1、浅谈灌区末级典型渠系选定与设计要点【摘要】末级渠系是灌区渠道的终端，连接着骨干渠道和农田，也就是“最后一公里” ，是农田得到有效灌溉和节水的最后一道工程保障体系。通过探讨某末级渠系建设典型渠道选择原则和选定条件，分析典型渠道设计规划中应注重的设计要素和建设内容，为同类灌区节水改造中末级渠系建设提供参考。 【关键词】灌区；末级渠系；典型；设计；思考 某灌区位于千河中下游，设施面积 3.32 万亩，有效灌溉面积 2.77万亩。其灌区末级渠系由斗渠及农渠两级固定渠道组成，有斗渠 35 条，农渠 93 条。斗、农渠均实行轮灌，斗渠直接从干渠引水，干渠实行续灌。该灌区在实施节水改造过程中，末级渠系设计与
2、建设就成为该灌区节水改造的重要内容。本文通过对该灌区末级渠系典型选择与设计的探讨，为灌区末级渠系建设起到抛砖引玉的作用。 1 末级典型渠系选择原则和区域选定 1.1 典型渠系选择原则。末级渠系典型区域选定时，该区域应具有代表性，斗、农渠及渠系建筑物的布置，建筑物的单位面积数量指标能反映灌区末级渠系的真实情况，面积应达到本次恢复改善灌溉面积的 5%-10%。该区全部斗渠、农渠纵、平、横断面图纸齐全，主要建筑物要有设计图，要能计算单位长度、单位面积的投资、工程量、建筑物数量等重要指标。1.2 典型区域的选定。根据上述原则，通过实地勘测筛选，选定北干渠北十七斗、十八斗、十九斗三条斗渠及其所属的 12
3、 条农渠所控制的灌溉面积为典型区域，该区灌溉总面积为 1879 亩。 2 典型区域渠系的基本现状 该区北以新兴铺退水渠为界，南至柿子沟，东以千河灌区北干渠为界，西至千丰河。南北宽 1.25km，东西长 1.5km，灌溉面积 1879 亩。典型区现有北十七、十八斗、十九斗等三条斗渠，均垂直干渠并与等高线斜交布置，斗渠邻路，渠道中心线与路平行，长度分别为 1010m、970m和 908m。以斗为单元形成农渠、田间路配套的方田。方田长 410-600m，宽 250-300m，布置合理，本次设计采用原斗渠的平面布置。典型区垂直斗渠布设了 12 条农渠，其中北十七斗布设 5 条、北十八斗布设 4 条、北
4、十八斗布设 3 条。农渠间距为 250m 左右，每条斗渠控制面积在 115-195亩范围之间。 3 典型区域渠道设计内容 3.1 设计流量的确定或复核。根据灌区渠道布置、控制面积、灌溉制度及实际运行情况，渠道设计流量维持原设计流量不变。根据灌区多年运行经验，轮灌的斗渠灌水模数为 1 万亩/（m3/s） ，轮灌农渠的灌水模数为 0.5 万亩/（m3/s） ，照渠道流量进位规定、可研成果等，并以最小U 形渠规格 D30 在 1/500 比降下的过流能力 0.03m3/s 为下限值，并按下式计算：Q=max（灌溉面积灌溉模数，0.03） ，综合确定典型区各斗渠和农渠的设计流量。 目前该区斗渠和农渠均
5、采用轮灌方式，北干的 69 条斗划分为三个轮灌组，同时工作的斗渠有 23 条，每条斗渠里有两条农渠在同时工作。按自上而下的方法确定分配给每条农渠的田间毛流量。已知北干渠为续灌渠道，设计流量 3.5m3/s，则由干渠分配给每条农渠的流量为：Q 欢=Q干 nk=3.5232=0.08（m3/s） 通过以上公式计算，该区北十七斗设计流量约在 0.4m3/s，北十七斗设计流量约在 0.32m3/s，北十七斗设计流量约在 0.24m3/s。 3.2 渠道纵断面设计。根据本次实测的典型区各斗、农渠中心线高程及横断面成果，从最下级固定渠道农渠着手，根据现状地面比降，确定各条农渠的纵向比降和进水口高程。根据农
6、渠进水口高程、斗渠中心线地面高程及比降，纵横交互，反复调整，确定斗渠纵断面设计，同时借鉴其它灌区斗农渠运行与管理经验，该区斗农渠断面规格为 D30，渠道级别为级，考虑到北十七斗有五条斗渠在运行，北十七斗渠断面规格为D40，渠道级别为级。 3.3 渠道横断面设计。根据明渠均匀流公式复核的典型区各斗、农渠的水力要素及断面参数，该区斗渠和农渠横断面均采用 U 型断面，C15 混凝土现浇，糙率取 0.016。根据设计流量、渠道比降等，通过水力确定斗渠断面形式为 D40 和 D30 两种规格，衬砌厚度均为 6cm；农渠断面形式为D30 一种规格，衬砌厚度为 6cm。U 型渠道每隔 6m 设一道横向伸缩缝
7、，采用人工切制的 V 形缝，缝宽 2cm。缝内填充物采用聚氯乙烯胶泥，封口采用水泥砂浆抹平。斗渠渠堤宽度取 0.8m，分渠渠堤宽度取 0.5m，渠道岸顶超高均取 0.1m，填方渠堤外坡比为 1：1，挖方渠堤外边坡 1：0.3。 3.4 渠道防渗材料的应用。斗农渠是灌区渠道建设的最后一公里，也是防渗节水的最后一道保障，对末级渠道防渗也可以考虑采用复合土工膜，即一布一膜土工布，由于其抗拉强度较高，抗穿透能力和抗老化性能好，可不设过渡层，另外，土工布表面摩擦力大，防滑效果好，便于安砌或浇筑砼板。与塑料膜防渗相比，具有施工简单，质量可靠，提高工效等优点干、支渠防渗工程大都采用这种板膜复合结构形式，即采
8、用一布一膜土工布柔性材料做防渗层，其上再用 C15 砼刚性材料做为保护层，厚度一般为 7-10cm。 4 典型渠道建筑物设计内容 4.1 斗门和农门的设计。斗门、农门分设在斗渠和农渠渠首，采用现浇砼闸墩，钢筋砼闸台板，斗门按照渠道尺寸采用 400400mm 和300300mm 两种形式，斗农门采用 300300mm 闸门，并十七斗门采用400400mm 闸门，闸前开口宽度均为 80cm，闸台板宽度 40cm，厚度15cm，高度 80cm，闸后接 60cm 矩形渠道，通过扭面与斗渠或农渠相接。闸台板采用钢筋砼形式，主筋保护层 2.5cm，其余部分采用素混凝土结构。斗、农门采用铸铁闸门，手动螺旋杆
9、启闭机。 4.2 生产桥的设计。生产桥设计为简支板式 U 形结构，考虑到该区部分渠道生产桥承担道路功能，设计荷载标准为汽-10、挂-80，桥面宽度按照 3.0m 设计。桥面板为预制钢筋砼面板，桥台采用 M7.5 水泥砂浆砌块石，台帽采用 C25 素混凝土。U 型渠道混凝土衬砌板与桥台相靠但不黏结，桥面板两端支座处垫2-3 层油毛毡，并涂上蜡。 4.3 量水堰的设计。灌区水费计价的计量点为斗渠，但考虑到农渠轮灌配水的需要，在斗、农渠均设平底抛物线无喉量水堰用于计量。斗渠量水堰设在每个斗渠进水闸和第一个农渠分水口前，农渠量水堰设在距农渠引水口 10m 处，每条斗渠和农渠各设置一座量水堰。量水堰设计
10、为砼结构，砼标号为 C25。为保证量水的准确，施工时应严格按照量水堰尺寸参数进行施工，水尺零点应与抛物线喉口底保持同一水平面上，确保量水堰计算准确，使灌农用上放心水、公平水。 4.4 节制闸的设计。为满足农渠轮灌的要求，根据水面线计算成果，在斗渠设节制闸，D30 节制闸尺寸与 D40 节制闸均为同一尺寸，节制闸闸台采用现浇 C25 钢筋砼结构，闸敦为 C25 砼，闸门采用 400400mm 铸铁闸门，启闭机采用手动螺杆启闭机。闸台后接盖板涵，盖板宽度 90cm，沿水流方向长度 50cm，厚度 5cm。闸前和后扭面长度分别为50cm、75cm。 4.5 跌水的设计。由于地形因素，需在斗渠和农渠分
11、别设置跌水，跌水的尺寸参数按照渠道类型和跌差进行查表所得，跌差 0.5-3.0m，级差0.5m，跌水材料选择混凝土，标号采用 C25。为适应 U 形渠道特点，采用抛物线形缺口，方程为 y=Pxnc，各参数按照渠道类型选择，形状按照坐标 x、y 进行控制。缺口衔接段后为跌水。 4.6 分水口与涵洞的设计。分水口采用 C15 砼现浇，矩形断面，宽20cm，与渠道衬砌高度同，留闸槽，简易木板挡水；涵洞为斗渠跨公路的建筑物，采用矩形盖板涵洞形式，涵洞基础为 M7.5 浆砌石，盖板为预制 C25 砼盖板，尺寸为 1.00.50.12。涵洞过路段设计为 4m，前后扭面段均为 75cm，直段高同相应斗渠衬高，宽为 80cm。为保证施工质量回填土压实系数不小于 0.94。 5 结论 典型渠系选定，为某灌区末级渠系整体建设提供参考依据，而典型渠系建设内容确定，以点带面，辐射推动了该区末级渠系规划设计和建设步伐，为同类灌区节水改造中末级渠系建设另辟新径。
