樟树市店下中型灌区续建配套与节水改造项目设计浅析

赵小军,宋明华

(1.江西省宜春市樟树市水利局，江西 宜春 331200；2.江西省吉安市新干县应急管理局，江西 吉安 331300)

1 工程概况

店下灌区地处樟树市东南部，灌区始建于20世纪50年代，是樟树市重点中型灌区，由中型水库3座(店下水库、上阳水库、洞塘水库)、小(1)型水库1座(横里水库)、小(2)型水库12座、山塘40座、拦河引水陂坝2座(八能陂、牛路陂)、干渠5条、支渠6条、斗农渠118条、渠系建筑物536座等组成，干渠总长74.33 km，支渠总长32.40 km，支渠以下渠道总长130.50 km。

店下灌区原设计灌溉面积0.68万hm2，现状有效灌溉面积0.59万hm2，实际保灌面积0.56万hm2，工程效益未得到充分的发挥。灌区内农作物种植以水稻为主，兼种棉花、蔬菜、药材、果园等经济作物。

2 灌区续建配套与节水改造设计

2.1 渠道整治方案

根据渠道设施评估结果成果及渠道实际存在问题，设计拟对中干渠、西干渠、上阳干渠、洞塘干渠、洞塘支渠、樟树支渠及上阳支渠7条干支渠渠道进行衬护整治；对上何、万担垅、横里3条支渠渠道进行疏浚整治，渠道进行加固整治前，需清除杂草、树根和渠道淤积土，对渠床进行压实，衬砌以上边坡进行削坡整治。除中干渠桩号3+632～3+796右侧及桩号4+276～4+666左侧、西干渠桩号0+000～0+393右侧渠顶宽3.0 m，2.5 m宽混凝土机耕道外，其它需整治的干支渠渠道保证一侧渠堤顶宽不小于2.5 m宽的土质机耕道；渠道穿过人员密集地段，宜统筹美丽乡村建设资金，对渠道进行生态化综合整治。

设计渠道混凝土衬砌高度按计算确定，高度为加大流量设计水深加超高。衬砌安全超高取0.1 m。

2.1.1 渠道疏挖拓宽整治

考虑到上何、万担垅及横里3条支渠渠道运行状况相对其他干支渠情况要好一些，本着轻重缓急的原则，结合上述3条支渠渠道现状过流能力情况，初步计划对存在淤塞、“卡脖子”现象的渠段进行疏浚整治，确保渠道过流满足要求。

上述渠段疏浚整治后的渠道特性见表1。从表1 可以看出，渠道疏浚整治后可满足设计过流要求，且正常运行情况下，流速满足渠道抗冲刷不大于0.8 m/s的要求。

表1 店下灌区3条支渠渠道疏浚整治成果

2.1.2 渠道硬化整治

(1)渗漏段渠道加固。根据实际情况，经过方案比选，设计拟对渗漏段渠道采用混凝土预制块护坡方案。选取中干渠0+044断面为典型，进行硬化设计：渠道设计灌溉流量为4.4 m3/s，设计水深 1.4 m。渠道两侧边坡采用0.08 m厚C20混凝土预制块衬砌，边坡为1∶1.25，衬砌高度为1.5 m，衬砌下设0.05 m厚的粗砂垫层。护坡顶部设置0.3 m×0.1 m(宽×高)现浇C20混凝土压顶，底部设置0.2 m×0.3 m(宽×高)现浇C20混凝土固脚；渠底进行清淤疏浚，底宽不小于4.0 m；混凝土预制块护坡每10.4 m分一波状横缝，缝宽20 mm，缝内采用沥青砂浆填缝，预制块间采用M10水泥砂浆勾平缝；现浇混凝土护坡及固脚每5 m设置一条横缝，缝宽20 mm，缝内采用聚乙烯闭孔泡沫板填充[1]。

(2)塌方段渠道加固。根据实际情况，并经过方案比选，设计拟对塌方段渠道采用混凝土贴坡护岸方案。选取上阳干渠12+045断面为典型，进行方案设计：渠道设计灌溉流量为2.0 m3/s，设计水深1.3 m。渠道两侧采用现浇C20混凝土贴坡护岸，C20混凝土贴坡顶宽0.20 m，墙底宽0.5 m，墙高1.7 m(其中基础埋深0.3 m)，迎水面1∶0.5，墙顶以上采用草皮护坡。C20混凝土贴坡每5 m设置一条横缝，缝宽20 mm，缝内采用聚乙烯闭孔泡沫板填缝。

2.2 主要渠系建筑物设计方案

2.2.1 涵洞及穿堤涵管设计

本次涵洞及穿堤涵管拆除重建共6座，其中涵洞2座(通慧涵洞、木坑涵洞)，穿堤涵管管4座。

(1)通慧涵洞。原址拆除重建的通慧涵洞采用C25钢筋混凝土箱涵，净空尺寸为3.0 m×2.0 m，壁厚0.40 m，纵坡为1/1000。箱涵下设0.1 m厚C15混凝土垫层，箱涵每9.0 m设一横缝，缝宽 2 cm，紫铜片止水，缝内聚乙烯闭孔泡沫板填缝。按明渠计算公式，分析复核灌溉及行洪能力。经计算，在灌溉及行洪两种工况，过流水深分别为1.4 m、1.7 m，复核其过流量分别为6.3 m3/s、8.1 m3/s，过流能力满足设计分别为4.4 m3/s、8.0 m3/s的要求。

(2)其他涵洞及穿堤涵管。其它涵洞及穿堤涵管拆除重建包括西干渠木坑涵洞1座，中干渠芳名山、西干渠山北、河南桥、九塘等4座穿堤涵。重建涵洞及穿堤涵管采用C25钢筋混凝土箱涵结构，箱涵原则上每10 m分一缝，具体可根据实际情况进行适当调整，壁厚0.4 m。，箱涵分缝处采用紫铜片止水，沥青杉板填缝。箱涵进出口均设置5 m长的过渡段与上、下游渠道段平顺相接。

2.2.2 泄洪闸拆除重建设计

根据工程实际情况，现有泄洪闸大多兴建于20世纪50年代，至今已运行60多年，现状均带病运行，本次初步设计拟对现有的8座泄洪闸进行原址拆除重建。

拆除重建后泄洪闸基本维持现有规模，重建后泄洪闸由进水渠、闸室、消力池及护坦组成，闸室前部根据交通要求设置机耕桥，后部设置启闭框架及启闭房，并设置闸室及配套启闭设备，闸室后接底流式消能设施，消力池后接护坦。泄洪闸闸前底板及翼墙应与所在渠段衬护协调一致，泄洪闸出口断面应与泄洪渠衬护型式协调，并做相应调整。闸室长度可根据机耕路宽度进行适当调整。泄洪闸进水渠段、护坦段混凝土标号采用C20，闸室段、消能段混凝土标号采用C25。

以罗家泄洪闸为例，对泄洪闸拆除重建结构布置进行介绍：

罗家泄洪闸位于西干渠12+054处，其功能是将中干渠洪水泄入下游河道，现状泄洪闸分2孔，每孔宽3.0 m，中墩厚0.7 m，设计过流量为 1.2 m3/s。根据工程实际情况，本次实施方案拟对罗家泄洪闸拆除重建，重建后泄洪闸分2孔，每孔净宽3.0 m，由进水渠、闸室、消力池及护坦组成[2]。

进水渠段边墙采用C20混凝土护岸与现状渠道相衔接，进口底板采用0.30 m厚的C20混凝土衬护，下设0.10 m厚砂卵石垫层；泄洪闸布置2孔，每孔净宽3.0 m，闸底板与渠底齐平，堰型为无坎宽顶堰，堰顶高程为41.20 m，闸墩顶高程为44.20 m，边墩顶宽0.7 m，中墩厚1.1 m，采用C25钢筋混凝土结构，顺水流方向的宽度考虑人行及启闭房要求取6.5 m，其中启闭框架长2.5 m，工作桥为4.0 m，闸底板厚0.7 m，下设0.1 m厚C15混凝土垫层，闸墩顶宽0.7 m，闸底全宽4.2 m，在闸墩上设有工作门槽，闸门采用铸铁闸门，采用手电两用螺杆启闭机，闸室出口设消力池(含斜坡段，斜坡坡比1∶4)，消力池底板高程为35.60 m，池深1.0m，水平段长度为10.0 m，消力池宽6.0 m，消力池底板采用C25钢筋混凝土，厚0.5 m，边墙采用C25重力式挡墙结构，墙顶宽0.5 m，迎水面铅直，背水面1∶0.40，消力池出口设长5.0 m的C20混凝土渐变与现有渠道相衔接。护坦底板衬砌采用0.3 m厚C20混凝土底板，下设0.1 m厚砂卵石垫层。分缝处均采用聚乙烯闭孔泡沫板填缝。各泄洪闸设计特性见表2。

表2 泄洪闸设计特性

2.2.3 中干渠大桥倒虹管设计

(1)项目基本情况。现状中干渠桩号16+525处横穿芗溪河建筑物为渡槽，由于多年失修渡槽结构老化、破损、漏水，且阻水严重，现状实际过流量仅为1.8 m3/s，而根据现状用水需求，设计过流能力不小于3.0 m3/s。考虑到大桥渡槽现状情况，改造迫在眉睫。为保障下游灌区用水需求及芗溪河河道行洪需要，本次设计拟大桥渡槽拆除，原址改为跨河倒虹管结构，倒虹管设计过水流量为3.0 m3/s，全长约90 m。

(2)结构布置。为便于运行管理，倒虹管设计为钢筋混凝土箱型结构，过水断面净尺寸为1.6 m×1.6 m(宽×高)，壁厚为0.40 m，箱涵底设100 mm厚C15混凝土垫层，箱涵全长95.50 m(根据实际可调整)，进出口设有控制闸门，均为单孔闸，净宽为2.0 m，进出口闸底板高程分别为27.00 m、26.40 m；前后均设6 m长的渐变段与渠道衬砌体衔接[3]。

2.2.4 跌水设计

根据工程实际情况，现有跌水大多兴建于20世纪50年代，至今已运行60多年，由于长期水流冲刷影响，跌水大多被冲毁，本次设计拟对现有4座跌水进行原址拆除重建。

重建后跌水底板采用0.4 m后C25混凝土底板，坡比为1∶2.0，跌水底部设有消能设施，水平段长5.0 m，深0.5 m，后接5 m长C20混凝土护坦。跌水两侧采用0.2 m厚C20混凝土护坡。跌水前、后衬护应与所在渠段衬护协调。

跌水底板采用C25混凝土，两岸护坡采用C20混凝土。

2.3 用水量测工程

2.3.1 分水涵用水量测设施

本次店下灌区初步设计建设分水涵用水量测系统监测点12处，其中中干渠5座，西干渠4座，上阳干渠3座。具体见表3。

表3 分水涵管自动量测设施统计情况

分水涵管自动流量计主要是在分水涵管管道处安装管道流量计接触端，监测管道的流量，同时通过远程阀式控制设施对分水涵进行远程控制。本次实施方案共安装12套分水涵管流量自动计量设施(含远程阀式控制闸等相关配套设施，手机端控制)。

2.3.2 节制闸及分水闸用水量测设施

本次店下灌区初步设计建设20处节制闸及分水闸用水量测系统，其中节制闸12座，分水闸8座。具体见表4。

表4 节制闸、分水闸自动量测设施统计

节制闸、分水闸用水量测主要是通过对闸门开度监测，利用水位、闸门开度与流量的关系曲线，实现闸门的流量监测，同时通过闸门远程控制设施对节制闸、分水闸进行远程控制，并在分水闸、节制闸新增视频监视系统监测点20处，监测水闸等重要建筑物上下游等部位，建设内容包括每个闸门附近安装高清日夜筒型摄像机监控闸门启闭情况；一体化球形机布设原则：在启闭机室布设1台、闸站上游布设1台、泄洪闸下游各布设1台。

设计共安装20座节制闸及分水闸流量自动计量设施(含远程监控、闸位计等相关配套设施)

2.4 灌区信息化建设工程

2.4.1 水质监测系统

本次店下灌区初步设计建设水质监测系统监测点3处，即3个水源工程(店下水库、上阳水库、洞塘水库)实现水质自动监测。

水质自动监测站实现水质参数的自动分析、处理、采集、控制等功能，可按功能分为水质自动监测子系统和数据传输子系统。水质自动监测子系统由取水单元、水质监测分析单元、水质系统控制单元、现场应用软件、辅助单元组成，数据传输子系统由数据传输单元组成。基本设备配置见表5。

表5 水质监测系统监测点设备配置

2.4.2 泄洪闸信息化设施

本次店下灌区初步设计对设计泄洪流量不小于5.0 m3/s的8座泄洪闸设置信息化设施，具体见表6。

表6 泄洪闸自动量测设施统计

泄洪闸信息化设施主要建设内容包括通过闸门远程控制设施对泄洪闸进行远程控制，并在泄洪闸新增视频监视系统监测点8处，监测水闸等重要建筑物上下游等部位，建设内容包括每个闸门附近安装高清日夜筒型摄像机监控闸门启闭情况；一体化球形机布设原则：在启闭机室布设1台、闸站上游布设1台、泄洪闸下游各布设1台。

本次实施方案共安装8座泄洪闸信息化设施(含远程监控、闸位计等相关配套设施)。

2.4.3 调度指挥中心建设

灌区信息化调度指挥中心建设内容统计情况详见表7。

表7 调度指挥中心建设内容统计

2.5 管理设施工程

2.5.1 管理站房配套完善

设计拟新增3个灌区管理站，管理站结合防汛物资仓库、食堂等功能要求合建，每处建筑面积为200 m2，总面积600 m2，采用二层徽派建筑外形、框架结构，并按照现代化管理要求，进行水电安装、内外装修等。对管理站管理区进行绿化美化处理，每处面积为400 m2，绿化美化总面积1200 m2。

2.5.2 交通及输电线路设施配套完善

为便于运行管理巡视，修建碎石人行道路 3.8 km，道路宽1.5 m，碎石厚0.10 m；架设380 V动力输电线长3.5 km。

2.5.3 管护设施配套完善

设计拟增设的管护设施包括办公升设施级改造、运行管理维护设施等。办公设施升级改造结合灌区信息化建设进行配套，不重列。运行管理维护设施初步计划配置2台肩背式电动割草机。

3 结 语

店下灌区续建配套与节水改造工程项目实施后，项目区灌溉水利用系数由原来的0.502提高到0.600，每年可节约灌溉用水1983万m3，可恢复灌溉面积889.3 hm2，改善灌溉面积5333.3 hm2，新增、改善排涝面积62 400 hm2。根据类似工程的实际情况，每年可新增粮食1243万kg，新增棉花8.3万kg，新增油料170万kg，新增蔬菜等其他农产品162万kg，新增产值1678.05万元，农民人均增收210元。通过节水改造，改善区域内农业生态条件，为店下灌区内粮食高产、稳产打下了坚实基础。同时避免了灌区内群众争水抢水现象，为灌区内粮食丰收创造有利条件，人民群众有更大的幸福感、获得感。