□韩 莉（项城市水利局）

引沙补源工程的规划与设计

□韩 莉（项城市水利局）

项城市引沙补源工程实施后，通过沟渠开挖、疏浚和桥、涵、闸等配套建筑物的建设，灌区能整体发挥效益，为灌区内农田提供充足水源，还可补充地下水，改善工业和生活用水条件，使灌区水资源短缺的矛盾得到缓解，为灌区农业的旱涝保收与工业的发展提供条件。

灌区；引沙补源；工程；规划；设计

0 前言

沙河项城灌区位于项城市城区北部沙河右岸，是一处灌排结合，以补源灌溉为主的大型灌区，规划灌溉面积为20000hm2，包括汾河以北的南顿、郑郭、丁集、永丰、范集、高寺、王明口、官会镇和花园、千佛阁办事处。为做好沙河项城灌区待建取水工程的选址，项城市水利局组织工程技术人员对项城长虹运河以北的花园办事处5个村和沙河郑埠口闸西部商水县黄寨乡2个村的地物、地貌进行了查勘。

1 规划范围和目标任务

1.1 规划范围

规划范围为长虹运河以北至商水黄寨乡童岗以南的黄桥沟、杨营渠、赵黄沟、潘庄沟、张横沟、驸马沟等6条沟渠。

1.2 目标任务

通过对引沙工程建设，使规划城区河湖生态用水问题得到初步解决。利用商水县黄寨乡黄桥沟下游沙河防洪闸引沙河水，项城市规划城区河湖内需常年储水量320万m3。

2 工程规划

2.1 规划建设标准

2.1.1 渠沟及引排建筑物级别

《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）规定：引水渠道的级别应根据引水流量的大小确定，引水流量50～200m3/s的渠道级别为3级，引水流量10～50m3/s的渠道级别为4级，引水流量＜10m3/s的渠道级别为5级；水闸建筑物的级别根据其过流量确定，过流量5～20m3/s的为4级建筑物，过流量＜5 m3/s的为5级建筑物。根据以上规定确定本工程沟道及建筑物工程级别如下：

驸马沟规划流量57.90m3/s，为3级渠道；黄桥沟规划流量11.40m3/s，张横沟规划流量10.45m3/s，为4级渠道。

灌排建筑物：本工程拟建的水闸沟渠建筑物设计过流量均＜20m3/s，建筑物级别均为4级。

2.1.2 桥梁工程建设标准

工程修建桥梁生产桥设计荷载标准按公路—II级折减，其中车道荷载采用公路—II级车道荷载效应的0.80倍，车辆荷载采用公路—II级车辆荷载效应的0.70倍；交通桥设计荷载标准按公路—Ⅱ级，高速引道交通桥设计荷载标准按公路—Ⅰ级。

2.1.3 规划排涝标准

根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）,结合当地水利工程发展现状，本工程各引水沟渠排水面积均＜100km2，设计排涝标准按5a一遇。

2.2 工程布局

本工程引水线路自沙河黄桥闸引水至入长虹运河口自上而下共需治理沟渠6条，其中新挖渠道1条，清淤疏浚沟道5条。具体为：黄桥沟：自黄桥闸沿黄桥沟往西至商水县黄寨乡杨营村北，长700m；杨营渠：自杨营村北往东北方向至赵营村西，长3200m；赵黄沟：自赵营村西至潘庄北，长1900m；潘庄北沟：自潘庄北部赵黄沟沿现有生产路往西至张横沟，长600m；张横沟：自潘庄西北至腰庄西入驸马沟，长1900m；驸马沟：自腰庄西沿驸马沟往东南方向入长虹运河，长1450m。

2.3 主要工程措施和建设内容

本工程主要采用措施有沟道整治工程、水系连通工程、护岸工程。

2.3.1 沟道整治工程

本次规划清淤疏浚沟道5条，清淤疏浚长6550m；规划建水闸1座、桥梁11座，累计桥面积900m2。

2.3.2 水系连通工程

沟道连通：新开挖杨营渠水系连通工程，长3200m，新建分水闸1座、建桥梁8座。

2.3.3 护岸工程

渠道防渗可采用多种型式，工程中常用的有混凝土衬砌防渗，浆砌块石护坡防渗，土工膜铺设防渗等。混凝土衬砌防渗可减少水渗透损失85%～95%，浆砌块石护坡防渗可减少水渗透损失60%～70%，土工膜铺设防渗可减少水渗透损失90%左右。本工程的各沟渠段为引沙干渠，从防渗效果、施工工艺、工程投资、使用年限等方面综合比较，确定采用现浇混凝土和混凝土框格护砌方案。

2.4 引沙工程流量计算

2.4.1 引水流量

项城市规划城区河湖储水量320万m3。每年2次全部换水，每次充水时间拟定10d，引水量损失（包括蒸发和渗漏）按20%计算，经计算引水流量为5m3/s.

2.4.2 除涝流量

2.4.2.1 设计洪峰流量计算方法：平原区设计洪峰流量采用平原排涝模数法，公式如下：

式中：Q—洪峰流量（m3/s）；R—24h设计暴雨径流深（mm）；F—流域面积（km2）；α—洪峰折减系数；K—峰量关系综合系数。

2.4.2.2 河道设计洪峰流量计算

设计暴雨：时段采用24h，设计暴雨参数均值和变差系数由2005年《河南省暴雨参数图集》查流域重心点得到：

产流计算：用24h设计雨量查70对口水文次降雨径流关系P+Pa～R查得24h设计净雨量，本流域采用对口2线；5a一遇设计净雨R为66.20mm。

汇流计算：设计洪峰流量采用平原排涝模数公式计算；考虑市境内河道附近地形条件，洪峰折减系数5a一遇取1；峰量关系综合系数K，本次计算取0.04。

2.5 河道治理工程

项城引沙骨干工程为利用现有沟道黄桥沟、赵黄沟、张横沟、潘庄北沟、驸马沟等排水沟引水，故这些沟道为灌排合一沟道，沟道断面同时满足引水和除涝要求。

沙河黄桥闸正常蓄水位为42.50m，考虑非正常蓄水期，暂定蓄水位为42m，规划水深2m，取水口处渠底高程为40m。

河道疏浚采用梯形断面，引水流量5m3/s，按照曼宁公式推求渠道断面，并用满足沟道5a一遇除涝断面校核，取二者较大值。

2.6 水系连通工程

杨营渠是本次新挖的引沙水系连通工程，源于黄桥沟，自北向南流入赵黄沟，全长3200m。规划成果为底宽1m，水深2m，坡比12，慥率0.03，比降1/6000，土方89600m3。

2.7 护岸工程

本次沟渠护岸工程结构型式采用现浇混凝土和混凝土框格两种形式，引水水位以下采用现浇混凝土形式，厚度0.12cm；引水水位以上采用混凝土框格。规划对所有清淤和开挖沟渠段实施护岸工程，岸坡防护总长19500m。

2.8 配套建筑工程

2.8.1 桥梁工程

①桥梁现状情况。项城市城区引沙工程6条沟渠共有桥梁8座，多是20世纪50-70年代所建，一般为砖砌。受当时条件制约，桥梁设计标准低，桥跨小，过流能力远远不能满足防洪要求。这些桥梁经过几十年运用，现状普遍存在着桥板单薄、断裂，桥墩裂缝，桥面损坏，栏杆缺失等问题，项目区有部分桥梁为漫水桥，河道行洪时桥面过水，不仅严重阻碍洪水下泄，而且桥上不能通行，阻断两岸交通，给两岸群众生产生活带来极大不便。②桥梁规划。根据沟渠桥梁现状情况，本次规划对原设计标准低、阻水严重、桥况差、河道疏浚对桥梁影响较大的桥梁拆除重建9座，新建桥梁10座。

本次规划累计建设桥涵面积1340m2。重建桥梁根据各河道规划断面要求确定桥长，桥面宽度生产桥净宽5m，交通桥7m，两侧设钢筋混凝土防撞墩，穿越高速公路引道的桥面净宽20m；桥梁上部结构均采用装配式钢筋混凝土预应力空心板，下部采用双柱式摩擦灌注桩基础和砼墩基础2种型式。

2.8.2 涵闸工程

①涵闸现状情况：项城市引沙工程取水口处现有黄桥沟闸1座，该闸为近期修建，运行状况较好，能满足本次规划引水的要求。②涵闸规划：黄桥沟是商水县黄寨乡的主要排涝沟，排涝流量11.40m3/s，因引沙工程是通过黄桥沟引水倒流至杨营渠，为防止汛期黄桥沟涝水流入杨营渠，规划在杨营渠首新建分水闸1座；为满足商水县对黄桥沟的灌排要求，规划在杨营渠分水闸处的黄桥沟上游新建节制闸1座。

规划杨营渠分水闸采用涵洞平底板型式，闸孔取1～2×2.5m（孔-宽×高）；黄桥沟节制闸按20a一遇防洪标准，均采用开敞式平底板型式，闸孔根据所在河段相应防洪流量确定，规划选取1～3×3m（孔-宽×高）。

3 工程投资估算及工程效益

工程估算总投资4713.20万元，其中：渠道开挖疏浚及护砌3210万元，引水闸工程494.00万元，桥梁工程1009.20万元。（本工程未考虑占地及拆迁补偿费用）

本规划工程实施后，共有8个镇、2个办事处的20000hm2耕地和40.80万人受益，年增加农业产值3000万元，经济效益十分显著。

4 结语

项城市引沙补源工程实施后，通过沟渠开挖、疏浚和桥、涵、闸等配套建筑物的建设，灌区能整体发挥效益，为灌区内农田提供充足水源，还可补充地下水，改善工业和生活用水条件，使灌区水资源短缺的矛盾得到缓解，为灌区农业的旱涝保收与工业的发展提供条件。同时还可以通过合理灌排对地下水位进行调控，防止次生盐碱化发生，使生态环境向良性循环的方向发展。地表水源也会得到及时补充，有利于灌区内农民发展养殖业，增加农民收入，改善农村产业结构组成。

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2017-8-14

编辑：刘长垠 韦诗佳