浅谈水毁调查中渠道建设管理

李彬

（长沙市望城区水务工程管理中心，长沙410200）

浅谈水毁调查中渠道建设管理

李彬

（长沙市望城区水务工程管理中心，长沙410200）

从垸区水毁工程整体调查分析，渠道存在的问题及数量最多，如渠道边坡垮塌，渠系建筑物冲毁等。渠道建设管理除需要相关合适的人员和运行管理制度外，规划设计和施工也是其基本保障体系的一环。

渠道建设；施工技术；调查分析

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.053

1 引言

渠道建设的设计、施工技术难度都不大，关键在调查，要调查清楚“水从哪里来，到哪里去”。一般对渠道工程不太重视，基本是按原有情况进行护砌，只考虑单条渠道的相关情况，缺乏科学性，而要把渠道工程放到整个区域的供、排水体系中，甚至放到整个区域的规划和发展中去，详细调查工程的现状并考虑实施过程中可能发生的问题，进行科学合理的分析，找到渠道工程所属的供、排水体系，找准在整个区域内的定位，其关键在调查分析。

2 调查的分类及内容

调查分实地调查和非实地调查（如收集资料、听取汇报等）。一般是先进行非实地调查，再进行实地调查，实地调查是对非实地调查的复核印证，是先全局再细部的一个过程，也是对工作的一种细化。主要是对供水的水量平衡和排水体系进行调查分析和对渠道工程功能、成因、地形、地质等以及渠道设计、施工、运行管理中需要注重的问题进行调查分析。

2.1 对供水的水量平衡和排水体系进行调查分析

供水体系中的水量平衡以2015年某项目为例进行说明，该工程概况如下：项目区总面积12.85km2，其中，水库集雨面积2km2，湖集雨面积1km2，水塘15座，湘江位于项目区左侧，过境水量丰富。区域内总耕地面积10811亩（约为7.2km2），其中水田面积10024亩（约为6.7km2），旱田面积787亩（约为0.52km2），水田面积中均为中低产田。根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）表3.1.2及《国家农业综合开发高标准农田建设示范工程建设标准》（试行），并结合农业综合开发的实际情况。设计灌溉保证率取90%。按经验频率公式（1）计算：

式中，P为防灌溉设计保证率；m为设计灌溉用水量全部获得满足的年数；n为计算总年数（一般不少于30年）。

根据某站1951—2003年实测的逐日降水量资料，选定项目区设计代表年为1964年，1963年11月—1964年10月降水量为1268.9mm。查某省《小型水库水文手册》及某市水文站的多年观测资料，该区多年平均径流深747.98mm，变差系数CV=0.45，年保证率P=90%，年径流深为418.12mm，年径流系数0.33；地下水资源量：根据区域径流模数进行计算，地下水径流模数12.09×104m3/(km2·年)。

2.1.1 区域内水资源估算

1）区域内水资源总量（地表水和地下水），地表水采用公式：

式中，W地表为地表水资源量，万m3；P年为年降水量，mm；γ为产水系数，F为集雨面积，km2。

式中，Q可采为地下水多年平均可开采量，m3；e补为多年平均总补给量，m3；u为可开采系数，关键在u，根据《新编农村该工程规划设计手册》规定，南方湿润富水区可开采系数取值在0.4～0.6之间，在黏土区、底板埋深浅、单井出水量有限区域一般取值在0.3～0.4之间，该系数比较难确定。

3）过境水（客水量）采用公式：

式中，W河为产水量，万m3；H为月降雨量，mm；F为集雨面积，km2；a为径流系数；η为径流利用率。一般客水量比较大，但年内来水分配不均衡，实际需水时段的可供水量比较小不同频率下水资源估算情况如表1所示。

表1 不同频率下水资源估算情况表

2.1.2 区域内现状需水量

区域内现状需水量即供水体系在某一保证率的工况下总的需水量，一般只考虑农业生产需水量、工业生产用水和居民生活用水量。项目区水稻种植大部采用双季稻，根据区内实际经验，针对1964年（P=90%）典型年，水稻需水量按照式（5）计算：

式中，h1为时段末田面水层深度，mm；h2为时段初田面水层深度，mm；m为灌水量，mm；P降为时段内的降水量，mm；e补为时段内的作物需水量，mm；S为时段内稻田渗漏量，mm；c为时段内稻田排水量，mm。

进行逐日水量平衡计算时，一般只关注e，而易忽略S（与土壤的性质有很大的关系），所以调查时一定要关注土质的问题，直接影响到需水量。求出1964年设计年水稻全生育期的灌水次数，每年的灌水日期和灌水、灌溉定额，本文不详例。

1）土壤含水量的变化：旱作物采用公式（6）计算：

式中，ΔW为时段内土壤含水量的变化，mm；I为时段内灌水量，mm；ET为旱作物需水量,mm；F径为时段内径流量，mm。当旱地含水量一直保持稳定时，要调查清楚ET及F径。

2）灌溉蓄水量采用公式（7）计算：

式中，Wi为第i时段灌溉蓄水量，m3；Aj为第j种作物灌溉面积，亩（1亩=666.67m2）；mij为第j种作物第i时段灌水定额，m3/亩；mi为第i时段综合灌水定额，m3/亩；η灌为灌溉水利用系数。先计算mi，再采用计算区域内农业灌溉需水量。

2.1.3 现状年需水量

工业生产用水可参考《城市综合用水量标准》（SL367—2006），用水定额按80m3/万元，本次调查项目区域内暂无工业生产。农村的生活用水一般是自建水井的分散供水，但随着城镇化进程的加快，生活用水也进行集中供水，可根据《村镇供水工程技术规范》（SL310—2004）表3.1.2，最高日居民用水定额为120～180L/(人·d)，现状年需水量如表2所示。

表2 现状年需水量表万m3

2.1.4 区域内现状水利工程可供水量(地表水和地下水）估算

地表水包括蓄水工程、引水工程、提水工程、输水工程等。蓄水工程包塘和水库，提水工程的可供水量主要是设备的流量与可持续开机小时数的乘积，输水工程的关键在其如何提高水利用系数。总需水量与相应时段内蓄、引、提、输水利工程的可供水能力是否能满足，其相应时段来水量是否满足其可供水能力的要求，都影响区域内的供需水量是否达到平衡，当达到超标准干旱时，需要供水应急预案。

1）水塘可供水量：

式中，W塘为塘的产水量，m3；V为塘的有效容积，m3；N为复蓄次数，关键在N的确定，孤立塘干旱年取0.9，长藤结瓜塘干旱年取1.2。

表3 项目区现状年水量平衡分析表万m3

表4 项目区设计年水量平衡分析表万m3

2）水库可供水量与河坝等引水工程可供水量为：

式中，Wp为频率为P时水库来水量，万m3；F为集雨面积，km2；P降为频率为P时降雨量，R径为径流系数，关键在R（根据植被等情况）。

本项目区内水资源丰富，提水工程水源主要来自过境水。本项目区缺水属工程性缺水。考虑现状年与设计年各需水量与水利用系数的差异，可通过节水措施或调整作物种植比例来降低总需水量；同时可新建或改造蓄、引、提工程以增加可供水量或通过新建或改造输水工程提高水利用系数，在来水量满足的情况下提高水利工程可供水量能力，其现状年与设计年水量平衡分析见表3、表4。

2.2 对排水体系的调查

排水体系关键对排区面积及相应调蓄水深等进行调查。由于排水的原则是能自排的尽量采用自排，不能自排的采用电排，自排根据条件按各高程进行自排，即“高水高排、低水低排”。如电排所对应排渠流量，计算公式为：

式中，Q排为设计排水量，m3/s；ω稻为水稻田面积，亩；ω旱为旱地面积，亩；ω水为蓄水面面积，亩；P设为设计暴雨量，mm；C径为暴雨径流系数；h允蓄为水田允许滞蓄水深，h滞蓄为河、湖、沟、港蓄水深，mm；T为排水天数，t为每天开机时数，h；要了解涝区面积组成，以及h允蓄、h滞蓄，有的河、湖、沟、港调蓄功能不强，但有一定的养殖功能，或为景观水面，就要保证一定的蓄水高度；有的水面甚至可能在规划中会被填平，失去原有的功能，所以在计算排水量时，水面的调蓄水深取值要慎重；还有的堤垸堤防的防渗效果不好，大堤本身是安全的，近期又无防渗处理规划的，还要了解堤防的渗水量。排区内排水水系的过流能力是否满足相应排水量的要求，也会影响水系的排水能力。且当外河水位能满足自排的尽量采用自排，高水高排一般是撇洪渠通过穿堤的防洪闸进行外排，当外河水位不高时，垸内水通过穿堤的自排闸进行外排，当外河水位高而不能自排时，采用电排进行外排。但要核算外排是否能满足该排区的排水需求；同时当发生超标准降水量时，需要提供应急排水预案。

2.3 对渠道工程功能进行调查

在供、排体系及区域发展中的作用，渠道至少有一种功能，如撇洪、排涝、排渍、灌溉、血防、生态、景观、行船、旅游等，部分渠道在很大程度上兼有多重功能，有的渠道甚至有一定的调蓄或蓄水功能。渠道主要以排、灌为主，在不丧失渠道原有功能，发挥渠道本身固有功能的基础上挖掘其潜在功能，充分延伸其价值。不能出现用管道将撇洪渠封闭而造成水流不能及时排入区域排水体系而致使渠堤或路堤被冲毁，导致渠堤以上的山体滑坡，也不能出现将排渠进行三方硬化，表面看起来光溜整洁，但植被遭到破坏，严重破坏了水体生态，影响生物生存，生物没有了多样性，渠道就失去了自我净化能力，即使进行生态修复，难度也比较大。要建设生态水利、景观水利，如果在城市范筹内建设城市水利，更要与建设生态水利、景观水利相结合，尊重自然，使之与自然环境融为一体，减少重复建设，为区域内经济发展提前谋划。

2.4 对渠道工程成因、地形、地质等进行调查分析

调查渠道新建的时间和改建的时间及原因，有利于分析区域内水利体系的形成，该渠道在该区域水利内的作用，并且有利于分析水资源的利用情况和水灾害形成对人民群众生命财产及生产生活所带来的影响。由于渠道地勘的费用占渠道工程费用比例较高，一般很少进行渠道地质勘测，但是通过现场调查可以发现一些问题，从而避免一些不可预见费用的发生，而且渠道工程对地质的要求不高，处理难度也不大，所以渠道的现场地质情况勘查就非常重要。

2.5 对渠道设计、施工、运行管理中需要注重的问题进行调查

2.5.1 水力最佳断面的选择

根据渠道工程调查的结果验证其任务和目的的合理性，以明确渠道工程具体实施的方案。其标准可根据实际情况适当提高，比如10年一遇与30年一遇相比，渠道工程增加的造价不多时，特别是在一些发展方向已定性且变化不大的区域，可考虑适当提高一些。都江堰、灵渠等是至今仍在发挥效益的水利工程典范，青岛由德国人建造的下水道至今也在发挥其功能，是值得现代水利建设思考的。

明渠均匀流在一般渠道中比较常见。明渠均匀流流量

式中，Q为流量，m3/s；A为过水断面面积，m2；C为谢才系数，R为水力半径，m；i为渠道纵坡坡率，n为糙率系数，χ为湿周，m；其过流能力取决于n、i及过水断面的形状、尺寸。在设计渠道时，n取决于渠壁材料，i一般随地形条件定，故流量Q关键取决于断面形状和大小。当面积、糙率、底坡一定，流量最大，要求χ最小，要求R=A/χ最大，当A一定时，湿周χ最小，则最佳断面是圆（面积一定，周长最小）；水力最佳断面只是从水力学角度出发导出的。

在工程实践中还必须依据造价、施工技术、运转要求、养护条件等方面的情况进行综合考虑和比较，选出最经济合理的过水断面。有时还要考虑航运对水深和水面宽度等方面的要求；对于小型渠道，其造价基本上由过水断面的土方量决定，其水力最佳断面和经济合理断面比较接近；对于大型渠道，若按照水力最佳条件设计，则渠道成为窄深式，施工不便，养护也困难。有的成为弧形，模板的制作和安装施工困难，工程中用的不多。实际设计时，水力最佳条件只是考虑因素之一，在土壤开挖的渠道中，一般采用梯形断面。其实梯形断面就是一个倒三角形去了一个角，有很强的适用性，特别是排渠，随着水深的增加，过水断面增大的比例比较大，且梯形边坡处理比矩形两侧的处理造价相对要低些。梯形断面明渠满足水力最佳条件的宽深比，矩形水力最佳断面m=b/h=2，式中，m边坡系数，b为底宽，m；h为水深，m。

2.5.2 渠道护砌方式的选择

护砌方式在除有血防和防渗要求的外，尽量采用生态景观的护砌方式。因为血防要求硬质、光滑，可以阻断钉螺沿水系扩散，使钉螺无法生存和繁衍，能有效保护疫区人民的身体健康和生命安全；灌渠为了提高水利用系数，防止渗漏，一般采用混凝土进行护砌，并且施工方便又比较经济，但不建议末级田间渠采用混凝土硬化，特别是流转精平后大面积集中的水稻田块内，因为即使渗漏也是在大面积的田块内；渠道工程材料尽量采用本地经济实用的材料，同时也方便运输，有利于加快工程的进度。渠壁材料的粗糙系数i不宜取低，因为在实际施工中会存在一定的偏差，并且要考虑运行过程中粗糙系数的因素，同时考虑运行年限内粗糙系数的变化。

3 做好渠道建设管理的方法

1）渠道工程关键在调查，需要把渠道工程放到整个区域的供、排水体系中，甚至要放到整个区域的规划和发展中去，详细调查渠道的形成、地质、水文、具体现状和问题的成因等相关情况进行实地调查。要把“看、问、量、思”做实。

（1）“看”是自己要亲自到实地沿线勘察，复核渠道在供、排水体系的地理位置和作用以及与上下级供排水工程的关联，看渠道的边坡的护砌形式和植被情况，分析其粗糙系数，看边坡的垮塌的情况，便于复核现有过水情况；看沿线每一处渠系建筑物的现状并判断其成因，核对位置是否准确，将底板高程与地面高程的相对高度进行对照复核；看房屋处渠道处理的合理方式，两水夹堤的具体情况及处理方式，渠道交叉处的现状及处理方式。看到对有阻水现象卡口如桥、房屋等要认真记录，便于工程措施的拟定。

（2）“问”一些地方上的水利老专家，特别是曾经参与过或看到过该工程建设的同志，对一些建设得比较早的渠道，甚至可以询问曾经听说过该工程建设情况的同志。“问”的内容包括建筑物如桥、坝、闸上的水印一般出现的时间以及每年出现的时段，最高水位的具体位置、是否漫顶以及发生的时间，最低水位的具体位置、是否干涸以及发生的时间，核对其是否与测量的数据相符；在低水位时，是否发现堤坡有“龟背”现象，并了解渠道两端的大致高差；了解当地经济适用的建筑材料，如石料、卵石等情况以及建议护砌的形式，弃土区和取土区的位置及弃土、取土及材料的运输线路；对沿线现有渠系建筑物如穿渠堤的涵管涵闸以及在渠上的桥、闸、坝，梯级等功能成因进行了解，下渠梯级是否可以调整位置以及需增加的原因，涵管涵闸是否满足过水要求，为便于管理能否减少或合并；修建渠时是否经过老水系和湖塘，特别是两水夹堤的成因，两侧及基础都有可能需要进行处理；交叉水系的成因及其渠系建筑的管控和对水量的调配；对有阻水现象的桥、房屋等建筑物，属历史遗留的问题，如祖辈就居住在此的原住民和渠道建成后的新住民要区别清楚，问清其成因。在不影响过流的情况下，征求渠道上房屋主人对该处渠道的合理处理意见。

（3）“量”就是用标杆去量淤泥的深度，便于对基础的处理；量测渠道两端的水深差，如在静水时即为底坡的高差复核的断面尺寸；观察建筑物如桥、坝、闸上的水痕并用设备进行量测，以了解渠道在长期实际运行过程中不同工况下的水位，便于对水文资料的校对。

（4）“思”就是通过调查的内容进行思考分析，渠系建筑物的建设在满足水利功能的同时是否满足人民群众生产生活的需要，是否在一定程度上满足生物的生存环境。如穿渠堤的分水和进水涵管涵闸以及在渠上的桥、排涝和节制闸、控水坝，上下渠道方便群众的梯级以及方便生物爬行的生物通道，方便生产的机耕路和机械上下田的码头。如果当地有旅游发展需求，特别是有行船要求的渠道在水深和水面宽度都符合要求时，桥最好用石拱桥，有利行船的同时，也有利于挖掘和宣传文化底蕴。当水利功能性硬件措施到位后，有利于生态的布局和景观的打造，从而快速推动区域内旅游产业的发展。

2）对施工组织要以保证质量，加快进度，不增加投资的同时，做好细节工作，如选取论证好取土场及弃土场的位置，并将土方进行平衡，弃土（如淤泥、表土）取土、材料外运的距离和线路及其转运，施工便道及其日常维护，运输线路及对其路面的恢复；要利用土的挖转次数及挖转的场地，要考虑施工时的排水和过水、局部围堰、施工时的用水用电。弃土区及取土区的水土保持以及施工时的环境影响。要考虑相关措施费用、其他临时工程费用、不可预见费用等工程费用和其他非工程费用。

3）对渠道工程的运行管理，需要形成严格的管控制度，并根据不同情况采用不同的方式进行对待，对渠道管理过程中人为制造的卡口要严加整治。渠道建设须将渠道工程当作一项资产来管理，使其产生固有水利功能外的效益；在保证质量和进度的同时，管理人员和科学的管理制度不容忽视，特别要终结九龙治水的现象，统一联合进行管理，抓好渠道的规划设计与施工，为渠道建设管理打好下坚实的基础，减少渠道水毁工程，有利区域内供、排水体系可持续运行，有利于区域内社会、经济的可持续发展。

【1】陈军.建筑施工管理的安全与质量控制策略[J].管理观察,2015(8)∶73-74.

Discussion on Channel Construction and Management in Flood Damage Investigation

LI Bin
(Changsha Wangcheng District Water Construction Management Center,Changsha 410200,China)

From the analysis of overall flood damage investigation in embankment areas,the problems existing in the channel are the most, such as slope collapse,structure damage in the canal system，etc.In addition to appropriate personnel and operation management rules, channel construction and management also need planning,design and construction among the basic guarantee system.

channel construction;construction technology;investigation analysis

F407.9

A

1007-9467（2016）09-0125-05

2016-09-03

李彬（1978～），男，湖南长沙人，工程师，从事水利工程管理与规划设计研究。