【正文】 ②渠道。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；見表 6— 4。 b、設(shè)計(jì)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。 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 KZ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 45 深在 1m、 、 2m 及以上時(shí)， KZ值分別取 、 、 1。K z Ｈ d=Kp （ 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。而在冰面以上一定范圍內(nèi)凍脹量最大。 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。 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。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。 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。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，使混凝土開裂、隆起而折斷。 (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(fù)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。 各渠道水力要 素 及過流能力計(jì)算 見表 63。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。 (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 41 滿足 引洪淤灌的 過流能力 。據(jù)《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》，抗?jié)B標(biāo)號(hào)為 W4。 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 為安全超高。 (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=。灌區(qū)渠道均屬清、洪兩 用渠道， 本次工程渠道 設(shè)計(jì)斷面 以清水流量設(shè)計(jì)，洪水流量進(jìn)行復(fù)核。 各渠道引洪流量 計(jì)算結(jié)果見表 62。 求得各干渠清水流量見表 61。加大流量的確定是依據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB 50288— 99），結(jié)合灌區(qū)現(xiàn)狀確定加大流量系數(shù)為 。 渠道 工程設(shè)計(jì) 渠道設(shè)計(jì) 渠道工作制度 本灌區(qū)各條渠道地形窄長 ,地貌復(fù)雜 ,灌區(qū)建成歷史較長 ,各渠道為滿足自流灌溉要求 ,引水渠段較長 ,支渠控制面積較小 ,為便于管理，提高水的利用率 ,有利于田間管理和農(nóng)業(yè)耕作，避免用水 矛盾 ,根據(jù)灌區(qū)受益鄉(xiāng)鎮(zhèn)多年的引洪淤灌的習(xí)慣，確定灌區(qū)以 5 個(gè)灌溉干渠為單元進(jìn)行輪灌，洪水續(xù)灌。 （ 4） 四行 渠： 對干渠 0+000～ 3+900 段進(jìn)行漿砌石襯砌邊墻 、 混凝土 襯砌渠底； 3+900～ 5+600 段進(jìn)行混凝土 襯砌 ； 5+600～ 8+600 段邊坡采用漿砌石 邊墻 、干砌石砌筑 渠底 ；維修渠首鋼筋混凝土導(dǎo)流壩，更新閘門、啟閉機(jī)；對嚴(yán)重破損影響安全的農(nóng)橋、支口、節(jié)制閘等渠系建筑物進(jìn)行維修改造；并結(jié)合支口改造增設(shè)支口量 水設(shè)施；配套精確的水量監(jiān)測設(shè)施等。 （ 2）天順渠： 對干渠 0+000～ 2+600 段進(jìn)行漿砌石 護(hù) 坡 、 干砌石鋪渠底砌 38 筑； 2+600～ 8+200 段進(jìn)行混凝土 襯砌 ；維修渠首鋼筋石籠導(dǎo)流壩；對影響安全損壞嚴(yán)重的農(nóng)橋、支口、節(jié)制閘和涵洞等渠系建筑物進(jìn)行改造；并結(jié)合支口改造增設(shè)支口量水設(shè)以及配套水量監(jiān)測設(shè)施等。 節(jié)水工程布置 本次工程是對項(xiàng)目區(qū)的干渠進(jìn)行防滲處理，同時(shí)維修、重建渠系建筑物，減少不必要的跑水、滲水、漏水，提高渠系水利用系數(shù)。 節(jié)水工程布置 節(jié)水工程布置原則 本期節(jié)水灌溉工程是 在原渠道的基礎(chǔ)上進(jìn)行防滲襯砌 ，工程布置原則主要考慮以下幾個(gè)方面： （ 1）不擴(kuò)大原引水?dāng)嗝?，盡可能減少土方開挖、回填量； （ 2）在保證設(shè)計(jì)引水流 量的前提下，優(yōu)化設(shè)計(jì)斷面，實(shí)現(xiàn)費(fèi)省效宏； （ 3）盡可能減少建筑物的維修重建量，僅對影響灌區(qū)正常運(yùn)行的建筑物進(jìn)行維修改造； （ 4）不永久性占用農(nóng)田，盡可能減少臨時(shí)用地。 37 （ 5） 管理措施 在灌區(qū)灌溉干渠設(shè)置計(jì)量監(jiān)測站，在渠道管理站及灌區(qū)管理處設(shè)置監(jiān)控管理中心，分別對各渠道引水、用水情況進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)量監(jiān)測，動(dòng)態(tài)管理。 農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)：根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃Y源條件與自然特點(diǎn)，合理調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)及各種作物種植比例，追求高效農(nóng)業(yè)。 （ 3） 計(jì)劃用水、節(jié)水灌溉 從作物需水和科學(xué)種田的要求出發(fā)，充分考慮到水源情況、工程條件及氣候、土壤等自然因素，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)取水、用水監(jiān)測和管理，達(dá)到合理用水科學(xué)用水。 （ 1） 工程措施 對項(xiàng)目區(qū)的干渠進(jìn)行防滲襯砌，可大幅度地減少渠系輸水滲漏損失，同時(shí)改建、維修渠系建筑物，減少不必要的跑水、漏水、滲水，提 高渠系水利用系數(shù)。 節(jié)水灌溉工程總體布置 灌區(qū)工程由于建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，且已運(yùn)行多年，工程老化失修，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，因此節(jié)水潛力大。 根據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（ GB18306— 2020）， 懷安縣 地震動(dòng)峰值加 36 速度 ，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期 ，按“地震動(dòng)峰值加速度分區(qū)與地震基本烈度對照表”及“地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期調(diào)整表 ”，灌區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度，根據(jù)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，確定工程抗震設(shè)防類別為丁類。 35 6 工程 布置及建筑物 設(shè)計(jì)依據(jù) ⑴ 《 21 世紀(jì)初期（ 2020～ 2020 年）首都水資源可持續(xù)利用規(guī)劃》（ 2020年 6 月北京市人民政府、中華人民共和國水利部） ； ⑵ 國務(wù)院關(guān)于《 21 世紀(jì)初期（ 2020～ 2020 年）首都水資源可持續(xù)利用規(guī)劃》的批復(fù)（國函（ 2020） 53 號(hào)） ； ⑶《 關(guān)于 21 世紀(jì)初期（ 2020～ 2020 年）首都水資源可 持續(xù)利用規(guī)劃的中期評估報(bào)告》； ⑷ 《 21 世紀(jì)初期首都水資源可持續(xù)利用規(guī)劃實(shí)施方案調(diào)整工作大綱》； ⑸《水利水電可行性研究報(bào)告編制規(guī)程》（ DL505293 中華人民共和國電力工業(yè)部、水利部）； ⑹《節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范》（ SL20798 中華人民共和國水利部）； ⑺《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB 50288— 99）； ⑻《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》（ SL18— 2020）； ⑼《渠系工程抗凍脹設(shè)計(jì)規(guī)范》 （ SL23— 2020） ； ⑽ 《水工建筑物抗冰凍設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL21098）； ⑾《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo) 準(zhǔn)》（ SL252— 2020）； ⑿ 與本設(shè)計(jì)有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范。 34 洋河 西 灌區(qū) 節(jié)水后作物灌溉需水量表 p=50% 表 5— 8 單位 :萬畝、萬 m3 作物名稱 面積 3 月 4 月 5月 6月 7月 8月 合計(jì) 玉米 土豆 88 架豆 24 24 凈需水量 116 24 節(jié)水后毛需水量 節(jié)水后：灌溉水利用系數(shù) ， 保證 6萬畝耕地灌溉后可節(jié)水 356萬 m3 水量分析 灌區(qū)灌溉用水量通過各干渠多年實(shí)測引水資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析和計(jì)算，項(xiàng)目區(qū) 5 條干渠 多年平均用水量為 1843 萬 m3，當(dāng)節(jié)水灌溉工程實(shí)施后， 50%代表年灌溉需水量為 1487 萬 m3， 近似 P=50%作為多年平均值， 項(xiàng)目區(qū) 5 條干渠 節(jié)水技術(shù)改造后，可將實(shí)際灌溉面積擴(kuò) 大到 6 萬畝， 并在 50%水平年節(jié)約水量 356萬 m3。 工程實(shí)施后灌溉需水量 按照項(xiàng)目區(qū)不同的灌溉類型分別計(jì)算灌溉需水量，工程實(shí)施后各干渠灌溉水利用系數(shù)為 。所以安排對 干渠 進(jìn)行必要的 防滲， 部分 支渠進(jìn)行防滲襯砌。 灌溉水利用系數(shù)確定 （ 1） 灌溉水利用系數(shù)確 定 ① 洋河灌區(qū)節(jié)水灌溉工程實(shí)施效果 洋河灌區(qū)節(jié)水灌溉工程襯砌結(jié)構(gòu) 主要 是混凝土 現(xiàn)澆 ，根據(jù)實(shí)施效果觀測數(shù)據(jù)分析，干渠水利用系數(shù)可達(dá)到 ，支渠水利用系數(shù)可達(dá)到 ，田間水利用系數(shù) ，正常水文年份單位面積用水量 比 建成前減少 40％左右。各 干 渠逐年引水量及 灌溉 面積統(tǒng)計(jì) 見 表 56， 以此為依據(jù) 推算 各干 現(xiàn)狀灌溉水利用系數(shù) ,結(jié)果詳 見表 57。 31 工程實(shí)施前后灌溉水利用系數(shù)分析 根據(jù)各渠道多年引水資料推算現(xiàn)狀灌溉水利用系數(shù)。 30 表 55 洋河西灌區(qū) P=50%灌水率表 作物 名稱 灌水次數(shù) 種植比例α（ %） 灌水定額 m 灌水時(shí)間 (月 /日 ) 灌水延續(xù)時(shí)間（天） α m (m3/畝 ) 灌水率(m3/s/萬畝 ) 起 止 玉米 1 63 55 3月 14 日 3月 28 日 15 2 65 5 月 1 日 5月 15 日 15 3 60 7 月 5 日 7月 20 日 15 土豆 1 29 55 4月 16 日 4月 30 日 15 2 50 7月 16 日 7月 30 日 15 架豆 1 8 40 4月 14 日 4月 20 日 7 2 50 5 月 1 日 5 月 7 日 7 3 50 6月 21 日 6月 27 日 7 4 40 7月 10 日 7月 17 日 7 5 40 8 月 1 日 8 月 7 日 7 6 40 8月 21 日 8月 27 日 7 設(shè)計(jì)灌水率 各種作物各次灌水的灌水率采用下式進(jìn)行計(jì)算 : Tmq ?? 式 中 α ──作物種植比例； m──每次灌水定額（ m3/畝）； T──灌水延續(xù)時(shí)間（天 )； q──灌水率（（ m3/s） /萬畝）。 由于近年來脫毒薯 逐步成為懷安農(nóng)業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，脫毒薯種植面積的擴(kuò)大顯著的降低了 灌區(qū)綜合灌溉定額 ，為農(nóng)業(yè)節(jié)水奠定了基礎(chǔ) 。 灌溉設(shè)計(jì)保證率和灌溉制度 本項(xiàng)目區(qū)為缺水地區(qū)，以旱作物為主，根據(jù)《灌溉與排 水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB50288— 99），確定灌溉設(shè)計(jì)保證率為 50%。 2020 年 項(xiàng)目區(qū) 主要作物為玉米、土豆 和架豆 ， 項(xiàng)目區(qū)總灌溉面積 6 萬畝，其中 玉米 萬畝、 土豆 萬畝、 架豆 萬畝，種植比例分別為 63%、 29%、 8%。 灌區(qū)地處西洋河沿岸，地下水埋深 ～ 65m，含水層厚度 15～ 50m，屬富水區(qū)，地下水比較豐富，項(xiàng)目區(qū)地下水主要來源于河道的垂直補(bǔ)給和兩側(cè)山麓的側(cè)向補(bǔ)給，地下水位比較穩(wěn)定，據(jù)觀測資料分析偏枯年份地下 水位無明顯變化，渠道襯砌對地下水基本沒有影響。 地下水資源 根據(jù)河北省水利廳 2020 年 12 月《河北省水資源評價(jià)》等有關(guān)成果分析，懷安縣 洋河西灌區(qū) 地下水可利用量為 1070 萬 m3。 （ 2） 洋河灌區(qū)利用水量 洋河灌區(qū) 用水量計(jì)算采用初設(shè)和終驗(yàn)有關(guān)測試成果： 2020 年所有節(jié)水改造工程全部投入運(yùn)行，經(jīng)測試：西良渠、香水山渠、民生渠、集成渠和進(jìn)化渠年均引水量分別是 萬 m 萬 m 萬 m 萬 m3和 萬 m3，總計(jì)節(jié)水改造后年均總用水量 萬 m3，畝均年用水量 354 m3。由此得到 50％年南二干渠 、四行渠、三干渠 渠首來水量 分別 為 1363萬 m 1067 萬 m 1428 萬 m3。 拾壹渠直接以西洋河水庫調(diào)節(jié)水量作為可供水量，根據(jù)西洋河水庫入庫水量過程、水庫特征指標(biāo)及需水過程，進(jìn)行水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算，得拾壹渠 50％年可引 水量為 1298 萬 m3。 27 表 5－ 3 西洋河水庫入庫年徑流量成果表 站別 特征值 不同保證率天然年徑流量（萬 m3） 均值 （億 m3) CV Cs/Cv 50 75 95 西洋河 水庫 1770 1398 920 637 根據(jù)對西洋河水庫以上山西、河北兩省的用水情況調(diào)查可知，西洋河水庫以上山西省用水量較小，主要是天順渠灌溉引用水量，在上世紀(jì) 50 至 80年代中期引水量較大，平均約為 600 萬 m3左右，自上世紀(jì) 80 年代中期以后至今，由于河道來水量較小及工程原因，引水量逐漸減小，據(jù)此估