【正文】 (1) 邊坡系數(shù)盡量采用原渠道邊坡系數(shù)，混凝土襯砌渠道為 m=，漿砌石邊墻渠道為 m=。 (2)混凝土襯砌段糙率值采用 n=；漿砌石邊墻、干砌石渠底襯砌段糙率值采用 n=， ；漿砌石邊墻、混凝土渠底襯砌段糙率值采用 n=。(3) 襯砌堤頂超高。依據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 ，本次干渠襯砌按清水流量水深加 。(4) 橫斷面：現(xiàn)澆混凝土襯砌渠段采用弧形坡腳梯形斷面加肋；漿砌石邊墻襯砌渠段采用梯形橫斷面。據(jù)《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》 ，抗?jié)B標(biāo)號(hào)為W4。(5)干渠渠底縱坡盡量采用原設(shè)計(jì)渠底縱坡，天順渠縱坡為1/1000～1/1250，拾壹渠縱坡為 1/200～1/619，南二干渠縱坡為1/210～1/695，三干渠縱坡為 1/230～1/1000，四行渠縱坡為1/200～1/826。 42(6)干渠水力計(jì)算根據(jù)以上計(jì)算分析，渠道襯砌按渠道清水設(shè)計(jì)流量進(jìn)行設(shè)計(jì)，安全超高可滿足引洪淤灌的過(guò)流能力。本次渠道襯砌高度是按現(xiàn)狀渠道上的清水流量加安全超高值進(jìn)行襯砌。由于涵洞、橋、閘等建筑物進(jìn)出口造成水位雍高或降低部分，建筑物進(jìn)出口底部高程不做調(diào)整，水位雍高部分由渠道超高值解決。渠道過(guò)流能力及斷面尺寸確定按明渠均勻流公式計(jì)算,計(jì)算公式如下:Q= WC Ri式中 Q——渠道設(shè)計(jì)流量（m 3/s） ； W——渠道過(guò)水?dāng)嗝妫╩ 2） ； C——謝才系數(shù) C= R1/6/n； R——水力半徑（cm） ；n——渠床糙率。各渠道水力要素及過(guò)流能力計(jì)算見(jiàn)表 63。 43表 63 洋河西灌區(qū)干渠水力要素計(jì)算表工程名稱 樁 號(hào)設(shè)計(jì)水深 H(m)設(shè)計(jì)渠底寬b(m)邊坡系數(shù)面積A濕周X水力半徑R糙率 n謝才系數(shù)C設(shè)計(jì)縱坡 過(guò)流能力(m 3/s) 襯砌高度（m)0+000～2+600 3 1000 2+600～8+200 2 1250 0+000～1+100 3 415 拾壹渠1+100～7+800 2 619 0+000～0+950 3 284 0+950～6+500 250 南二干 渠6+500～9+200 2 418 0+000～1+100 3 263 三干渠1+100～7+800 1000 0+000～2+900 3 650 2+900～3+900 650 3+900～5+600 2 625 5+600～8+600 2 204 1 500 1 800 44 防凍脹設(shè)計(jì)四行渠、三干渠、天順渠、拾壹渠、南二干渠 5條渠道，處于北溫帶大陸性干旱氣候地帶，平均氣溫 70C左右， 0C左右，1月份平均最低，7 月份平均最高，始凍期為每年的 10月中旬，翌年 3月中、下旬開(kāi)始解凍，4 月份中旬化通，全年封凍期長(zhǎng)達(dá) 5個(gè)月之久，多年平均最23大凍土深度達(dá) 138m。(1) 渠道凍害類型由于灌區(qū)封凍期長(zhǎng)且在封凍期氣溫降到負(fù)溫，對(duì)渠道防滲工程有一定的破壞作用，根據(jù)灌區(qū)多年觀察分析渠道凍融破壞主要由于渠道基土凍融對(duì)防滲工程的破壞。渠道基土凍融對(duì)防滲工程的破壞是由于渠道水的滲漏、地下水和其它水源補(bǔ)給，渠道基土中含水量比較高。在冬季負(fù)溫作用下，土壤中的水分發(fā)生凍結(jié)而造成土體膨脹，使混凝土開(kāi)裂、隆起而折斷。在春季消融時(shí)又造成渠床表土層過(guò)濕，使土體失去強(qiáng)度和穩(wěn)定性，導(dǎo)致襯砌體的滑塌。⑵凍害原因及破壞特征由于渠道襯砌混凝土薄，抗凍脹能力較弱?；炷翆儆趧傂砸r砌材料，較薄，具有較高的抗壓強(qiáng)度，但抗拉強(qiáng)度較低，適用拉伸變形的能力較差。在冬季混凝土襯砌與渠體基土凍結(jié)成一個(gè)整體，承受著凍結(jié)力、凍脹力，以及混凝土本身收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力等，當(dāng)這些拉應(yīng)力值大與混凝土在低溫下的極限應(yīng)力時(shí)，板體就發(fā)生破壞。其主要形式主要有：膨脹裂縫、隆起架空和滑塌。渠床冬季的地下水位高低與渠床所在位置的水文地質(zhì)條件以及襯砌的防滲好壞和渠道行水時(shí)間等直接相關(guān)，可分為以下幾種情況。 45a地下水位較深時(shí)（臨界距離以下） ，此時(shí)斷面上各點(diǎn)的凍脹量取決于土體中含水量的高低，一般只有渠體和渠坡下部發(fā)生輕微凍脹或無(wú)凍脹，對(duì)襯砌體的破壞作用不大。b地下水位在渠底以下但小于臨界距離，渠道內(nèi)不積水，此時(shí)渠底將有較大的凍脹，并沿渠坡向上，凍脹量從大到小。c地下水位高于渠底，渠內(nèi)冬季積水，當(dāng)渠內(nèi)有一定水深時(shí)，由于渠內(nèi)水結(jié)冰的保溫作用，渠底凍脹較小，甚至渠底不凍而無(wú)凍脹現(xiàn)象。而在冰面以上一定范圍內(nèi)凍脹量最大。綜上所述：渠道凍結(jié)和水分特征，造成了斷面上各點(diǎn)的凍脹不均勻，以渠底中部和渠坡（1/2～1/3）處凍脹最大，這是渠道凍融期變形的基本特征，也是襯砌破壞的最基本特征。（3）設(shè)計(jì)凍深、凍脹量的確定a設(shè)計(jì)凍深設(shè)計(jì)凍深系指工程地點(diǎn)凍結(jié)濃度的設(shè)計(jì)取用值。采用《渠系工程抗凍脹設(shè)計(jì)規(guī)范》 （ＳＬ23—2022）進(jìn)行計(jì)算。Ｈ d=KpKdKzH式中 Ｈ d——設(shè)計(jì)凍深（cm） ，灌區(qū)平均凍深 ；Kp ——凍深年季變化的頻率模比系數(shù)，本灌區(qū)襯砌渠道為 4級(jí)建筑物，Kp按頻率為 10%的曲線查取，查圖 =；Kd——日照及其遮蔭程度影響系數(shù)，本灌區(qū)渠道主要為東西向，K d??；Kz——地 下 水 位 影 響 系 數(shù) 。H0——工 程 地 點(diǎn) 的 標(biāo) 準(zhǔn) 凍 深 （ cm） ， 取 多 年 平 均 最 大 凍 土 深 度 為 138cm 46KZ與 地 下 水 位 埋 深 、 土 壤 類 別 有 關(guān) ， 本 灌 區(qū) 所 屬 渠 道 土 質(zhì) 基 本 為 砂 壤 土 ， 地 下水 位埋 深 在 1m、 、 2m及 以 上 時(shí) ， KZ值 分 別 取 、 、 1。 設(shè) 計(jì) 凍 土 深 度 計(jì) 算 結(jié) 果 見(jiàn) 表64。b、 設(shè) 計(jì) 凍 脹 量?jī)?脹 量 是 指 年 凍 結(jié) 周 期 內(nèi) 天 然 狀 態(tài) 下 凍 結(jié) 前 地 表 至 凍 結(jié) 期 內(nèi) 地 表 法 線 方 向 的最 大 差 值 。 本 灌 區(qū) 內(nèi) 渠 道 走 向 主 要 為 東 西 走 向 ， 土 質(zhì) 為 沙 壤 土 。 根 據(jù) 灌 區(qū) 地 下 水 位埋 深 和 設(shè) 計(jì) 凍深 查 《 水 工 建 筑 物 抗 冰 凍 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范》 （ SL21098） 得 出 砂 性 土 地 表 凍 脹 量 值 Δ h； 見(jiàn) 表 6—4。①判斷基 土的凍脹 性類別按 《渠系工程抗凍脹設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL23—98)中地基上的凍脹性工程分類，結(jié)合凍脹量計(jì)算成果可以看出，灌區(qū)渠道基本屬于 1～2 類凍脹。②渠道防滲工程凍脹變形驗(yàn)算根據(jù)《渠系工程抗凍脹設(shè)計(jì)規(guī)范》襯砌混凝土渠道深度小于 ，大于 ，混凝土襯砌渠道允許位移值為～。砌石渠道允許位移 1～3cm。根據(jù)渠道凍脹量計(jì)算成果并結(jié)合灌區(qū)地下水位埋深情況，漿砌石襯砌渠道可不做防凍處理。對(duì)于混凝土襯砌渠道，當(dāng)?shù)叵滤宦裆畲笥?2m時(shí),凍脹量△h 均小于 ，可不做防凍脹處理,反之渠道襯砌需做防凍處理。(4) 灌區(qū)干渠防凍布置表 64 設(shè)計(jì)凍深及凍脹量成果表地下水位埋深（m） 設(shè)計(jì)凍深 Hd 凍脹量 Δh 備注1 5 2 土質(zhì)為砂壤土 47本灌區(qū)天順渠 0+000～2+600 段、拾壹渠 0+000～1+100 段、南二干渠0+000～0+950 段、四行渠 2+900～5+600 段和 0+000～0+400 段地下水位埋深小于 2m需做防凍處理外，其余渠段地下水位埋深均大于 2m，本次設(shè)計(jì)重點(diǎn)進(jìn)行防凍處理。（5）防凍脹措施根據(jù)張家口市各灌區(qū)一期工程已運(yùn)行 5年的渠道防凍經(jīng)驗(yàn)，并參照西北河套地區(qū)渠道防凍經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于干渠襯砌斷面渠底采用柔性材料進(jìn)行抗防凍。具體做法：對(duì)地下水位埋深小于 2m的渠段，渠坡整形及渠底開(kāi)挖夯實(shí)，渠底采用 30cm厚干砌石護(hù)底；地下水位埋深均大于 2m的渠段，現(xiàn)澆混凝土襯砌結(jié)構(gòu)形式采用弧形坡腳梯形斷面加肋，邊坡、渠底加縫的型式進(jìn)行防凍。斷面結(jié)構(gòu)加肋梁可以增加混凝土板的剛度，渠底、邊坡加縫可以使不規(guī)則裂縫規(guī)則化。 渠道襯砌形式及結(jié)構(gòu)（1）襯砌斷面比較本次節(jié)水灌溉項(xiàng)目實(shí)施主要是在原有輸水渠道上進(jìn)行渠道防滲襯砌，以減少渠道滲漏，提高渠系水利用系數(shù)，達(dá)到節(jié)水并為下游官?gòu)d水庫(kù)多送水、送好水的目的。在襯砌斷面選擇上，由于襯砌渠道糙率減小，輸水能力加大，所以我們比較了縮窄渠道斷面和維持原斷面襯砌兩個(gè)方案的比較。方案Ⅰ：以原設(shè)計(jì)渠道斷面為基礎(chǔ)進(jìn)行襯砌，只襯砌清水流量加安全超高的高度。該方案襯砌渠底寬與未襯砌前基本接近，渠坡穩(wěn)定，襯砌深度較小，只需對(duì)現(xiàn)狀斷面稍加修整，土方量較小，工程對(duì)整個(gè)渠道及其建筑物影響較小，而且適用于清、洪兩套水灌溉的實(shí)際情況，易于被當(dāng)?shù)厝罕娊邮?。方案Ⅱ：?duì)現(xiàn)有斷面進(jìn)行部分填筑后再進(jìn)行襯砌。該方案縮減渠道過(guò)水?dāng)嗝?，?duì)襯砌工程量影響不大，而增加的土方回填工程量造價(jià)遠(yuǎn)高于減少襯砌工程量的造價(jià)，并且在新做回填土上襯砌，復(fù)坡段不易夯實(shí)，施工難度大， 48工程質(zhì)量難以保證。同時(shí)考慮到和原有襯砌渠段及非襯砌段的平順相接，該方案很不合理。因此，經(jīng)方案比較，推薦采用方案Ⅰ。（2）渠道防滲材料方案比較干渠襯砌的主要目的是減少滲流量，所以材料的選擇應(yīng)因地制宜，實(shí)用有效，根據(jù)防滲效果、工程造價(jià)、施工難易程度決定。①干渠現(xiàn)澆混凝土襯砌干渠現(xiàn)澆混凝土襯砌渠道防滲效果好,可減少輸水損失的 80～90%；糙率小渠道過(guò)水能力大，抗沖性和耐久性好，強(qiáng)度高,適合于機(jī)械化施工，工程造價(jià)居中；但混凝土抗凍性能與漿砌石比較差，對(duì)于渠道橫向不均勻沉陷適應(yīng)性差，根據(jù) 2022年工程完成情況看，混凝土現(xiàn)澆襯砌對(duì)渠道土質(zhì)為砂土、砂壤且地下水埋深較大渠段較為適宜，對(duì)粘土、地下水埋深較淺，排水不暢極易產(chǎn)生凍脹破壞。對(duì)渠道邊坡要求 1：～。②漿砌塊石、干砌塊石襯砌該種襯砌型式整體性較好，防凍能力強(qiáng)。缺點(diǎn)是襯砌斷面大，造價(jià)高，渠床糙率高，不防滲，在同等斷面情況下，過(guò)水能力小，所以在地下水位埋深較淺不需要考慮滲漏的部分渠段采用該種形式。③預(yù)制混凝土襯砌混凝土預(yù)制件襯砌，對(duì)于渠道橫向不均勻沉陷適應(yīng)性強(qiáng)。但防滲效果較差，混凝土抗凍性能較差，維修率高，整體性差，造價(jià)高，施工環(huán)節(jié)多速度慢，因此本次不采用該種襯砌形式。以天順渠 2m底寬的渠道為例，對(duì)各方案進(jìn)行綜合分析比較，結(jié)果詳見(jiàn)表65。表 65 渠道襯砌方案比較表 49洋 河西灌區(qū)地勢(shì)較為平坦，原渠邊坡較緩，交通便利，適于機(jī)械化施工，且本次工程渠道段均為砂壤土，除各渠首下游段和四行渠 5+600～8+800 段地下水位埋深較小外，其余渠道地下水埋深均大于 ，故經(jīng)以上方案比較，本次工程干渠襯砌采用方案①，即干渠襯砌以現(xiàn)澆混凝土襯砌為主。 田間工程 田間灌水現(xiàn)狀目前懷安縣洋河西灌區(qū)灌水方式主要為田塊灌水，田塊的大小多以責(zé)任田塊為單位，一般為 2～3 畝，局部不足 1 畝?，F(xiàn)主要存在著田塊大小不一、亂灌、串灌現(xiàn)象，浪費(fèi)水量嚴(yán)重，影響灌水效果。為此，灌區(qū)首先從掌握灌水技術(shù)入手，積極推廣正確的灌水方法和技術(shù)，大力發(fā)展畦灌、溝灌、膜上灌溉田間灌水技術(shù)，采取切實(shí)可行的措施加強(qiáng)田間節(jié)水技術(shù)管理，不斷提高灌水質(zhì)量，以調(diào)節(jié)土壤水分、土壤肥力，達(dá)到節(jié)水、節(jié)能、增產(chǎn)的效果。 田間灌水技術(shù)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)擬按照旱作灌水畦田規(guī)格要求，即 420m規(guī)格，在項(xiàng)目區(qū)建設(shè)的同時(shí)對(duì)土地進(jìn)行平整。推廣膜上灌、溝灌、秸桿覆蓋等綜合農(nóng)業(yè)措施，減少田間滲漏量和蒸發(fā)量，提高田間水利用系數(shù)。實(shí)現(xiàn) 200畝左右一塊方田，用林網(wǎng)、道路分隔，形成農(nóng)田、林網(wǎng)、道路、干支渠為一體的高效生態(tài)農(nóng)業(yè)，改善生態(tài)環(huán)境。田間配套工程投入主要是灌區(qū)受益單位以群眾投工的方式自行解決，同方案 每延米投資 （元） 整體性 抗凍性 糙率 施工難度現(xiàn)澆混凝土 238 較好 較弱 較難預(yù)制混凝土板 502 較差 較弱 易漿砌石襯砌 444 較好 較強(qiáng) 易 50時(shí)田間工程的投入也是發(fā)展“兩高一優(yōu)”農(nóng)業(yè)的需要。為了達(dá)到掌握先進(jìn)的灌水技術(shù)之目的，除應(yīng)按上述要求搞好田間工程配套及灌水方法外，還應(yīng)做好以下工作：① 掌握好灌水時(shí)間，按節(jié)水后的灌溉制度灌水；② 灌水時(shí)應(yīng)由毛渠或壟溝末端開(kāi)始。這樣如發(fā)生決口可改澆上游的地，堵口也較為方便；③ 為縮短輸水時(shí)間，應(yīng)采用大流量、短時(shí)間放水；④ 灌溉時(shí)要隨時(shí)檢查，清除渠內(nèi)雜物，防止堵塞，造成漫堤、決堤。 建筑物工程設(shè)計(jì) 各渠首導(dǎo)流堤維修(1)基本情況天順渠、三干渠渠首導(dǎo)流堤是鋼筋石籠結(jié)構(gòu)，建成于上世紀(jì)八十年代，由于多年經(jīng)常遭受上游來(lái)水行洪的沖刷，已下沉失去了導(dǎo)流功能，由于多年銹蝕，鋼筋已大部分?jǐn)嗔?。四行渠渠首?dǎo)流堤是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由于多年洪水沖刷和河谷中滾石的撞擊，鋼筋混凝土磨損嚴(yán)重，失去了導(dǎo)流功能。(2)工程措施為恢復(fù)導(dǎo)流堤引水功能，本次設(shè)計(jì)在原導(dǎo)流堤上部裝鋼筋石籠或澆筑鋼筋混凝土，石籠厚 ，鋼筋混凝土厚 ，由于原導(dǎo)流堤多年運(yùn)行，堤體已達(dá)穩(wěn)定，穩(wěn)定分析。 渠系建筑物渠系建筑物由重建及維修兩部分組成。對(duì)于因工程老化，年久失修，帶病運(yùn)行的建筑物，進(jìn)行維修加固處理，投入正常運(yùn)用，對(duì)于損壞嚴(yán)重，無(wú)法維修