橫山區(qū)雷惠渠灌區(qū)節(jié)水改造工程建設探析

孫衛(wèi)勇

(榆林市橫山區(qū)雷惠渠服務所，陜西 榆林 719000)

始建于1943年的雷惠渠灌區(qū)，位于陜西省榆林市橫山區(qū)無定河中上游，是橫山區(qū)五處自流國營灌區(qū)之一[1]。為了提高水資源效益，節(jié)約灌溉成本，需對灌區(qū)進行節(jié)水改造建設。

1 概 況

雷惠渠灌區(qū)屬溫帶半干旱大陸性氣候，年平均降雨量為351.7 mm。灌區(qū)以無定河為水源，筑壩取水。壩長29.5 m，高5.0 m，頂寬2.0 m，底寬8.0 m。壩體右岸設進水閘1部，沖沙閘2部，節(jié)制閘1部[2]。項目區(qū)全年無霜期145 d,河流結冰期11月中、下旬，解凍期在次年3月中、下旬，冰層厚約0.4～0.5 m。灌區(qū)沿無定河兩岸河谷呈條狀分布，灌區(qū)受益范圍包括雷龍灣、橫山、波羅3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、25個行政村、1個農場(5個分場)，人口4.5萬人[3]。設計引水流量4.3 m3/s，設計灌溉面積1606 hm2，有效灌溉面積1470 hm2。

2 存在主要問題

由于特定的自然條件和歷史原因，使得雷惠渠現(xiàn)有水利工程普遍存在工程總量不足、規(guī)模偏小、建設標準低、用水粗放等問題，嚴重制約了農業(yè)生產的發(fā)展。主要表現(xiàn)在以下幾方面：

(1)灌區(qū)老化失修嚴重，供水保證率由設計的95%降為40%。由于缺乏防凍脹措施，加之渠道和水工建筑物超期服役、年久失修，使得灌區(qū)設施大部分帶病、帶險運行，造成嚴重滲漏，灌區(qū)地下水位有升無降，次生鹽堿地面積繼續(xù)擴大；地下水位的升高，加重了渠道凍脹破壞，使渠道水有效利用系數(shù)降低，襯砌渠道均存在不同程度的破損、破壞，工程完好率不足20%。

(2)工程性缺水引起灌溉水源不足。灌區(qū)面積為16.6 km2，有效灌溉面積為14.7 km2，而節(jié)水灌溉面積很少，僅占有效灌溉面積的20%，大量耕地缺少灌溉水利設施，不能有效地解除旱澇災害。

(3)輸水能力不足。雷惠渠輸水干渠45 km[4]，僅襯砌5 km，主要分布在渠道上段，下游全部為土渠，滲漏嚴重。經(jīng)過多年運行，渠道淤積，斷面縮小，輸水能力不足。

(4)供水矛盾突出，灌區(qū)經(jīng)營困難。由于投入不足，渠道的管理維護成了大難題，多年來未能有效組織勞力清淤，導致整個渠系“腸梗塞”，再加上雷惠渠灌區(qū)地處高原溝壑區(qū)，夏季暴雨造成沿河兩岸的山體發(fā)生滑坡，使渠系“雪上加霜”，造成上游淌水、中游爭水、下游無水，村組之間的用水矛盾日趨嚴重，特別是夏灌緊張時期經(jīng)常出現(xiàn)搶水現(xiàn)象。而這也造成灌區(qū)虧損嚴重，負債經(jīng)營，難以繼續(xù)鞏固和發(fā)展現(xiàn)有水利工程的效益，阻礙了灌區(qū)經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。

3 工程地質與建筑材料分析

3.1 工程地質

無定河為黃土高原河谷階地，海拔在900～1200 m之間，由西北向東南方向傾斜，川道比降1/500，土地比較平坦，水資源豐富，現(xiàn)代侵蝕輕微，土壤質地良好，主要以黃棉土、淤土和水稻土為主，適宜農作物生長，是橫山主要灌溉農業(yè)區(qū)。經(jīng)地質勘察，工程區(qū)無不良地質影響，適宜節(jié)水渠系改造建設。

3.2 建筑材料

渠道襯砌工程主要建筑材料有水泥、石子、塊(片)石、鋼筋、木材等。渠道襯砌工程對水泥的強度、抗?jié)B、抗凍、抗沖蝕均有一定的要求和標準。特別是黃土高原區(qū)，冬冷夏熱，混凝土渠系極易出現(xiàn)縮脹裂縫，所以在建設材料上要嚴格選用標準。根據(jù)混凝土襯砌設計標號及上述要求，選用32.5R或32.5普通硅酸鹽水泥，水泥必須符合國家標準。砂子采用內蒙凈化場砂子，并且必須符合《水工混凝土施工規(guī)范》(SL 677—2014)對砂子的要求。石子采用規(guī)格為5～20 mm、20～40 mm 二級配石子，塊石采用新鮮、未風化、無裂紋、飽和抗壓強度不小于40 Mpa的塊石。鋼筋采用國家認證鋼材，項目區(qū)沿無定河川布置，可抽取無定河水作為施工用水。

4 節(jié)水改造項目分析

要解決雷惠渠灌區(qū)存在的問題，必須進行灌區(qū)節(jié)水改造項目建設。

4.1 建設目標

雷惠渠灌區(qū)節(jié)水改造總的的建設目標為：通過對骨干工程的更新改造和田間工程配套，徹底改善雷惠渠灌區(qū)水利設施現(xiàn)狀和技術水平，改善灌區(qū)農業(yè)生產條件，提高農業(yè)綜合生產力水平。具體建設目標：計劃干渠改造12.589 km(土渠9.085 km，風化石渠3.504 km)，支渠改造12 km，斗渠改造8 km；改造加固渠系建筑物131座。項目實施后，渠系水利用系數(shù)達到0.70以上；改善灌溉面積4.7 km2； 恢復灌溉面積10 km2；年均節(jié)水量281.3萬m3以上。

4.2 渠道改造設計

渠系改造工程總長24.589 km，其中干渠改造12.589 km，支渠襯砌長12.0 km。

4.2.1 干渠改造

為了減少滲漏，節(jié)省水量，正常運行，計劃對干渠土石渠襯砌12.589 km，其中土渠預制C20混凝土板襯砌長9.085 km：風化石渠M7.5漿砌石襯砌長3.504 km；支渠土渠預制C20混凝土板襯砌長12 km，其中東支渠6 km，西支渠6 km。

干渠設計流量為3.5 m3/s(由于輸水渠道大部分為土質渠道，暴雨、洪水直接入渠，故原設計渠道斷面、流量偏大。據(jù)實測，渠道引水最大流量4.3 m3/s)。渠道襯砌本著渠道斷面不變、流量不變、比降不變的原則進行設計。斷面為梯形，邊坡比1：0.75，比降為1/1000。采用預制C20混凝土板襯砌，混凝土板尺寸為：長×寬×厚=70 cm×60 cm×8 cm。

斷面一：砌護長2.154 km，底寬1.90 m，口寬4.00 m，砌護高1.40 m(其中水深1.2 m)。

斷面二：砌護長5.537 km，底寬1.50 m，口寬3.60 m，砌護高1.40 m(其中水深1.2 m)。

斷面三：砌護長1.394 km，底寬1.30 m，口寬3.25 m，砌護高1.30 m(其中水深1.1 m)。

為防洪水沖刷，渠口兩岸采用M7.5漿砌磚加固，寬0.24 m，高0.12 m，砌護板之間留伸縮縫一道，縫寬2 cm，采用水泥瀝青砂漿填縫。

4.2.2 支渠襯砌

計劃東、西支渠襯砌長12 km：東支渠6 km，西支渠6 km。設計流量為1.0 m3/s。斷面為梯形，底寬0.7 m，口寬2.2 m，砌護高1.0 m(其中水深0.8 m)，邊坡比1：0.75，比降為1/1000。采用預制C20混凝土板襯砌，混凝土板尺寸為：長×寬×厚=70 cm×60 cm×8 cm。

以防洪水沖刷，渠口兩岸采用M7.5漿砌磚加固，寬0.24 m，高0.12 m，砌護板之間留伸縮縫一道，縫寬2 cm，采用水泥瀝青砂漿填縫。

4.3 改造加固渠系建筑物設計

改造加固渠系建筑物工程共136處(座)，其中重建工程22處(座)，重點改造加固渠系建筑物工程7處(座)，其他改造加固渠系建筑物工程107處(座)。

4.3.1 重建工程22處(座)

(1)干渠石馬洼渡槽、高家溝渡槽重建工程(2座)。石馬洼高家溝重建渡槽，長分別為60 m、50 m，寬分別為3 m、2 m，溝深均10 m，3跨4墩(墩寬2.5 m)，為砌石拱結構。槽身為矩形渠，渠寬分別為3 m、2 m，渠高分別為1.6 m、1.5 m。計劃將渡槽石拱及墩采用M7.5漿砌塊石，槽身為現(xiàn)澆矩形C25鋼筋混凝土槽，壁厚20 cm。

(2)排洪橋重建工程(20座)。 雷惠渠干支渠系原建渠下砌石拱涵多數(shù)因進出口淤泥面抬高，涵洞已堵塞淤滿，無法排洪，每逢降雨，洪水直接入渠，嚴重淤積渠道，對渠道安全十分不利。因此，為了順利排洪，渠道安全運行，急需重建排洪橋工程。

干渠排洪橋：為了安全排洪，現(xiàn)計劃重建排洪橋16座，設計流量為2.0 m3/s。排洪橋底部渠道為拱涵砌石結構，斷面尺寸：跨度3 m，高2.5 m(其中平樁高1.0 m，矢高1.5 m)，墻體為擋土墻砌石結構，頂寬0.6 m，底寬0.9 m，高1.0 m，坡比1∶0.3，拱圈厚0.3 m。頂部排洪渠為矩形砌石結構，斷面尺寸：長20 m，寬4 m，深1.0 m，墻體厚0.6 m，底板厚0.6 m，采用 M7.5漿砌塊石。

支渠排洪橋：為了安全排洪，現(xiàn)計劃重建排洪橋4座，設計流量為1.0 m3/s。排洪橋底部渠道為拱涵砌石結構，斷面尺寸：長4 m，跨度2.5 m，平樁高1.5 m，矢高1.0 m，墻體為擋土墻砌石結構，頂寬0.6 m，底寬1.0 m，高1.5 m，坡比1∶0.3，拱圈厚0.3 m。頂部排洪渠為矩形砌石結構，斷面尺寸：長15 m，寬3 m，深1.0 m，墻體厚0.6 m，底板厚0.6 m，采用 M7.5漿砌塊石。

4.3.2 重點改造加固渠系建筑物工程7處(座)

(1)干渠退水閘工程(5部)。 干渠退水閘因運行多年，閘墩、閘板、側墻破損，閘板漏水，啟閉機難以啟閉，嚴重影響正常運行，因此，急需改造加固退水閘工程。

為了加強用水管理，節(jié)省水量，確保渠道正常運行，計劃改建石馬洼段退水閘2部、高家溝段退水閘1部、沙峁段退水閘1部、耳樹渠段退水閘1部。閘門采用1.0 cm厚鑄鐵閘門，閘槽用角鋼焊制而成，與閘板配套使用，配備3噸螺桿式手動啟閉機啟動。閘臺長1.5 m，寬1.5 m，高1.5 m。泄水槽長10～15 m，尺寸為：寬0.4 m，深0.4 m。閘板5付，尺寸為：寬1.1 m，高1.6 m，厚1 cm。采用M7.5漿砌石結構。

(2)干渠王圪堵涵洞改造工程。 王圪堵涵洞因運行多年，涵洞水蝕、掏空、塌落十分嚴重，局部發(fā)生漏頂，嚴重影響正常行水，急需改造加固涵洞工程，對掏空、塌落部位進行補修加固，采用M7.5漿砌石結構。

(3)東支渠渡槽改建加固工程。 東支渠渡槽全長30 m，寬1.2 m，高3 m，2跨3墩(墩寬1.5 m)，為砌石拱結構。頂部為矩形渠，寬1.2 m，渠深1.12 m。槽身多處出現(xiàn)裂縫，剝蝕、垮塌、滲漏嚴重。計劃將渡槽平樁(平樁距頂部高4.4 m)以上砌體拆除，改建為矩形渠鋼筋混凝土渡槽。槽身為現(xiàn)澆矩形C25鋼筋混凝土，口寬1.2 m，渠深1.12 m，壁厚20 cm。

4.3.3 其他改造加固渠系建筑物工程107處(座)

計劃改造加固渠系建筑物107處(座)，其中生產橋10座、斗門改建88部、改造退水閘3處(東支渠)，跌水6座，采用M7.5漿砌石結構。

5 結 語

雷惠渠灌區(qū)設施受凍脹、建設質量等影響，年久失修，灌溉成本較高。通過分析探討，提出在節(jié)水改造中，加強材料把關，注重施工方法、施工時間，為灌區(qū)節(jié)水改造提供了科學依據(jù)。