宋思亮

（梅州市水利水電勘測設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 梅州 514400）

1 工程概況

黃竹坪灌區(qū)位于廣東省梅州市蕉嶺縣，為中型灌區(qū)，屬韓江流域石窟河水系。

黃竹坪灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積900 hm2，其中水田720 hm2，旱地180 hm2。結(jié)合灌區(qū)面積分布，根據(jù)《中型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目建設(shè)管理辦法（試行）》《灌區(qū)改造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定，設(shè)計(jì)灌溉面積為666.70 hm2及以上，小于20 000 hm2的灌區(qū)為中型灌區(qū)，確定黃竹坪灌區(qū)為中型灌區(qū)。黃竹坪灌區(qū)包括南北兩個(gè)灌區(qū)，由1條總干渠，2條干渠（南干渠及北干渠）、若干條支渠及渠系建筑物組成。根據(jù)現(xiàn)場查勘，總干渠現(xiàn)狀情況較完好。黃竹坪灌區(qū)還包含了2座跌水電站，分別為路亭電站和烏土電站。對(duì)灌區(qū)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，一方面計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，灌溉保證率不足；建設(shè)年代久遠(yuǎn)，建筑物老化、損壞，渠道滲漏嚴(yán)重；另一方面缺乏有效管理和維護(hù)，渠道淤積、堵塞嚴(yán)重，引水效率低。造成枯水年灌區(qū)供水不足，大面積農(nóng)作物缺水，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)孛癖姷纳a(chǎn)和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，需要對(duì)其進(jìn)行改造。

2 整體改造方案

此工程改造的主要任務(wù)是以現(xiàn)有中型農(nóng)田水利工程配套、維修、改造為主，根據(jù)灌區(qū)改造工程建設(shè)范圍及項(xiàng)目區(qū)干部、群眾的意愿，并結(jié)合灌區(qū)現(xiàn)狀、存在的問題，合理布局、綜合治理，對(duì)灌區(qū)范圍內(nèi)的農(nóng)田水利工程進(jìn)行全線段維修、整治。

3 渠系布置

3.1 總體布置

對(duì)現(xiàn)有渠道、閘門進(jìn)行維修加固整治，完善灌排渠系。渠道根據(jù)項(xiàng)目區(qū)的自然地理地形條件，因地制宜，按照現(xiàn)有的渠道走線進(jìn)行總體布置，對(duì)現(xiàn)狀較好段進(jìn)行清淤及重新澆筑底板處理，質(zhì)量較差段選用現(xiàn)澆鋼筋混凝土對(duì)渠道進(jìn)行改造加固，從保障改造效果的角度，對(duì)所有渠道進(jìn)行混凝土澆筑，渠道采用75#漿砌石進(jìn)行襯砌，加1∶2水泥砂漿進(jìn)行振搗或采用200#混凝土澆筑。對(duì)改造后渠道過流能力進(jìn)行復(fù)核，經(jīng)復(fù)核改造后渠道過流能力結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)流量。

此次改造工程一共包含了9座迎水坡，其中：烏土電站上游840 m的1座擋水陂，及文福高速出口樟坑水上游6座擋水陂需要拆除重建，烏土引水陂和山下引水陂需要加固，同時(shí)維修重建干渠與支渠，渠道按現(xiàn)狀渠道走線布置，維修重建渠道18.46 km，并對(duì)現(xiàn)狀較破損的渠系建筑物進(jìn)行維修或拆除重建。

3.2 渠首布置

此工程對(duì)黃竹坪灌區(qū)君坑里2座引水陂進(jìn)行加固處理，對(duì)烏土引水陂和山下2座引水陂進(jìn)行加固處理，保證灌區(qū)補(bǔ)充水源取水點(diǎn)持續(xù)供水。渠首工程主要有攔河擋水陂、進(jìn)水閘和沖砂閘。擋水陂設(shè)計(jì)為C20混凝土，陂體高度5 m，基礎(chǔ)埋深2 m，頂寬3 m，上游面鉛直，下游溢流面坡比1∶1.50，頂部為圓弧，弧半徑2 m，下部為反弧，弧半徑5 m，陂體底部寬9.80 m，垂直水流方向長10 m。在擋水陂一側(cè)布置進(jìn)水閘和沖砂閘，進(jìn)水閘孔口尺寸為：1 500 m×1 000 m，沖砂閘孔口尺寸為：1 500 m×1 500 m，進(jìn)水閘和沖砂閘采用鑄鐵閘門，配螺桿啟閉機(jī)，進(jìn)水閘后布置引水渠引水至灌溉渠道，引水渠尺寸為：1 500 m×1 000 m，長10 m。擋水陂上游兩側(cè)布置C20混凝土導(dǎo)墻，長10 m，墻4.50 m，墻頂高出陂頂1 m。擋水陂下游布置消力池，池長10 m，池深0.50 m，底板采用C20混凝土，厚0.60 m，兩側(cè)布置C20混凝土邊墻，墻4.50 m，長10 m。

3.3 渠道布置

對(duì)現(xiàn)有灌區(qū)渠道情況進(jìn)行分析，工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，枯水年不能滿足灌區(qū)灌溉用水要求，渠首庫區(qū)淤積嚴(yán)重，大量淤砂隨水流進(jìn)入渠道，造成渠道進(jìn)一步淤積、堵塞，結(jié)構(gòu)老化嚴(yán)重，破損、裂縫、滲漏、存在安全隱患。渠道淤積、堵塞、滲漏嚴(yán)重，襯砌率低，邊坡過陡，易坍塌阻塞，斷面偏小，過流能力不足。因此，需要重新做好灌區(qū)設(shè)計(jì)工作。

一是縱斷面設(shè)計(jì)。黃竹坪灌區(qū)渠道建成已運(yùn)行達(dá)幾十年，如果調(diào)整渠道縱坡，將給渠道水面銜接帶來困難，并會(huì)顯著增加工程量，還可能增加渠道永久占地。經(jīng)現(xiàn)場實(shí)測渠道縱坡降，經(jīng)分析計(jì)算確定渠道基本維持原比降，不宜做調(diào)整。由于灌區(qū)戰(zhàn)線較長，縱斷面設(shè)計(jì)分段進(jìn)行，渠道縱坡比為1∶2 000。

二是橫斷面設(shè)計(jì)。在原有渠道的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，渠道寬度應(yīng)結(jié)合現(xiàn)狀渠道斷面的改造和整治，考慮工程管理、維護(hù)需要，渠道一側(cè)布置管理道路。對(duì)現(xiàn)狀無襯砌渠道改造均采用矩形斷面，渠道采用C20混凝土襯砌，渠底采用C20混凝土護(hù)底。渠道襯砌每10 m設(shè)置一道沉降縫，分縫材料采用瀝青木板。

三是渠頂寬度設(shè)計(jì)。為工程管理維護(hù)方便，確定沿干渠渠線一側(cè)修建一條工程管理道路，渠道岸頂兼做管理道路，結(jié)合黃竹坪灌區(qū)現(xiàn)場實(shí)際情況，此次工程擬在黃竹坪灌區(qū)干渠岸頂新建機(jī)耕路5 km，寬2.50 m；新建管護(hù)路4 km，寬1.50 m。

四是渠道節(jié)水設(shè)計(jì)。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)明渠的渠系水利用系數(shù)偏低，渠道滲漏十分嚴(yán)重，水資源沒有充分利用。針對(duì)渠道目前存在的問題，節(jié)水改造措施主要包括：續(xù)建原有渠道、將土質(zhì)渠道進(jìn)行“三面光”防滲漏處理等，可大幅減少滲漏損失，可大大提高灌溉水利用系數(shù)，使項(xiàng)目區(qū)耕地作物灌溉得到有效保證，有效提高作物產(chǎn)量，以充分發(fā)揮耕地效益。另外，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)部分干渠已被掩埋，且支渠渠系不夠完善，造成部分水田灌溉困難，此次改造工程加大支渠的配套改造，通過完善支渠可增加、恢復(fù)和改善灌溉面積，提高水利用系數(shù)，從而提高作物產(chǎn)量。

3.4 生態(tài)布置

此次設(shè)計(jì)對(duì)普通溝渠與生態(tài)溝渠及管道兩種灌溉方案進(jìn)行了對(duì)比，生態(tài)溝渠灌溉具有直觀、運(yùn)行方便、維護(hù)維修簡單、運(yùn)行成本低廉、提升生態(tài)景觀，有利于水生動(dòng)植物的生長，較少混凝土的使用，可降低碳的排放和能源的消耗等特點(diǎn)。而管道灌溉可節(jié)約土地資源，提高水資源利用率，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。

此項(xiàng)目擬在灌區(qū)南干渠末端修建1 條綠色生態(tài)格賓籠渠道，渠道長約110 m，渠道上每50 m布設(shè)一個(gè)生物通道，除此之外不做其他處理，以最大限度地減少人工干預(yù)。

4 渠系建筑物設(shè)計(jì)

渠系建筑物由重建及維修兩部分組成，對(duì)于因工程老化，年久失修，帶病運(yùn)行的建筑物，進(jìn)行維修加固處理，投入正常運(yùn)用；對(duì)于損壞嚴(yán)重，無法維修的建筑物，影響灌區(qū)正常運(yùn)行的進(jìn)行拆除重建；重建、維修建筑物采用混凝土結(jié)構(gòu)。

4.1 閘門

黃竹坪水庫灌區(qū)局部閘門由于運(yùn)行時(shí)間較長，閘門表面可見明顯生銹痕跡，此工程對(duì)閘門進(jìn)行更換維修，此工程現(xiàn)狀渠道老舊控制閘進(jìn)行維修更換33 扇（南灌區(qū)11 扇，北灌區(qū)22扇）。水閘采用C25鋼筋混凝土，閘室長2.60 m，寬1.50 m，底板厚0.35 m，閘墩高1.00 m，厚0.35 m，門槽布置在閘室中部，閘墩上布置啟閉機(jī)排架，高1 m，閘門采用鋼閘門。

4.2 倒虹吸管

黃竹坪灌區(qū)南灌區(qū)有一處倒虹吸，倒虹吸位于第三段干渠烏土溪處，倒虹吸管為鋼管，管身半徑為800 mm，運(yùn)行時(shí)間較長，現(xiàn)狀運(yùn)行正常，但表面見明顯生銹痕跡，對(duì)其進(jìn)行除銹后，評(píng)估倒虹吸管的性能，滿足工作需求的可以繼續(xù)使用，否則需要更換，復(fù)核過流能力，具體公式如下

式中：Q—通過虹吸的流量，m3/s，ω—倒虹吸的斷面面積，m2；z—上、下游水位差，m；μ—計(jì)入局部損失和沿程摩阻損失的流量系數(shù)；g—重力加速度，m/s2。

經(jīng)計(jì)算，μ=0.524，z=1.03，Q=1.18 m3/s，判斷倒虹吸滿足過流能力。

倒虹吸長800 m，采用Φ800 mm 鋼管，管壁厚10 mm，兩側(cè)支座采用C20混凝土擋墻，中間支座采用C20混凝土鎮(zhèn)墩。

4.3 渡槽

黃竹坪灌區(qū)現(xiàn)狀有10座渡槽，經(jīng)過多年運(yùn)行，渡槽存在漏水，裂縫等現(xiàn)象。故此次擬對(duì)10座渡槽進(jìn)行維修加固或重建。

重建渡槽采用C25鋼筋混凝土，長32 m，高9.70 m，設(shè)3跨，單跨長8 m，基礎(chǔ)采用臺(tái)階基礎(chǔ)，第1級(jí)尺寸為2.80 m×1.90 m×0.50 m，第2級(jí)尺寸為2.00 m×1.10 m×0.50 m，基礎(chǔ)埋深2.00 m，排架柱尺寸為0.30 m×0.50 m，高6.40 m，框架梁尺寸為0.70 m×0.60 m，長2.20 m，槽體斷面為矩形，內(nèi)尺寸為1.20 m×1.20 m，底板與邊墻尺寸為0.30 m。渡槽槽身之間、槽身與漸變段之間布置橡膠止水帶。

4.4 涵洞

黃竹坪灌區(qū)現(xiàn)狀有15座涵洞，經(jīng)過多年運(yùn)行，大部分涵洞表面存在裂縫等現(xiàn)象，故此次擬對(duì)15 座涵洞進(jìn)行拆除重建。涵洞采用C25 鋼筋混凝土，斷面為矩形，內(nèi)尺寸與重建后的渠道一致，底板與頂板厚0.30 m，邊墻厚0.30 m。

5 結(jié)論

此項(xiàng)目屬社會(huì)公益性項(xiàng)目，其有形的或無形的社會(huì)及環(huán)境效益巨大，工程完成后，將明顯減輕洪水對(duì)下游保護(hù)區(qū)內(nèi)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財(cái)產(chǎn)的危害，對(duì)區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展將起到極其重要的作用。結(jié)合工程實(shí)施情況，設(shè)計(jì)改造目標(biāo)基本實(shí)現(xiàn)，預(yù)定功能能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，后續(xù)需要有關(guān)部門加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理工作，將灌區(qū)及渠系建筑物的功能和價(jià)值充分發(fā)揮出來。