固原市原州區(qū)沈家河水庫東干渠改造方案論證

郭廷榮

固原市原州區(qū)沈家河水庫東干渠改造方案論證

郭廷榮

（寧夏固原市原州區(qū)水務(wù)局，寧夏 固原 756000）

原州區(qū)沈家河水庫東干渠兼有灌溉和防洪雙重任務(wù)，原渠道段面較大，灌區(qū)節(jié)水改造規(guī)劃設(shè)計時，按原斷面改造該干渠，投資費(fèi)用較高，由是專家建議洪水不入渠縮小原斷面方案。文章中結(jié)合干渠現(xiàn)狀，將專家建議方案與設(shè)計人員提出的洪水入渠維持原斷面改造方案從洪水入渠流量、建設(shè)資金，外部條件、協(xié)調(diào)難易程度等方面分析論證，選比出可行性較強(qiáng)的洪水入渠，維持原干渠斷面，并增設(shè)部分排洪建筑物方案。為類似渠道改造提供經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

重點(diǎn)縣建設(shè)項(xiàng)目；干渠改造；洪水入渠；方案論證

沈家河水庫灌區(qū)始建于1960年，是固原市原州區(qū)最大的庫灌區(qū)，地理位置為東徑106°15′～106°17′， 北緯 36°04′～36°08′， 原灌區(qū)設(shè)計灌溉面積4萬畝，灌區(qū)經(jīng)半個多世紀(jì)的運(yùn)行發(fā)展和續(xù)建配套，目前實(shí)有可控制灌溉面積3.02萬畝，其中東干渠控制清水河?xùn)|部灌溉面積1.7萬畝，西干渠控制清水河西部灌溉面積1.32萬畝。灌區(qū)大體布設(shè)干、斗兩級渠道，由總干渠，東、西2條干渠，1條西高支渠，81條斗渠，3條農(nóng)渠控制灌溉?，F(xiàn)有灌區(qū)渠道老化損壞嚴(yán)重，且田間大畦漫灌，灌區(qū)灌溉水利用率約45%，灌溉效益低下?！笆濉逼陂g，固原市原州區(qū)沈家河水庫灌區(qū)節(jié)水改造配套工程被列為中央財政小型農(nóng)田水利重點(diǎn)縣建設(shè)項(xiàng)目之一，計劃分3期實(shí)施。在整個項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計中，由于原東干渠兼有灌溉和防洪雙重任務(wù)，按原斷面維修改造該干渠投資費(fèi)用較高，東干渠改造問題成為該灌區(qū)改造最具爭議的問題。因此，結(jié)合干渠現(xiàn)狀，將專家建議的洪水不入渠縮小原斷面方案與設(shè)計人員提出的洪水入渠維持原斷面改造方案全面分析和論證，提出最優(yōu)改造方案，對灌區(qū)節(jié)水改造可行性提供保證。

1 沈家河水庫東干渠概況

沈家河水庫干渠1960年與灌區(qū)同年建成，總干渠及東干渠位于灌區(qū)東部東山腳下，依山腳沿等高線由南向北布設(shè)，屬傍山渠道，兼有灌溉和防洪雙重任務(wù)。干渠為梯形斷面，總干渠長0.226km，后接?xùn)|干渠長14.274km，有3個不同渠道斷面。干渠襯砌年代已久，除2004年配套的東干渠最末端1.32km渠道完好，其余渠道80%已老化損壞，部分混凝土板連同渠道坍塌或脫落。由于水庫除險加固前總干渠0+226段承擔(dān)水庫泄洪任務(wù)，斷面較大，復(fù)核流量為40m3/s，之后不承擔(dān)防洪任務(wù)，本次改造時將該襯砌斷面適當(dāng)減小，且將西干渠取水口由原來總干渠0+226下移至2+890，并新增1.4km西干渠，改由原來的溝道泄水入清水河，至下游攔河壩西取水，為從總干渠2+890處設(shè)西干渠取水閘取水，渠道輸水。

為改造該渠道，勘測設(shè)計人員首先對原渠道縱橫斷面進(jìn)行數(shù)字化測繪，并復(fù)核了該渠道最大流量。渠道縱橫斷面指標(biāo)及復(fù)核流量具體見表1。

東干渠沿線經(jīng)過較大溝道4條，在分別經(jīng)過黑城溝、雙溝和楊達(dá)子溝時設(shè)倒虹建筑物3座，在過毛家溝時和1957年建成的毛家溝水庫二壩以“長藤結(jié)瓜”形式和毛家溝二壩相連。除這4條較大溝道洪水不入渠，通過泄洪建筑物泄入溝道，干渠東側(cè)其他小支溝及坡面洪水全部泄入渠道。

1994年建成的中寶鐵路位于干渠東側(cè)，基本和干渠平行布設(shè)，路基距離干渠20～150m之間，鐵路建成后，鐵路東側(cè)各支溝和坡面洪水由沿鐵路修建的60多座鐵路涵洞排入干渠。干渠東西面有村舍居民和農(nóng)田。如遇大暴雨時，有幾段渠道由于引入渠道的洪水超過渠道最大泄洪流量，洪水漫溢渠頂，危及渠道安全及附近的村莊居民生命和財產(chǎn)安全，成為汛期防洪的重點(diǎn)。

表1 原總干渠及東干渠渠道斷面指標(biāo)及流量復(fù)核

2 干渠改造方案論證

按照設(shè)計規(guī)范要求，對該干渠東側(cè)各支溝和坡面洪水分段進(jìn)行驗(yàn)算，求出各分段洪峰流量和關(guān)鍵點(diǎn)累計洪水總量，作為干渠改造洪水流量計算和排洪溝堤斷面設(shè)計依據(jù)。根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》（GB50288-99），該灌溉渠道屬5級，防洪標(biāo)準(zhǔn)按10年一遇設(shè)計。參考《寧夏水文手冊》中設(shè)計洪水計算方法，多年平均最大洪峰流量采用年最大值法進(jìn)行計算。計算公式：設(shè)計流域面積內(nèi)多年平均最大洪峰流量Qm=4.62F0.7，不同保證率的設(shè)計洪峰流量Qp=Kp×Qm，其中：F為流域面積；Kp為某重現(xiàn)期的模比系數(shù)；該區(qū)Cv=0.62，Cs=3.0Cv。

2.1 方案一：洪水入渠，維持原干渠斷面，并增設(shè)部分排洪建筑物

按照上述方法計算沈家河水庫總干渠及東干渠10%保證率各渠段洪峰流量。沿途共選取了61處洪水入渠關(guān)鍵點(diǎn)做里程樁號，求得兩樁號之間對應(yīng)流域面積，10%保證率洪峰流量、累計洪峰流量，樁號處排出流量，干渠各段實(shí)際行洪流量等。然后結(jié)合現(xiàn)狀各渠道段過流能力，不能滿足泄洪需求段，需要在該段適當(dāng)位置增設(shè)排洪溝或排洪渠，干渠按其最大流量行洪，剩余洪水由各段新設(shè)置的泄洪閘分段排出?？偢汕皷|干渠10%保證率各渠段洪峰流量計算結(jié)果略。

根據(jù)干渠洪水計算成果和干渠最大流量復(fù)核結(jié)果，需要分別在東干渠0+297、1+214、7+031、7+760和10+553處新增設(shè)排洪溝堤和泄洪閘，并利用原有的總干渠0+226處、雙溝3+388、毛家溝5+113、楊達(dá)子溝9+771樁號處的溝道泄洪閘等9處，將洪水分段排出，以保證干渠行洪安全。排洪溝采用梯形斷面，除村莊附近和距離干、支渠較近的2號（1+214處）、4號（5+113處）排洪溝用C15混凝土板襯砌，其余均為土渠。根據(jù)排洪流量，確定排洪溝斷面尺寸及需要襯砌渠道斷面尺寸，排洪溝長度根據(jù)實(shí)際地形量測。

按照該方案計算出維修改造13.18km渠道工程量、需維修改造建筑物及新建的5座泄洪建筑物等工程量，通過概預(yù)算編制，該干渠改造方案總投資1047萬元。

2.2 方案二：洪水不入渠縮小原干渠斷面

采用該方案時，在干渠東側(cè)平行于干渠設(shè)置排洪溝或防洪堤，將干渠東側(cè)鐵路涵洞和坡面洪水全部攔截入排洪溝堤，再從上述的4條主溝道泄出。由于干渠西側(cè)多為村莊和農(nóng)田，沒有修建排洪溝的地形和條件，只能在干渠東側(cè)和鐵路之間南北向建排洪溝和防洪堤。經(jīng)規(guī)劃設(shè)計，擬修建防洪堤長12.02km，排洪溝長2.43km。防洪堤設(shè)計為土堤，采用梯形斷面，堤頂寬2m，內(nèi)邊坡采用1∶2，外邊坡采用1∶1.5，排洪溝為梯形斷面，也為土渠，平均挖深3～5m，內(nèi)邊坡1∶2，比降1∶1000，在排洪溝進(jìn)入黑城溝等4條主溝時修建入溝排洪陡坡及消能建筑物4座。

平行干渠修建排洪溝堤后，東干渠大量洪水將被攔截，只有少量坡面散流入渠，東干渠實(shí)有流量將變小，而現(xiàn)有斷面偏大，在本次改造工程中對總干渠和東干渠斷面按新設(shè)計流量進(jìn)行縮小。

洪水不入渠按設(shè)計流量設(shè)計東干渠時，東干渠設(shè)計流量1.02m3/s，加大流量1.33m3/s，設(shè)計干渠底寬 1m，口寬 4.3m，邊坡 1∶1.5，設(shè)計水深0.65m，襯砌深 1.1m，土渠超高 0.3m，渠深1.4m。施工時將東干渠按照新的渠道設(shè)計深度進(jìn)行回填壓實(shí)，在回填壓實(shí)后的土基上按照設(shè)計斷面重新開挖新渠，新渠斷面開挖完成后，再對新渠全斷面進(jìn)行襯砌。同時干渠道路需要加寬，由原3m增至5m，新渠道從外邊坡加寬，外邊坡比1∶1.5。

按照該方案計算出新修排洪溝堤工程量及土地征用面積、老渠道上建新渠道工程量等，編制出該方案概預(yù)算總投資為1199.12萬元。

2.3 兩種方案分析選比

（1）投資費(fèi)用比較：方案一維持原斷面方案比方案二縮小原斷面方案節(jié)省投資152.12萬元。

（2）施工條件分析比較：維持原斷面在原干渠上施工，施工條件較好；縮小原斷面方案需沿全程新建排洪溝堤，其工程區(qū)域地形復(fù)雜，溝壑多施工難度大。

（3）與外界協(xié)調(diào)分析比較：現(xiàn)有干渠由原州區(qū)水務(wù)局下設(shè)的沈家河水庫管理所管理，方案一維持原斷面改造是在原干渠上施工作業(yè)，不存在與外界協(xié)調(diào)問題；方案二縮小原斷面要新開工作區(qū)域，且新建的排洪溝堤距離中寶鐵路較近，部分區(qū)域要在鐵路路界范圍內(nèi)修建，協(xié)調(diào)難度大。而排洪溝修建后存在對鐵路路基的沖刷問題，同時新修排洪溝堤還存在工程占地問題，不但要支出征地費(fèi)用，而且存在和鄉(xiāng)村群眾之間的協(xié)調(diào)問題。

經(jīng)綜合分析，東干渠改造方案選擇方案一不僅節(jié)省投資，方便工程施工，而且不占用耕地，不影響鐵路，與外界協(xié)調(diào)問題少；而方案二不僅投資較方案一高，施工也不方便，且占用耕地多，還影響鐵路路基，尤其是征地協(xié)調(diào)難度較大。所以方案一優(yōu)于方案二，所以優(yōu)選方案為洪水入渠，維持原干渠斷面，并增設(shè)部分排洪建筑物方案。

3 結(jié)語

20世紀(jì)六、七十年代修建的部分老灌區(qū)，在最初設(shè)計干渠的時候由于資金等各方面原因，往往讓傍山渠道的洪水入渠，這種灌溉兼防洪任務(wù)的渠道本身就存在易于損壞和多種不安全因素，所以在后期這類干渠改造技術(shù)問題上，需要深入論證和分析以尋求最優(yōu)方案。原州區(qū)沈家河水庫東干渠，如果在后期1994年中寶鐵路修建時，水利部門與鐵路部門協(xié)調(diào)好，不讓鐵路涵洞排出的洪水流入干渠，而修專門的排洪溝堤排水入附近的溝道，之后的干渠改造會減少許多投資。但已有的干渠和鐵路，以及干渠兩邊逐年增加的村舍居民等外部因素，使新建排洪溝堤，減少干渠入渠流量以減小干渠改造投資方案存在諸多不利因素和困難，因此通過全面分析論證優(yōu)選的洪水入渠，維持原干渠斷面，并增設(shè)部分排洪建筑物方案具有較強(qiáng)的可行性，并在之后的干渠建設(shè)和運(yùn)行中得到證實(shí)。該干渠改造方案值得在類似干渠改造時參考應(yīng)用。

［1］庫爾班·艾克木.灌區(qū)節(jié)水改造工程中渠道防滲的施工技術(shù)應(yīng)用［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2016（04）.

［2］張金榜，董洪濤，張成.老灌區(qū)技術(shù)改造混凝土襯砌防滲渠道斷面設(shè)計方案的探討討［J］.河南水利，2005（03）.

［3］楊丹齡.老渠道改造工程中縱橫斷面圖的數(shù)字化測繪 ［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2009（03）.

［4］財政部、水利部關(guān)于實(shí)施中央財政小型農(nóng)田水利重點(diǎn)縣建設(shè)的意見［J］.中國水利，2009（13）.

TV93

B

1008-1305（2017）05-0109-03

10.3969/j.issn.1008-1305.2017.05.034

2017-03-27

郭廷榮（1974年—），女，高級工程師。