【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標號為W4。(5)干渠渠底縱坡盡量采用原設(shè)計渠底縱坡，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)干渠水力計算根據(jù)以上計算分析，渠道襯砌按渠道清水設(shè)計流量進行設(shè)計，安全超高可滿足引洪淤灌的過流能力。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行襯砌。由于涵洞、橋、閘等建筑物進出口造成水位雍高或降低部分，建筑物進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。渠道過流能力及斷面尺寸確定按明渠均勻流公式計算,計算公式如下:Q= WC Ri式中 Q——渠道設(shè)計流量（m 3/s） ； W——渠道過水斷面（m 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流能力計算見表 63。 43表 63 洋河西灌區(qū)干渠水力要素計算表工程名稱 樁 號設(shè)計水深 H(m)設(shè)計渠底寬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)計縱坡 過流能力(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、下旬開始解凍，4 月份中旬化通，全年封凍期長達 5個月之久，多年平均最23大凍土深度達 138m。(1) 渠道凍害類型由于灌區(qū)封凍期長且在封凍期氣溫降到負溫，對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防滲工程的破壞。渠道基土凍融對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給，渠道基土中含水量比較高。在冬季負溫作用下，土壤中的水分發(fā)生凍結(jié)而造成土體膨脹，使混凝土開裂、隆起而折斷。在春季消融時又造成渠床表土層過濕，使土體失去強度和穩(wěn)定性，導致襯砌體的滑塌。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。混凝土屬于剛性襯砌材料，較薄，具有較高的抗壓強度，但抗拉強度較低，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，當這些拉應(yīng)力值大與混凝土在低溫下的極限應(yīng)力時，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間等直接相關(guān)，可分為以下幾種情況。 45a地下水位較深時（臨界距離以下） ，此時斷面上各點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)生輕微凍脹或無凍脹，對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，當渠內(nèi)有一定水深時，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)計凍深、凍脹量的確定a設(shè)計凍深設(shè)計凍深系指工程地點凍結(jié)濃度的設(shè)計取用值。采用《渠系工程抗凍脹設(shè)計規(guī)范》 （ＳＬ23—2022）進行計算。Ｈ d=KpKdKzH式中 Ｈ d——設(shè)計凍深（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?。籏z——地 下 水 位 影 響 系 數(shù) 。H0——工 程 地 點 的 標 準 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 ， KZ值 分 別 取 、 、 1。 設(shè) 計 凍 土 深 度 計 算 結(jié) 果 見 表64。b、 設(shè) 計 凍 脹 量凍 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 凍深 查 《 水 工 建 筑 物 抗 冰 凍 設(shè) 計 規(guī) 范》 （ SL21098） 得 出 砂 性 土 地 表 凍 脹 量 值 Δ h； 見 表 6—4。①判斷基 土的凍脹 性類別按 《渠系工程抗凍脹設(shè)計規(guī)范》(SL23—98)中地基上的凍脹性工程分類，結(jié)合凍脹量計算成果可以看出，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算根據(jù)《渠系工程抗凍脹設(shè)計規(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。對于混凝土襯砌渠道，當?shù)叵滤宦裆畲笥?2m時,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)計凍深及凍脹量成果表地下水位埋深（m） 設(shè)計凍深 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)計重點進行防凍處理。（5）防凍脹措施根據(jù)張家口市各灌區(qū)一期工程已運行 5年的渠道防凍經(jīng)驗，并參照西北河套地區(qū)渠道防凍經(jīng)驗，對于干渠襯砌斷面渠底采用柔性材料進行抗防凍。具體做法：對地下水位埋深小于 2m的渠段，渠坡整形及渠底開挖夯實，渠底采用 30cm厚干砌石護底；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)水灌溉項目實施主要是在原有輸水渠道上進行渠道防滲襯砌，以減少渠道滲漏，提高渠系水利用系數(shù)，達到節(jié)水并為下游官廳水庫多送水、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方案的比較。方案Ⅰ：以原設(shè)計渠道斷面為基礎(chǔ)進行襯砌，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，只需對現(xiàn)狀斷面稍加修整，土方量較小，工程對整個渠道及其建筑物影響較小，而且適用于清、洪兩套水灌溉的實際情況，易于被當?shù)厝罕娊邮堋７桨涪颍簩ΜF(xiàn)有斷面進行部分填筑后再進行襯砌。該方案縮減渠道過水斷面，對襯砌工程量影響不大，而增加的土方回填工程量造價遠高于減少襯砌工程量的造價，并且在新做回填土上襯砌，復(fù)坡段不易夯實，施工難度大， 48工程質(zhì)量難以保證。同時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，實用有效，根據(jù)防滲效果、工程造價、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%；糙率小渠道過水能力大，抗沖性和耐久性好，強度高,適合于機械化施工，工程造價居中；但混凝土抗凍性能與漿砌石比較差，對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，對粘土、地下水埋深較淺，排水不暢極易產(chǎn)生凍脹破壞。對渠道邊坡要求 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。缺點是襯砌斷面大，造價高，渠床糙率高，不防滲，在同等斷面情況下，過水能力小，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，對于渠道橫向不均勻沉陷適應(yīng)性強。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，對各方案進行綜合分析比較，結(jié)果詳見表65。表 65 渠道襯砌方案比較表 49洋 河西灌區(qū)地勢較為平坦，原渠邊坡較緩，交通便利，適于機械化施工，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，田塊的大小多以責任田塊為單位，一般為 2～3 畝，局部不足 1 畝。現(xiàn)主要存在著田塊大小不一、亂灌、串灌現(xiàn)象，浪費水量嚴重，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)，采取切實可行的措施加強田間節(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，達到節(jié)水、節(jié)能、增產(chǎn)的效果。 田間灌水技術(shù)設(shè)計本次設(shè)計擬按照旱作灌水畦田規(guī)格要求，即 420m規(guī)格，在項目區(qū)建設(shè)的同時對土地進行平整。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 易 50時田間工程的投入也是發(fā)展“兩高一優(yōu)”農(nóng)業(yè)的需要。為了達到掌握先進的灌水技術(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 掌握好灌水時間，按節(jié)水后的灌溉制度灌水；② 灌水時應(yīng)由毛渠或壟溝末端開始。這樣如發(fā)生決口可改澆上游的地，堵口也較為方便；③ 為縮短輸水時間，應(yīng)采用大流量、短時間放水；④ 灌溉時要隨時檢查，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 各渠首導流堤維修(1)基本情況天順渠、三干渠渠首導流堤是鋼筋石籠結(jié)構(gòu)，建成于上世紀八十年代，由于多年經(jīng)常遭受上游來水行洪的沖刷，已下沉失去了導流功能，由于多年銹蝕，鋼筋已大部分斷裂。四行渠渠首導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，鋼筋混凝土磨損嚴重，失去了導流功能。(2)工程措施為恢復(fù)導流堤引水功能，本次設(shè)計在原導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 ，由于原導流堤多年運行，堤體已達穩(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。對于因工程老化，年久失修，帶病運行的建筑物，進行維修加固處理，投入正常運用，對于損壞嚴重，無法維修