渠系改造方案与成果-渠系改造

渠系上建筑物不配套，或因损坏、老化等原因丧失其设计功能，就不能按需要控制水位、分配水量。这不但影响安全输水，合理分配水量，而且会影响既定的灌溉、排水、给水、航运及发电等任务的实现。有些灌区用水缺乏控制，引起了土壤次生盐渍化；有的灌区缺少桥、涵等交叉建筑物，影响人、畜、农机的通行；山丘区渠系上缺少泄水建筑物，常造成傍山渠道坍塌，影响输水。因此，灌溉渠系改造应和渠系建筑物改造同步进行，才能使灌区输配水整体功能正常运行。

渠系建筑物按其位置、作用、构造的不同，可分为下列几种类型：①输水建筑物，灌溉渠道通过河流、溪谷、高山、洼地或排水沟时，均需修建输水建筑物，如渡槽倒虹吸、隧洞、涵洞等。②分水建筑物，其作用在于控制渠道中的水位和流量，以满足灌溉引水、配水的需要。有进水闸、分水闸等。③控制建筑物，主要作用是调节上游水位，控制下泄流量，具有此作用的水闸叫做节制闸。④连接建筑物，渠道通过地面坡度较大的地段，而渠道所采取的纵坡较小时，为了减少渠道土方量，避免深挖高填，在不影响自流灌溉的原则下，可集中落差，修建跌水、陡坡等连接建筑物。⑤泄水建筑物，这种建筑物的作用，在于泄放渠道中多余的水量，当渠道与建筑物突然发生事故时，作为紧急泄水之用。常用的泄水建筑物主要有泄水闸及退水闸。⑥量水建筑物，为了测定渠道流量，利用位置适当，符合水力计算要求的闸、涵、跌水、渡槽等渠系水工建筑物量水，是灌区最普遍使用的方法。当水工建筑物不能满足量水需要，或为取得特定渠段的流量资料，可用特设的量水设备量水，如量水堰、量水槽，以及适用于流量变幅较大时的槽堰组合形式的量水设备等。⑦泄洪建筑物，山丘区为了防止山洪夺渠而入危及渠道、渠系建筑物的安全，而修建的各种泄洪建筑物如泄洪闸（堰）、渠下涵洞、排洪渡槽等。⑧排水建筑物，为了排除农田中多余水分（包括地表水和地下水），在各级排水沟道系统（斗沟、支沟、干沟）上所修的建筑物如排水涵洞、排水闸、排水泵站等。

（一）渠系建筑物的布置

渠系建筑物数量、种类繁多，从单个工程看，往往规模不大，但总工程量和造价却很大。渠系建筑物中，由于同类建筑物的工作条件相近，因此可广泛采用定形设计和装配式结构，以简化设计与施工。布置时要考虑以下几点要求：

（1）能满足渠系输水、分水、量水、排水、防洪、泄水等方面的需要，保证安全运行，便于实行计划用水及管理维修。

（2）在符合控制水位、流量、运行安全及管理方便的情况下，力求建筑物少，投资低，并尽量采用联合布置，集中管理的形式，如闸站结合，一闸多用等。

（3）应使水头损失小，水流条件稳定，能及时调节渠道的水位和流量。

（4）灌区交通运输通畅，满足群众生活与生产的需要。

（5）在实施步骤上，要“先疏后密、先排灌、后交通”，建好一处、生效一处。

（二）渠系建筑物的损坏原因及维修方法

在长期使用过程中，渠系建筑物常见的损坏现象有沉陷、倾斜、裂缝、渗漏、滑坡、鼓肚、冲刷、磨损、基础土壤流失沉陷以及木结构的腐蚀等。各种损坏发生的原因及维修措施如下所述。

1.沉陷

建筑物在运用过程中如发生基础沉陷，轻则影响正常运用，重则导致破坏甚至倒塌。沉陷原因及处理措施一般为：①地基承载能力较差，一般可采取加固地基的方法，水泥灌浆、打桩基等，以提高地基承载能力。②水流淘刷地基土壤流失，应首先采取防冲、截渗、设反滤层等措施以制止继续淘刷，再将淘刷空洞填实。③地基有隐患，应查明隐患，加以处理。④地基湿陷，黄土湿陷性较大。如系黄土地基，应采取严格的防渗措施，还可以在建筑物上下游渠段增作防渗墙以截断渗流。

2.倾斜

倾斜主要是由于地基受冲等原因，出现不均匀沉陷，侧压力过大或受力不平衡等原因引起的。无论局部倾斜或整体倾斜，均会严重妨碍建筑物的正常工作和安全运行。因此，必须加强观测，掌握发展动态，采取有效措施，予以处理。经常采取的措施有地基灌浆、增打桩基、加梁支撑、加固及整修断面，以及挖开周围土壤，校正位置，然后重新回填等。

3.裂缝

建筑物裂缝情况复杂，所反映的问题也不相同。有的裂缝本身危害性并不大，处理也较容易，但裂缝的出现，往往是建筑物破坏的征兆；有的裂缝本身危害性很大，如能及时妥善处理，对整个建筑物安全没有多大影响；有的裂缝本身没有什么危害性，也不影响整个建筑物的安全，如混凝土表面干缩裂缝。

裂缝原因及处理措施很多，归纳起来有以下几种：①温度裂缝。如渡槽的立柱，多孔水闸的闸墩，混凝土坝的坝体，大直径的管道纵缝，桥梁的混凝土栏杆等，反映了建筑物本身还不能适应温度变化的要求。根据具体情况，按照温差大小，用覆盖物调整温差、增加伸缩缝等办法，予以处理。②不均匀沉陷产生的裂缝。地基如发生不均匀沉陷，可能引起建筑物整体或局部裂缝。发现沉陷裂缝后，必须严加观测，掌握变化情况，如果地基沉陷已达到稳定，同时又不影响建筑物的安全，可仅对裂缝作封闭处理。③超负荷的外力造成的裂缝，常出现于桥梁板和挡土墙的墙面等。这种裂缝，其本身的危害性虽小，但多是建筑物发生破坏的征兆，必须十分注意。发现这类裂缝后，必须分析建筑物的整体安全问题，采取加固措施，并严禁超载运用。④冻胀破坏形成的裂缝。冻胀引起建筑物裂缝，多见于渠道混凝土板衬砌工程。板下的土壤冻胀向上顶起，致使混凝土板裂缝。土壤冻胀严重的程度，取决于坡面土壤水分的含量，所以，防止这种裂缝的根本措施是精心施工，保证混凝土板衬砌工程质量，特别是要做好伸缩缝的止水以防止坡面进水。对已经出现的裂缝，应当细致填补，防止继续进水使裂缝扩大。

4.渗漏

渗漏的原因一般有：建筑物产生裂缝，止水设备发生故障或损坏，施工质量差，以及基础渗漏等。

各种渗漏的处理办法如下：①裂缝渗水。对于气温变化引起的胀缩或者因地基继续下沉而尚未稳定下来的渗水裂缝，一般只能用塑性材料处理，以适应裂缝继续变化的要求。常用的塑性材料有沥青、橡胶等。具体做法是将裂缝凿开，然后用橡胶或沥青麻布填实；对于已经稳定下来，不再受气温变化影响的渗水裂缝，可用水泥沙浆封闭裂缝，喷浆抹面防渗。②建筑物的止水设备失效。如闸门的止水胶带、伸缩缝内所填沥青、止水橡皮以及止水铜片等的损坏而漏水，应及时修补或更换。③建筑物施工质量差产生漏水。如砖石砌体，因灰浆填塞不实、勾缝不好；现浇或预制的混凝土管捣固不实、接头封闭不严而发生渗水甚至漏水现象。处理的方法，一般是用水泥沙浆抹面或喷浆，涂抹沥青和用沥青油麻、石棉水泥填塞等办法。如施工质量太差造成建筑物裂缝破坏的，则应认真修补或进行改建。④建筑物基础渗漏。其主要原因是，上游水头过大，防渗措施遭到破坏或者没有防渗措施；基础土壤松散、透水性较大等。防止和减少基础渗漏的办法是：降低上游水位；增设或修复防渗设备，如在上游用粘土铺盖，修建截水墙，打防渗板桩，进行帷幕灌浆等，以截堵和减少渗漏水量。另外在建筑物基础下游，还要加强反滤设施，降低渗透压力，防止土粒流失。

5.滑坡与鼓肚

衬砌渠槽及建筑物进出口的两边护坡，往往发生滑坡与鼓肚现象。主要原因是：①衬砌背后土压力过大（多因土坡高陡或堆置重物引起）；②底部结构不合理或水流冲刷；③雨水和其他来水侵入土坡，使土壤饱和，土压力增大；④冰冻的影响。

防治时，可针对发生原因，采取改变结构形式、放缓边坡、减小土壤压力、修建排水沟、铺设垫层、排除来水或渗水等不同措施。对于已经发生的滑坡与鼓肚，要及时翻修处理，以免扩大。

6.冲刷与磨损

建筑物投入运用后，常在其上下游发生不同程度的冲刷，特别是闸、坝、跌水和陡坡的下游以及护岸，导流工程中丁坝的坝头和顺坝的坡脚等。另外，在高速水流部分多发生磨损。

（1）建筑物进出口的冲刷。建筑物进出口与土渠衔接部分，特别是出口，冲刷较为严重，其主要原因是由于水流断面缩窄，流速加大，以及土渠和砌护部分糙率不同。冲刷严重的可采取边坡、渠底加糙，加深齿墙，延长砌护段，扩大或增设消能设施等办法，加以处理。对流速不大但垮岸严重的也可采取打桩编柳等生物措施。

（2）跌水、陡坡下游的冲刷。主要原因是：跌口单宽流量过大；消力池长度、深度不够或形式不良；出口衔接不当，如渐变段过短，连接不平顺等。防止办法：一是对下游冲刷段进行砌护；二是加深、加宽消力池及对消力设备进行改建改善。

（3）治河工程中的丁坝坝头和顺坝坡脚冲刷。这是治河工程中常见而维修费用较大的问题之一。陕西省人民引渭渠渠首大坝上下游布设的几十座丁坝，每年都要抛填大量片石，编制铅丝笼，补修坝头，近几年来，他们在实践中摸索了浆砌块石和大体积混凝土固定坝头的经验，代替了铅丝笼装片石的办法，效果很好，而且费用大大减少。

（4）高速水流对建筑物的磨损。陡坡跌水的陡坡段和跌槽、滚水坝的坝面、泄水闸、冲沙闸的闸底等，由于长期承受高速水流冲刷，常发生严重磨损。这些冲刷磨损部位，往往隐蔽于水下，不易发现。因此，重大建筑物应定期排水检查，以掌握冲刷磨损情况。脱落的灰缝要及时用高强度的水泥砂浆塞实、抹平；严重磨损部位，可用水泥砂浆抹面或喷浆；要求抗磨能力较高的部分，可用环氧树脂等耐磨材料涂抹，或嵌砌铸铁板。(www.xing528.com)

7.建筑物周围土体的变形

建筑物侧墙背后及基础下部的土壤，由于渗流冲淘，或湿陷下沉等原因，形成空洞，如不及时发现处理，则会引起严重事故。为了及时发现建筑物周围土壤的变动，应加强经常检查。检查时可用敲打听声的办法判断有无空洞，或采取锥探、坑探的办法进行检查。当上游水位较高，侧墙后及护坦下渗流较大时，应对渗水流量及浑浊度进行观测，以便掌握土粒流失情况。如发现空洞，可采用灌浆或开挖回填的办法处理，并应采取措施防止土粒流失。

8.木结构的防腐

所有木制建筑物，都必须做好防腐处理。防腐方法，一般采用涂油漆或沥青浸煮。木料的防腐剂还有水溶防腐剂（如氮化钠、氟硅酸钠等）与防腐油剂（如煤粉油、页岩油、木馏油、煤焦熊油）。使用这些防腐剂的方法有：①涂于木料表面，使之渐渐渗入；②将木料浸入防腐剂中；③先投入热液槽中，然后再投入冷液槽中。有些体积较大的木结构，还可用水泥沙浆抹面防腐。具体方法是：先在木结构表面钉上小铁钉，并用细铁丝连接成网状，再分层填抹水泥沙浆，即可形成钢丝网水泥保护层。

（三）输水与配水建筑物的改造措施

在灌溉工程改建中，由于渠道的改线、调整比降或扩大断面，原有建筑物不能适应新的要求，必须进行改建；有的建筑物由于选型不当、结构不合理或运用损坏，也须及时改善改建。建筑物改建时，必须本着节约的原则，尽量利用原有部分，因地制宜，就地取材，合理安排施工工期，严格保证工程质量，不得妨碍灌溉用水。

1.桥梁的改建

桥梁桥面过高的，可以采取拱桥改平板、桥梁改倒虹等办法，降低桥面。桥面过低，必须升高时，可以来取加高桥墩或在原桥上另建高桥等办法。

桥孔过水能力需要少量加大的，可以采取降低桥孔底高，或用水泥沙浆抹面以减小桥墩、侧墙及进出口翼墙糙率等办法增大桥孔过水能力。若流量增加较多，必须扩大桥孔时，可以采取增加孔数、加大跨度等办法。多孔桥梁还可采取改用双曲拱、槽形钢筋混凝土板等形式以加大桥孔跨度，减少桥墩数目或厚度等办法，增大过水断面。

桥面需少量加宽时，可于桥面一侧或两侧增设钢筋混凝土悬臂板。加宽较多时，则需延长下部结构（如桥墩、桥柱等），然后再加宽桥面。

2.水闸的改建

水闸的钢筋混凝土工作桥（即启闭机盖板）常因闸门运用不当而发生破坏，如板与闸墩连接处发生裂缝、板面中间发生裂缝等。改建时，可在闸墩增加直立钢筋与盖板受力钢筋相连，在板中增加适量负筋。但应严格执行闸门操作规格，以防再坏。

闸底若需升高，可在原闸底上加铺混凝土或片石。升高尺寸过大时，可先填一层灰土，再在灰土上浇筑混凝土或铺砌片石，以节约用材，降低工程造价。若需降低闸底，可先将原有闸底拆除，然后将闸底板下基土逐段掏出，并填塞顶制好的混凝土块或铺砌片石，最后再按要求铺筑闸底。

渠道流量增加较大，需要扩宽或增加闸孔时，一般可在一侧进行。增加孔数在两孔以上时，可将原边墩加以整修，改作中墩，省工省料，施工方便。

更换闸板，闸槽需要扩宽时，可将原闸槽混凝土或砌石凿去一部分，在凿毛面上，抹一层厚1.0cm左右的水泥砂浆，然后再根据所缺尺寸浇筑混凝土或用高标号水泥砂浆作成新槽。

有些水闸，闸后冲刷严重，消能工程破坏，进行改建时，应根据运用中存在的问题，经过水力计算或模型试验，确定新的消能工程。一般采取的措施有加糙、延长砌护段以及增建或加深消力塘等。

有的水闸，进口上游翼墙伸入渠中过长，影响进水。改建时，可将上游翼墙截短，改建成符合水流扩散形态的冀墙，以改善水流条件。

3.渡槽的改建

需要增加渡槽过水能力时，可根据具体条件采取下述方法：①当槽身为砌石时，可用水泥砂浆抹面，减少糙率，增大过水能力。②加高挡身。③调整渡槽上下游渠道比降，使渡槽进口水位抬高，出口水位降低，加大水面比降以增大过水能力。④扩宽槽身。若为砌石渡槽，可拆除砌石槽壁，改为混凝土槽壁，增大过水断面。⑤小型的预制钢筋混凝土管式、“U”形渡槽以及钢丝网水泥薄壳渡槽，加大过水能力可以采取调换槽身或调整槽身比降等办法。

有的渡槽设计时没有考虑交通要求，管理运用很不方便，必须增设人行桥。较大渡槽，一般可在两侧槽壁上铺设盖板；小型渡槽，可在槽顶中间铺设盖板。若要修建通过车辆的桥梁，必须对原设计进行验算，不可任意在渡槽上面架桥。

4.跌水的改建

由于渠道改建，上游渠底抬高以后，跌水进口亦需相应升高。直落式跌水，可升高胸墙，另开缺口，并以渐变段与土渠重新连接；陡坡式跌水，可拆除缺口，上延陡坡段，重修缺口。升高后的跌水下游消能工程应重新验算，如有必要，亦应改建。如上游渠道抬高较大时，可在已有跌水上游一定距离处，根据渠道规划要求与具体情况增建新跌水。

下游渠道高程降低不大时，可在原有跌水消力塘以下修一小型溢流堰，并接以消力塘。如果高程降低较大时，可在下游一定距离处新修跌水。

当流量增加，跌水需要扩大时，可采取扩大跌水缺口、升高护坡、扩大跌塘等办法加以改建。

跌水下游消能不良，造成严重冲刷，是很普遍的问题。其解决途径有两个方面：一是对渠道进行砌护，增大渠道抗冲刷能力；另一是对跌水消能工程进行改建，充分消杀水流能量。常用的几种改进消能的措施是：

（1）在陡坡段人工加糙，加糙形式有：①加设交错式矩形糙条：宜用于底坡为1/2～1/3、跌差较大的陡坡段。②加设分流墙、交错式糙条及单人字形糙条，并在消力塘前端加设三角形或梯形消力齿：这三种形式，适用于坡底为1/1.5～1/2.5，而且跌差较小的陡坡。③双人字加糙：适用于底坡1/4～1/5，落差为3～5m，而且侧坡扩散角很小或不扩散之陡坡。

（2）消力塘加设辅助消能工，并适当延长下游护砌：矩形消力塘中，加设矩形导流肋墙与梯形消力齿排联合布置，消能效果良好。加设肋墙位于陡坡下端消力塘的两侧上。

上述两种方法，如能联合采用，则可获得更好的消能效果。尤其对于跌差为5～10m者，若仅靠消力塘加设消能工，仍然很难达到完满的消能要求。

（3）采用菱形陡坡跌水，且在消力塘前部加设导流肋，具有良好的消能作用。消力塘为梯形的，且塘的底宽小于渠道底宽时，可参考菱形陡坡跌水的布置，将陡坡与消力塘连接部分进行适当改造，便符合菱形条件，并加一定的消能工，以解决消能问题。