宿迁市船行灌区渠道护砌方案比选

王 军,蔡运忠,仝妍妍

(1.宿迁市宿城区船行灌区管理处，江苏 宿迁 223800；2.宿迁市宿城区皂河灌区管理所，江苏 宿迁 223800；3.江苏省骆运水利工程管理处,江苏 宿迁 223800)

1 灌区基本状况

船行灌区位于江苏省宿迁市宿城区西南部，属大型灌区，该灌区范围北临宿迁市区及皂河灌区，东依京杭大运河，西至西沙河和徐洪河与徐州、安徽接壤，南以姚河、太皇河为界与运南灌区相望。船行灌区分为3部分：东干渠片、西干渠片和陈集片。灌区总面积325.1km2，耕地面积32.0万亩，种植水稻、小麦、油菜等多种作物。2005—2018年期间灌区共进行8次改造，目前灌区西干渠片现状运行良好；而东干渠片、陈集片仅更新改造渠首，配套渠系及建筑物未改造，控水设施老化破损，片区水量渗透损失严重，导致水资源利用率低。为更好进行灌区节水改造，科学优化灌区水资源配置，通过查阅借鉴相关工程案例和经验[1- 6]，结合当前船行灌区渠道存在的具体问题，本文提出渠道护砌的方案，并进行不同方案比选研究，以期为灌区渠道改造方案选取提供一定参考。

2 渠道存在问题

2.1 渠道历久失修

船行灌区续建配套与节水改造项目中，兴建干渠3.5km，其中在宿城区中央财政新增农资旱改水田间工程中护砌五堡北支渠2.9km，护砌夏圩支渠2.5km，目前累计完成84.34km渠道护砌，尚有东干渠5.1km、东干渠的一、二、四支渠和西干渠的五、七、八支渠，共11.35km未护砌。干、支渠仍为土渠，其渗透性强，配套建筑物建设年代久远、渠系水利用系数低，2方面原因导致渠道水量损失大，很多田间无法实现自流，亟需对渠道进行护砌。近年来新增陈集片系统干渠及支渠护砌共计31.85km，2017年实施干渠护砌8.85km及支渠6.35km。2018年实施干渠护砌2.35km，支渠护砌18.50km。历年小型农田水利重点县项目中对庙庄北支渠、庙庄南支渠、五堡北支渠进行了护砌。在2017年灌区续建配套与节水改造项目中，兴建干渠5.35km，护砌干渠8.85km，新建闸塘西支渠1.25km，新建陈归支渠5.1km，剩余渠道未实施，绝大部分渠道仍为土渠，渗透性强，且渠系建设时间早，渠道年久失修、老化严重。

2.2 渠道输水损失量大

灌区西干渠系统片所在范围的区域土质为粉土、砂土，目前渗水、漫顶现象严重，渠道水量损失量大，灌溉用水困难。灌区陈集片所在范围的区域土质为粉土，位于上游的4条渠道已在往年的重点县项目中护砌改造，但均未实施至洋青路以东，由于渠道输水损失量大，远距离灌溉愈发不切实际，致使灌溉范围有限。随着农村房屋拆建改造进程的加快，洋青路东侧的耕地面积增加，灌溉需求日益增大，土地地形条件得到了改善，由于现有的渠道规模不能满足东侧灌溉的需求，灌溉矛盾日益突出。

2.3 渠道水利用系数低

灌区陈集干渠中下游的4条支渠大部分为土渠，现状大部分渠道已经破损、无法满足灌溉的需求。经过2010、2017年续建配套与节水改造工程，已改善了陈集片1.83万亩和新增2.20万亩的灌溉问题。由于投资规模限制，陈集片还有1.4万亩灌溉问题未得以解决，已建水源泵站和干渠的输水无法覆盖整个项目区，干渠下游片部分渠道还依靠东方红河等沿线分散的电灌站提水灌溉，这些泵站均建于20世纪70—80年代，经多年运行，老化失修，叠加近年来水资源短缺，泵站进水池的水量及水位均无法保障，大多数泵站无法正常运行或无法打水，下游段的现有支渠、斗渠、农渠多报废及被侵占，渠道水利用系数低。因此，致使该区域水稻面积大幅度减少，极大影响了当地村民的种植习惯和种粮积极性。

3 渠道护砌对策

3.1 渠道护砌方案比选

按照GB 50288—2018《灌溉与排水工程设计规范》表2.05灌排渠沟工程分级指标，本工程渠道工程中五支渠为4级渠道，其余均为5级渠道。工程项目区内的部斗渠目前尚未进行衬砌，渠道内杂草茂盛，导致渠系渗水、漏水严重，灌溉周期较长。欲解决以上问题，最佳方案是将渠道进行护砌改造。目前，较为常用的渠道防渗衬砌结构有：①土料防渗；②水泥土防渗；③石料防渗；④埋铺式膜料防渗；⑤混凝土防渗；⑥沥青混凝土防渗。以上6种防渗结构的主要参数详见表1。

表1 渠道防渗衬砌常用结构形式及特性表

土料及水泥土衬砌结构因抗冻性、耐久性差，衬砌质量不易保证，使用寿命短，不适宜用于本工程。工程区无沥青来源，沥青混凝土衬砌结构亦不宜采用。石料衬砌结构的防渗效果一般不易保证，且该结构造价很高，同理，本工程亦不采用石料衬砌结构。基于此，设计对埋铺式膜料结构、混凝土结构以及混凝土结合埋铺土工膜3种衬砌方案进行防渗效果、使用寿命、渠道输水性能、工程造价、生态要求的比选。同时，为兼顾防渗渠的生态功能，本设计考虑将混凝土护砌结构与埋铺式土工膜有机结合的护砌方案，即混凝土防渗结构每隔一定距离做埋铺式土工膜防渗结构一道，即保证了防渗渠的功能和效益，又为动植物留置生态通道。上述3方案对比见表2。

表2 衬砌结构方案对比表

3.2 方案比选结果

通过上述方案比较可知，混凝土防渗渠方案(方案1)具有渠道断面小，水力条件好，工程寿命长等优点，其生态较差问题可通过间隔一段距离设置逃生带解决。埋铺式土工膜防渗渠，具有防渗性好，生态性较好及工程造价较低的优点，但其渠道糙率大，水力条件不是很好，渠道断面大，工程寿命没有混凝土防渗渠道长。混凝土结合埋铺土工膜其水力条件低于混凝土防渗渠，且实际运行中对外界破坏抵抗力较差，经常出现土工膜破损现象。综上所述，结合研究区内已护砌段工程的实施经验，衬砌采用方案1，防渗效果好、渠道糙率低的现浇砼渠道衬砌形式，砼强度等级C20。从技术性、经济性和环保性角度考虑，渠坡下部采用素砼护砌，上部采用“联锁块80mm+M10砂浆20mm+两布一膜防渗层”进行护砌，局部现状渠顶较低位置采用局部挡墙加高。渠两侧护坡每隔200m交替设置砼踏步一道，踏步宽1.2m。

3.3 护砌工程初步实施效果

灌区护砌工程累计完成土方551.36万m3，石方3.92万m3，砼及钢筋砼24.89万m3。工程实施后，骨干建筑物配套率81%、骨干建筑物完好率85%，骨干渠道护砌率76.80%，灌溉保证率由不足50%增加至85%以上，灌溉水利用系数由原来的0.43提高到目前的0.63。新增灌溉面积10.92万亩，改善灌溉面积28.43万亩。实施效果表明，灌区渠道护砌方案选取是科学合理的，可有效解决渠道水量损失大、水利用系数低等问题。

4 结论

渠道是灌区重要的输水灌溉通道，渠道的可靠工作状态对整个灌区稳定高效运行具有关键意义。本文针对船行灌区渠道存在的现状问题，提出渠道护砌对策，并比选得出合理有效的方案。此外。应注重灌区渠道运行维护工作，加密渠道巡视检查频次，重点对灌区干渠、支渠及灌水设施进行细致排查，对存在隐患的设施、设备进行抢修，并完成提水泵检修、安装等工作。在渠道运行过程中，发现淤积、破裂、损坏等迹象时，及时上报和处理，以保证灌区渠道工程设施的良好运行，保障农业生产需要，切实把江水灌溉工作做到实处，充分发挥船行灌区灌溉的农业效益、经济效益和生态效益。