(shè)一個進(jìn)水閘分別引水至總干渠Ⅰ、總干渠Ⅱ。

4.1.3 設(shè)計特點

（1）攔河引水閘布置。攔河引水閘所在河段屬平原河道，兩岸土質(zhì)松軟，降水年內(nèi)分布不均，雨季洪水易漫灘，且水閘擋水上下游水位差較大，因此水閘布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)以保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和消能防沖安全為首要條件。水閘閘上至上游拋石防沖槽首端、閘下至下游護坦末端范圍內(nèi)兩岸設(shè)直立擋墻，以改善水閘上下游水流條件和保證近閘岸坡安全。擋墻最大高度15m，采用扶壁式，防滲范圍以外擋墻面板設(shè)排水孔，有效減小擋墻斷面。擋墻上游約 60m、下游約 110m范圍內(nèi)河道采用厚 50cm漿砌塊石護坡，防止水流沖刷影響近閘區(qū)河岸穩(wěn)定?？紤]雨季洪水漫灘風(fēng)險，兩岸坡頂一定范圍內(nèi)設(shè) 30cm厚漿砌塊石護面，外圍設(shè)拋石防沖槽保護。

（2）閘室防滲。攔河引水閘兩岸覆蓋層為第四系全新統(tǒng)沖洪積層，分為3層。表層為含礫砂粉質(zhì)黏土，厚5.0～8.5m，屬弱透水性；中部為含泥粉細(xì)砂層，厚約 3.0m。下部為含泥砂卵礫石層，中密—密實，厚3.0～5.8m。河床覆蓋層為含泥砂卵礫石，厚約 2m。含泥粉細(xì)砂與含泥砂卵礫石屬中等透水性。下伏基巖為侏羅系上統(tǒng)凝灰角礫巖，巖性較軟，易風(fēng)化。

由于兩岸距離山體很遠(yuǎn)，難以形成封閉的防滲系統(tǒng)，且攔河引水閘上游水庫攔蓄能力有限，允許存在少量滲透損失。制定閘室防滲措施主要需考慮閘室抗滑穩(wěn)定和滲透穩(wěn)定?？紤]河床基巖面較淺，綜合考慮現(xiàn)場情況和施工措施，設(shè)計采用帷幕灌漿防滲。經(jīng)滲流計算，帷幕灌漿向兩岸各延伸40m能滿足比降要求，且滲透量在合理范圍內(nèi)。帷幕灌漿的難點在其布置和覆蓋層灌漿工藝，結(jié)合兩岸總干渠Ⅰ、總干渠Ⅱ進(jìn)水閘和箱涵，布置帷幕灌漿中心線與進(jìn)水閘、箱涵中心線重合，可滿足灌漿蓋重要求。覆蓋層灌漿施工采用自上而下分段灌漿法，首段灌漿壓力 0.3MPa，以下按每米 0.02MPa遞增，段長 1m，灌漿前下套管至該段底面以上0.5m。

由于覆蓋層帷幕灌漿存在施工質(zhì)量不易保證、易滲透破壞等弱點，為保證在遭受意外情況下（如帷幕灌漿部分破壞等）的閘室安全，加厚閘室底板至 3.5m，從上到下分為60cm厚C30混凝土溢流面、170cm厚C15混凝土和120cm厚C25混凝土。底板加厚可適當(dāng)減少配筋。

（3）設(shè)岸坡溢流道。馬德望河屬平原河流，攔河引水閘上游水庫調(diào)蓄能力弱，且閘上正常水位較地面高程僅低約 0.5m，當(dāng)閘上游渠道進(jìn)水閘關(guān)閉或引水流量小于河道來水流量時，如不能及時開啟閘門泄流，就會發(fā)生河水漫灘的情況。為改善水閘運行情況，在左岸設(shè)溢流道將上游多余來水排至下游，可減少旱季河水漫灘情況的發(fā)生。溢流道進(jìn)口底高程取閘上正常水位，溢流道過水流量按旱季平均流量確定。

4.2 灌溉排水渠道

4.2.1 渠道斷面設(shè)計

灌溉排水渠道均采用梯形斷面，為減小渠道斷面，總干渠、干渠采用混凝土襯砌，其余渠道為土渠。根據(jù)現(xiàn)場地形，以盡量實現(xiàn)挖填平衡原則確定渠道底坡，根據(jù)各渠道設(shè)計流量、渠床糙率、邊坡（參照規(guī)范確定）和渠底坡求渠道底寬和水深，渠道深度按加大流量水深加超高考慮。各級渠道采用水位銜接，遇渠系建筑物處采用改變底高程考慮局部水頭損失。

4.2.2 襯砌排水設(shè)計

渠道混凝土襯砌厚度 10～12cm，對開挖較深且兩岸地下水位較高的渠道，當(dāng)渠道內(nèi)水位較低時，襯砌底板易受地下水頂托破壞。因此，設(shè)計要求在渠底高程低于兩岸原地面高程超過1.0m的渠道混凝土襯砌區(qū)段，現(xiàn)澆混凝土底板上設(shè) DN50mm逆止閥單向排水管，排水管底部采用土工布反濾以防止土體流失。

為提高排水效果和加快施工速度，對開挖深度較大(渠道設(shè)計水位在原地面以下)、地下水豐富且地基土滲透系數(shù)小于 1×10-4cm/s的渠段采用預(yù)制混凝土板襯砌。襯砌底部鋪一層土工布反濾，土工布頂部埋入土體內(nèi)固定，底部埋入底板混凝土內(nèi)固定。土工布有效孔徑選擇以對保護土體起到反濾作用為宜。

項目區(qū)局部地段土體具有分散性，開挖渠道雨季受兩側(cè)下泄水流沖刷，容易造成土體流失形成沖刷槽或空洞。因此對無混凝土襯砌渠道坡面，采用草皮護坡以減少雨水沖刷，保證堤身安全和外表美觀。同時對渠道兩側(cè)向渠道內(nèi)排水的小沖溝或農(nóng)田排水口，設(shè)導(dǎo)流槽將來水導(dǎo)入渠道，以避免水流沖刷破壞坡面。導(dǎo)流槽向下延伸至和襯砌相接（對混凝土襯砌渠道）或至渠道底部（對土渠）。導(dǎo)流槽尺寸按水量大小確定，采用底部C15混凝土板、兩側(cè)磚砌表面涂抹砂漿防水的結(jié)構(gòu)型式，便于施工。

5 結(jié)語

馬德望省是柬埔寨的糧食主產(chǎn)區(qū)，土地遼闊、土壤肥沃，借助中國政府的優(yōu)買優(yōu)貸項目支持，通過灌區(qū)工程建設(shè)可大大增強灌區(qū)現(xiàn)有灌溉能力，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，提高當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展水平。馬德望灌區(qū)規(guī)模為大型，面積遼闊、地形復(fù)雜、氣象條件特殊，其總體設(shè)計布局、攔河引水閘和渠道等主要建筑物設(shè)計具有獨特性，對類似工程有一定借鑒作用。

1 GB50288—99灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范[S].

2 全國水利水電施工技術(shù)信息網(wǎng).水利水電工程施工手冊（地基與基礎(chǔ)工程）[M].中國電力出版社，2004