青州仁河水库灌区节水配套改造工程设计

何岗忠 ，冯　敏 ，房显强

（1.青州市水利建筑总公司，山东 青州 262500；2.青州市仁河水库管理局，山东 青州 262500）

仁河水库灌区位于山东省青州市西南部，是以仁河水库为水源进行自流灌溉的中型灌区。灌区通过矩形浆砌石明渠、穿山隧洞输水实现农业灌溉。仁河水库灌区实施节水配套改造项目，通过对骨干工程进行改造，提高了灌区水利设施水平，为下一步实施农业综合开发中低产田改造田间工程创造了水源条件，也为灌区做到旱涝保收、实现高产稳产提供了保障，实现了灌区的节水、生态、效益共同发展的目标。

仁河水库灌区设计灌溉面积3 333.33 hm2。灌区自1980年动工兴建，于1984年建成主干渠，长30 km。此后，经过20余年的配套建设，又完成分干渠47.7 km，支渠以下渠道62 km。在30余年的运行过程中，由于工程老化、退化、年久失修等原因，现状渠道淤积严重，压顶破损，暗渠顶出现坍塌，部分渠段由于不均匀沉降出现裂缝，渗漏严重。部分隧洞除有淤积外，由于岩体完整性差，加之岩层风化导致岩石较破碎，出现掉块、局部产生塌方。由于节制闸、分水闸、泄水闸、放水口等建筑物毁坏、设备丢失导致整体工程报废严重。到目前整个灌区工程完好率不足40%，建筑物完好率不足20%。

本次仁河水库中型灌区节水改造项目主要针对一分干与三分干之间的8.5 km干渠、二分干渠3.74 km和三分干渠1.95 km，以及渠道相关附属建筑物。工程主要位于庙子镇境内，共涉及渠系沿线及下游25个村庄和庙子镇驻地1 100 hm2耕地，总人口2.31万人。

1　工程建设模式选择

中型灌区节水改造项目应着力推进工程产权制度改革和以用水户参与灌溉管理为重点的管理体制与运行机制改革。使规划建设的项目建立完善的管护机制，工程管护主体在项目开工建设前需落实到位，并参与项目建设监督，制定产权移交方案。工程建成后产权移交给农民用水户，由仁河水库灌区灌溉协会和各分协会负责管护。

2　工程设计

中型灌区节水改造项目应根据现状实际情况，因地制宜选择改造方案，彼此之间衔接得当。

2.1　渠道过水能力复核

用渠道设计流量校核现状渠道过水能力，满足设计过流能力的维持现状衬砌断面不变。不满足过流能力的渠道，采用渠道疏浚，渠道衬砌，加高等措施进行处理。本灌区土壤、水文地质等自然条件和作物种植情况相近，计算结果见表1：

2.2　明渠衬砌

对明渠浆砌石衬砌面进行清理，将表面的泥、土等杂质清洗干净，清至砌体的新鲜面；拆除鼓胀、脱落的砂浆，进行深剔缝后，用清水冲洗干净，不得留有尘土和其他杂物。在浆砌石挡墙上打Φ12锚筋，并在锚筋上安装挂Φ6@200钢丝网后喷射5 cm厚的C25混凝土；渠道底部清淤后，浇筑15 cm厚C25混凝土，每5 m设一道伸缩缝，缝宽2 cm，缝内填聚乙烯泡沫板，且在混凝土表面3 cm内采用水泥沥青砂浆嵌缝。渠道进行加固后，渠道糙率减小，提高了渠道的输水效率。另外，渠顶的封盖措施不仅保证了灌溉水质，同时有效的减少了周围自然环境、人为活动对渠道的破坏。

表1　仁河水库灌区渠道过水能力复核表

2.3　暗渠改造

现状暗渠渠道为浆砌石、渠顶为干砌石拱形结构，上覆土层厚0.3～1.0 m。其中多处渠段出现坍塌，基本失去了过水的能力。由于暗渠顶部均存在坍塌危险，本次改造将拆除存在坍塌危险的暗渠段干砌石渠顶拱圈，渠道上口采用0.15 m厚现浇C25钢筋混凝土盖板进行覆盖。渠道疏浚后渠底现浇0.15 m厚C25混凝土铺底；挡墙现浇0.2 m厚C25混凝土压顶后进行回填掩埋。暗渠的加固措施不仅消除了原有暗渠局部坍塌的危险，而且节约了土地资源，使原有坍塌处的土地可以继续耕种。

2.4　隧洞加固改造

根据地勘资料，隧洞围岩分类为Ⅱ～Ⅳ类，根据围岩分类不同，分别进行不同的加固改造方法。根据 《水工隧洞设计规范》SL279-2016中9.5.3条，按 《水利水电工程锚喷支护技术规范》SL377-2007和 《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB50086-2015的相关规定，对于隧洞宽度B≤5 m的隧洞，采用工程类比与监测量测相结合的方法。初期支护时，对于Ⅱ、Ⅲ、IV级围岩分别打入2.0 m长的锚杆，喷50 mm厚混凝土，铺设钢筋网，然后喷150 mm混凝土。施工过程中应对处IV类围岩的隧洞段进行现场监控量测，量测断面间距应不大于5 m，对于特殊部位应适当加密测点布设断面。

2.5　渠系建筑物加固改造

1）渠道节制闸、泄水闸、分水闸维修加固。对6座节制闸，2座泄水闸和5座分水闸更换闸门、新建启闭机；改建老化、破损的排架、机架桥。

2）渠道渡槽维修加固。现状渡槽基础均位于灰岩上，地基承载力满足要求。渡槽为砌石拱结构，砌石完整性好，风化轻微，槽身采用浆砌石U型结构、砂浆抹面，保存较为完整，但均存在淤积、伸缩缝脱落及部分砂浆抹面出现裂纹和脱落等问题。为保证渡槽运行安全，对渡槽进行疏浚，伸缩缝清理后采用填充闭孔泡沫板和密封胶，渡槽砂浆抹面剔除后喷射厚度5 cm的C25混凝土。

3　工程效益

仁河水库灌区节水配套改造工程涉及面广、地形条件复杂、施工难度大。只有根据工程的实际情况，因地制宜，采取灵活多样的方式进行改造建设，才能取得较好的效果。工程完工后，项目区将直接恢复灌溉面积686.67 hm2，改善灌溉面积413.33 hm2；间接恢复下游灌溉面积1 546.67 hm2。年增节水能力133.1万m3，由于对全线渠道进行混凝土防渗和覆盖混凝土盖板，灌溉水利用系数也有了较大提高。项目区粮食新增产量375.20万kg，年增产值为789.16万元，通过计算，则灌区粮食增产效益为339.34万元，工程效益显著。