王石灌区节水改造工程实践探析

张 亮

(辽宁省绥中县水利事务服务中心，辽宁 绥中 125205)

1 王石灌区概况

1.1 灌区工程

王石灌区位于葫芦岛市绥中县境内，属于多水源联合开发，统一调度、统一管理的灌区。灌区内总耕地2.68万hm2，受益区覆盖七个乡镇，总人口18.3万人，设计与实际灌溉区2.08万hm2、1.4万hm2，其中玉米、水田、菜田、麦田和其它粮食作物为7300hm2、2700hm2、1700hm2、1300hm2、1000hm2。王石灌区水源工程以龙屯、大风口两座大(2)型水库和大官拦河引水、六股河拦河引水为骨干水源工程，灌区内7处小型拦河引水工程为辅助水源工程。充分利用过境水量、区内径流量、灌区回归水量，初步形成了能够跨流域调水，梯级开发综合利用的供水网络。

1)水库工程。①大风口水库位于石河中下游，建于1972年，为大(2)型水库，校核标准达万年一遇，坝体结构型式为土坝。总库容18000万m3，兴利库容7200万m3，设计调节水量5750万m3，1998年实际供水量3957万m3，渠首形式为压力输水隧洞，最大泄量44m3/s。设计灌溉保证率75%，水库已运用28a，运行情况良好。②龙屯水库位于王宝河中游，建于1974年，为大(2)型水库，校核标准为万年一遇，坝体结构型式为土坝。总库容为11487万m3，兴利库容为4700万m3，设计调节水量3556万m3，1998年实际供水量2075万m3，渠首形式为坝下有压输水隧洞，最大泄量23m3/s。灌溉设计保证率为75%，已运用26a，运行情况良好。

2)拦河引水工程。①大官拦河引水工程位于狗河中、下游，工程等级为Ⅳ级，于2008年进行了维修改造。结构型式为重力式溢流坝，灌溉设计保证率为75%，设计供水量1601.6万m3，引水流量2.0m3/s。②六股河拦河引水工程位于绥中县城北，工程等级为Ⅳ级。结构型式为重力溢流坝，设计灌溉保证率为75%，设计供水量1446.4万m3，实际供水量1400万m3，引水流量2.31m3/s。③区间拦河七处，Ⅴ级建筑物，结构型式均为重力溢流坝，灌溉保证率75%，设计供水量635.1万m3，实际供水量480万m3，不同程度损坏均需进行维修改造。

3)灌排渠系工程。①灌溉渠系工程：王石灌区灌溉渠系现分总干、干、支、斗四级。总干渠2条，干渠17条，长度113.94 km；支渠57条，长度114.5km。渠道断面型式为梯形明渠，土质为壤土、砂壤土及风化岩。②排水渠系工程：王石灌区位于丘陵向平原过渡区，地面坡度在1/200左右，且临近渤海，区内沟壑纵横，能够满足排水要求，故无排水渠系工程。在山丘区为防止坡面洪水入渠引起淤积，在坡面上游设置了排水沟。

4)灌溉渠系建筑物。王石灌区现状总干、干渠、支渠共76条，建筑物1818座，各级渠道建筑物种类及数量详见表1。建筑物结构型式：隧洞、暗渠多为拱型结构，渡槽为钢丝网薄壳混凝土槽、“U”型混凝土槽或矩型浆砌石拱槽；倒虹吸为圆管式或方洞式结构；涵管为圆管或方洞式结构；水闸多为涵管式或开敞式。

表1 渠系构筑物类型与数量

1.2 工程存在的问题

龙屯北干渠位于绥中县高甸子、高台乡境内，是以龙屯水库为水源，利用水库输水洞供水，渠首进水闸与龙屯总干渠渠首进水闸以闸枢纽形式设在输水洞出口处，用输水洞控制输出两条渠道的总用水流量，再用两条渠道渠首进水闸闸门的开启高度进行调节各自的需水流量，将水输送至干渠。

1)该干渠建于20世纪70年代，只是在20世纪90年代初，地方投入资金对干渠上部分严重渗漏段进行了混凝土板式衬砌、矩形浆砌石式衬砌和暗渠衬砌共长2971m，梯形衬砌和矩形衬砌有大多数已冻胀破坏或人为破坏需重建，仅有一段410m梯形衬砌通过维修加高可以利用，暗渠现已出现坍塌部位，现存暗渠洞体老化失修，普遍存在裂缝、漏水、失稳等现象，需进行维修改造[1-3]。

2)其它未衬砌渠段11904m渗漏也很严重需要衬砌，原渠道送水长度只能送到南8支渠口(7+995)，因此渠道防渗应是该渠道的首要任务。此外，沿渠有渡槽15座，除坝下游过王宝河渡槽为砌石拱矩形渡槽外，其他均为U型钢筋混凝土渡槽。

3)砌石拱矩形渡槽因冬季输水给养鱼池，水泥砂浆勾缝大部分冻胀破坏，漏水十分严重，钢筋混凝土U型渡槽大部分出现露筋渗水、伸缩缝止水失效漏水、进出口连接段破坏漏水、部分渡槽倒塌及人为破坏等问题皆需维修改造。

4)龙屯北干渠现有农桥、人行桥36座，进水闸、节制闸等24座，这些工程皆是20世纪70年代建成，老化失修破坏严重，建筑物的维修改造也应是续建配套改造的重点。

2 王石灌区节水改造工程

2.1 设计标准

龙屯北干渠设计流量1.8m3/s，渠道衬砌及建筑物级别为5级。灌区灌溉设计保证率75%，干渠校核与设计洪水标准20a一遇、10a一遇，排涝设计标准10a一遇。

2.2 渠道衬砌工程

渠道衬砌施工内容：干渠防渗衬砌总长度15285m。其中：矩形防渗渠道2714m，包括新建2065m和重建649m；梯形防渗渠道9673m，包括新建、重建9263m、维修加高410m；暗渠1541m，包括新建488m和维修改造1053m。

1)土石方施工。干渠梯形衬砌土方开挖由于渠道断面较小，用挖掘机开挖没有作业面，渠道每延长米开挖工程量很少，不适合机械开挖，因此采用人工结合胶轮车开挖，对需要填土方和卵石垫层部位首先要清除表层草皮，再进行填方作业。干渠矩形和暗渠衬砌挖土方采用人工和1m3挖掘机相结合的方法，把弃土用来加厚渠道断面，机械开挖应酌留0.2-0.3m保留层，待浇注混凝土或砌石之前在最后人工挖除，预留回填土。风化岩和岩石采用爆破结合挖掘机开挖人工配合，弃料用8t自卸翻斗车外运，运距2km。土方回填包括：①渠道土料回填，采用蛙式夯实机夯实，厚度每层不宜超过0.3m；渠道填土平衡采用人工装四轮车运土，平均运距1km。②开挖弃土回填至堤顶外的坡面，弃土边坡找平；③砾石料换填，砾石料换填主要为渠道内局部填方量较少，为便于施工采取的施工方式，宜采用简单的平板振动器振捣使其密实[4-6]。

2)混凝土拆除。混凝土拆除主要是原渠道衬砌混凝土拆除，采用风镐拆除的方法，弃料采用挖掘机装8t自卸汽车外运至指定弃渣场，运距2km。

3)卵石垫层填筑。卵石粒径为D5-100mm，5mm以下的细小颗粒含量<5%，由于渠道规模很小，只能将外购的卵石运至渠顶，在用人工和胶轮车到运到渠道两坡和渠底，为了便于下道工序M5固型砂浆抹面，需对卵石表面进行人工摆形成平面。

4)砂浆施工。砂浆施工包括：梯形、矩形、暗渠混凝土衬砌渠道的M5固型砂浆，浆砌石衬砌重建的M10砌筑砂浆、M20抹面砂浆和勾缝砂浆。砂浆拌制采用0.4m3混凝土搅拌机现场拌制，水平运输采用机动翻斗车结合胶轮车，垂直运输采用人工。

在梯形、矩形和暗渠衬砌基础的卵石石料换填表层上，皆采用M5砂浆固型，厚3cm作为混凝土结构的垫层，砂浆采用人工摊平压实，混凝土浇筑前需对固型砂浆洒水养护。浆砌石砌筑M10砂浆要填充到块石缝隙内，达到密实饱满。浆砌石表面抹面及勾缝M20砂浆施工，首先用人工在浆砌石表面抹一层找平砂浆，砂浆表面用砂板抹成麻面，再用人工抹第二层砂浆并压实，用草帘护面湿润养护28d。

5)混凝土施工。根据施工场地条件采取分段施工，建立移动式混凝土拌合站，采用0.8m3搅拌机现场拌制混凝土，水平运输利用机动翻斗车结合胶轮车，矩形混凝土槽衬砌和暗渠衬砌，采用钢模板建仓，人工入仓灌注。1.1kw插入式振捣器，梯形混凝土衬砌采用平板式振捣器，人工压面，需覆盖洒水养护28d。

6)伸缩缝施工。混凝土梯形板式衬砌伸缩缝结构为下部设60mm高×20mm宽沥青板，沥青板上部预留30mm高、上口30mm、下口20mm焦油型料止水胶泥灌注缝，上焦油塑料胶泥的材料配合比及制作方法按《渠道防渗工程技术规范》执行。填缝步骤如下：①缝内杂物、泥土进行清除，保证缝壁干燥洁净。②在缝壁涂刷冷底子油(沥青∶柴油=1∶10-3∶10)。③将制好并保持110的胶泥灌入缝内，向缝壁用小铁铲抹压，使其充分黏结。填坡面缝时，可用充水胶管堵住封口，从顶部灌注。

钢筋混凝土矩形衬砌每间隔10m，设一条伸缩缝，在跳仓补仓施工时，将宽20mm厚与衬砌横断面尺寸相同的沥青木板固定在前仓混凝土侧壁上，补仓混凝土施工时夹入伸缩缝中。

7)浆砌石衬砌施工。浆砌石衬砌均为原浆砌石衬砌拆除重建，浆砌石采用挖掘机拆除，拆除后的块石就近堆放，用人工挑选可以利用的合格块石进行修石清洗，用于砌筑，可利用量为60%，余下的40%弃料用挖掘机装8t自卸汽车外运至指定弃渣场，运距2km。浆砌石衬砌采用人工砌筑。

2.3 渠道建筑物维修改造

渠道建筑物维修改造施工内容：渠道建筑物维修改造共59座，其中：农桥20座，包括重建10座和维修10座；渡槽15座，包括重建3座和维修改造13座；水闸24座，包括重建8座和维修改造16座。建筑物维修改造土、石方开挖、土方回填、砂浆、现浇混凝土和浆砌石施工方法与渠道衬砌一致。

1)混凝土拆除。混凝土拆除采用人工和机械相结合的方法，渡槽槽身拆除首先将破损的槽身用吊车吊到地面，用挖掘机拆除槽身。需重建的农桥和水闸混凝土拆除挖掘机拆除，所有弃料用8t自卸翻斗车外运，运距2km。

2)浆砌石拆除。所有需维修改造的建筑物浆砌石拆除用挖掘机拆除，拆除的浆砌石不能重新利用，全部用8t自卸翻斗车外运，运距2km。

3)混凝土槽身预制安装。在渡槽下游平整修建临时预制场地，建立混凝土拌合站，混凝土拌制采用0.4m3混凝土搅拌机现场拌制，水平运输采用机动翻斗车结合胶轮车，预制槽身采用钢模板结合木模板建仓，人工入仓灌注，1.1kW插入式振捣器，制作完成后需覆盖洒水养护28d。在养生期过后由载重汽车运输至吊装现场，由20t起重机进行安装。

2.4 工程量与施工进度

主要工程量14.21万m3，其中土方6.19万m3，石方4.81万m3，混凝土1.07万m3。主体工程包括渠道防渗衬砌与渠道建筑物维修改造，根据工程规模和特点渠道防渗衬砌为施工关键线路，主体工程总工期为3个月。施工安排不仅避开当年的汛期，而且满足来年的供水需要，施工期各月平均有效施工天数按25d计算，混凝土浇筑最大日平均强度为214m3/d。

3 工程的管理运行

3.1 工程调度运用

工程实施后，可以保证龙屯北干渠前半段得到及时的灌溉，恢复灌溉面积1173hm2，并为下半段通水创造条件。龙屯水库属于大(2)型水库，水量有充足的保证。灌溉用水需经王石灌区管理局提出用水计划，经与绥中县抗旱防汛指挥部统筹调度，由龙屯水库管理所开闸引水。

3.2 渠道工程管理

龙屯总干和龙屯北干渠工程实施后，必须指定一系列规章制度和操作规程，对工程进行安全监测，以保证安全运行。

1)日常巡视检查：灌溉管理站应结合工程的特点，规定由2名专职人员负责，对渠道各衬砌部位、渡槽、各种引水泄水闸等进行运行检查和测试，并根据引水的变化情况，指定观测和巡视检查的次数和内容。引水期每天检查一次，汛期特别是出现大暴雨时，要特别检查排洪涵及衬砌渠道上边坡的稳定情况。详细做好每天检查测试的记录，为工程安全运行提供基础资料[7]。

2)年度巡视检查：灌区管理局应会同灌区管理站组成工程巡视小组，在每年用水期前后、大汛后、冰冻期对各项设施进行全面或专项检查，针对工程的重点部位和工程的薄弱环节做细致的检查记录，发现异常及时向上级管理部门领导汇报，并组织专家组对工程进行分析，提出处理方案[8]。

3)特别巡视检查：当工程非正常运行及发生重大事故、大暴雨、强烈地震等情况时，管理单位负责人应及时组织力量进行检查，发现重大问题应暂时保持现场，及时设计处理方案，若情况严重还要实施紧急处置并报告上级主管部门[9]。

4 结 论

经过长期运行，王石灌区存在渠道淤积严重、过流量减小，大多数工程病险、老化、损坏等问题，对此必须实行续建配套节水改造。项目的实施可以新发展水田和经济田灌溉933hm2，采取的渠道防渗，可以大大提高渠系水利用系数，显著改善中低产田及优化作物种植结构，初步估算可获得获净效益442.57万元，且生态和社会效益显著。区间配套节水改造是确保农业高质、高效、优化、稳定发展的重要途径，也是改善农业生产条件、提高农业综合开发水平以及实现水资源可持续利用的有效手段，贯彻落实节水改造工程对于促进农业增产增收、确保粮食安全具有重要意义。