不同渠道衬砌型式在高标准农田建设项目中的应用

张 程

（盘锦市水利勘测设计有限公司,辽宁 盘锦 124000）

0 前言

高标准基本农田是一定时期内通过农村土地整治形成的集中连片、设施配套、高产稳产、生态良好、抗灾能力强、与现代农业生产和经营方式相适应的基本农田。包括经过整治后达到标准的原有基本农田和新划定的基本农田[1]。

盘锦高标准农田建设项目切实提高了耕地的质量等级,形成了一劳永逸、旱涝保收的高质量农田,呈现出田成方、林成网、路相通、渠相连、旱能灌、涝能排的现代生态高效农业景象。高标准农田建设是惠民的好政策、好项目,实现了社会效益、经济效益和生态效益共赢,赢得了盘锦广大农民的一致好评。建设高标准农田,不仅要以保障粮食产能为首要任务,确保“吃得饱”,而且要为消费者提供高品质的农产品奠定良好的资源环境基础,吃得好的同时,还要吃得健康,从而更好地满足人民群众对美好生活的需求,有效促进农业科技进步。

盘锦市以科技为先导,以实现农业现代化为目标,按照“广覆盖、高含量”的要求,持续加大科技投入,不断引进先进技术。通过实施绿色稻米高产栽培技术、水稻工厂化育苗及农机插秧技术、精准施肥技术等科技措施,使高标准农田项目区良种覆盖率达100%。通过提高项目区科技含量等方式,加快科技成果向现实生产力的转化,推动高标准农田建设向高水平深层次发展,项目区科技贡献率达55%以上。

1 项目概况

盘锦市双台子区陆家镇高标准农田建设项目位于双台子区陆家镇陆家村及任家村,紧邻辽河右堤,项目区总面积9000 亩,建设规模6200 亩,均为水田。项目区隶属于盘山灌区,是辽宁省大型灌区之一,根据灌区资料统计,灌区内灌溉水源以地表水为主,可供水量为75900 万m3,灌区经过多年的运行,总用水量74800 万m3,能够满足农作物生长需要。

2 区内水利工程现状

区内有3 条引水总干,建有水源工程7 处,蓄水中型水库3 座,总库容0.55 亿m3,兴利库容0.4 亿m3。灌溉总干渠长度为70.2 km,干渠长度为218.9 km,支渠长度为743.9 km,农渠长度7268.75 km。排水总干沟长度为86.67 km,干沟长度为498.22 m；支沟长度为937.11 km,农沟长度7268.5 km。灌溉支渠以上配套建筑物工程1524 座；排水支沟以上配套建筑物工程984 座,灌排农渠（沟）建筑物34857 座。项目区现有3 座泵站,29 座水闸及其他渠系建筑物,现运行良好,能够保障项目区内灌溉和排水,其余渠道均为土渠,多年以来未进行治理,渠底严重淤积,两侧边坡水土流失严重。项目区内田间的毛渠渠首斗门闸多年来未更换,大部门已经破损,无法运行。项目区内的排灌支渠均为土渠,运行多年来,支渠边坡凹凸不平,从渠首到渠尾淤积越来越严重,水量渗漏损失越来越大,导致泡田期用水量大、用水急时上水不足,雨季水量过大需要排水时,下水又不顺畅。

3 渠道衬砌设计

本工程拟修建衬砌支渠10 条,其中陆家村6 条、任家村4 条,总长度6356 m,,采用模袋混凝土和预制L 型混凝土板的衬砌型式。

3.1 支渠衬砌工程设计

3.1.1水力计算

根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288-99）规定,采取措施提高渠系水利用系数,其设计值不低于表1 取值。

本项目区属于盘山灌区,盘山灌区（不包括西三场灌区）现有水稻灌溉面积55 万亩,主要种植作物为水稻,根据表1可知,项目区的渠系水利用系数取0.55。根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288-99）规定水稻灌区田间水利用系数设计之不应低于0.95,因此本次设计田间水利用系数区0.95,即灌溉水利用系数η为0.53。

表2 项目区支渠灌溉表

续表2

支渠流量计算：

式中：Q为渠道设计流量（m3/s）；M泡为水稻泡田（洗盐）期用水量,取125m3/亩；A为支渠控制面积（亩）；T为泡田（洗盐）期延续时间（天）,取2 天；η为灌溉水利用系数,（η=η渠系×η田间）。

式中：Q加大为渠道设计流量,m3/s；J为渠道流量加大系数,本次设计取J=30%。即可算出各支渠的设计流量、加大流量（见表3）。

表3 项目区支渠灌溉流量计算表

3.1.2衬砌方式的确定

渠道衬砌方式较多,较为常用的为预制混凝土L 型板衬砌和模袋混凝土衬砌两种,预制混凝型板衬砌方法优点为施工较为简单,工期较短,适用于边坡较陡的渠道,不增加占地面积,结构稳定性好,对地形改变较小[2],缺点为造价贵；模袋混凝土衬砌方法优点为外形美观,防渗效果好,运行时受冻胀破坏较小,不急受损,适用于边坡较缓的渠道,施工采用一次性喷灌成型,简便,速度快[3]。

综合考虑,本项目支渠衬砌采用模袋混凝土衬砌及预制L 型板的衬砌方法,根据现状渠道的特点选择合适的衬砌形式,即陆家村支渠2（陆-Q2）-支渠6（陆-Q6）及任家村支渠1（任-Q1）-支渠4（任-Q4）采用模袋混凝土衬砌,支渠1（陆-Q1）采用预制混凝L 型板衬砌,保证渠道美观而坚固,更加符合高标准农田建设项目条件。

3.1.3结构型式

1）预制混凝土L 型板衬砌设计

混凝土强度等级为C25, 渠底现浇混凝土的强度为C25,混凝土的抗冻标号F200,抗渗标号W4。

支渠边坡坡底及渠底清淤整形,清淤整形土方回填至预制混凝土L 型板立墙墙后,预制L 型混凝土板立墙墙顶宽度0.13 m、墙根宽度0.16 m、底板厚度0.16 m、底板宽度0.763 m,立墙高度1.6 m；渠道两侧预制混凝土L 型板之间采用现场钢筋浇筑混凝土护底,预制混凝土L 型板底板预留钢筋,与现浇混凝土φ10 钢筋进行绑扎,然后进行混凝土浇筑,现浇混凝土底板8 m 设置一处分缝,采用沥青木板分缝。

图1 预制混凝土L 型板衬砌示意图

2）模袋混凝土设计

模袋采用机织土工模袋, 混凝土强度等级为 C25, 抗冻标号 F200,抗滲标号 W4。基本技术指标见表4。

表4 机织土工膜袋基本技术指标

支渠边坡削坡整形,保证淤泥全部清走,边坡坡比不小于1∶1,模袋混凝土厚0.12 m,模袋根据支渠设计横断面进行布设；支渠顶端各留出0.5 m 的搭接面, 防止模袋混凝土下滑。

图2 模袋混凝土衬砌示意图

3.2 支渠横断面设计

灌区支渠经多年运行,现行运行水位满足地块上水要求,按稳定均匀流进行灌溉支渠横断面尺寸和支渠输水能力验算。稳定均匀流计算公式中所需糙率（n）、边坡（m）、比降（i）等参数均按本次灌溉支渠纵断面设计值,依照《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288-99）及参照既有支渠实测断面所采用值。稳定均匀流计算公式如下：

1）梯形渠道

2）矩形渠道

式中：A为过水断面面积,m2；b为渠道设计底宽,m；h为渠道设计水深,m；R为水力半径,R=A/x,x为湿周；C为谢才系数；n为渠床糙率,取值为0.0275（根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288-99）附录E 渠床糙率取值）；Q为设计流量,m3/s；i为渠底比降；m为渠道边坡系数。

经验算,其干渠、支渠、斗渠现状断面的输水能力及控制水位均能满足轮灌[4]配水方式所要求的设计流量及灌溉要求水位。

根据计算结果,结合测量现有的支渠横断面形式,支渠的安全超高,确定衬砌深度以及断面尺寸,成果见表5。

表5 支渠衬砌工程设计成果表

4 结语

通过对不同地形条件的渠道进行综合比较分析,盘锦市双台子区陆家镇高标准农田建设项目渠道衬砌工程选用了两种不同衬砌型式,既不占地,又方便百姓,同时又满足高标准农田建设项目实施要求。项目的实施,使项目区农业基本生产条件得到了改善,增强了农业生产抗御自然灾害的能力。项目实施后,通过优良品种种植,粮食产量不仅得到了保障而且得到大幅度的提高,提高了项目区的经济效益。