安阳市灌区支斗渠管道化改造可行性分析

韩旭++宋晓阳++蔡洁

摘要：支渠和斗渠的混凝土衬砌率过低会影响到干渠下方的各渠系水资源利用率，因此需对其进行改造。文章分别从技术、建设、施工管理和效益上对支斗渠的管道化改造进行分析，以保证安阳灌区水资源的充分利用。

关键词：安阳灌区；支渠；斗渠；管道化改造；水资源 文献标识码：A

中图分类号：TV737 文章编号：1009-2374（2015）34-0025-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.34.013

1 基本概况

支渠和斗渠的混凝土衬砌率过低会影响到干渠下方的各渠系水资源利用率，这种情况下各渠系的水资源利用率一般不超过0.55。虽然如此，这些渠系也为安阳灌区带来了很多经济利益。目前我们的目标就是采取适当的手段保证水资源利用率的提高，这就要求我们必须要对灌区进行改造。

2 渠系改造措施

渠水利用率经常会受到支、斗渠衬砌的影响，如果混凝土的衬砌率过低就会造成水分渗漏，加大水分的蒸发，大大降低了渠水的利用率。所以这就要求我们必须要重新挖掘渠道对支渠进行彻底的改造。保证新渠基有较厚的砂砾石垫底，一般垫底石厚度在60cm左右。除此以外，还要保证在混凝土的衬砌过程中使用的预制板不超过80cm。设计流量、设计纵坡、糙率系数都是渠道横断面尺寸的影响因素。明渠均匀流公式是在计算渠道横断面大小时使用的主要方法。公式如下：

式中：

Q——渠道设计流量（m3/s）

A——渠道过水断面面积（m2）

C——谢才系数C=R1/6/n

R——水力半径（m）

i——渠底比降

管材的耐久性和管径大小等物理性能由于科技的发展得到了提高。特别是玻璃夹砂管道由于自身轻巧、内壁不粗糙、长时间的使用期限和设计灵活等优点经常会被使用在我国当前的建筑市场中。像安阳这样的由水库引水自流灌溉的中小型灌区，支、斗渠管道化改造是可能的。管道直径计算采用的水力学公式为：

式中：

D——管道直径（m）

Q——渠道设计流量（m3/s）

v——管道设计采用的设计流速（m/s），一般在1.5～2.0m/s之间选取

3 安阳渠区的节水改造是我国渠区改造的成功案例

在整个改造中，在距离干渠3400m处开出支渠从而达到引水目的，原有的饮水渠是东西走向的土渠并且在自身超过1/200不大于1/50的自然纵坡作用下，该饮水渠可以承受1200亩灌溉所需的水量。经过改造后，渠道引水量得到了提升一般可达到0.8m3/s，渠道的半径也扩大为0.2m，底宽为0.44m，深度为0.75m，这样一来经过改造的渠道由于引水量以及存水量的增加就可以完成更大面积的灌溉任务。为防止渠道冻胀破坏，渠基置换砂砾石垫层，阳面换填0.6m，阴面、渠底换填厚度均为0.8m，设计横断面如图1所示：

如果在对渠道进行设计时，我们使用管道输水和承插连接的组合的手段，那么在选取经济流速时一定要选择中间值即1.8m/s。此值配合上0.8m的管道半径和0.4MPa的抗内压强度就可以达到设计的最佳效果。设计横断面如图2所示：

图2 管道输水方案3支、斗渠管道化改造可行性分析

3.1 渠道改造的技术分析

水和水头压力是影响管道输水效果的两个主要因素。只有水中的泥沙含量不超过一定标准，并且没有杂质，才能保证管道通畅，从而提高管道输水的质量。安阳灌区的水质完全符合这一标准，所以我们只需着重注意灌区的水头压力这一要素。如果干渠内进入漂浮物，可在支斗渠进水口处设置拦污栅解决。要想控制安阳灌区的水头压力，必须把相关理论知识与灌区历年经验结合起来，将集中轮灌使用在支渠和斗渠中。

渠道中的引水量一般在1.0m3/s以下，支渠最长不超过2.0km，并且渠道管径最大为800mm，渠道的纵坡一般大于1/500但不超过1/30，最大沿程水头损失不足1.0m，局部水头损失按1.5m考虑，则管道工作水头为2.5m。灌区的底坡需降低1/40～1/60以保证干渠与等高线垂直，使得在渠管口增加2.5m的水头的方案变得可行。

3.2 建设成本分析

在安阳灌区我们可以对中型灌区进行节水改造，这种利用衬砌进行支渠改造方法的主要费用在45万/公里左右。现阶段我们还可以通过玻璃夹砂对管道进行输水处理，这种方法的成本在43万/公里左右。对比这两种方法我们不难看出，利用管道输水可以有效地节省费用降低工程成本。此外，渠道输水使用的主要原材料即混凝土的使用年限是20年，但是管道输水中的玻璃夹砂管道一般可以使用30年。如果使用渠道输水，不仅成本高，而且使用年限低不利于实现企业的经济利益，所以在安阳灌区我们一般使用管道输水作为主要的输水方式。

3.3 施工过程和施工过程管理分析

我们要想利用渠系管道化手段改造灌区必须要做好混凝土的砼衬砌工作。要想衬砌混凝土就必须要对土石方进行挖掘。可是一旦开始了土石方挖掘工程，那么必然会破坏施工工程附近的生态环境。另外，在对混凝土开展模板架设、表面抹光等工程时，不仅要大批量使用机械，还需要用人工操作配合机械作业。人工操作在很大程度上会降低工作的准确性，尤其是对混凝土的表面进行抹光阶段。相对而言，管道输水具有很多优点。由于管道主要利用承插式连接各个管道，利用这种方法不仅可以简化连接，还可以加快施工速度，甚至还可以保证车间的生产质量。除此以外，管道由于可以直接埋藏在地下的优点，省去了我们对管道冻裂的预防工作。

要想减少土石的利用次数以及保证土渠的各个地段都可以得到灌溉，只有把管道压输水应用在高垫方地段这一个有效措施。

3.4 管道化输水应用在支渠道和水渠道的经济效益

下面我们讨论一下将管道化输水应用在支渠道和水渠道给我们带来的经济效益：（1）有效地防止了水分由于蒸发和渗漏的缺失，大大提高了水资源利用率，保证了混凝土衬砌渠道的输水速度；（2）能够有效地减少耕地使用，尤其是在实施暗管改造后，大约可以省去4m2/亩，提高了机械的使用率，机械化水平提高；（3）耕地连片经营为水量管理提供了便利。彻底实行一户一个出水口后，逐渐实现了阶梯水价促进规范化管理；（4）管理更加规范化，在对管道进行改造清理后，管道的淤泥减少，从而节省了清理费用；（5）新阶段的灌区不再采取原始的人工工作，而是应用计算机网络技术，逐步实现机械化和自动化保证灌区供水不

中断。

4 结语

现阶段我国安阳灌区主要应用的是支渠道改造和斗渠管道改造，这两种改造技术可行性高，且工作简单，成本低廉，甚至可以获得较高的经济效益。由此可见，在安阳灌区使用支、斗渠管道改造的决策是正确的。

参考文献

[1] 马瑞文.桑干河灌区经济引洪流量的确定[J].山西水利，2002，（5）.

[2] 史鉴，陈悦.推进灌区公众参与式改革势在必行[J].陕西水利，2005，（6）.

[3] 杨芸，庞启航.小开河灌区多策并举努力打造节水型灌区[J].山东水利，2006，（3）.

作者简介：韩旭（1984-），女，河南安阳人，供职于安阳县跃进渠灌区管理局，研究方向：灌区。

（责任编辑：周 琼）