李佑杰

（山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 灌區(qū)現(xiàn)狀和改造的必要性

汾南灌區(qū)位于稷山縣境內(nèi)，渠首設(shè)在汾河南岸的下費(fèi)村東，地形南高北低，東高西低，南北寬15 km，東西長30 km，灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積1.51萬hm2，有效灌溉面積0.76萬hm2，是一處高揚(yáng)程多級提水的灌溉泵站，灌溉范圍包括稷山、萬榮6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、70余個(gè)村莊，受益人口15萬余人，于1966年開始興建，1970年開始受益，屬典型的“三邊”工程，設(shè)計(jì)規(guī)模為6級6站，設(shè)計(jì)提水流量4.5 m3/s，總揚(yáng)程157 m，安裝機(jī)組26臺，總裝機(jī)容量10 200 kW，取水方式為低壩樞紐，側(cè)向引水。自工程建成運(yùn)行以來，灌區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件得到了很大改善，糧食大幅度增產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)作物種植比例不斷加大，農(nóng)民生活水平得到明顯提高。

因汾河水量有限，農(nóng)業(yè)灌溉難以保障，要解決水源問題可從黃河取水。根據(jù)山西省大水網(wǎng)建設(shè)的總體規(guī)劃，2013年起，將汾南揚(yáng)水工程管理局整合到山西省禹門口水利工程管理局，汾南將利用西范東擴(kuò)引黃工程及禹門口引黃二級干渠汾南支線工程解決水源不足的問題，加上運(yùn)城市汾南泵站更新改造工程的實(shí)施，各級泵站提水保證率大大提高。

因灌區(qū)渠道的施工全部采用人工開挖回填，渠道運(yùn)行多年，渠堤沉陷、滲漏嚴(yán)重，部分高填方渠道滲漏，嚴(yán)重危及渠堤安全。灌區(qū)部分干渠、支渠，渠道斷面還是土渠，雖然進(jìn)行了清淤，但未防滲；干支渠渠段被建筑垃圾、生活垃圾全部回填，有些已變?yōu)榈缆?，致使渠道無法通水；部分支渠整體、部分下游段存在沒有開通現(xiàn)象，有些開挖成土渠只能勉強(qiáng)過水，灌溉不能覆蓋全灌區(qū)。渠系建筑物老化損毀嚴(yán)重已不能正常使用，灌區(qū)內(nèi)骨干渠道完好率不足30%，渠系水利用系數(shù)不到50%。

2 工程概況

2.1 工程布置

根據(jù)山西禹門口灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造骨干工程2016年投資項(xiàng)目實(shí)施方案項(xiàng)目設(shè)計(jì)委托任務(wù)書的計(jì)劃安排，本次實(shí)施方案設(shè)計(jì)中的汾南灌區(qū)節(jié)水改造工程項(xiàng)目渠系設(shè)計(jì)主要內(nèi)容為：二級干渠、三級干渠、四級干渠和三干東、西支渠，四干西支渠、五干東、西支渠以及以下的斗農(nóng)渠、干開斗渠等渠道的渠道防滲改造。共改造渠道110條，總長度172.57 km，其中干渠3條，共2.6 km；支渠5條，共25.02 km；斗渠、農(nóng)渠102條，共144.95 km

2.2 設(shè)計(jì)依據(jù)

根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2000）表2.1.1，汾南灌區(qū)節(jié)水改造工程等級為Ⅲ等。本次防滲改造二級干渠渠道設(shè)計(jì)流量5.03 m3/s，其他渠道設(shè)計(jì)流量均小于5 m3/s，根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50288-99）表2.0.6，確定二級干渠級別為4級；其他改造渠道及配套渠系建筑物級別為5級。相應(yīng)防洪標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2000）表3.4.1，所有渠道及配套建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)P為10%。根據(jù)國家地震烈度分區(qū)圖，工程所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為：稷山縣境內(nèi)渠系建筑物抗震設(shè)防烈度為7°，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.15 g。灌溉保證率為75%。

3 灌區(qū)各級渠道改造縱橫斷面設(shè)計(jì)

本次渠道改造防滲形式的確定，渠道均在原渠線基礎(chǔ)上進(jìn)行布置，渠道走向與原渠線保持一致，渠道縱坡也維持不變。結(jié)合現(xiàn)狀渠道斷面的情況和從過流能力、水力條件、渠床穩(wěn)定性、挾沙能力及節(jié)約投資等方面進(jìn)行綜合比選確定。通過科學(xué)合理的水力學(xué)計(jì)算，推薦對于流量較大的干渠、支渠采用弧底梯形斷面，流量較小的支渠和斗渠、農(nóng)渠采用U形渠道斷面。

3.1 二、三、四級干渠渠道縱橫斷面設(shè)計(jì)

二級干渠本次改造樁號1+268.5—1+743.6、1+951.5—2+351.6渠段、三級干渠本次改造樁號2+320—2+890.5渠段、四級干渠本次改造樁號1+450—2+608.7渠段處，原渠道采用預(yù)制混凝土板防滲，本次改造需對原有混凝土板拆除后進(jìn)行防滲處理。本次改造段渠道已進(jìn)行了清淤，渠道設(shè)計(jì)縱坡維持原清淤后縱坡不變。

本次改造二、三級干渠防滲設(shè)計(jì)將原采用預(yù)制混凝土板防滲梯形渠改造為C 20現(xiàn)澆混凝土板（混凝土抗凍等級F 100）加復(fù)合土工膜防滲渠道。渠道設(shè)計(jì)為弧形坡腳梯形斷面，邊坡1∶1，坡腳半徑為1.3 m，渠深根據(jù)設(shè)計(jì)水深加安全超高為2.25 m。渠道防滲材料由上至下依次為10 cm厚C 20現(xiàn)澆混凝土板，3 cm厚水泥沙漿過渡層，復(fù)合土工膜，夯實(shí)土?；炷烈r砌每4 m設(shè)1條伸縮縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)填充瀝青、水泥砂漿和閉孔板。渠道弧底與梯形銜接處左右兩邊各設(shè)一道縱向伸縮縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)填充瀝青、水泥砂漿和閉孔板。夯實(shí)土壓實(shí)系數(shù)不小于0.94，渠道頂部兩側(cè)各設(shè)30 cm寬現(xiàn)澆混凝土封頂板。

3.2 三干東支渠、三干西支渠、五干東支渠渠道縱橫斷面設(shè)計(jì)

三干東支渠本次改造樁號0+000—0+614.9、0+650—1+719.5渠段、三干西支渠本次改造樁號1+970—4+470渠段、五干東支渠本次改造樁號0+000—3+073.7渠段處，原渠道采用預(yù)制混凝土板防滲。本次改造需對原有混凝土板拆除后進(jìn)行防滲處理。本次改造段渠道部分已進(jìn)行了清淤，渠道設(shè)計(jì)縱坡維持原清淤后縱坡不變。

本次改造三干東支、西支渠防滲設(shè)計(jì)將原采用預(yù)制混凝土板防滲梯形渠改造為現(xiàn)澆C 20 U形渠道（混凝土抗凍等級F 100，抗?jié)B等級W 4）。U形渠道，坡腳半徑為0.5 m（三干西支渠、五干東支渠坡腳半徑為0.6 m），邊坡傾角15°，襯砌厚度為10 cm，渠深根據(jù)設(shè)計(jì)水深加安全超高為1.1 m（三干西支渠、五干東支渠渠深，根據(jù)設(shè)計(jì)水深加安全超高為1.3 m）。混凝土襯砌每4 m設(shè)1條伸縮縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)填充瀝青、水泥砂漿和聚氯乙烯膠泥。夯實(shí)土壓實(shí)系數(shù)不小于0.94，渠道頂部兩側(cè)各設(shè)20 cm寬現(xiàn)澆混凝土封頂板。

3.3 四干西支渠、五干西支渠渠道縱橫斷面設(shè)計(jì)

四干西支渠，本次改造樁號2+788—7+710.5、8+269—11+440.3渠段；五干西支渠，本次改造樁號5+990.5—15+670渠段處，原渠道采用預(yù)制混凝土板防滲。本次改造需對原有混凝土板拆除后進(jìn)行防滲處理。

本次改造段渠道已進(jìn)行了清淤，渠道設(shè)計(jì)縱坡維持原清淤后縱坡不變。

本次改造四干西支渠（五干西支渠）防滲設(shè)計(jì)將原采用預(yù)制混凝土板防滲梯形渠改造為C20現(xiàn)澆混凝土板（混凝土抗凍等級F100）加復(fù)合土工膜防滲渠道。渠道設(shè)計(jì)為弧形坡腳梯形斷面，邊坡1∶1，坡腳半徑為0.6 m（五干西支渠坡腳半徑為0.7 m），渠深根據(jù)設(shè)計(jì)水深加安全超高為1.7 m（五干西支渠渠深，根據(jù)設(shè)計(jì)水深加安全超高為2.0 m）。渠道防滲材料由上至下依次為10 cm厚C 20現(xiàn)澆混凝土板，3 cm厚水泥沙漿過渡層，復(fù)合土工膜，夯實(shí)土?；炷烈r砌每4 m設(shè)1條伸縮縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)填充瀝青水泥砂漿和閉孔板。渠道弧底與梯形銜接處左右兩邊各設(shè)一道縱向伸縮縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)填充瀝青、水泥砂漿和閉孔板。夯實(shí)土壓實(shí)系數(shù)不小于0.94，渠道頂部兩側(cè)各設(shè)30 cm寬現(xiàn)澆混凝土封頂板。

4 結(jié)論

本次續(xù)建配套和節(jié)水改造骨干工程實(shí)施完成后，可改善灌溉面積0.44萬hm2，同時(shí)使禹門口提水東擴(kuò)工程及其改善的2.84萬hm2灌溉面積有了水源保障，有效地改善當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，增加了農(nóng)民收入，提高了人民生活水平，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，是一項(xiàng)利國利民的工程。

現(xiàn)禹門口黃河提水樞紐工程控制灌溉面積共計(jì)6.16萬hm2，其中，禹門口原灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積3.32萬hm2，禹門口提水東擴(kuò)工程改善灌溉面積2.84萬hm2，建議復(fù)核禹門口黃河提水工程規(guī)模及等別。