摘要：本文分析了交口灌區(qū)因排水系統不暢引起的地下水位上升，導致灌區(qū)骨干工程的損毀，對解決交口灌區(qū)干、支渠道的維修養(yǎng)護有很大的促進作用。

　　關鍵詞：土建類助理工程師論文,交口灌區(qū),防滲,試驗

　　一、灌區(qū)概況

　　交口抽渭灌區(qū)位于陜西省關中平原東部，渭河下游，是一個以渭河為灌溉水源、灌排并舉的大型電力抽水灌區(qū)。設施灌溉面積126.2萬畝，有效灌溉面積 112.96萬畝。灌區(qū)西起臨潼區(qū)石川河，東到大荔縣沙苑地區(qū)，東西長48.6km;南臨渭河，北靠蒲富鹵泊灘，南北寬31.9km。地理坐標為北緯 34°33′20″到34°50′00″,東經109°15′25″到109°48′45″。灌區(qū)轄灌西安、渭南兩市的臨潼、閻良、臨渭、富平、蒲城和大荔六個縣(區(qū))，涉及33個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))。灌區(qū)總人口79.9萬 ，其中農業(yè)人口77.5萬。

　　灌區(qū)屬暖溫帶半干旱季風區(qū)，春季少雨多風，氣候干燥，氣溫回升快;夏季高溫炎熱，常有伏旱和局部暴雨;秋季降溫迅速，氣候溫涼，多連陰雨;冬季晴冷干燥，風多而雨雪稀少。多年平均氣溫13.4℃，極端最高溫度為42.2℃，極端最低溫度-15.8℃，最大凍土深度為20cm。灌區(qū)多年平均降水量548.5mm，年內分布不均，7至9月份為 269.8mm，占年降水總量的49.2%。灌區(qū)年水面蒸發(fā)量為1003.1mm，夏季氣溫高，蒸發(fā)量大，6月～8月達436.9mm，占年蒸發(fā)量的 43.6%。灌區(qū)故有“十年九旱”之說。

　　灌區(qū)建有抽(排)水站30座，安裝機組137臺，總裝機容量29627kW。其中：抽灌泵站26 座，安裝機組108臺，總裝機容量24852kW;分八級抽水，累計凈揚程86.25m(累計總揚程95.83m)，加權平均凈揚程35.0m(加權總揚程 39.2m);灌溉設計抽水流量41.14 m3/s。建有排水站4座，安裝機組29臺，裝機容量4775kW，設計排水流量38m3/s;設計排水控制面積117萬畝，有效排水面積77萬畝。

　　灌區(qū)建有總干渠1條，長度36.2km;分干渠4條、長度59.62km;事故退水渠1條、長度5.2km;支渠34條、長度256.35km;干支渠建筑物1714座;灌區(qū)排水系統由相排、西排、東排、孝排、南排及直排六大排水系統組成，共有干溝4條、長度87.05km，支溝55條、長度 323.01km，干支溝各類建筑物1802座。

　　灌區(qū)建成后，大大改變了當地的農業(yè)生產基本條件，糧棉產量穩(wěn)步提高，是陜西省重要的糧棉生產產地之一。

　　二、工程地質與水文地質

　　1、區(qū)域地質概況

　　1)地形地貌

　　灌區(qū)西北、北、東北略高，呈“簸箕形”向灌區(qū)中、南部傾斜。自南向北，依次為渭河一級階地、二級階地、三級階地、黃土臺塬和鹵泊灘洼地。各級階地均以第三紀和第四紀下更新世時期的咸水湖沉積地層為基座，構成了灌區(qū)地下咸水的地質基礎。

　　2)地質構造

　　本區(qū)位于汾渭斷陷盆地的北部邊緣與鄂爾多斯地臺交匯地帶，受祁呂賀“山”字型構造體系的影響，發(fā)育了一系列北東向和近東西向的斷裂構造。灌區(qū)構造單元位于I21南界及I22北界，以渭河斷裂為界，構造穩(wěn)定差。

　　3)地震基本烈度

　　根據《中國地震動參數區(qū)劃圖》(GB18306-2008),工程區(qū)地震動峰值加速度為0.20g，設計地震分組為第一組，地震反應譜特征周期為0.45s，相應的地震基本烈度為Ⅷ度。

　　2、灌區(qū)水文地質

　　地下水分潛水和承壓水兩種類型。渭河一、二級階地含水層厚度35m，單井涌水量100 m3/h;三級階地含水層厚度30～60m，單井涌水量30～100 m3/h。地下水總的流向和地面坡度大體吻合，即西北流向東南。潛水面比降隨地形而異，一般在0.5～1%。

　　三、試驗緣由

　　1、灌區(qū)排水工程存在的問題

　　灌區(qū)具有較為完善的排水網絡。地下水位得到有效控制，漬澇、鹽堿兩個災害基本解除。但灌區(qū)自然損壞和人為破壞排水系統的現象比較普遍，導致排水溝系淤積嚴重，排水不暢。據初步調查統計：干溝淤積深度平均在2～3m，支溝淤積深度平均在1～2m，干支溝被傾倒的垃圾堵塞200多處，填埋耕種20.3km，占總長的5%。

　　2011年9月，灌區(qū)累計降雨259 mm，給灌區(qū)帶來巨大災害，造成明水面積達29.77萬畝，絕收5.2萬畝，許多房屋倒塌，直接經濟損失6.1億元。此次內澇災害范圍之廣、災害之重，為歷年之最。據實測資料統計，目前灌區(qū)地下水位埋深在0～2m的面積32.54萬畝，2～5m的面積39.7萬畝， 5m以上的面積59.5萬畝。灌區(qū)94km干渠中有20km為填方渠段，有74km為挖方渠段，其中挖方渠道在5m以上的14km，半挖半填的有 39km，以上渠段中位于地下水埋深0～2m區(qū)9km，2～5m區(qū)7km。

　　2、地下水埋深0～5m區(qū)域渠道工程存在的問題

　　自 1998實施的全國大型灌溉續(xù)建配套節(jié)水改造項目對全灌區(qū)干、支渠道工程進行加固改造及防滲襯砌，項目實施十多年來，灌區(qū)工程狀況得到了較大的改變，防滲能力有較大的提高，但位于灌區(qū)地下水埋深在5m以內的挖方和半挖半填渠道，由于受地下水位變化幅度的影響，部分渠道存在防滲與排水相悖的情況，導致渠底鼓起，邊坡失穩(wěn)等現象。為了進一步尋求解決方案，交口灌區(qū)擬在典型渠段進行防滲抗滑試驗。

　　四、試驗方法

　　1、典型試驗渠段的選取及其基本情況

　　結合灌區(qū)實際，經現場勘測調研，本次試驗擬選取北干渠北倪站前500m、東干渠蒲陽站前500m作為典型渠段進行防滲抗滑試驗。

　　北干渠由總干渠3號閘引水，至富平縣境內張橋站，全長15.76km，承擔著臨渭區(qū)、臨潼區(qū)、富平縣、蒲城縣四縣區(qū)，田市、官底、下吉、吝店、關山、黨睦、原任、張橋等12個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))40.80萬畝農田的灌溉輸水任務。東干渠由總干渠末尾引水，經胡家站至蒲城縣境內的南王站，全長10.48km，承擔著臨渭區(qū)、大荔縣、蒲城縣，吝店、南師、交斜、官路、張家、憑信、黨睦、下寨等11個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))31.64萬畝農田的灌溉輸水任務。北干渠北倪站前500m、東干渠蒲陽站前500m,處于灌區(qū)中部，渠道走向南北向，均為挖方渠道。該渠段屬渭河二級階地，沉積成因為全新世晚期沖積成因黃土，黃土狀砂質黏土、沙礫石，底部下更新統河湖相砂質黏土、沙礫石，屬于基座階地，土層厚度大約在30～50m之間，土層結構致密，質地比較均勻，地基承載力特征值較高，一般在 160KPa。該渠段淺層地下水以潛水形式存在，補給形式以天然降水和灌溉水為主，近幾年年內除秋季外地下水埋深基本穩(wěn)定在3m～4m左右，但8、9月份多雨季節(jié)地下水位會有較快上升。地下水礦化度在0～1.7g/L，地下水質一般。由于地下水位埋深較淺，受水位變化幅度的影響，該渠段防滲與排水相悖的情況較為嚴重，襯破板、渠岸曾發(fā)生多次坍塌，雖經多次處理，仍無法從根本上解決問題。2011年秋季持續(xù)強降雨，造成該渠段襯砌板結構完全損毀，渠岸垮塌嚴重，渠堤整體滑塌(如下圖所示)，水毀極為嚴重，嚴重的水毀造成北干渠、東干渠過水能力降低，無法正常運行，特別是夏灌，很難滿足抗旱需求，直接威脅下游農田的正常灌溉。

　　2、典型渠段防滲抗滑試驗設計

　　1)渠道襯砌設計情況

　　北干渠北倪站前500m、東干渠蒲陽站前500m，該渠段橫斷面設計方案均為弧腳梯形，內坡比1:1.25、1：1，水力參數如下表所示。襯砌結構形式為漿砌石襯砌，弧腳底板厚度50cm，邊坡板厚度30～50cm，采用M7.5水泥砂漿砌筑， M10水泥砂漿抹面，弧腳底板基礎采用拋石處理。每8m設一道橫向伸縮縫，縫寬2cm，采用瀝青砂板條填充。該渠段水毀修復目前尚未實施。

　　力要素表：

　　2、防滲抗滑試驗

　　利用已有成功經驗，在試驗段進行現場防滲抗滑試驗。借鑒的成功經驗為：增設渠基排水系統，即在渠底、渠坡混凝土或砌石防滲層設置適當間距的逆止式排水器及排水管組成渠基排水系統，當地下水位低于渠道水位時，由混凝土或砌石防滲層和逆止式排水器組成防滲系統，解決了渠道滲漏問題;當地下水位高于渠道水位時，由逆止式排水器及排水管組成地下水的排出系統，減弱了渠基地下水揚壓力對邊坡板的頂托作用，使邊坡板不至于受頂托作用而發(fā)生錯位并產生滑坡破壞。通過增設渠基排水系統解決地下水揚壓力對防滲層結構的頂托破壞在我國地下水位較高區(qū)域渠道防滲工程中已得到廣泛應用，效果良好。

　　借鑒上述經驗，結合試驗段實際情況，經分析論證，擬采取的試驗方法及參數為：增設渠基排水系統，即試驗段渠道每隔4m在砌石防滲層渠底中心處、高于渠底0.7m左岸渠坡處、高于渠底0.7m右岸渠坡處分別設置由逆止式排水器、排水管及反濾層組成的渠基排水通道。逆止式排水器規(guī)格為DN80，排水管選用φ100PVC-U 管，管口采用500mm×500mm無紡布土工織物綁扎，下部鋪設500mm×500mm×200mm反濾料墊層。另外，為了便于觀測試驗渠段地下水位變化情況，擬在左、右岸渠堤分別設置5孔、共設置10孔地下水位觀測井，觀測井孔徑D=300mm，井深20m，采用混凝土井管。

　　五、試驗目的與結果

　　在借鑒已成經驗的基礎上提出新的襯砌方案，解決水位變化較大渠段的防滲抗滑問題。通過灌區(qū)兩個灌溉年度的通水運行，利用取得了良好的效果，值得在高地下水位區(qū)推廣和使用。

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