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第二节灌区设计

花匠小妙招
2024-09-26 22:44

　　一、设计规范
　　民国时期，陕西灌区的规划及渠道建筑物的设计主要参考有关教科书及全国经济委员会水利处编写的《水利工程设计手册》和《灌溉工程设计参考手册》。1955年、1956年，《苏联灌溉系统渠道网设计规范》和《苏联灌溉网设计暂行规范》《苏联灌溉系统渠道设计规范》出版后，陕西结合实际在灌区设计中应用。1963年4月，省水电设计院成立了以赵伸义为组长的灌溉工程设计规范编写组，认真总结泾惠、洛惠、渭惠、褒惠等主要灌区工程的规划设计技术经验，于1965年7月完成了《陕西省灌溉渠系设计规范》初稿。
　　1978年秋，水利电力部规划设计管理局委托陕西省水电设计院负责编写《中华人民共和国灌溉渠系设计规范》，1981年赵伸义、龙九范等6人编写组完成了《灌区排水渠系设计规范》讨论稿，1983年10月修改完成初稿，1984年7月水利电力部正式颁布试行，使灌区设计逐步进入正规化、规范化的轨道。
　　二、设计标准
　　民国时期，全省多采用满足某一作物在关键时期的灌水天数和灌水定额来确定渠系工程的规模。50年代引用苏联的灌溉制度，灌溉工程设计保证率多采用河源供水和灌溉制度两种保证率组合的概念，实践证明此标准偏低，达不到稳产高产的要求。以后经过调查研究，总结经验与灌溉试验等，各灌区大都采取历年法（系列一般不小于15年）逐年分析拟定。80年代，省水电设计院总工程师李逢都提出灌溉设计标准统一用灌溉设计保证率来表示。即用设计灌溉用水量全部获得满足的年数占计算总年数的百分率来表示。
　　三、渠库结合
　　渠库结合是总结了湑惠渠用填方作坝的经验，在渠道跨越沟、河时建坝，坝前蓄水，坝顶修渠，以渠库代替了倒虹、渡槽，增加蓄水量。宝鸡峡引渭工程修建了4个渠库结合工程与700多个池塘，可蓄水2.0亿多立方米，用以补充灌溉。冯家山、马鞍堰等都设计修建了渠库结合工程，后亦称长藤结瓜，是灌区设计工作的重要发展。
　　四、排水工程
　　通过对泾、洛、渭（惠）三大灌区地下水上升与灌区降雨、渠道引水、灌溉用水之间变化规律的总结，拟定自流排水工程设计重现期为地面、地下径流分别为5年一遇，设计标准为地面径流最大降雨1日排完，地下径流3日最大降雨5日排完。灌区排水设计是灌区整个设计不可缺少的部分。排水沟道需按排涝、排渍和日常3种流量设计沟道断面，以解决因灌溉而出现的地下水位上升以致造成渍涝盐碱化灾害。泾惠渠、交口抽渭、东雷抽黄等灌区排水工程，均由省水电设计院设计。
　　五、渠道防渗
　　50年代更新改造老灌区时，曾采用素土（粘土，砂粘土、黄土）夯实、灰土三结合、粘土混凝土、粗土锤钉、草泥草坡护面、烧黄土等防渗措施。进入60年代，白水、榆林、米脂、凤翔等县采用陶瓷板衬砌和浆砌石板防渗。从1962年起，泾惠渠等灌区、省水科所、省水电设计院对混凝土板形结构及掺合料、伸缩缝止水材料、渠道断面形式等进行了大量的试验。渠道衬砌板设计有上薄下厚的楔形板、楔形肋梁板、U形板等。
　　冯家山水库灌区总干及南北干渠均为混凝土衬砌防渗，渠底用板形，边坡采用楔型板，在确保质量的前提下，用15％～20％的粉煤灰掺合料代替纯水泥。
　　宝鸡峡总干渠170公里全部采用混凝土衬砌，设计为梯形渠槽，衬砌板断面有楔形板、肋梁板、预制块方形板等，部分险段还采用钢筋混凝土矩形槽。混凝土标号一般为110号，钢筋混凝土矩形槽用140号，粉煤灰掺量视水泥标号而定，400号硅酸盐水泥阴坡掺量为15％，阳坡和底部为20％，气剂掺量为胶结材料总量的万分之一。
　　六、渠系建筑物
　　（一）陡坡与跌水
　　1956年后，对渠道的陡坡与跌水，一般采用省水科所通过试验得出的跌差在1.0米～4.0米不同流量条件下钭管跌井定型设计成果。1965年省水电设计院编写的《陕西省灌溉工程陡坡、跌水、木闸门、斗门工程、启闭机定型设计图》，对陡坡跌水设计有了进一步的发展。
　　（二）桥梁设计
　　1965年省水电设计院编写的《陕西省灌溉工程桥梁定型设计》，提出了5种类型桥梁的定型设计。1967年在交口抽渭工程试验成功装配式渠道三绞拱桥，1969年～1970年在宝鸡峡工程中又将单跨扩展为连续3跨，最大单跨8米。三绞拱桥实际承载力超过理论计算值，工程量省，对水流影响小，可不改变梯形渠道断面，1978年荣获省科学大会奖。
　　（三）倒虹工程设计
　　陕西倒虹工程比较著名的有漆水河倒虹、洛西倒虹、水倒虹等，其中水倒虹工程是70年代国内最大的倒虹工程，由省水电设计院设计，为桥式双管型，设计校核流量可达55立方米每秒，最大水头70米，管道全长880米，其中水头小于50米的为钢筋混凝土管，长622.9米，内径3.25米，管壁最大厚度0.65米；水头大于50米的为钢管，长257.3米，内径2.9米，管壁厚1.2厘米。钢筋混凝土管的平段置于高20余米，长379米的填方体上，钢管过河主流段置于7孔4跨双悬臂钢筋混凝土桥上，桥面宽10.8米，长112米，高9.1米。进水口前设置退水，退水流量60立方米每秒。
　　（四）隧洞设计
　　各灌溉工程因地形而规划设计若干隧洞。陕西输水隧洞以关中、陕北的黄土高原沟壑区为多。汉代修龙首渠采用“井渠法”施工，穿凿铁镰山隧洞。现代随着科技日新月异，水利工程隧洞设计水平有了很大提高。地形复杂、位置险要的隧洞设计有洛惠渠的“5号洞”、冯家山的“万米隧洞”。冯家山灌溉工程干渠贯穿宝鸡、凤翔两县的万米隧洞，全长12614米，是70年代国内最长的无压输水隧洞。
　　（五）渡槽设计
　　民国24年（1935）5月，李奎顺设计了洛惠渠的夺村渡槽及曲里渡槽，是省内最早的大型混凝土渡槽。50年代以后渡槽设计有重大改进，70年代，宝鸡峡漆水河渡槽采用现浇肋拱，预制装配和肋板矩形槽箱结构形式。石门水库东干渠沥水沟渡槽为轻型钢筋混凝土结构，由井框基础，装配式钢筋混凝土排架，迭合式预应力钢筋混凝土槽箱组成。1975年合阳东雷抽黄工程设计组将公路斜拉结构引用到渡槽设计上，1985年建成了省内第一座斜拉渡槽，主体工程由摩擦桩基，哑铃形承台，高21.84米的蝶形索塔，20对双面钢索，124米长单箱连续梁共5部分组成，主跨82米，边跨各21米，跨越深27.5米，宽70米的深沟，是一座塔台固结，梁台分离的飘浮式结构体系，集中了桥式、拱式、吊式等结构的主要特点，抗弯、抗拉、抗压、受力好，经济、美观、轻巧、新颖。