宫里灌区末级渠系改造工程设计与施工组织探讨

　　摘要:宫里灌区末级渠系改造工程已经成为制约灌区农业经济发展的首要问题。根据宫里灌区的工程实际情况，按照相应的规定及规范，对宫里灌区末级渠系改造工程进行了合理的技术设计及施工组织设计，所得的设计与施工经验可以为类似工程提供借鉴与参考。
　　关键词:末级渠系；施工组织；改造工程；设计流量
　　1引言
　　宫里灌区早从1999年起就由桃曲坡水库管理局利用国家资金对灌区骨干工程进行了改造，衬砌干支渠道90.64公里，新建隧洞1条3.2km，新建及改造建筑物396座，年均节水1109万m3，并且保证了渠道安全输水，正常运行。但由于受资金限制未对支渠以下的斗、农渠田间渠系进行更新改造，加之田间工程原设计标准偏低，配套设施不全，斗、分、毛三级渠道未能完成规划设计，而且渠线不直，断面不足，水毁严重，状况较差，缺乏必要的建筑物和量水分水设施，至今大部分斗、农渠田间渠系仍为土渠行水，工程设施不全，导致斗分渠系利用系数低，农民水费负担偏高，收入增幅不大，成为制约灌区农业经济发展的首要问题，因此尽早实施灌区末级渠系改造是十分必要的。
　　2工程概况及面临的问题
　　2.1改造工程概况
　　宫里灌区管辖3个乡镇（宫里镇，流曲镇，曹村镇），16个行政村，127个村民小组，12000余户村民，现有农业人口5.5万人，设施面积4.8万亩，有效面积3.5万亩，涉及支渠5条。目前灌区主要农作物种植比例为：小麦70%、玉米50%、其它经济作物30%，复种指数为1.51。灌区地形复杂，地势北高南低落差25--30米，属于渭北台原地形。灌区气候特征属暖温带大陆性季风气候。多年平均降雨量为557mm，多集中于7～9月份，占全年总降水量的63.8%，多年平均气温12.9℃，多年平均蒸发量1154.2mm，干旱指数2.1。
　　2.2改造工程存在的问题
　　对于宫里灌区的末级渠系改造工程主要面临如下几个问题：
　　（1）断面不规整，渠线不顺直。
　　（2）渠堤断面薄弱，有多处坡水入渠。
　　（3）一些渠段冲刷严重，部分渠段严重淤积。
　　（4）渠系渗漏严重，渠均穿越松散的腐植土。
　　（5）断面未达到设计标准。
　　3宫里灌区末级渠系改造工程目标及设计
　　3.1指导思想
　　为了贯彻落实科学发展观，切实贯彻落实中央关于“把推广田间节水灌溉作为一项革命性措施来抓”的指示，合理利用水资源，大力发展节水灌溉，促进灌区良性循环机制的建立，进一步改善农民生活条件，提高农业抗灾能力，促进农业和农村经济持续稳定发展，保证国家粮食安全。以水资源合理开发和优化配置为重点，依靠先进技术和管理措施，努力提高水的利用率，逐步使水资源的开发利用走向良性循环轨道，因地制宜合理确定农业产业结构，增加灌区农民收入，促进灌区国民经济持续发展和水资源的可持续利用。
　　以节水增效为中心，以渠道衬砌防渗为重点，通过对田间斗农渠的衬砌，解决目前工程存在的问题，使其运行安全、正常，提高渠道输水能力，渠道水利用系数达到0.93以上，配套设施齐全，工程完好率达到100%，达到提高灌溉水利用率，水农生产率，改善和适度扩大有效灌溉面积，促进农业结构调整和农业增产，农民增收，实现水资源的高效利用及持续利用，保障农村经济的可持续发展。
　　3.2工程目标
　　末级渠系是指流量在0.3m3/s及以下固定渠道工程、相应的渠系工程及渠系建筑物和量测水设施设备。宫里灌区拟通过试点项目改建工程将末级渠系灌溉水利用率提高15%以上，从而将农民实际负担的水费支出率降低15%以上。在此基础上，实现末级渠系计量供水，提高灌区的供水保证率。
　　3.3末级渠系改造工程设计
　　根据末级渠系改造试点项目要逐步实现“量水到口、配水到户、核算到亩、按方收费”的要求，结合项目区实际情况，改造设计采用了支、斗、分三级渠道设计，配套了相应的渠系建筑物工程，在支斗渠设置了量测水设施。
　　（1）斗、农渠设计流量
　　根据相应的规范及规程，考虑到宫里灌区也是一个引洪灌区所以斗渠设计流量可适当调整为0.3~0.5m3/s，分渠设计流量为0.1~0.25m3/s。宫里灌区斗、分渠灌溉流量标准如表1所示。
　　表1宫里灌区斗、分渠灌溉流量标准
　　编号 控制面积（亩） 设计流量（m3/s）
　　1 1000~2000 0.5
　　2 500~1000 0.25~0.3
　　3 300~500 0.15~0.2
　　4 ＜300 0.1
　　（2）渠道比降
　　根据宫里灌区的工程地质地形情况，斗、农渠设计时利用原有渠系，裁弯取直，在原有基础上人工清基，机械回填夯实，人工开槽，“U"型衬砌机连续施工。堤顶宽0.8~1.5m，比降在1:400~1:1000；
　　（3）渠道衬砌形式及断面尺寸
　　为了提高灌溉保证率、减少渠道渗漏损失、降低供水成本以及减少水土流失，拟对项目区内全部斗、农渠进行衬砌；在渠道横断面设计时，拟选择水流流态较好、占地较少、便于机械化施工和工程投资相对较省的“U”型断面。根据各条渠道设计流量的大小选用不同的断面尺寸，斗渠主要采用D60断面，衬砌厚度为6cm，少数斗渠采用D80断面（由于量少，以下不在具体说明，各类建筑物等同D60断面）；分渠主要采用D40断面，衬砌厚度为5cm。渠道衬砌砼标号采用C15，抗冻标号为F50，抗渗标号为W4。渠道每隔5米设一道横向伸缩缝，伸缩缝采用人工切割V形缝，缝宽3cm，缝内填塞塑胶泥。渠道标准衬砌断面设计图见标准断面图。斗、农渠渠堤宽度为：斗渠顶宽结合灌区道路规划，渠路结合时：一侧为2.5m，另一侧为1.2m；渠路分离时：斗渠渠堤宽为1.2m，超高取0.2m，外坡比为1：1。农渠渠堤宽为0.8m，超高取0.15m，外坡比为1：1。
　　（4）建筑物改造设计
　　渠道建筑物包括配水建筑物，联接建筑物，交叉建筑物和量水建筑物，根据渠道所处的地形条件和需要设置。
　　①配水建筑物
　　主要包括斗、农、引渠进水闸，为了统一标准，渠道主要建筑物设计农别选用《陕西省农业综合开发田间工程配套设计图集》（以下简称《图集》）中的建筑物形式和尺寸。斗渠、分渠进水闸均采用C20钢筋混凝土盖板，M7.5浆砌石盖板涵洞式结构，选用《图集》中相应的设计。根据流量及斗渠断面尺寸，斗门选用60×60cm和40×40cm两种尺寸规格。根据流量及农渠断面尺寸，农门选用60×60cm和40×40cm两种尺寸规格。引渠不设闸门，只预留引口，并向引渠方向衬砌3～5m。配水时采用活动式闸板，引口设为矩形，其规格按40×40cm预留。斗分渠闸门全部采用顶部开启的PGZ拱型铸铁闸门。
　　②联接建筑物
　　为了调整渠道比降，便于配水，斗渠上的跌水统一设计为C15现浇混凝土陡坡式跌水，陡坡坡比1：2，消力池采用矩形断面消力池，宽度与渠口宽度一致。斗渠跌差均在1～3m范围内，以0.5m为级数向上递增；分渠由于断面较小，考虑引渠引水和地形限制，跌水跌差一般取1~2m。
　　③量水建筑物
　　量水堰是渠道上量测水量的重要建筑物。本次改造时在每条斗、分渠上各设一座量水堰，为保证量水精度，量水堰均设在斗、分门以下20m左右的平直段渠道上，其型式选用平底抛物线无喉量水堰，采用C15现浇混凝土结构。
　　④交叉建筑物—桥梁
　　由于斗、分渠跨度均在1.5米以内，由于现在机械化耕种的原因，大型农机具普遍使用，田间生产桥均采用预制板式桥梁，桥宽4.5m，核载按汽-10设计，挂-80校核；桥墩采用C15现浇混凝土结构，桥面板采用C20钢筋混凝土预制板。
　　（5）渠堤道路建设
　　为了便于渠道的巡护管理及田间生产需要，在改造渠道的同时对渠堤道路进行改造、加宽和培厚，其中：斗渠一侧道路宽度2.5m，另一侧宽度1.2m；分渠渠堤宽度0.8m；对斗渠渠堤道路进行原土压实处理，保证厚度不小于30cm；农渠渠堤进行整修处理，保证渠堤宽度，达到线直、面平。
　　（6）渠道绿化
　　为了建设标准化的灌区，依据渠、路、树结合的原则，在有条件的斗渠布置绿化平台，栽植生长期慢，树冠形状小的苗木进行绿化。
　　4宫里灌区末级渠系改造工程施工组织
　　4.1施工组织原则
　　根据设计文件和承包合同结合具体施工条件，进行施工组织设计。按末级渠系的施工组织有关规定及要求进行施工，按末级渠系的基本建设程序进行质量管理和监督，具体质量要求遵照规定或相应的技术规范执行，并在施工定线的基础上进行施工测量。施工完成后还需按找相关的规程或规定进行渠堤施测与验收。
　　4.2宫里灌区末级渠系施工组织设计
　　（1）施工条件及特点。宫里灌区属寒温带气候区，冬季漫长，干燥严寒，夏季温热多雨而短促，冻结期较长，常温季节施工工作日少。全年主要分3个时段：4月初至5月初化冻期，适合低洼地段施工；5月初至11月初为主要施工季节；月11初到翌年4月初为冻结期。混凝土浇筑施工宜选择4月中旬至10月中旬，全年施工期约为200d。
　　（2）施工料场选择。支渠需外运土料15000m3左右，施工必须按指定料场取土，而其余土方工程则采用就近取土的原则实行。
　　（3）施工方法。土方工程利用机械施工，人工整形，必要时可以采用人机同时作业的方法，以加快施工进度缩短工期。渠道改建工程根据宫里灌区的生产特点，在用水前的5~6个月和用水后的9~11个月施工为最佳时期，应避免冬期施工。
　　（4）填筑与压实。填筑与压实按相关的控制要求进行施工。根据不同的压实机械采用不同的压实工艺，机械压实的遍数根据设计要求的干密度值，碾压必须采用专门的机具，不得以装载机代替。原挖方弃土较多的堤段，利用其所余土料填方，应结合取土将堤及堤外管护用地整修规整。
　　（5）其他注意事项。灌区属平原，区内均是耕地，弃地少，填方尽量利用老堤的挖方弃土，以减少运方量，少占耕地，同时也对不规则的老堤加以整修。老堤的清基除清除植被外还应将表层固结土层清掉，清理深度宜在0.1~0.3m。
　　5结语
　　宫里灌区末级渠系改造工程已经成为制约灌区农业经济发展的首要问题。根据宫里灌区的工程实际情况，按照相应的规定及规范，对宫里灌区末级渠系改造工程进行了合理的技术设计及施工组织设计。通过末级渠系的改造，可以实现年节水80~~100万m3的目标，节约水资源、提高水利用率、减轻农民用水负担，促进了现代化农业增产与创收工程的进一步发展，为农业综合生产力的提高及农村经济的发展提供了有力保障。
　　参考文献：
　　[1]李明姬.黑龙江省五常市龙凤山灌区末级渠系改造试点项目实施方案[R].五常水利勘测设计队,2005.
　　[2]GB50288-99,灌溉与排水工程设计规范[S].1999.
　　[3]SL239-99,堤防工程施工质量评定及验收规程[S].1999.
　　[4]陕西省大型灌区续建配套节水改造项目工作指南

《宫里灌区末级渠系改造工程设计与施工组织探讨》

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