新疆車排子總干渠防滲改建工程設(shè)計(jì)

王麗

（新疆奎屯農(nóng)七師勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院（有限公司），新疆 奎屯 833200）

新疆車排子總干渠防滲改建工程設(shè)計(jì)

王麗

（新疆奎屯農(nóng)七師勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院（有限公司），新疆 奎屯 833200）

【摘要】結(jié)合新疆車排子總干渠防滲改建中渠線選擇、渠道斷面型式及結(jié)構(gòu)確定進(jìn)行比選，同時(shí)就弧形底梯形斷面計(jì)算中規(guī)范存在的問(wèn)題進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】渠道設(shè)計(jì)；渠道斷面；弧形底梯形斷面

車排子總干渠位于新疆準(zhǔn)噶爾盆地西南邊緣、天山北麓山前沖洪積扇平原上，起點(diǎn)位于水庫(kù)放水渠末，全長(zhǎng)8.66km。引用水源主要為河水，由上游水庫(kù)聯(lián)合調(diào)節(jié)后供水，通過(guò)總干渠下游的車東、西干渠輸水至灌溉區(qū)。該干渠始建于1956年，為土渠結(jié)構(gòu)，最大過(guò)水流量30m3/s，以半挖半填斷面形式為主，控制灌溉面積4萬(wàn)hm2，是骨干供水工程。由于建設(shè)初期資金緊張，工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，現(xiàn)狀工程老化破損、滲漏嚴(yán)重，造成過(guò)水流量偏小，不能滿足灌溉要求，地下水位升高，土地鹽漬化加重，農(nóng)作物產(chǎn)量降低，渠道滲漏已成為亟待解決的問(wèn)題。

1　渠線的選擇

車排子總干渠的改建，渠線選擇有2種方案：一是利用原渠線；二是在原渠西側(cè)重新選線。在兩個(gè)渠線方案中，方案一施工期與灌溉期矛盾，若利用原渠施工，需新建8.66km導(dǎo)流渠。經(jīng)估算導(dǎo)流渠投資約715萬(wàn)元，投資較大；而方案二施工期與灌溉不沖突，但渠道填方量大于方案一，原渠西側(cè)300m范圍為荒地，適宜渠線布置及施工，東側(cè)無(wú)位置布置。通過(guò)比較選定方案二，即在原渠西側(cè)平行原渠新建渠道。

2　斷面形式的選擇

根據(jù)本地區(qū)渠道防滲經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于有施工期的干渠大都采用弧形底梯形斷面，弧形底渠道較梯形渠道有較優(yōu)的水力條件，且弧形底抗凍脹性較好，便于施工。因此，本工程采用弧形底梯形斷面型式。

3　斷面結(jié)構(gòu)的選擇

根據(jù)渠道的斷面型式，提出兩個(gè)橫斷面結(jié)構(gòu)進(jìn)行比選：

方案一：邊坡、弧形底均為現(xiàn)澆混凝土+一布一膜結(jié)構(gòu)，渠底、邊坡均采用現(xiàn)澆混凝土：邊坡自外向里依次為8～12cm現(xiàn)澆混凝土，一布一膜，30～40cm天然砂礫石墊層。渠底自上而下依次為12cm現(xiàn)澆混凝土板，一布一膜，40cm天然砂礫石墊層。

方案二：邊坡為預(yù)制混凝土、弧形底為現(xiàn)澆混凝土+一布一膜結(jié)構(gòu)；邊坡采用預(yù)制混凝土、渠底采用現(xiàn)澆混凝土：邊坡自外向里依次為：10cm預(yù)制混凝土板，2cm水泥砂漿墊層，一布一膜，30～40cm天然砂礫石墊層。渠底自上而下依次為12cm現(xiàn)澆混凝土板，一布一膜，40cm天然砂礫石墊層。

兩方案內(nèi)邊坡為1.75，外邊坡為1.5，左側(cè)堤頂寬2.5m，右側(cè)堤頂寬4m。兩方案結(jié)構(gòu)型式比較如表1示。

由表1知，兩個(gè)方案均能滿足輸水和防滲要求，施工技術(shù)都比較成熟，但方案一采用現(xiàn)澆混凝土，渠道的抗沖能力比方案二好，且方案一投資比方案二少350.76萬(wàn)元。經(jīng)綜合比較，最終選擇方案一作為渠道設(shè)計(jì)的推薦方案。

表1　渠道防滲結(jié)構(gòu)型式比較表

4　渠道水力要素計(jì)算

4.1弧底梯形水力最佳斷面計(jì)算

弧形底梯形渠道水力最佳斷面根據(jù)《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》（GB/T50600－2010）附錄C可按式（C.0.1－1）～（C.0.1－5）進(jìn)行計(jì)算：

計(jì)算結(jié)果：水深H0為2.88m，渠底圓弧半徑r0為2.88m，弧形底的弦長(zhǎng)b0為2.85m，過(guò)水?dāng)嗝婷娣eω0為18.76m2，濕周X0為13.05m。

4.2弧底梯形斷面實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面計(jì)算

弧底梯形斷面實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　由α、Kr計(jì)算H、b結(jié)果表

根據(jù)渠道實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面要求，尋找寬淺斷面較合理，同時(shí)，還基本滿足水力最優(yōu)斷面的要求。以上計(jì)算所得渠道較寬，水深較淺，根據(jù)已建類似工程，初選渠道底寬（弦長(zhǎng)）b為5m，矢高0.66m，邊坡1∶1.75，糙率0.15。

4.3渠堤超高及渠深計(jì)算

根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50288－99）6.1.23第2條規(guī)定：1～3級(jí)渠道岸頂超高應(yīng)按土石壩設(shè)計(jì)要求確定，車排子總干渠防滲改建工程級(jí)別為3級(jí)，所以渠道超高應(yīng)按土石壩設(shè)計(jì)要求確定。根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274－2001）有關(guān)公式通過(guò)計(jì)算得出設(shè)計(jì)流量水位加正常運(yùn)用條件的渠頂超高；加大流量水位加非常運(yùn)用條件的渠頂超高；設(shè)計(jì)流量水位加非常運(yùn)用條件下的壩頂超高，再加地震涌浪高，地震設(shè)計(jì)烈度為Ⅶ度，故地震涌浪高取0.5m時(shí)的渠頂超高。最后經(jīng)計(jì)算得出，車排子總干渠水力要素如表3示。

表3　車排子總干渠水力要素表

5　結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)方案比較，綜合經(jīng)濟(jì)、施工等各種因素，推薦在原渠西側(cè)新建渠道，橫斷面采用弧形底梯形斷面，渠底、邊坡均為現(xiàn)澆混凝土板+一布一膜結(jié)構(gòu)。通過(guò)以上計(jì)算確定，渠底現(xiàn)澆混凝土厚度為12cm，邊坡現(xiàn)澆混凝土板厚度為8～12cm，內(nèi)邊坡1∶1.75，外邊坡1∶1.5，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，抗凍等級(jí)為F200，抗?jié)B等級(jí)為W6。砂礫石換填厚度采用底部0.4m，邊坡0.4～0.3m。

需要特別說(shuō)明的是：根據(jù)《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》（SL18－2004）附錄D，由弧形底梯形渠道最佳水利斷面和實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面在確定弧形底梯形渠道各參數(shù)時(shí)只是根據(jù)第5條，對(duì)不同的α值的實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面進(jìn)行綜合比較后確定方案，說(shuō)的比較籠統(tǒng)，各參數(shù)的選擇范圍廣泛，無(wú)法具體確定。為此，筆者對(duì)照了與此公式相關(guān)的（《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50289－99）附錄H梯形渠道實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面的計(jì)算方法，發(fā)現(xiàn)可以根據(jù)第7、8、9條大概確定梯形斷面的各參數(shù)，但也不是很具體，只能根據(jù)已建工程經(jīng)驗(yàn)選取，鑒于此，建議盡快對(duì)《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》（SL18－2004）進(jìn)行修正，增加確定弧形底梯形斷面各參數(shù)的具體說(shuō)明條款。

（責(zé)任編輯趙其芬）

【中圖分類號(hào)】TV672

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號(hào)】1009-6159（2015）-03-0045-02

收稿日期：2015-01-26

作者簡(jiǎn)介：王麗（1979—），女，工程師