西坑灌区节水改造渠道工程技术浅析

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摘要：本文以恩平市西坑灌区节水改造为例，对灌区渠道工程技术要点进行了分析，其中包括对渠道纵横断面的设计、渠道衬砌加固、水闸改造设计等技术工作，通过系数验算得出，经过节水改造后，西坑灌区灌溉水利用系数由原来的0．498提高到0．620，节水改造效果显著。

关键词：西坑灌区；节水改造；渠道工程；设计要点；分析

1工程概况

西坑灌区于1963年建成投入运行，距今已运行了50余年，位于恩平市潭江一级支流莲塘水上游的牛江镇，灌溉水源为西坑水库，灌溉范围涉及君堂镇、圣堂镇、良西镇、沙湖镇、牛江镇，以及76个行政村。灌区多属丘陵地区，地形由北向南倾斜，灌区内耕地面积0．43万hm2，设计灌溉面积0．43万hm2，现状有效灌溉面积0．33万hm2；有5条灌溉渠道，总长31．52km，渠系建筑物277座。由于资金匮乏，灌区渠道并未进行过技术改造，致使灌区内渠道破损、塌坡、渗漏严重，造成水资源浪费。灌溉供水设施的破损，使得灌溉率无法达到灌溉设计面积，导致农作物产能低，为解决这一问题，必须对西坑灌区渠道进行节水改造［1］。

2渠道工程改造

根据上文灌区所存在的问题，提出了具体改造措施。

2．1渠道设计流量

西坑灌区渠道输水工作方式采取续灌，各渠道设计流量由其控制的灌溉面积乘以相应的净灌水率，再除以灌溉水有效利用系数求得。最小流量由其控制的灌溉面积乘以最小净灌水率，再除以灌溉水有效利用系数求得。其计算如式（1）～式（2）：Q支＝W支·qη支以下（1）Q干渠＝W干渠·qη支以下（2）式中：Q支为支渠IDE设计流量，m3／s；Q干渠为干斗IDE设计流量，m3／s；W支为支渠灌溉面积，万hm2；W干渠为干斗的灌溉面积，万hm2；η为灌溉水利用系数；q为净灌溉率，（m3／s）／万hm2。

2．2各干渠流量规模确定

干渠渠道设计流量按照各支渠流量自下而上，即由渠尾往各自的渠首叠加，并除以干渠有效利用系数得出，如式（3）：Q干＝∑Ai＋10．9＋Ai干（3）式中：Q干为干渠的设计流量，m3／s；Ai干为干渠断面处支渠设计流量，m3／s；∑Ai＋1为推算断面以下各支渠的设计流量之和，m3／s。选定流量根据现状渠道运行情况，不小于干渠推算流量分段确定。根据《灌溉与排水工程设计标准》（GB50288—2018），加大流量系数均按照25％进行选取，由此可计算出，总干渠渠首设计流量为6．60m3／s，加大流量为8．25m3／s；南干渠渠首设计流量为2．10m3／s，加大流量为2．63m3／s。通过各渠段的现状及流量情况来看，在保持渠道原来设计纵坡的基础上，结合渠道当前的情况测出纵断面以及横断面，做到少挖少填；此外，对渠道进行清淤，边坡进行修整，各段渠道设计成果如表1所示。

2．3渠道加固方案

由于本工程渠线比较长，地形复杂，为此，不同渠道需要根据当前的现状选择不同的衬砌方案，常用的渠道衬砌方案为混凝土护坡、重力式挡墙、C20混凝土矮墙＋斜坡三种方案［2］。2．3．1混凝土护坡护坡采用C20混凝土，100mm厚，边坡1∶1．5，护坡顶设封顶板，300mm宽，护坡脚设齿墙，尺寸300mm×300mm。护底采用C20混凝土，100mm厚，底下设石粉垫层100mm厚。护坡顶以上渠道边坡采用草皮护坡，渠顶设石渣路面100mm厚，路宽2．5m，两侧设C20混凝土路缘石，尺寸为120mm×300mm。2．3．2重力式挡墙。挡墙采用C20混凝土，墙高1．5m，顶宽400mm，边坡坡比1∶0．35，背坡垂直。护底采用C20混凝土，100mm厚，底下设石粉垫层100mm厚。挡墙顶以上渠道边坡采用草皮护坡，渠顶设石渣路面100mm厚，路宽2．5m，两侧设C20混凝土路缘石，尺寸120mm×300mm。2．3．3C20混凝土矮墙＋斜坡。挡墙采用C20混凝土，墙高0．7m，顶宽400mm，背坡垂直，边坡坡比1∶0．35。护底采用C20混凝土，100mm厚，底下设石粉垫层100mm厚。挡墙顶以上渠道边坡坡比为1∶1．5，采用草皮护坡。2．3．4方案对比选择。（1）方案一：混凝土护坡。C20混凝土护坡100mm厚，每3m设一道20mm伸缩缝，护坡上设排水孔，边坡1∶1；适用填方渠段。该方案造价400元／m，价格是所有方案中最低的一个。（2）方案二：重力式挡墙。C20混凝土重力式挡墙，墙高1．5m，墙顶宽度0．4m，背坡垂直。边坡坡比1∶0．35，适用受地形影响不能放坡的，该方案造价1300元／m，价格比较高。（3）方案三：C20混凝土矮墙＋斜坡。C20混凝土矮墙＋斜坡，坡脚设置矮墙，墙高0．7m，墙顶宽度0．4m，背坡垂直，边坡坡比1∶0．35，墙顶按1∶1．5放坡，适用靠山渠段，防冲护脚，该方案造价700元／m，价格相对较低。通过以上几个方案的对比，总干渠、南干渠根据各渠段的实际现状选择安全、造价低、耐用、便于管理的衬砌加固方案，对不同渠段的两岸采用以上衬砌方案进行加固。

2．4水闸改造

各种水闸组成部分大致相同，主要由进口段、闸室段、出口消能段组成，按《水闸设计规范》（SL265—2016）进行水力计算和闸室稳定验算。本次改造渠段共有水闸8座，其中，拟拆除重建6座，加固1座，不处理1座。本工程属于现有灌区技术改造，因各闸原始设计资料遗失，无法进行水闸现状结构、稳定等验算工作，只能通过现场检查结合运用情况分析问题，提出处理措施。经过现场检查，水闸结构形式有浆砌石结构，也有混凝土结构，大部分比较残破，漏水现象非常严重，闸顶仅限行人通行。水闸闸门破损、启闭设备无法使用，现状无启闭室，管理困难。为此，根据各水闸现状情况及存在问题，分别确定其改造措施。对于拆除重建的水闸，其重建规模尺寸利用以上计算理论进行计算，结合水闸现状，分别确定其设计要素。为了便于管理，水闸均采用成套铸铁闸门。需要拆除重建的水闸基本原址重建。各类水闸现状及设计情况见表2。

3渠系水利用系数

灌区全部改造工程实施后，所有干渠渠道衬砌率达100％。灌区支渠、斗渠、农渠衬砌率基本达90％。干渠、支渠、斗渠均采用续灌方式。根据西坑灌区实际情况，本次灌区配套改造工程渠道水利用系数取值：干渠渠道水利用系数取0．900，支渠渠道渠系水利用系数取0．730，斗渠至田间的灌溉水利用系数为0．855，整个灌区灌溉水利用系数为0．620。西坑灌区在进行改造之前，其农田灌溉水利系数只有0．524，灌区渠道改造工程实施后，渠系水利用系数由0．524提高到0．657，增幅达25．4％，基本达到节水改造要求，所有干渠渠道衬砌率也达到100％，灌区支渠、斗渠、农渠衬砌率基本达90％，基本满足农业生产的用水需要［3］。

4总结

西坑灌区的渠道工程在经过节水改造后，其灌区水利用系数不小于0．650，改善灌溉面积0．33万hm2，逐步恢复灌溉面积0．10万hm2，这不仅能解决灌区下游灌溉用水紧张、供需水矛盾突出的问题，还能有效减少渠道渗漏、水资源浪费的问题。与此同时，通过对渠道的节水改造，可进一步提高农作物的产能，提升西坑灌区灌溉质量，为农业的健康发展打好基础。

参考文献：

［1］秦勇，刘彬侠，郑云云．浅析平凉市崆峒区泾河灌区提升改造工程规划［J］．地下水，2019，41（2）：68－69，102．

［2］胡少文．江新洲灌区节水改造技术要点分析［J］．陕西水利，2020（11）：90－91，94．

［3］张春晖．基于辽阳灌区工程节水改造效益分析［J］．黑龙江水利科技，2017，45（7）：190－192．

作者:梁小龙 单位:江门市科禹水利规划设计咨询有限公司