渠道工作方案篇（1）

关键词:大型灌区;干渠改线;改造方案

Key words: large-scale irrigation;trunk altered;rehabilitation programs

中图分类号:TV67 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)15-0056-02

1渠道现状

1.1 渠道现状破损情况①渠道0+000-9+284段弯道较多、纵坡较缓,造成干渠淤积严重,过水能力下降,实际过水能力7.5m3/s;实测渠道水利用率仅为0.83。②渠道5+000-7+700段地基为粉土,该段渠道因防渗损坏严重,冬灌时由于渗漏使渠道产生冻胀破坏。③干渠过洪建筑物标准偏低,均为简易式。现有渡槽槽身和过洪桥均采用空心板或槽型板组装,且多数已露筋,底板磨损,槽身漏水。过洪桥因过洪能力不足,边墙多采用砌砖加高挡水,经常被洪水冲毁,造成渠道损坏,影响正常过水。④渠系建筑物不配套,闸门变形,启闭设备陈旧,影响管理;⑤工程老化,多年来没有整体改造,只是对损坏部分进行补修,渠石错动,使得渠道糙率增加,渗漏严重,过水能力降低;⑥渠道沿途约97条洪沟,暴雨洪水经常袭击干渠,造成停水,因此防洪问题成为南干渠的最大难题。目前干渠的防洪设施不仅不配套,且现有的也损坏严重,不能正常使用,经初步建设合并后为36条,因无沿渠公路,必须绕道而行,交通不便,影响养护和维修。

1.2 干渠防渗工程破损的原因经现场踏勘和运行情况,该干渠损坏的原因以下四种情况:①当时设计、施工以及资金等条件的制约,工程设施不配套、建设标准和防洪标准低,经过30多年的运行,工程已破烂不堪,渗漏严重。②冻胀。③自然灾害。④维修和巡渠工作跟不上。该渠道渠线较长(51.4km),渠道沿途约90多条洪沟,无沿渠公路,必须绕道而行,交通不便,影响及时的养护和维修工作。

2干渠改造方案必选

2003年8月初,受精河县水利管理处的委托,我院承担了《精河大型灌区二期续建配套与节水改造工程》的设计任务。

由精河县水利管理处牵头,2003年8月15日,开始进行测量、现场踏勘、调查(记录损坏部分、拍照)等。

本次改造精河南干渠长为33.0km,经实地勘察,干渠前段(0+000-9+284)上的渠系建筑物较少,后段(9+284-33+000)南侧洪沟较发育,渠系过洪建筑物分布较多,且渠系建筑物均老化破损,需要重建。

方案1:原渠线改造方案。本方案在原渠线的基础上,适当调整纵坡,全部拆除重建,采用渠底为12cm厚、边坡10cm厚的C20现浇砼板防渗,梯形断面。其中冻土段(5+000-7+700)在C20现浇砼板下设5cm厚苯板抗冻防渗。

方案2:改线新建方案。经实地勘察,根据渠道高程、纵坡、地质、防洪要求以及施工和工程管理等因素综合考虑,渠道改线段分为三部分:

第一段:0+000-9+284段。该段渠道本次改造渠线向南左移,引水闸上移208m,引水口高程抬高 1.07m、闸底板高程由597.67m抬高到598.74m,渠道纵坡适当调陡。改线后该段渠道缩短464m,末端桩号由9+284变为8+820。

该段渠道前6.0km(0+000-6+000)曲线有上、中两个方案进行比较:上线方案为全线挖方,渠道断面稳定,挖方量较大。中线方案挖方量较少,渠段2+550-2+800属填方段,需做好防渗措施。上线方案前1.2km纵坡较缓0.0025、后段2+800-5+813纵坡较陡0.011、造成前段流速小后段流速大;中线方案渠道前后段纵坡均衡,渠道水面线衔接较顺。从施工、经济以及技术等方面进行比较,选用中线方案,技术合理并可节约投资26.05万元。

第二段: 8+820-31+350。该段渠道沿程洪水较集中,因此防洪建筑物较多,现有过洪桥23座,渡槽10座,而且建筑物严重破损已不能安全输水,均需重建。

本次改造该段渠道较原渠线向北右移30-50m,基本平行原渠道布置。若渠线向南左移,洪水沟增多、跨度增大,必然增加过洪建筑物及上游导流堤的工程量,使渠道投资增加,所以改造段渠线向北右移可充分利用原渠过洪设施,在经济和技术上都较为合理。

第三段:31+350-32+600段。为了使干渠纵坡前后衔接,该渠段采用原渠线拆除重建的改造方案。

改线后干渠仍为梯形断面,均用C20现浇砼板防渗,渠底厚12 cm,边坡厚10cm,其中2+820-6+000、11+467-12+900渠段渠底采用30 cm厚的C20细石砼浆砌卵石。

冻土段(5+000-7+700)设5cm厚苯板抗冻防渗,并做好止水处理,其中5+000-6+000渠底为C20细石砼浆砌卵石、6+000-7+700渠底为C20现浇砼板,边坡均为C20现浇砼板。

以上两个方案各有利弊。其中方案1是在原渠线上改建,工程土方量小,渠道断面经过多年的运行,已稳定。但是渠道砼和砌石拆除工程量大,弃石弃碴多,增加了水土保持费用,尤其是南干渠停水较晚,施工期约2个月(10月、11月),施工供水困难,加上渠系建筑物较多,无法保证工程施工质量和按期完工。方案2为改线新建方案,该方案土方量大。

但是工程改线后,解决了上段渠道的淤积问题,使渠道缩短400m,同时下段干渠可充分利用原渠道的过洪设施和防洪堤坝,减少工程投资。工程可在4-10月间施工,并由原渠解决施工用水,从而保证了工程的建设周期和工程质量。工程建成后,原渠可作为备用渠道。因两个方案中渠系建筑物均需重建,工程投资主要取决于渠道工程,经过对渠道工程计算,方案2较方案1节约投资35.82万元。从经济、技术、施工以及管理等角度综合论证,本次南干渠改造推荐方案2,采用改线方案。

改线方案体现了以下优点:①原渠道0+000-9+284段弯道较多,经裁弯取直、适当提高渠道纵坡、解决淤积问题。②冻土段(5+000-7+700)渠坡上的乔木和灌木较多,其根不易挖除,再生可穿破土工膜,改线后不存在此问题。③由于南干渠引水闸上移,置于精河渠首水电站引水口以上,使南干渠不再受电站冲砂影响,保证了干渠的正常引水。④8+820-31+350渠段改线后,原渠道对新渠具有防洪保护作用,增加了新渠的防洪安全度。⑤改线段渠道施工,不影响农田引水,解决了施工与灌溉矛盾。⑥改线后,新渠施工可利用原渠引水解决施工用水,施工工期增长,确保了施工工程质量。⑦保留原渠可作为备用渠道,一旦新渠因故停水,可暂用原渠引水,不影响灌溉。⑧改线后渠道长度比原渠减少400m。

3结论和建议

渠道工作方案篇（2）

1 背景资料

工程位于新疆塔城地区裕民县境内，是一座以灌溉为主的引水渠道，优化设计选用φ1m预制砼管，总长6.9km，设计流量1m3/s，平均纵坡i=0.0025。

原工程渠道总长6.9km，设计引水流量为1m3/s，平均纵坡为0.0025。渠道横断面为梯形，上口宽4.02m，底宽0.6m，设计边坡为1：1.5，渠深1.2m。

2 优化设计原因分析

本次优化设计只针对渠道，主要原因为0+050～4+000为傍山渠，山势陡峭，施工难度大。

（1）从工程地质分析，渠道右岸多为尖顶，山势陡峭，局部滑落严重。从现状老渠道分析，碎石滑落对老渠道破坏严重，渠道内堆满碎石，现已无法正常通水。

（2）从施工分析，梯形渠施工分析：原设计梯形渠上口宽4.02m，底宽0.6m，渠深1.2m，右岸伴渠道路长6.9km，路宽4m，挖方量较大，从现场勘察，高边坡处理及场内运输难度大，渠道开挖断面作业面较大，。

砼管施工分析：选用φ1m预制砼管，取消右岸伴渠路，只保留1.5m行人便道，施工道路调整到山体坡脚河床内，减少了山体的开挖，缩窄了开挖作业面，预制好的成品从河床施工道路上采用吊装施工，解决了现浇方案中原材料运输问题，因此，施工相对简单。

（3）从工程造价分析，优化前概算投资为688.37万元，优化后概算投资为617.34万元，减少了71.03万元。

3 优化方案设计

3.1方案拟定

根据下游灌区的引水要求，本阶段在横断面设计中考虑以下两种方案进行优化比选：

方案一：渠线采用预制混凝土管，渠线平均纵坡i=0.0025，设计引水流量为1m3/s，经计算，选用φ1m预制混凝土管。

方案二：渠线采用预制混凝土U型渠与预制混凝土管相结合，根据地形，桩号0+550～1+270傍山渠线段采用φ1m预制混凝土管，原因是傍山渠线右岸山势陡峭，左岸局部滑落严重。其余渠线段选用预制混凝土U型渠。

综上，本阶段推荐方案一。

3.2优化方案设计

3.2.1 管道设计

本工程改造管道总长6.9km，选用φ1m预制砼管，壁厚120mm，单根预制长度2m，设计流量1m3/s，平均纵坡i=0.0025，分缝处采用聚氨酯填缝。管顶回填土厚0.5m，管底基础铺筑10cm厚的砂砾石垫层，砂砾料垫层中粒径d≤0.075mm的颗粒含量≤10%，砂砾石垫层相对密度Dr>0.75。

3.2.2 水力计算

预制砼管长度L=6920m>15h=15×0.74=11.25m，水力计算用迭代公式计算：

式中：Q―流量，m3/s；

A―过水断面面积， ；

X―湿周，

C―谢才系数，

h―圆管水深， ；

R―水力半径，R=A/X；

i―底坡。

根据《村镇供水工程设计规范》SL-2014，设计流速不宜小于0.6m/s，本工程设计流速为：1.58～1.60m/s，满足规范要求。

3.3施工特点

桩号0+000～4+000为峡谷区傍山管道，主要为岩石挖方段，山势陡峭，这样造成施工场地不开阔，机械设备选型受到约束，施工机械效益受到影响。通过现场踏勘，本次优化设计把施工道路调整到山体坡脚河床内，河床内工作面满足施工机械设备要求，因此本工程预制砼管施工采用吊装施工，预制好的砼管从河床施工道路上吊装施工，选择吊装设备和运输能力与预制砼管吊运相适应，以保护砼运输的质量。

〔参考文献〕1、《混凝土渠道及其附属建筑物系列设计图集》 U形混凝土衬砌渠道设计图

孙竞武 ：2011.03.01

2、《渠道防渗工程技术 》 混凝土防渗 中国灌溉排水技术开发培训中心 水利 1998.03

渠道工作方案篇（3）

一方面，设计单位需要组织技术骨干对施工现场进行细致勘探，并召开专题会议，将勘探结果整理成书面报告，以便为渠道工程设计提供有力的依据；另一方面，设计单位需要认真分析建设单位提供的基本资料，联系建设单位的技术人员，对工程和水管工作情况进行研讨，确保基本资料的有效性和完整性，发挥其参考价值。

1.2注重渠道工程方案设计的细节

很多已经完工的防渗渠道建设项目中，靠山体侧会出现向外倾倒的情况，其原因是没有进行排水设计，在施工的过程中也没有留置排水孔，使得雨季山体在饱和后，无法及时降水排出。因此，设计人员可以在山体进水渠段的渠道内侧设置排水管或者排水孔，将浸入山体的水引入渠道，从而解决山体倾倒问题。在渠道工程的施工中，新渠和旧渠的连接处最容易产生安全隐患，设计单位可以在此设计修建相应的截水墙，宽度30~50cm，深度80~120cm即可，可以有效消除安全隐患。这些细节在设计时不容忽视，对于渠道工程项目的施工质量非常重要。

1.3配套设施和主体工程需要同时考虑

小型渠道工程大多工期短，施工的难度较大，施工单位在采用大型机械设备时，容易给伴渠道路带来破坏。因此，设计单位需要将伴渠道路修复纳入设计方案中，在主体工程结束后，对配套设施加以修复和完善。为了提高水资源的利用率，小型农灌渠道施工需要注重做好防渗工作。设计单位不仅需要进行混凝土与浆砌石的防渗设计，而且需要进行细石混凝土压顶的设计，其宽度为30~40cm，厚度为5~10cm，以保证渠体外观效果。

2小型农灌渠道工程施工质量的控制措施

2.1小型农灌渠道工程施工前的质量控制措施

建立健全质量管理体系和制度。质量管理体系是保证工程质量的基础，需要建设单位、施工单位和监理单位的协同合作，共同参与渠道工程质量管理工作，并制定职责明确、分工细致的管理制度。明确使用的技术规范、操作流程和行业的质量标准，指导施工人员按照渠道工程设计的方案进行施工。组织相关单位与技术人员对施工图纸及设计方案进行严格的审核，并依据渠道工程实际的情况对设计方案中的不足之处进行修改和完善。严格审核工程施工材料质量，确定其型号、数量、种类和等级等，坚决避免不合格的施工材料进入施工现场，从源头处保障渠道工程施工的质量，消除可能存在的安全隐患。

2.2小型农灌渠道工程施工过程中的质量控制措施。

2.2.1认真贯彻落实设施的内容与要求

农灌渠道的工程设计和施工需要遵循因地制宜的原则，注重设计的科学性与合理性，尽可能满足技术先进、管理方便、经济合理和运行安全等要求，在实际施工的过程中需要依据设计方案进行施工，没有特殊的情况，不能随意对设计方案进行变更或修改。施工的过程中需要避开已经开挖或者填方的区域，在遇到膨胀性、湿陷性和冻胀性的地基，或者存在地下水位过高、裂隙、滑坡体与融通的地段时，设计单位、建设单位、施工单位和监理单位需要一起协商解决的方法，及时对设计方案进行合理的修正，以确保渠道工程的施工质量。

2.2.2合理布置施工场地

施工单位需要按照渠道工程现场施工的条件与要求，合理选择堆料场、预制场与拌合场等各种施工场地，使渠道工程的现场施工可以顺利进行，从而保证渠道工程的施工进度满足施工工期的要求。

2.2.3确定最佳混凝土配合比例

施工单位在保证施工材料质量的前提下，还需要结合渠道工程建设地的气候、湿度和温度的变化，通过施工现场试验方法，检测出混凝土的最佳配比，并在施工过程中严格按照标准执行。

2.2.4注重施工细节的处理

施工单位在土方工程、土方的开挖与回填、清基与基础处理、渠槽断面的检测、渠道防渗工程和混凝土养护等施工过程中，需要严格按照施工的要求与标准，以及相关的操作规范进行施工，确保渠道工程的每个施工环节都做到质量达标。

3小型农灌渠道工程验收的质量控制措施

首先，工程验收单位需要向施工单位明确灌溉渠道工程施工质量的验收标准，并严格依据标准的要求对渠道工程进行验收，如果发现工程存在质量问题，需要及时告知施工单位进行返修，等其质量达标后方可给与验收合格证。其次，工程验收单位需要建立和完善质量检测制度和验收制度，按照工程验收的标准和流程开展工作，以提高验收工作的质量和效率。再次，施工单位需要按照施工工序对渠道工程进行自检，并将施工的原始资料进行整理和归档，以便于顺利通过工程验收。最后，工程验收单位需要制定工程质量的验收程序及方法。验收单位对灌溉渠道工程质量的检验可以采取“看、敲、测、量”的方法，并利用先进的检测设备，依据工程施工的技术规范和质量标准严格检测，从而保障渠道工程的施工质量。小型农灌渠道工程的养护措施：小型农灌渠道在投入运行的过程中，总会遇到不同形式的破坏与损伤，例如山体滑坡、渠体裂缝、渠底淤积、渠体冲刷和渠底沉陷等。对于出现的这些破坏与损伤，管理单位需要定期对农灌渠道进行维修与加固，否则其中的破坏与损伤不但会影响农灌渠道的正常运行，而且严重时可能会出现渠堤决口等事故，从而给人民群众的生命财产安全带来危害。因此，农灌渠道的管理单位需要注重对其进行必要的养护，以消除农灌渠道中存在的安全隐患，发挥其应有的作用与功能。首先，管理单位需要加强对农灌渠道重要性的宣传，呼吁和发动群众去自觉地保护农灌渠道，敢于和破坏渠道的行为作斗争，为农灌渠道的保护营造良好的社会环境。其次，管理单位需要制定详细的农灌渠道问题检查、质量维护与日常养护等方案，并严格按照方案开展日常的管理工作，对于破坏农灌渠道的行为，要给与严重的经济处罚，造成严重后果的需要交由司法机关依法进行刑事处理。最后，管理单位需要提高农灌渠道管理人员的整体素质，调动养护人员工作的积极性和主动性，加强对其职业素养的教育和专业技能的考核，以保证其满足农灌渠道养护工作的要求，延长农灌渠道的使用年限，避免农灌渠道因质量和养护问题而出现安全事故。

渠道工作方案篇（4）

中图分类号：[F287.2] 文献标识码：A 文章编号：

1.概述

清镇市循环经济生态工业西区位于清镇市中心区的中北部，距市中心18-32km，距贵阳市区46-50km。清镇市循环经济生态工业西区供水水源工程是工业园区整体供水工程的一部分，本工程供水规模为6.0万m3/d。工程等别为Ⅰ等，规模为大（1）型。取水工程由取水泵房、配电室、上水压力管道、高位水池、输水管道、水厂管理用房、取水明渠围堰等永久建筑物组成，并包括与工程安全有关的岸坡帷幕灌浆、上水压力管道、输水管道附属工程等建筑物。

工程取水泵站位于红枫水库库区内，泵房内安装5台（3用2备）单机流量为900 m3/h的长轴深井泵。工程已于2011年11月30日完成一期3台水泵的安装，并投入运行。

2.工程布置

2.1泵站站址选择

根据清镇工业西区供水泵站的自身特点和重要性，站址的布置与高位水池场址的选择密切相关，因此泵站站址的布置原则为：首先要便于向高位水池输水，减少上水管道长度；其次要根据供水保证率，选择取水头部低于红枫水库死水位的水下地形；最后要场地开阔，便于施工布置。综合比较后，毛家坪村附近白岩渡口地形及地质条件均符合要求，而且相比其他满足1227.5m以下地形的站址直线距离距离也更短。因此，最终选择白岩渡口作为泵站站址。

2.2泵站布置方式比较

因为本工程泵站需从已建的红枫湖水库中取水，根据国内已建的泵站型式，结合站址的地形、地质条件，做出如下取水泵站方案进行比较：

（1）方案一：库中平台取水泵站方案

（2）方案二：岸边湿式泵站+隧洞+明渠方案

（3）方案三：岸边湿式泵房+明渠方案

2.2.1库中平台取水泵站方案（方案一）

由于站址岸坡平缓，为减少土建开挖对红枫湖生态的影响，可在库中建设一钢筋混凝土水上平台，主厂房布置在平台上，框架结构，室内3台长轴深井泵“一字型”布置，水泵吸水管深入红枫湖死水位以下，出水管连通后通过库岸交通平台到达岸坡上与上水管相连。副厂房布置在岸边空地上。

图1 库中平台取水泵站平面布置示意图

2.2.2岸边湿式泵站+隧洞+明渠方案（方案二）

由于本工程工期紧张，而红枫湖上下游无通航条件。采用水中作业一次性施工投入费用较大，为减少水中作业不确定风险，可将库中泵房改为岸坡，故沿岸坡地形布置地面式深井泵房，主副厂房均布置在平台上，室内5台长轴深井泵“一字型”布置，水泵吸水管深入取水竖井，高程位于库区死水位以下，竖井通过取水隧洞+取水渠道与水库死水位以下库水连通。本方案不但减少水上作业，也避免站址岸坡坟地拆迁风险。利于增加设备投入，加快进度，节省工期。

图2 方案二，湿式泵房+隧洞+明渠平面布置图

图3 方案二，湿式泵房+隧洞+明渠纵剖面布置图

2.2.3岸边地面式深井泵房+明渠方案（方案三）

由于方案二中布置了隧洞减少征地范围。但增加了工程的复杂性，也增大了施工难度。为简化施工将隧洞改为明渠形成方案三。本方案其余工程布置同方案二。

图4 方案三，湿式泵房+明渠平面布置图

图5 方案三，湿式泵房+明渠纵剖面布置图

2.2.4泵站方案比较

三个泵站方案都为湿式泵房，均采用长轴深井泵的机电布置型式。因此，我们列表分析比较三个方案在运行维护、地形地质、工程布置、施工条件、工程量、投资等项目的优缺点，最终的到优选方案。

表1 泵站方案比较表

项目 方案一

库中平台取水 方案二

地面式深井泵房+隧洞+明渠 方案三

地面式深井泵房+明渠 比较

运行维护 库中平台泵站无法进行结构检修和清淤，库中维护较有难度。 岸坡泵站交通方便，取水流道布置闸室便于检修和清淤，后期维护便利。 岸坡泵站交通方便，取水流道布置闸室便于检修和清淤，后期维护便利。 方案二、三略优

地形地质 牡丹坡地形平缓，库中平台下部覆盖层厚2m-5m。本方案涉及水下桩基础施工，需搭建水上施工平台进行作业。或采用堆筑水上作业平台使用冲击钻机进行成孔施工。库中作业无需防渗帷幕。 岸边施工场地较开阔，可布置排架式深井泵房。站址出露基岩T2h受向斜影响较为破碎，完整性差，为Ⅳ类围岩。竖井、隧洞和渠道开挖时需加强支护，隧洞需进行超前固结灌浆。岸坡井挖、洞挖施工前，为避免库水内渗须布置防渗帷幕。 岸边施工场地较开阔，可布置排架式深井泵房。站址出露基岩T2h受向斜影响较为破碎，完整性差，为Ⅳ类围岩。竖井和渠道开挖时需加强支护。岸坡井挖施工前，为避免库水内渗须布置防渗帷幕。 方案三优

枢纽布置条件 本方案为初步设计阶段的推荐方案，库中平台土建工程量较少，结构简单、取水稳定性好，但施工难度较大。 本方案泵房布置于岸边缓坡平台，场地宽阔。便于建筑物布置和有利施工组织。但为避免迁坟增加了隧洞工程，加大了施工难度。且后期涉及岸坡岩塞爆破对施工要求较高。 本方案泵房布置于岸边缓坡平台，场地宽阔。便于建筑物布置和有利施工组织。将取水隧洞改为明渠后，减少了施工难度。但本方案后期同样要进行岸坡岩塞爆破，施工难度也较大。 方案三优

施工条件 本方案涉及水下桩基础施工，需搭建水上施工平台进行作业。施工期需要布置围堰，工程量大，水下拆除围堰施工难度大，施工临建工程量大。施工中水下地形不可遇见性，汛期进行水面施工，安全问题突出。 本方案涉及明挖、井挖、洞挖各种开挖方式。但取消库中作业，不需要布置围堰，或搭建水上平台进行水下桩基施工，需专用施工设备。开挖量较大，需进行渣场治理，后期需进行岸坡岩塞爆破。 本方案涉及明挖、井挖两种开挖方式。与方案一、二比较减少了库中作业，和隧洞作业。洞挖改为井挖后开挖量最大，需进行渣场治理，后期需进行岸坡岩塞爆破。 各方案均可实施，主要受施工设备及临建工程量的影响，方案三可靠性相对略高。

工期比较 总工期共11个月 总工期共11个月 总工期共10个月 方案三略优

工程量及投资

投资3899万，工程量最大，水下桩基施工复杂，单价较高，投资也最大。 投资3757.11万，土建工程量是三个方案中较小的，但施工中涉及多种不同开挖方式，施工复杂，工期保证性不高。 投资3697.52万，土建工程量是三个方案中最小的。本方案井挖工程量较大，但减少了开挖方式，降低了施工难度。 方案三略优

渠道工作方案篇（5）

中图分类号 TV5 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）07-0039-01

水利作为国家的基础性工程，其施工工程的质量问题直接关系着国家的发展和人民的生计，所以，强化目前的水利渠道施工问题的改进完善，是保证水利工程施工质量和水利工程大面积灌溉效果的首要任务，所以我们应该尽可能地促进水利渠道的硬化施工的有效进行，保证其施工质量，进一步保证渠道施工质量甚至是整个水利工程的施工质量。渠道硬化施工过程有其特定的施工程序和施工步骤，在施工过程中必须严格按照设计方案进行操作，每一个操作程序都要严格进行质量监督管理，渠道硬化施工需要结合具体的施工特点和环境等因素，所以，设计人员和施工人员必须对施工过程进行合理的规划，对当地的环境条件等基础条件进行严格的考察分析，制定科学合理的施工方案，从而尽可能避免施工过程中可能出现的质量问题和安全隐患。

1 渠道硬化施工过程中存在的问题分析

1）设计方面的存在的问题。渠道硬化在施工之前的设计工作非常关键，并且要求非常高。但是，在实际施工过程中，渠道硬化施工往往流于形式化，设计人员的经验不足，渠道周边的环境没有合理的考虑进去，相关的勘察资料也非常缺乏，施工成本也不能有效控制，从而导致渠道硬化施工过程中存在很多问题和不足。首先，设计流程太过形式化，渠道硬化施工设计过程中，设计人员必须将涉及到的各个方面都考虑到，然后对设计方案严格比较和分析从而制定出最合理的设计方案。但是再实际的设计过程中，设计人员没有根据渠道的实际情况，将渠道周边的地质条件、水资源的分布情以及水文条件等各方面的信息进行收集考虑和分析。而且当地的实际环境条件、经济发展状况以及社会发展条件也没有进行综合考虑，导致渠道硬化施工设计不切合实际，在实际的施工过程中老是会出现这样那样的问题。其次，渠道硬化设计人员的成本控制意识薄弱，一般情况下，工程施工的成本预算在设计图纸出来时就基本决定了并且不会随意被更改，但是，在实际的渠道硬化施工设计中，由于设计人员缺乏经济观念，成本意识薄弱，导致其设计方案经济性非常差，而且没有跟业主进行良好的沟通交流，不能全面理解业主的要求和需求，从而导致施工进度严重受到影响。再者，设计人员很难合理地考虑到当地的水土平衡问题，从而不能保证当地的水土资源在每个季节都满足设计得要求，很难保持平衡状态，很多情况下设计人员都没有对水土平衡状态加以考虑，比如说，设计人员在计算可供水量时，必须要根据实际情况了解当地的灌溉水量是否达到要求，而且在计算农作物灌溉水量时，设计人员也应该根据农作物的差异计算出最大的需水量。还有就是，设计过程中缺乏对相关基础信息资料的收集和分析，渠道硬化施工之前，设计人员很少对当地的水文条件、环境因素等各个方面进行综合考察，导致设计出来的硬化方案和实际情况相差甚远，既浪费了施工过程的成本控制，又不能保证当地居民的生命财产安全。

2）质量方面存在的问题。渠道硬化施工过程中存在很多质量问题，比如说，由于施工过程中赶进度的严重现象导致的工序施工不彻底、甚至隐性转包的质量问题频繁发生，一般情况下，渠道硬化施工工期太短，经常会导致混凝土固结的时间不够，并且其养护工作也打不到标准要求，从而一系列的施工安全[患。而隐性转包的质量问题是指水利渠道的隐性转包导致施工质量的监督工作不到位，从而引发的很多施工质量问题和安全隐患。

2 渠道硬化施工过程中的问题解决方案

1）渠道硬化施工设计问题的解决措施。首先，渠道硬化施工工程的设计标准要加以规范，设计人员在渠道硬化工程设计前，要严格按照施工工程的规模、成本和具体要求将水利枢纽划分为不同的等级，然后根据建筑物的具体要求和具体类型将水利枢纽的建筑物划分为不同等级，从而保证渠道硬化施工的安全可靠性和成本的经济合理性。其次，应该提高渠道施工工程基础资料的可靠性，渠道硬化施工前的地质勘察工作非常重要，同时水文计算规范也非常重要，需要对当地相关的基础资料严格进行审核和复查，从而有效解决水文设计存在误差的情况，也可以进一步提高渠道硬化施工工程设计方案的可靠性和实践性。

2）渠道硬化施工时常见质量问题的解决措施。首先，建筑企业应该不断完善渠道硬化施工质量控制体制，并且不断加强施工质量监督管理工作，如今渠道硬化施工过程中，施工单位一定要加强建立健全质量管理控制体制，并且转包、分包工程的监督工作也尤其关键，应该不断加强其监督管理力度，施工过程中常遇到的一些安全隐患和质量问题一定要采取措施，全面监督，及时采取有效的方案尽可能避免。其次，渠道硬化工程施工的整体进度应该进行科学合理的规划，尽量避免因为工期太短而造成的一系列问题，如果施工工期过短，就会导致混凝土浇筑不均，从而固结的质量达不到要求，养护工作也很难达到要求，一系列安全问题和质量问题就会接踵而至，所以渠道硬化施工过程中，一定要认真考虑分析各方面的环境因素和施工因素，制定科学合理的施工方案，在既保证施工质量的基础上保证施工进度。再者，加强对渠道硬化工程施工技术的管理，施工技术是渠道硬化施工工程保证质量的非常关键的因素，直接决定着渠道硬化施工工程的成功与否，所以，要想保证硬化施工质量，就必须保证各项施工技术达到渠道硬化施工的要求，同时也要重视施工现场的实时监督和控制。

3 结论

总之，渠道硬化施工在水利工程整体施工过程中具有非常重要作用，认真分析其中存在的问题，比如说设计流程太过形式化、设计人员的成本控制意识薄弱、设计人员对当地的水土平衡问题考虑不周、设计过程中缺乏对相关基础信息资料的收集和分析、质量方面存在的问题等，并且对症下药，采取有效的措施，规范渠道硬化施工工程的设计标准要，提高渠道施工工程基础资料的可靠性，合理规划水利渠道工程施工进度以及加强对渠道硬化工程施工技术的管理等，加强渠道硬化施工的施工质量，进一步促进整个水利工程的施工水平，促进国家的发展。

参考文献

渠道工作方案篇（6）

1、工程概况

潘庄引黄灌区位于德州市西部，东邻李家岸引黄灌区，南靠黄河，与济南市隔河相望，西部与聊城市接壤，西北部及北部以卫运河、漳卫新河为界与河北省相毗邻。控制土地面积5851km2，设计灌溉面积500万亩。

灌区总人口324.7万人，其中城镇人口86.3万人。工农业总产值435.1亿元(1990年不变价，下同)，其中：工业总产值328.5亿元，农业总产值106.6亿元。国内生产总值259亿元。

潘庄灌区是鲁北主要粮棉生产基地，在德州市国民经济和社会发展中占有十分重要的地位。铁路、公路四通八达。京沪、德石、济邯铁路和京福高速、济聊高速、青银高速、104、105国道纵横分布，交通便利。地理、自然资源条件优越，具有巨大发展潜力。

潘庄引黄灌区于1972年建成启用，设计灌溉面积500万亩，设计流量124m3/s，属大型引黄灌区。承担德州市德城区、武城、夏津、平原、陵县、宁津、禹城、齐河八个县(市、区)农业灌溉以及德州市生活用水和华能德州电厂、华鲁恒升集团供水。年平均引黄水量9.5亿m3，取得了十分显著的经济效益和社会效益。随着社会经济的发展，对水的需求量逐年增加，而黄河来水近年来呈逐渐减少趋势，灌区水资源供需矛盾日益突出，因此，灌区迫切需要进行挖潜改造建设，实施节水改造工程。

2、现有渠道衬砌措施

目前渠道防渗的工程措施很多，按防渗材料可分为土料、水泥土、石料、混凝土和沥青混凝土、沥青玻璃纤维布油毡及塑料薄膜等，各种防渗材料的特点、适用条件、使用年限、防渗效果等都不相同。

土料防渗包括粘土夯实、灰土、三合土、粘砂混合土等防渗措施。土料防渗效果较好，技术较简单，易于为群众掌握，造价低，但抗冻性、耐久性差，防冲性能差，允许流速低，质量不易保证，不适于机械、水力清淤及缺乏粘土资源的灌区。

水泥土防渗是利用土料、水泥和水拌和而成的材料作为防渗材料的一种防渗措施，防渗效果较好，施工较简单，造价较低，但早期强度和抗冻性较差，适于气候温和地区的3～5级渠道衬砌，对耐久性要求较高的明渠，宜用塑性水泥土，表面再用水泥砂浆、混凝土预制板、石板等做保护层。

砌石防渗抗冻、抗冲、耐磨、耐久性较好，使用年限较长，具有较强的稳定渠道作用，施工较简便，但不易采用机械化施工，施工质量较难控制，影响防渗效果，造价相对较高，适用于石材来源丰富的地区。

混凝土防渗是利用预制、现浇或喷射混凝土衬砌渠道的一种防渗措施，具有防渗效果好，抗冻、耐久性好，糙率小，允许流速大，强度高，便于管理，适应性广泛的优点，但适应变形能力差。

塑膜防渗是利用塑料薄膜、复合土工膜等土工织物等来减小或防止渠道渗漏损失的技术措施，防渗效果好，适应变形能力强，质量轻、用量少、施工简便，工期短，造价低，耐腐蚀性强，有保护层时，只要精心施工，确保质量，保护层完好，其使用寿命可达30年以上，土工膜料防渗常用于有保护层的防渗结构，保护层一般采用土料、混凝土等。

3、渠道衬砌方案比选

拟定五种方案进行比较：

方案一:土料防渗加混凝土预制板衬砌。全断面土料防渗，渠坡采用混凝土预制板，两边坡水位变化区均设聚苯乙烯泡沫板保温。坡脚采用浆砌石条形基础，坡顶混凝土预制板。

方案二:水泥土防渗加混凝土预制板衬砌。全断面水泥土防渗，渠坡采用混凝土预制板，两边坡水位变化区均设聚苯乙烯泡沫板保温。坡脚采用浆砌石条形基础，坡顶混凝土预制板。

方案三:浆砌方块石加塑料薄膜衬砌。厚18cm的浆砌方块石下铺设塑料薄膜，对渠道进行全断面衬砌，砌石与塑料薄膜间铺设素土垫层，垫层厚15cm，坡脚采用浆砌石条形基础，坡顶采用浆砌方块石。

方案四:浆砌块石衬砌。厚30cm的浆砌块石对渠道进行全断面衬砌，坡脚采用浆砌石条形基础，坡顶采用浆砌方块石。

方案五:复合土工膜防渗加混凝土预制板衬砌,全断面复合土工膜防渗。渠坡采用混凝土预制板，混凝土板下铺设复合土工膜，两边坡水位变化区均设聚苯乙烯泡沫板保温。坡脚采用浆砌石条形基础，坡顶混凝土预制板。

根据本工程的特点，方案比较主要考虑的指标有：①工程造价；②防渗性；③抗冻胀性；④耐久性；⑤稳定性；⑥施工难易程度及工期；⑦管理运行。

根据各指标在本工程中的重要性，进行级差量化处理，分值最高的方案即为最佳方案。各方案分值计算结果见下图。

   

经计算，方案五分值最高，结合灌区的实际情况，决定采用复合土工膜加混凝土预制板衬砌方案。

4、潘庄灌区渠道衬砌优化设计

（1）断面型式：梯形

（2）边坡：渠道原设计边坡为1:3，根据渠道的土壤岩性，考虑输沙渠含沙量较大，水流速度较快及水流条件较复杂等原因，衬砌边坡按A(1：2.5)和B(1：3)进行方案比较，从边坡稳定上分析，由于工程设计上设置了坡脚齿墙，故抗滑稳定计算两方案均满足要求；从投资上分析A方案较B方案可节省坡面衬砌长度1.79m，但增加回填土方量9.3m3，投资相差为混凝土板减少投资164元/m，增加回填土投资207元/m；从工程总体安排上分析，由于渠道衬砌工程是续建工程，B方案符合规划，连接顺畅， A方案变边坡则需增加渐变坡段；从输水水流角度分析，A方案较B方案造成连接段水流变化产生局部紊流，对渠道不利；从渠道堤防角度分析，A方案较B方案变边坡后，不仅影响到渠道边坡稳定也影响到堤防，出现缩堤；从沿岸建筑物角度分析，变断面后，建筑物应相应进行调整。因此，综合考虑，衬砌段渠道边坡仍采用1：3。衬砌顶以上堤防土坡边坡为1:3。

（3）渠道糙率：因总干渠为综合防渗，边坡采用砼板衬砌，河底为塑料薄膜上加土料保护层设计方案，砼板糙率取0.017，土底糙率取0.0225。因此渠道糙率应为综合糙率。因为渠底糙率大于边坡糙率，所以采用加权平均法进行计算。计算公式为：

           

式中：nr为砼板糙率，取0.017；

x1为砼板衬砌长度，根据本段边坡和水深计算，输沙渠为17.71m，总干渠为12.52m；

n2为渠底糙率，取0.0225；

x2为渠底宽长度，本段总干渠输沙渠底宽为45m，总 干渠底宽为31m；

计算得综合糙率为：输沙渠为0.021，总干渠为0.021。

（4）衬砌顶高程：

根据《灌溉与排水工程设计规范》GB50288-99，输沙渠的加大流量系数为10%，该段渠道的设计流量为124m3/s，加大流量为136.4m3/s。

衬砌顶高程=渠道设计水位+安全超高

按照规范要求，并考虑泥沙淤积的影响，安全超高取1.0m。

衬砌顶高程通过渠道加大流量进行复核。经复核，满足要求。

（5）纵断面设计

渠道工作方案篇（7）

1.1小型农田灌溉渠道设计的基本原则。

在农田灌溉渠道施工前，根据已经规划好的施工方案和施工的设计图，并且在保证灌溉渠道灌排功能高效的基础上，将灌溉渠道工程的对农田的占用面积缩小到最小。对于灌溉渠道的路线也要合理的裁弯，尽量保证灌溉渠道路线的平顺。这些是进行小型农田灌溉渠道设计时的基本原则。

1.2对渠道断面的设计。

进行灌溉渠道设计之前，要对农田灌溉区域的状况进行实地考查，把农田灌溉区域的实际情况和农田的灌溉面积等问题结合起来再进行设计。根据灌水渠道的流量值等因素确定灌溉渠道的尺寸和类型，设计出合理的渠道断面。

1.3进行农田灌溉渠道设计中的注意事项。

在进行农田灌溉渠道的设计时，应该把现有的灌溉设施考虑进来。可以利用农田的地理位置和周围环境，在保证灌溉渠道的质量安全和对农田的灌溉效率的基础上，将农田周边原有的沟、渠等灌溉设施纳入灌溉渠道的设计范围。这样不仅可以达到我们的目的，还能从一定程度上降低灌溉渠道的建设成本。另外在田间灌溉渠道的设计时，要注意到渠道水位线深度的设计，一般水位线的水深不能小于10cm。

1.4设计时要注意细节，消除安全隐患。

在农田灌溉渠道的施工过程中，新渠和老渠的连接往往会被人们忽略，结果导致农田灌溉渠道的设计存在严重的安全隐患。因此在进行这灌溉渠道设计的时候，要把这些细节考虑进去，设计出相应的方案解决问题，增加灌溉渠道建设的牢固性和安全性。要从细节入手，保证整个灌溉水渠工程的安全。

2、农田灌溉渠道工程设计时的主要内容

2.1流量设计。

流量设计是对灌溉渠道的水流量的计算，等于未记的渠道输水的损失，田间灌水损失的流量等各方面流量损失之和，也就等于灌溉渠道设计的灌水率，流量设计的准确度对于整个灌溉渠道设计有这十分重要的意义。在进行农田灌溉渠道的设计时，会受到多方面因素的影响，设计方案也要根据这些因素进行调整。例如，农田遇到特殊情况需要将灌溉面积扩大，这时的灌溉渠道就要具备允许大流量水安全通过的能力，所以在进行灌溉渠道的设计时要适当的考虑加大流量。这就需要根据开始设计时灌溉水渠的流量，结合农田的地理位置和周边环境，适当的增大灌溉渠道的流量，在保证灌溉渠道流量的同时，也维持了灌溉渠道的稳定性。

2.2断面设计。

灌溉渠道的断面设计一般包括渠道的横断面和纵断面的设计两部分。在进行两种断面的设计时，要以灌溉渠道的设计流量为基础。进行灌溉渠道的横断面设计时，要遵循灌溉渠道的设计流量与灌溉渠道中能够过水的断面面积成正比的原则，并且将渠道的水力半径和灌溉渠道的纵坡高度考虑进去。因此，在进行灌溉渠道的横断面设计时，应该结合灌溉渠道的纵坡高度进行水力计算，这样可以大大的提高灌溉渠道设计的安全性和合理性，并且还可以缩短灌溉渠道建设的工期，减少渠道的工程量，节约工程的建设成本，提高经济效益。

3、如何确保农田灌溉渠道工程的施工质量

农田渠道灌溉工程的质量的好坏会直接决定农田渠道灌溉效率的高低，影响到农田渠道灌溉效率的发挥。因此，加强农田灌溉渠道施工质量的控制是我们应该注意的问题。对农田灌溉渠道施工质量的控制也可以使灌溉渠道的设计发挥应有的效力，也可以保证施工的质量，在一定程度上避免了资源的浪费。

3.1施工前质量控制工作。

在农田灌溉渠道的施工前应该加强对人员和施工材料监督管理工作。监督管理工作能不能落实，主要取决于工程建设中相关的建设、设计、监理等部门能否履行其相应的职责。因此在灌溉渠道的施工前，工程建设的所有有关部门应该共同努力，做好监督管理工作，加强对农田灌溉渠道施工前的质量控制。完善监督管理工作主要有以下几种方法：建立起科学合理的质量管理体系和制度；成立质量监督小组，对施工前的各方面质量问题进行监督；将所有人员的工作分配到位，明确自己的职责；建立相互制约与监督的管理体制；明确施工时所需要注意的事项和操作规范。施工之前还有一个重要的部分，那就是对施工场地的选择，科学合理的选择施工场地是顺利安全进行施工的基础。

3.2施工时质量控制工作。

做好施工时的质量控制工作是整个农田灌溉渠道工程的重中之重，是整个工程质量好坏的关键。在施工时进行质量控制工作应该严格按照施工方案进行施工，因为技术人员在进行农田灌溉渠道施工前已经将施工方法、施工中会发生的情况、施工材料的选取、施工中的问题及解决方法等考虑到并写入了施工方案。

3.3加强施工时管理。

农田灌溉渠道施工具有工程点多、线长、面广等特点，在进行施工时管理的难度比较大，针对这些特点应该采取分散施工，统一管理的方法。建立起管理部门，制定严格的管理制度，切实的将管理制度落实到每个人身上。在一道工序完成后，施工部门必须对其进行检验，检验合格后将这道工序的质量报告交给验收方验收，完成后才可继续进行下一道工序。对于不合格的工序要进行重新返工，在这道工序合格之前不得进行下一道工序的施工。

3.4做好施工日志。

在施工时相关的质检人员要认真的将施工日志做好，对施工时发生的问题、每道工序的质量、工程的进度、现场检查的情况等问题详细记录，这样有利于加强施工质量控制，方便随时掌握施工中质量的情况，为施工质量的控制提供充足的资料。

渠道工作方案篇（8）

中图分类号：TV68 文献标识码：A 文章编号：1672-1683（2017）04-0198-05

Abstract：In this paper，we took the middle route of South-to-North Water Diversion Project as an example，and built a one-dimensional emergency dispatch numerical model of the project.On this basis，we selected some typical canal sections as cases for simulation，so as to study the impact of target water level on the canal parameters （such as water level and discharge volume）in the process of emergency dispatch.The results showed that the target water level directly affected the amount of water discharge and the highest water level before the sluice.The higher the target water level，the higher the water level rise，but the smaller the water discharge volume.To improve the safety and economy of emergency dispatch，efforts should be made to increase the target water level before the sluice as much as possible under the premise of ensuring safety.This research can provide some reference for the contingency plans of the middle route of South-to-North Water Diversion Project.

Key words：the middle route of South-to-North Water Diversion Project；emergency dispatch；target water level；numerical model

1 研究背景

1.1 工程概况

南水北调中线工程是平衡水资源空间分布不均，优化水资源配置的重大工程。中线一期工程供水目标以北京、天津、河北、河南等主要城市生活、工业供水为主，兼顾生态和农业用水。总干渠渠首陶岔闸多年平均调水量95亿m3，渠首引水设计流量为350 m3/s，加大流量420 m3/s，全线长1 432 km（含天津干渠），穿越长江、淮河、黄河、海河四大流域。工程具有全程自流输水和没有在线调节水库的特点，渠道设计运行采用闸前常水位的控制方式。

中线工程总干渠参与运行调度的控制建筑物主要包括：63座节制闸、55座退水闸、1座泵站和81座分水闸。沿线节制闸将总干渠分割为63个串联渠段，整个渠系是一个串联系统，各渠段为串联系统中的元件。渠道发生突发事故需要段时间大幅度改变流量时，需要采取相应的应急调度闸门控制措施进行闸门调度。

1.2 应急调度研究

目前关于输水工程调度的研究运用数值模拟的手段较多，主要是结合实际工程，研究不同的运行方式、结构特征条件下渠道的水力响应过程。在应急调度方面，张成[1]以南水北调中线工程总干渠典型渠段作为研究对象，模拟分析了非正常工况下渠段的水力响应特征及退水闸的退水作用。研究发现退水闸的启用能够较好减小水位的壅高幅度，有效降低水流的漫溢危险。此研究考虑了退水闸在输水工程应急调度中的关键作用，但仅对发生事故的单个渠段闸门关闭时产生的水位壅高进行了研究，而退水闸对整个渠道的扰动影响以及该如何何时开启或关闭才能对应急调度更有利值得更进一步探究；袁健[2]模拟了事故工况下的渠道水力响应过程，得到节制闸前的控制水位对渠道水位壅高和渠段的退水量有直接影响，闸前控制水位越高渠道水位壅高也越大的结论。该研究考虑了节制闸前控制水位的影响，但并不全面，在串联渠道与沿线分退水口的耦合作用机制下，渠道各要素都是彼此关联相互影响的，渠道水位壅高与闸门的关闭速率、退水闸的开启关闭方式都有关系，需要综合考虑各种因素比较分析；Soler & Joan[3]研究了一种快速有效关闭输水渠道闸门前馈算法，这种方法基于序贯二次规划，可快速计算闸门运动轨迹，通过保持在检查点的水深度保持不变顺利完成从初始开度到最后开度的运作。但研究并未对多种类、渠段闸门联合应急控制进行阐述；杨敏[4]对节制闸联合控制中的同步控制法和顺序控制法进行了研究，对不同控制方法下长距离明渠输水系统在增流量和减流量工况下的各闸闸前水位、闸后水位、水力过渡时间等水力特性进行了分析比较，该研究对下游应急关闭的减流量过程有一定阐述，但研究仅包括节制闸的两种控制方式，并不全面，也未考虑分、退水闸的耦合作用；史哲[5]通过物理模型试验研究了节制闸紧急关闭时宽浅渠道内水力特征参数的变化，但研究仅限于单个渠段的节制闸关闭方式，未对多闸门联动的水力响应特征进行研究。总之，现有关于渠道应急调度的研究成果较少，有待进一步深入研究。

中线工程总干渠是采用“闸前常水位”的控制方式，在应急调度的渠道非恒定流响应过程中，要求闸前水位壅高不超过壅高安全水位（一般为闸前加大水位+0.3 m超高），且渠道稳定时的闸前水位要达到控制目标水位。此目标水位是人工预先根据渠道的实际情况设定，在事故段上游渠段，可适当抬高目标水位，上游渠段充分利用部分渠道蓄容收纳部分下泄水体，减少进入事故渠段的水量，缓解事故段节制闸前的水位上涨压力，便于事故段闸门快速关闭；事故段下游可适当降低目标水位，当上游来流切断后可利用渠段本身的部分蓄容水量延长下游各分水口门的供水时间。然而如何选择合适的目标水位，还有待深入研究，本文即以南水北调中线一期工程总干渠为例，重点研究应急工况下渠道目标水位对调度过程中渠道水力特性的影响。

2 数学模型

2.1 基本方程

采用描述渠道非恒定流的Saint-Venant 方程组作为基本方程，将描述过闸水流状态的节制闸过闸流量方程作为耦合条件加入处理。过闸流量方程拟采用Henrry 公式，基本可以保证在各种开度下流量的连续性，对一些特殊情况下仍然存在的不连续现象通过将流量系数划分为更多分段函数的方式处理。

2.2 基本方程的离散

采用收敛快、稳定性好的普莱士曼（preissmann）隐式差分格式进行离散，建立求解域网格方程组，结合渠道上下游边界条件联立求解。

2.3 初始条件与边界条件处理

论文研究对象是正常运行条件下突发事故的输水明渠，因而模型的初始条件应为正常输水时渠道上下游的水位流量条件，即稳定流状态。事故发生后的应急调度需要一个调度目标，此目标也应为稳定状态，应急调度的本质应是从一个稳定状态向另一个目标稳定状态过渡的非恒定流过程。合理边界条件的选取是数学模型计算的前提，直接影响计算结果的正确性。本模型模M的输水渠道上游源头为丹江口水库，在正常工况下，由于水库水位变化速度远慢于渠道水位的变化速度，且渠首流量变化所引起的水库水位变化基本可以忽略，因此可作为一个恒定值。若模拟中需要考虑渠首水位变化时，也可用实际的渠首闸闸前水位变化过程做为边界条件。下边界条件可以是已知的末端水位，也可以是已知的流量过程。另外，正常状态下渠系的水力波动主要由分水闸流量变化引起，而分水口的流量变化一般由下游用水需求计划确定，因此，渠首取水口的引水流量及各节制闸过闸流量可根据其下游渠道的需水过程进行调节，即可确定模拟计算的上下游流量边界条件。渠道应急调度时的流量边界是人为调控的前馈量，需要通过分水闸、退水闸的配合，制定各节制闸前馈流量边界计划。总的来说应急调度模拟的模型边界条件必须根据不同的闸门控制组合和控制方式来最终确定。

3 数值计算分析

经过分析发现，节制闸前目标水位特别是事故上游渠段闸前目标水位对渠道应急调度影响较大，尤其是对渠道闸前水位变化、最大水位壅高、渠道退水量等应急调度关键性控制指标的影响。在对南水北调中线工程设计参数分析后发现，以穿黄倒虹吸工程为分段，在穿黄节制以南渠道设计水位与加大水位相差0.5 m左右，穿黄闸以北各闸较小均为0.3 m左右，这与渠道沿线的地质、工程结构等特点有关，在选择节制闸前目标水位时，考虑到渠道控制中波动及水力传递滞后性等因素，一般建议取值应小于加大水位。

本文利用建立的南水北调中线工程应急调度数学模型，分别选取中线渠道上游10号澎河节制闸至11号沙河节制闸以及下游51号漠道沟节制闸至52号唐河节制闸之间的两段渠池发生事故来进行应急调度模拟。模拟工况下总干渠渠首按设计流量350 m3/s供水，事发段上游各分水口门正常供水。

3.1 澎河节制闸[STBZ]（10号）-沙河节制闸（11号）案例

事故渠段临近上下游各渠段参数如表1所示。

本文设定了5种工况，模拟在中线工程上游澎河节制闸至沙河节制闸渠池发生突发事件时，事故段以上节制闸前目标水位分别选取设计水位、设计水位+0.3 m及设计水位+0.5 m三种不同方案；下游漠道沟节制闸至唐河节制闸之间渠池发生事故时，分别选取闸前目标水位为设计水位、设计水位+0.3 m两种不同方案。事故段及下游渠段闸前目标水位均保持设计水位。为使模拟结果有相同参照点，上游3种工况下渠道事故段节制闸关闭时间均取为40 min，下游三种工况关闭时间取为30 min。其他分水闸、退水闸控制规则亦相同。具体模拟方案见表2。

表3为澎河闸至沙河闸渠段突发事故时，按不同的闸前目标水位进行应急调度，总干渠内的闸前水位最大壅高值及出现时间，图1为不同工况下渠道总退水量。由表中不同方案下闸前水位最大雍高趋势可以看出，事故段上节制闸前水位（澎河节制闸）的最大壅高值随节制闸前目标水位的增高而增大，且达到最大壅高所需时间较为接近。图1中则给出了渠道总退水量随控制水位变化的趋势，即随控制水位增高而减小，并且减小幅度显著。

图2为上游事故案例中事故段上节制闸前（澎河节制闸）水位变化过程。可以看到，在节制闸紧急关闭过程中，闸前水位快速上升，启用退水闸后，闸前水位回落至控制水位附近。闸前目标水位越低，闸前水位上升速率及壅高越小，降落幅度越大。

一般来说，在工程应急调度过程中，期望得到的调度结果是闸前水位雍高更低，渠道总退水量更小。结合上述模拟结果来看，两者规律正好相反，综合考量安全及经济性，设计水位+0.3 m的目标水位方案更为合理。

3.2 漠倒沟节制闸（10号）-唐河节制闸（11号）案例

事故渠段临近上下游各渠段参数见表4。

表5为渠道下游漠倒沟闸至唐河闸渠段突发事故时，选用两种不同闸前目标水位方案，分别为设计水位、设计水位+0.3 m。（渠道下游设计水位与加大水位差值仅为0.3 m）。为便于比较，事故段节制闸关闭时间也均取为30 min。由该表可以看出，随着目标水位的增大，渠道退水量大幅度减少，但渠道上游最大水位壅高虽有所升高，但升高幅度较小，这与同上游事故案例模拟所得结果基本相同。仅就此两种方案比较而言，设计水位+0.3的目标水位方案更合理。

在突发事故后渠道的应急调度过程中，节制闸前水位壅高与渠道安全控制息息相关，渠道总退水量则是经济考量参数，两者之间存在博弈，一般认为应在保证工程安全的前提下尽量考虑调度方案的经济性。结合上述数值模拟结果及分析，可得到结论如下：在不影响渠道安全的前提下（渠道水位最大壅高不超过安全水位，保证渠道不漫溢），应尽量加大事故上游渠段节制闸前目标水位，将事故上游渠段内多余的水尽量蓄在渠道内，减小退水量，提高应急调度措施的经济性。根据中线工程的结构特点，结合本文的模拟分析，在本文模拟工况下推荐采用节制闸闸前设计水位+0.3 m的目标水位方案，可兼顾工程安全和经济性。实际运用中需利用工程运行数据对数学模型进行反复率定，并结合后的渠道反馈特点对该目标水位进行调整优化。

4 结论

本文以南水北调中线一期工程总干渠为例，采用数值模拟的手段，通过案例计算及数据分析，研究了应急工况下渠道目标水位的设定对渠道各项水力参数的影响，研究表明：目标水位的设置直接影响到渠道退水量、渠道最高水位壅高。闸前目标水位越高，渠道水位壅高越高，但渠道退水量越小。因而在实际的工程调度中应在保证不发生漫顶事故的前提下，尽量加大事故上游渠段节制闸前目标水位，将事故上游渠段内多余的水尽量蓄在渠道内，减小退水量，提高应急调度措施的经济性。通过对本文模拟工况的比较分析，在当前条件下，推荐设计水位+0.3 m的闸前目标水位方案。

参考文献（References）：

[1] 张成，傅旭东，王光谦.南水北调中线工程总干渠非正常工况下的水力响应分析[J].南水北调与水利科技，2007，5（6）：8-12，20.（ZHANG Cheng，FU Xu-dong，WANG Guang-qian.Hydraulic response in abnormal operation modes of the Middle Route of the South-to-North Water Diversion Project[J].South-to-North Water Transfers and Water Science & Technology，2007，5（6）：8-12，20.（in Chinese））

[2] 树锦，袁健.大型水渠道事故工况的水力响应及应急调度[J].南水北调与水利科技，2012 （5）：161-165.（SHU Jin，YUAN Jian.Hydraulic response and emergency dispatch under abnormal operation modes of large-scale [HJ2.1mm]water diversion channel [J].South-to-North Water Transfers and Water Science & Technology，2012 （5）：161-165.（in Chinese））

渠道工作方案篇（9）

在我国的渠道防渗节水改造工程中，目前使用最为广泛的加固技术便是土工膜，该技术在与其他大量防渗修复技术进行对比之后，可以明显发现该技术所带来的效果以及经济效果远比其他防渗改造方式要高。因此，土工膜防渗节水加固修复方式能够充分的满足渠道节水、防渗、加固、修复等多个方面的要求，有着极为广泛的使用途径，应当大力推广。

1.灌区渠道节水防渗加固修复发展现状及趋势

我国绝大部分渠道其水资源综合利用系数非常低，据不完全统计我国渠系渠道水利资源利用系数在0.45～0.50的渠道约占全国所有渠道总长的80%左右，有的渠道由于长期使用缺乏相应完善的检修维护制度措施，出现水资源利用系数在0.3以下，甚至出现长期失修不能使用等恶性现象。据一些统计文献数据资料可知，我国绝大部分土渠其平均灌溉水利用系数仅为42.89%～45.31%，水资源浪费现象十分严重。若灌区田间水资源综合利用效率采用0.80，而输配水综合利用效率才只能达到52.35%。土工膜防渗材料不仅可以取得很好的防渗效果，同时其具有结构简单、施工方便、工程整体造价经济性高等优点，只要在设计方案正确、施工技术先进、施工质量可靠，其所取得的防渗加固经济效益十分可观，在灌区渠道防渗加固工程中具有非常大的推广使用意义。

2.北方某灌区渠道运营基本概况

北方某灌区属于水库引水重力自流明渠灌溉灌区，其规划设计控灌面积高达39000公顷（ha），由于实际运营过程中缺乏有效的管理措施，没有形成一个完善的供配水方案，加上水资源来水量的不断减少，而从多年实际运营资料数据发现，该灌区的实际平均年灌溉面积仅为18700公顷（ha），其渠系水利用系数只有0.479。由于渠道在日常运行过程中缺乏有效完善的检修维护制度体系，在几十年的散漫式运营管理中，造成渠道及相应水工建筑物遭受到严重破坏，其中干渠、分干渠、以及支渠的破坏率分别高达22.12%、31.87%、45.19%，闸门损毁率则高达81.2%，灌区中88%以上的机电设备存在丢失或失修等不利情况。相应灌区自动化观测和监控控制装置基础自动化水平相当低甚至没有。灌区渠道老损破坏引起实际灌溉面积逐年大幅度减少，同时还引起周围居民日常灌溉田块抢水、不服从供水管理乱开挖引水槽等不利现象出现，不仅影响到灌区渠道灌溉水资源综合调度管理水平，同时还破坏了渠道应有的灌溉性能水平，恶化了灌区渠道水资源运行环境和渠道沿线种植农作物的生长环境。因此，在结合灌区渠道的实际情况的基础上，采用有效的防渗节能修复方案，对提高灌区水资源利用系数，实现节水节能目的已成为整个灌区可持续运营发展研究的重要内容。

3.灌区渠道复合土工膜防渗节水加固修复方案

3.1节水加固修复方案比选

在实际渠道工程进行修复的过程中，其渠道自身的节水防渗修复方案中所主要涉及到的处理工作包括了渠道重建、原渠道基础上现浇翻新、直接在原衬砌板之上铺上有着良好效果的土工膜来达到了节水修复加固的目的。在对渠道进行修复的过程中，还应当与渠道自身的实际情况以及当地天气环境进行勘查，尤其是气候条件要特别加以重视，例如北方区域的地处严格的冰冻环境之下，在这种环境下进行渠道修复的过程中，还要与经济、技术等两个方面来进行比较，最终可以得到如下结果：采用渠道重建方案时，其综合造价远远高过其他两种修复加固方案，因此，重建方案的经济效益不高，并且从整个渠道的技术经济角度上来进行观察，也可以明显看出，渠道并没有必要采取重建这种成本较高的方式；另外，其渠道如果是地处北方寒冷区域，该地区常年处在较低的气候环境之下，导致渠道出现渗漏问题的主要原因便在于渠道受到冻胀影响而出现裂缝，因此，如果在这种情况下采用渠道基础翻新的方式来对渠道进行节水防渗加固的方式，并没有从本质上来解决由于冻胀等因素而导致的渗漏现象。所以，北方等寒冷地区的渠道在选择修复方案的过程中，应当根据渠道当前的实际问题，来选择具有较强防渗能力以及抗冻胀性能的土工膜来作为节水防渗加固的主要防渗材料。

3.2渠道复合土工膜防渗加固修复方案

依据大量灌区多年运行的实际情况，也就是其灌溉面积等数据进行统计之后，便能够统计出渠道在一定周期之内的过流能力，通过该数据才能够设计出完善的渠道防渗节水加固修复方案，以此来使得渠道能够较低成本的修复之后，极大的延长其使用寿命。

例如某案例工程在进行修复的过程中，其渠道修复土工膜选择的是具有较高密度的聚乙烯膜HDPE防渗土工膜，该型号防渗膜能够帮助渠道获得更好的应力开裂、抗老化、寒冷低温冻胀等方面的低温效应，并且该土工膜还有着较大的温度应用范围，其温度适应范围达到了-60℃-60℃，所以，将这类材料应用到渠道之中，能够极大的提升渠道自身的土工膜防渗性能；其渠道的进行修复的过程中，过渡层应当使用敷设的方式利用土工布来作为防渗膜的防护层，利用这一方式能够最大限度的避免土工膜在进行施工的过程中受到损害。支持层选用灌区渠道原有的混凝土衬砌板作为主要的受力体，其平均强度可以达到11kPa，能够支撑渠道中土工膜、水压力等，从而确保灌区渠道安全稳定、节能经济高效运营发展，这样不仅可以减少渠道在防渗节水加固修复工程中的综合投资成本，同时还可以有效提高渠道综合防渗性能水平，增加其运营社会经济效益。

4.防渗土工膜改性建议

（1）开发一种加糙土工膜，可以在其成型过程中，利用模具将土工膜表面压制出规则的纹理，制造凹凸面，使最凹处厚度满足工程要求的厚度，那么，突出的部分就相当于土工膜上同材质的“筋”。这样，不但增大了糙率，而且提高了膜料的抗拉、抗撕裂、抗顶破的能力。这种加糙土工膜可以单独使用，也可以制作为一布一膜的复合土工膜，其工程效果一定比光膜好。两布一膜的复合土工膜中膜材被土工布盖严，不需使用加糙膜材。

（2）将土工膜的防渗性能与聚苯乙烯泡沫板的防冻胀性能结合起来做成一种复合材料，此材料仍为高分子聚合物，共分为三层，上、下两层为平实的防渗层，中间为保温层，呈多孔隙泡沫状。此材料的价格低廉，可以用于寒冷地区渠道防渗防冻胀工程中。

（3）为了防止土工膜及复合土工膜老化过快，在产品的生产过程中，添加适量的抗氧剂，光稳定剂，据有关资料显示，可直接暴露于大气中保持10 年。在生产土工膜时，可以尝试添加适量的无机材料，如高度细化的粉煤灰，不但可以增加其抗老化性能，还可以为环保事业作出贡献。

5.结语

综上所述，在灌区渠道进行防渗节能修复加固方案进行设计的过程中，必须要充分的对该渠道历年来的实际运行情况进行翻阅，此外，还要对当地常年的天气气候规律进行调查，其地质因素也要考虑到修复加固方案之中，通过这种方式所设计出的渠道才能够保持极为良好的性能。土工膜这类修复材料尤其适合北方等地区的渠道防渗节水修复加固施工，能够使得工程能长久的保持自身性能，该修复材料有着极为深远的发展前景。

【参考文献】

渠道工作方案篇（10）

作为农作物生长过程中最为重要的因素，水源将会直接决定农作物的产量，借助水利灌溉工程能够通过人工的方式为农作物生长提供基本的供水需求，有效保证农作物生长的同时提升水资源的利用率。然而在实际应用过程中，受到地形、农作物类型以及灌溉的基本需求，自然水流基本不能按照要求到达需求的灌溉区域。为了确保哈密市三道沟渠改建工程的顺利完成，对渠首布置方案的选择及施工中应注意的几点问题进行了分析。

1 工程概况存在问题

三道沟渠首位于哈密市德外里乡北部的山口，水资源来于天山山脉。本工程在上世纪六十年代建修的。经过四五十年的运行中渠首建筑物（引水闸，排砂闸，控制闸，排洪闸，溢流堰，上游护坦，下游护坦）等设施受到了严重损坏和老化。特别是2007年6月发生的特大洪水（最大流量为100立方米/s）冲走了渠首站值班室和大部分设施。在2013年自治区水利厅和地区水利局的大力支持下对整个渠首工程展开切蹈脑欤修建了一座底栏栅式渠首。这些工程大大改善了水资源利用状况。年度引水量增加到900多万立方米/s，用水效率提高了20%以上，但存在着不少问题：

（1）因缺泛资金，安全设施无齐全。在洪水期间根本无法正常操作，因为渠首上没有交通桥，无法随时控制流量，重大影响安全生产的目标任务。（2）因渠首东西挡土墙间距过宽（宽度为30米，平均流量为2m?/s），上游护坦和下游护坦的高差太小，坡度太低，洪水冲击力不足，每次洪水期间大量石砂堆积在底栏栅上，无法引水操作，对我们正常饮水工作带来很多麻烦。（3）沉砂池和河坝地面之间的坡度太小，排砂闸的冲砂速度太慢，直接影响引水工作正常运行和经济效益。所以说上述的这些因素对我们水管工作影响很重，根本不适合节水型社会建设的基本要求。

2 哈密市三道沟渠首改建工程中应注意的几点问题

2.1 选择合理的渠首布置方案

本改造工程开展的重要原因是渠首水位不足，因此可以采用以下几种方案进行：第一，降低部分水渠段的比降，如此一来将会使渠道的实际走向和坡比出现相差过大的现象，进而增加渠道改造的工程量，提升投资成本。另一方面来说，减少比降将会使干斗渠的进水口水位进一步降低，减少干斗渠的实际控制面积；第二，通过增加渠首建筑物的方式提升渠首水位，从而满足引水灌溉需求；第三，为了有效满足渠首水位的基本要求，应当在河床坚固性较好，不易出现淤积的河段修建较长的引水渠，从而保证自流引水的实际需求。在上述三种方案中，第一种将会极大的增加水渠长度，增加工程投资，减少水利枢纽所能控制的灌溉面积，而第三种方案虽然不必再次进行建筑物的修建，但是由于取水口到实际灌溉区域的距离过远同样会增加工程建设成本。加上三道沟地区属于典型的游荡型河道，总体地势极为复杂，在实际施工过程中也会存在较大难度，因此对于第一和第三种方案不予考虑。而本工程采用的第二种方案是在渠首上游地区修建引水渠，以满足实际灌溉的基本需求。另外，虽然上游部分渠道受损，但是只需要进行翻修即可，可以极大地节约工程建造成本。

2.2 对于河流下游的整顿

通常来说，根据引水枢纽的布置要求，会将下游地区整顿成为直线型或者曲线型，在进行下游河段的整顿时应当保证其长度不小于下有直线稳定河段宽度的两倍以上，当然也可以根据实际情况进行延长。当下游河段坡度较大时，由于水流具有较强的携带泥沙能力，因此可以适当缩减河道整顿的长度。当渠首的饮水比例较大但是河道坡度较缓时，冲沙泄水闸则可能出现淤积，因此可以适当增加下游整顿河道的长度，从而保证下游冲刷出的泥沙能够到达较远的地方。当枢纽天然河道的河床较为平缓，引水比例较高，冲沙水流较小时，下游地区冲沙流速较差，则会出现泥沙淤积的现象，而为了有效避免上述问题的出现，可以在下游整顿河段内增加隔水墙进行束水攻沙，从而保证当水流较小时也能够将淤积的泥沙冲至较远的地方。

2.3 渠首改造对下游河道以及生态系统的影响

由于三道沟地区的引水枢纽比例较高，泥沙含量较大，河道深浅宽窄不一，对水利枢纽的使用寿命以及引水防沙效果产生了极大地影响，少量水利工程甚至受此影响直接报废。基于此，为了避免因为河道输沙能力较差而造成水利枢纽报废的现象出现，在工程规划时往往会采用多级引水的方式进行，减少引水比例，保证天然河道的基本性质，从而减少人为因素对天然河道的影响，避免过度改造河道水沙条件的现象出现。避免因为河道改造对周围的生态平衡造成影响。

3 结束语

综上所述，在进行该地区的水利工程改造时应当保证当地的生态环境不会受到影响，并且保证工程运行的长期性。对于引水渠首设计时应当保证天然河道不会受到影响，并且在进行引水防沙设计时加强河床演变的研究。当地地形环境支持时，应当尽可能将河道设计成为曲线型，从而增加河道内的水流环流，增加输沙能力。而水利枢纽工程建设最为有利的方式就是借助引水枢纽建造较大容量的蓄冰库，而为了保证蓄冰库具有较长的使用年限，应当使渠首具有较强的泥沙出库率。