试论输水渠道施工过程中存在的问题及应对措施——以夹马口工程为例

冯安太

(运城市夹马口引黄管理局, 山西 运城　044000)



试论输水渠道施工过程中存在的问题及应对措施
——以夹马口工程为例

冯安太

(运城市夹马口引黄管理局, 山西 运城044000)

【摘要】受地理环境、施工条件以及气候条件等因素的影响，在对输水渠道进行施工作业时，常常会面临重重困难，对此，本文以夹马口工程的施工过程为例，进行研究，其改造施工方法可供借鉴。

【关键词】输水渠道； 存在问题； 应对措施； 夹马口工程

1工程概况

夹马口引黄灌区地处山西省运城市临猗县和永济市境内，工程枢纽位于黄河小北干流中段，东距临猗县城约42km、运城市约70km，北距黄河龙门约72.6km，南至潼关约50km，与陕西省东雷引黄工程隔河相望，是黄河上一座大型电力提灌工程，灌溉面积50.3万亩，受益范围涉及临猗、永济两县(市)10个乡镇27.33万人口。该灌区由一个水源工程和两个灌溉区组成，吴王水源站水流条件较好，水源稳定，夹马口和小樊两灌溉区的泵站扬程较低，管理集中。自1998年以来，节水工程实施后，提水设施完好程度得到提高，能源单耗下降，渠系防渗率加大，灌溉水利用系数提高，亩次平均灌溉水量减少10%，不仅节约了水量，而且促进了灌区农业发展，为农村稳定和经济增长提供了有力保障[1]。

1.1水源工程

水源工程包括护岸及引水渠、两处水源站、输水干渠三部分。护岸及引水渠长4km，已经防渗；两处水源站分别位于吴王和浪店，吴王水源站建于2001年,安装ZLB-2.4型立式轴流浮体泵10台，混流泵固定4台，提水能力34m3/s，装机容量2800kW。浪店水源站建于1996年，可安装混流泵10台，提水能力达到12m3/s，装机容量1500kW。目前吴王水源站水流条件较好，是给灌区供水的主要水源站；输水干渠设计12km，目前防渗4km，下游为土渠。

1.2两个灌溉区

1.2.1夹马口区

夹马口区包括一级泵站、3条干渠(含分干)、28条支渠(含分支)、2159条斗渠(包括干斗)，另外干渠沿线建有堡里二级站和小型提水泵站108座。一级泵站由防洪护岸、进水闸、引水渠、前池、厂房、压力管道及出水池七部分组成。泵站设计提水流量12.5m3/s，地形扬程70m，安装12台机组，压力管道6根，其中1～5号直径为1200mm，6号直径为1400mm，总长2814m。变电站安装主变3台，总容量35150kVA。该区设计灌溉面积33万亩，设有干渠(含分干)3条，总长62.26km；支渠(含分支)28条，总长176km；斗渠(包括干斗)2159条，总长1019km。灌溉范围总土地面积65万亩。地面高程为417～380m。

1.2.2小樊区

小樊区共为二级三站，安装机组15台，装机容量6610kW，设计提水流量6m3/s，总扬程61.486m。设计灌溉面积17.3万亩，有干渠4条，为一级输水干渠、龙行引水干渠、南干渠、北干渠，总长31.85km，支渠14条，长65.4km，斗渠198条，长100.7km，配套建筑物1112座。

2夹马口引黄灌区目前存在的问题

近几年,夹马口引黄灌区节水续建配套设施，加大信息化建设[2]，灌溉供水保证率逐年提高，灌溉管理实行 “阳光工程”，配水实施“层层买水”，灌溉水量与职工工资奖金挂钩，促进灌区农田得到及时灌溉，供水市场稳步增长，实现农户和管理局效益双赢，水资源得到进一步优化配置。但是该灌区已运行40多年，许多提水设备、灌溉设施老化失修严重，影响灌溉效益的正常发挥。根据灌区实际情况，现主要存在以下问题。

2.1吴王水源站输电线路

夹马口引黄管理局2001年自筹资金建设的吴王浮体泵站，电源是从夹马口变电站接引。受资金限制，架设的输电线路导线截面仅为150mm2，采用6kV电压输电，压降较大，不能满足泵站运行要求，特别是在黄河段含沙量大、水位低、柴草多，只能负荷1100kW，供5台机组运行，加上原电杆均为其他系统拆下的旧杆，目前有21根杆已出现不同程度的破损，直接影响灌区的正常运行，急需改造。

2.2一级站

2.2.11～10号水泵

现状1～10号泵为24SA-10型水泵，安装于1980年，历时27年，大部分泵运行时间超过3万台时，泵体材料多为普通铸铁，磨损严重，出现过泵体穿孔现象，虽经检修，泵体几何形状难以达到设计标准，水泵效率经测试仅为50%～60%，能源单耗很大，维修费用较高，急需更换。

2.2.2一级站电机

一级站1～8号电机为Y5004-6型，已运行26年，存在轴承磨损、绝缘老化等问题，特别是1号、2号电机经常出现故障，启动困难，该次计划进行更换。

2.3渠道工程

灌区的干、支渠原预制板防渗体年久失修，砌体及建筑物破损，造成渗漏严重，且断面为宽浅式梯形渠道，输水挟沙能力低，淤积十分严重。1998年节水改造时，渠道基本均采用U形混凝土防渗，输水输沙能力大大提高，渠系水利用系数也相应提高。结合灌区种植作物需求，首先对损坏比较严重的渠道进行改造，涉及到输水干渠700m、一支渠3210m、一支杨杏分支3850m、一支南分支3000m、八支西分支2422m、九支渠6370m、堡里一干渠10700m，涉及灌溉面积37.22万亩。

3改造的具体方案

为解决以上问题，确定进行4个方面的改造：ⓐ吴王水源站供电线路改造9.5km；ⓑ一级站，泵房内更新水泵10台和电机2台，新建桥梁1座，改造桥梁1座，硬化进站道路1.8km，改造站前分水闸与引渠连接段，并将一级站引水渠两侧边坡护砌、绿化，安装捞污机2台，变电站更新低压电缆1260m，铜排210m；ⓒ灌区，改造总干渠0.7km，支渠30.252km，新建堡里一级干渠10.8km；ⓓ管理工程，信息化工程续建，灌区管理房拆除重建12处，其中水委会4处，灌溉配水房8处，总建筑面积1840m2。本文重点讨论供电线路改造和一级站改造。

该工程概算总投资2200.39万元。基本预备费104.78万元。总投工55.07万个工时，总工程量45.78万m3。

3.1一级站改建工程

3.1.1机泵更新改造

对机泵磨损严重1号～10号水泵和1号、2号电机进行更换，新更换的水泵选择24SA-10型、SLOW500-800(2)A型和KQSN700-N9型三种同流量泵型。经水泵工作点复核，工作点参数见表1。

表1　水泵工作点

由表1可以看出，三种泵型均能满足泵站提水要求，SLOW500-800⑵A泵出水流量大些，KQSN700-N9泵的出流量小些，效率相对均偏低， 24SA-10型水泵效率相对较高，但主要考虑其不改造水泵机墩，工程量最小，投资较少，因此该次水泵更换仍推荐24SA-10型。因该站抽引黄河水，含沙量大，磨损比较严重，因此泵必须选用球墨铸铁耐磨材料。需更换1号、2号电机，仍选用节能产品，型号为Y500L-6型。

3.1.2机墩改造

根据电机的平面尺寸及轴线高度，现状电机基座应加高0.13m，加长0.3m。为此应将原机墩侧边凿深10cm，新钢筋与原钢筋网焊接后再浇筑加长。把现有钢制基座拆除后，重新安装钢制底座，再浇筑二期混凝土。

3.1.3一级站捞污机安装

夹马口分水闸与引渠连接方式改变后，捞污机安装在浪店水源工程输水干渠夹马口渡槽上游连接跨处。该跨 渡槽为“山”字形，长3m，每孔5.25m，高3m，因此捞污机选用HQ5.25×4.5-800-C型。捞污机主要由支承框架、栅面、导轨组成。支承框架两侧边梁上翼缘设有支铰座及支铰固定板，安装时将支铰固定板与渡槽中墙、边墙顶面采用M24×250mm膨螺栓相连，并沿渡槽内中下部、中上部分别用两个M24×250mm膨螺栓将两块0.5m长36号槽钢固定在渡槽中墙、边墙上，作为清污机工作时的支承，这两块槽钢与清污机的支铰座安装成直线，与槽底板夹角80°，栅面与导轨形成传动轴线状态。捞污机后边安装3.5m预制C20钢筋混凝土工作桥板与护岸相连，以便及时运走柴草。

3.2吴王水源站输电线路改造

夹马口吴王水源站输电线路改造时，按夹马口灌区现状设计流量需要的2800kW用电负荷进行架设，电压等级为6.3kV，计算选用导线为LGJ-185型双回路导线，重新架设直线杆125基，耐张杆30基，转角杆2基，终端杆2基。

3.3渠道改造工程

渠道工程主要包括渠道清淤、土方回填、U形渠槽开挖及现浇混凝土防渗。2000年对灌区渠道防渗改造后，效果良好，其优点主要有：ⓐ水力条件好，挟沙能力强，适于输含沙水流；ⓑ在冻胀性和湿陷性地基上有一定的适应地基不均匀变形的能力；ⓒ渠口窄，不会增加占地；ⓓ整体性强；ⓔ便于滑模和U形机械施工，施工速度快。所以该次防渗改造干渠0.7km仍采用弧底梯形渠，支渠29.552km渠道采用U形渠[3-4]。

a.渠道冻深和冻胀量的确定。该次改造的渠道断面干渠为弧底梯形，支渠为U形，采用现浇混凝土结构，其走向分为“东—西”和“南—北”向。渠床土质为粉质壤土，土的干密度为15～16kN/m3，天然含水量为18%，地下水埋藏较深，土的塑限含水量为20%。据气象资料统计，该灌区多年平均冻土深29cm，最大冻土深49cm，属季节性冻土[5]。渠道抗冻胀能力根据《渠系工程抗冻胀设计规范》(SL 23—91)进行计算，得出渠道的设计冻深和冻胀量见表2和表3。

表2　渠道冻深计算结果

表3　冻胀量计算结果

b.渠系建筑物的重建。经实地踏勘，绝大多数建筑物需拆除重建，累计改造重建建筑物158座。其中，渠道重建闸共84座，拆除重建桥梁44座，量水槽、改造渡槽8座，一支南分支桩号1+100泄洪涵洞、跌水建筑物10座，九支渠桩号9+956～9+966布置倒虹吸1座。

4改造的效益分析

根据该项目的特点，其效益主要为灌溉效益、节能效益与管理效益[6-7]。依据《水利建设项目经济评价规范》，效益采用“有无对比法”进行计算。

a.灌溉效益。该项目实施后，灌溉效益指增加灌溉亩次和灌区作物得到及时灌溉的增产量而获得效益，改善灌溉面积为10万亩计，初步计算灌溉效益为388.50万元。

b.节能效益。根据本年度项目实施前后，项目区内泵站装置效率的变化计算得年节约用电938.71万度，该站电价为0.258元/度，故年可节约电费242.19万元，即节能效益。

c.管理效益。信息化工程的续建，管理效益明显，主要体现在提高了管理人员工作效率，实现无纸办公；大大方便墒情、灌溉用水等信息的收集，缩短灌溉配水决策时间，减少渠道退水损失，实现水资源优化调配，充分提高灌溉设施的利用率，从而增加灌区的整体效益。新增管理效益不计。

该工程实施后，年综合效益达630.69万元，国民经济评价各项指标均较好，内部回收率26%，经济净现值2115.20万元，经济效益费用比1.87，动态投资回收年限6.57年，效益显著。

5结语

影响输水渠道工程质量的因素来源于各个方面，只有在日常的工作中不断总结和积累经验，积极完善自身的专业技术和知识，才能及时发现施工过程中存在的质量问题，并采取行之有效的技术改造和管理措施加以应对，确保灌区安全运行，造福一方人民。

参考文献

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[2]马蕾,李英霞,陈思.农业信息化在我国新农村建设中的重要作用[J].现代农村科技,2011(13).

[3]张礼兵,程吉林,金菊良,等.灌溉排水工程优化设计新方法研究与应用[J].中国农村水利水电,2005(9).

[4]程吉林,陈平,朱春龙,等.提水灌区输水明渠纵横断面优化设计[J].灌溉排水学报,2003(1).

[5]李天刚.如何加强灌区渠道工程质量管理[J].水利建设与管理,2009(8).

[6]宋玉强,浅谈观音阁水库输水工程建设的重要意义[J].中国水能及电气化,2013(12).

[7]单长勇.谢寨引黄灌区续建配套与节水改造工程可行性研究探讨[J].中国水能及电气化,2014(4).

DOI:10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.07.002

中图分类号：TV672

文献标志码：B

文章编号：1005-4774(2016)07- 0005- 04

On problems and countermeasures in water conveyance canal construction process: with Jiamakou Project as an example

FENG Antai

(YunchengJiamakouYellowRiverWaterDiversionAdministration,Yuncheng044000,China)

Abstract：There are many difficulties during the construction operation of water conveyance canal due to the influence of geographical environment, construction conditions, climate condition and other factors. Therefore, the construction process of Jiamakou Project is adopted as an example for studying, which can be reference.

Key words：water conveyance canal; problems; countermeasures; Jiamakou Project