浅析水利工程灌区渠系建筑物选线及布置

浅析水利工程灌区渠系建筑物选线及布置
摘要：近年来，我国的水利工程得到了快速的发展，多数水利工程具有下游供
水及灌溉等综合利用功能，灌溉渠道在布置时经常遇到村庄、公路、河流、冲沟、陡峻山崖等，遇到这些问题时需布置渠系建筑物通过或避让。

渠系建筑物有隧洞、倒虹吸、渡槽、跌水与陡坡，还有涵洞、背洪桥、农用桥等小型交叉建筑物。

渠
系建筑物选线时要结合当地实际情况以及技术、经济综合考虑，使建筑物布置整
体协调、投资最省、施工简便、方案最优。

关键词：水利工程；灌区；渠系建筑物；选线及布置
引言
渠系建筑物布置应符合所在渠道总体设计、水土保持和环境保护等方面的要求，选线时要搜集和分析基本资料，进行必要的勘测和科学试验，积极采用新结构、新技术、新材料、新工艺、新方法。

本文主要结合工程实例对隧洞、倒虹吸、渡槽、陡坡等渠系建筑物的选线及布置作简要分析。

1.隧洞的选线及布置
隧洞是在地层内开挖并衬砌的结构物，其周围地层的地质条件对隧洞的位置、构造、施工方法、工期、造价及管理养护等有着决定性的影响。

因此在选定隧洞
时必须先进行地质勘测，查明隧洞通过地区的地质构造、水文地质特征及不良地
质现象，作为确定工程方案的重要依据。

在山区修建灌溉工程时，经常采用隧洞使渠道通过山岭或高地。

隧洞的线路
选择要通过多方面比较后确定，包括渠道绕线、覆盖层不厚的情况下深切方等比较；选线根据灌区的分布情况，以尽量少占土地、节约投资、避开沿线村庄比较
后综合考虑确定线路。

例如，永善县营盘水库新营盘隧洞位于干渠21+746～
22+354段，若采用明渠方案，需横穿4户人家，且此段地形较陡，渠道平台高程
沿线下面是鲁机村，住户比较多，渠道平台开挖对村庄房屋影响大。

采用隧洞方
案长608m，可避开沿线房屋和鲁机村。

隧洞进口段为斜坡～峻坡地形，坡面下
部为第四系残坡积层覆盖，上部基岩出露，局部第四系覆盖；洞身段围岩为二迭
系下统栖霞茅口组灰色、灰白色中-厚层、巨厚层状灰岩、生物碎屑灰岩夹虎斑灰
岩及白云岩；出口段地形陡峻，为陡坡～悬崖地形，坡面上部陡崖部分基岩出露，下部为第四系崩塌堆积块石、碎石沙壤土覆盖。

地质条件对隧洞布置无制约性因素，为此经综合比较，采用隧洞方案。

渠道沿线遇不良地形地质情况、村庄、公路等情况时，对隧洞选线及布置影
响较大，隧洞线路应根据实际情况由经济技术比较和综合确定。

2.倒虹吸的选线及布置
渠道在穿越河流、渠沟、洼地、道路时经常选用倒虹吸。

倒虹吸管应根据水
头和跨度，因地制宜采用不同的布置形式。

高水头、大跨度的倒虹吸管宜选取沿
稳定且坡度合适的原状土两岸坡铺设坡面管道、设桥架管或河底埋管通过河沟、
渠道的布置形式。

低水头倒虹吸水平底管的两端可用矩形直井或缓坡池代替坡面
管道。

倒虹吸管在进、出口段和管道纵剖面布置中，应统一安排镇墩和细部结构
的位置。

倒虹吸的布置应在总水头损失不大于渠道系统给定值的条件下经技术经济比
较后确定。

倒虹吸进口前、出口后应设渐变段与渠道平顺连接，进口渐变段长度
取渠道设计水深3～5倍，出口渐变段长度取下游渠道设计水深4～6倍。

大关县
广东坝水库工程唐家湾倒虹吸位于干渠1+956～3+512段，渠道绕线方案总长
14.3km，绕线范围内大部分为陡崖，渠线多处为陡崖和村庄上部，渠道平台开挖
难度极大，对下部村庄有影响，需搬迁人数较多，且该段灌区不足500亩；此处
采用倒虹吸轴线长为1.75km，与明渠绕线相比倒虹吸优势较大，最终采用倒虹吸
方式布置通过河道。

倒虹吸根据所跨河段的地形、地质条件情况，可选用露天式、地埋式或桥式
布置。

当地形较缓时管线宜随地面铺设，管线布置宜避免局部凸起，不可避免时
应在上凸点的管道顶部安装自动排气阀。

3.渡槽的选线及布置
渡槽是输送渠道水流跨越河渠、道路、谷口等的架空输水建筑物。

渡槽应选
择技术经济条件最佳的槽址和结构形式，且应控制和减少永久占地、植被破坏、
弃渣流失等环境污染。

渡槽应选择在地质条件良好，还要使渡槽和引渠长度较短。

槽身轴线宜布置为直线，且要与所跨河道或沟道正交，当受地形地质条件限制槽
身必须转弯时，弯道半径不宜小于6倍的槽身水面宽度，并考虑弯道水流的不利
影响。

永善县营盘水库灌区引水工程老林边渡槽位于里程3+515～3+546处，渡槽进口段地形陡峻，为峻坡～悬坡地形。

河床坡降较陡，地表第四系冲洪积层及崩塌
堆积体覆盖。

渡槽出口段地形陡峻，为悬坡地形，基岩出露。

根据地质地形情况，布置成梁板式渡槽，总长31m，进口前设置5m长的渐变段与明渠连接，出口接
渠道，渠道高宽与渡槽保持不变，渠道长8m，然后进入老林边隧洞。

槽身长
26m，平均分为2跨，每跨长13m，跨间采用橡胶止水带连接。

渡槽进、出口两
端采用浆砌块石支墩支承，中间槽身设一单排架，排架高10.8m，排架顶宽2.0m，排架立柱断面尺寸为0.4×0.4m，柱底为连续墩式基础，平面尺寸为2.1m×3.8m。

为避免水流对柱底的掏刷，柱基础施工完毕后，需回填至原地面。

排架采用C25
钢筋混凝土衬砌。

通过渡槽将渠道从冲沟的左侧引到冲沟的右侧，很好地解决了渠道过沟问题，并且为方便行人通行，槽身横断面采用矩形，矩形槽身设拉杆及盖板。

4.陡坡的选线及布置
陡坡是灌溉渠系工程中常见的落差建筑物。

当渠道通过地面坡度过陡的地形时，如按原地面坡度选定渠道比降，将会出现过分宽浅的渠道横断面、高填方和
深挖的渠段，从而扩大渠道占地面积，增加土石方挖填工程量。

增大不安全因素。

因此为了是渠道设计达到经济合理，尽量避免深挖、高填方渠段，最常用的工程
措施就是根据渠道设计比降和实际地形情况，将渠底高程的落差适当集中，并在
落差集中处，修建跌水或陡坡，作为渠道上下落差连接建筑物。

鲁甸县滴水海子水库灌区工程的大荒地陡坡设计较为典型，落差303.787m。

该陡坡设计情况为：大荒地陡坡渠道位于干渠12+571～13+184段，平面呈转弯
布置，斜长680.422m，设计流量为0.41m3/s。

共设陡坡渠道5级，消力池5个，均采用C25钢筋混凝土衬砌，陡坡底板及侧墙厚为30cm，消力池池身厚为50cm。

陡坡的进口连接控制段宜小于临近坡，陡槽段纵向宜采用同一坡度，底板下
缘应设防滑齿槽或锚筋，陡坡尾部消力池宽度不小于渠道宽度，消力池断面宜为
矩形，池宽按弗劳德数在4～9之间确定。

5.结语
根据对隧洞、倒虹吸、渡槽、陡坡等渠系建筑物的举例分析，灌区渠系建筑
物的选线及布置，要根据渠系实际地形地质情况、平面布置图、纵剖面图等相结
合研究确定。

如隧洞尽量避免通过风化岩层和节理发育的破碎带及强透水带等不
良地质段，隧洞轴线要优化到最短，选线时当避让山崖等障碍的渠道绕行长度超过直线穿越障碍洞长的5倍，且洞线地质条件良好时，选用隧洞方案；倒虹吸宜设在河道较窄、河床及两岸岸坡稳定且坡度较缓处，顺渠向的渡槽、倒虹吸、陡坡等渠系建筑物中心线应与渠道的中心线重合，倒虹吸、渡槽布置时宜与所跨河沟正交；陡坡应布置在地形变化较大的地带，与上下游渠道水面平顺衔接，陡槽段宜为直线，对称扩散，末端与消力池等宽。

总之水利工程灌区渠系建筑物的布置要能满足水位、流量、安全及管理方便的条件、确保渠道正常运行的原则下，其数量尽可能少些，以节省投资和减少管理工作量，同时要适应交通和群众生产、生活的需要，多方面因素综合考虑布置渠系建筑。

参考文献：
[1]《灌区建筑物丛书-隧洞》，水利电力出版社；
[2]《灌区建筑物丛书-跌水与陡坡》（第二版），水利电力出版社；
[3]《灌区建筑物丛书-渡槽》（第二版），水利电力出版社；。