淺談瑪納斯河灌區(qū)東岸大渠改造方案比選

王芳

（新疆瑪納斯河流域管理局新疆石河子832000）

淺談瑪納斯河灌區(qū)東岸大渠改造方案比選

王芳

（新疆瑪納斯河流域管理局新疆石河子832000）

本文在瑪納斯河灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造的背景下，結(jié)合瑪河灌區(qū)基本情況，分析了東岸大渠存在的主要問題，針對東岸大渠改建段現(xiàn)狀，就其改造設(shè)計(jì)中的幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了探討，以期為同類工程提供參考。

瑪納斯河灌區(qū)；續(xù)建配套與節(jié)水改造；東岸大渠；改造

1 概況

新疆維吾爾自治區(qū)瑪納斯河（以下簡稱瑪河）流域位于天山北坡經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)核心地帶，地處準(zhǔn)噶爾盆地南緣，地理位置為東經(jīng)84°47′～85°31′，北緯43°40′～45°30′?，敽庸鄥^(qū)位于流域中下游的沖洪積扇傾斜平原和更為廣闊的沖洪積平原上，灌區(qū)總耕地面積357萬畝，灌溉面積316.3萬畝，年灌溉用水量16億m3，是全國特大型灌區(qū)之一。

2014年5月，瑪納斯河流域管理處計(jì)劃對瑪河灌區(qū)進(jìn)行續(xù)建配套與節(jié)水改造。此次續(xù)建配套與節(jié)水改造工程為灌區(qū)骨干水利工程，主要項(xiàng)目包括：改造東岸大渠8+030.71～8+855.10段；改造東岸大渠8km過河涵洞段，配套建筑物2座。本次主要討論東岸大渠改造。

東岸大渠位于瑪河?xùn)|岸，渠道全長17.2km，控制灌溉面積316.3萬畝，年輸水量9.4億m3，擔(dān)負(fù)著灌區(qū)內(nèi)灌溉、水力發(fā)電、水庫引水、瑪電引水等重要使命。本次改建段主要擔(dān)負(fù)著灌區(qū)內(nèi)灌溉、水庫引水的重要使命。

2 東岸大渠改建段現(xiàn)狀及存在問題

2.1 東岸大渠改建段現(xiàn)狀

東岸大渠竣工于1959年，起始樁號位于紅山嘴渠首進(jìn)水閘，由南向北流經(jīng)瑪河四級電站、五級電站、北疆鐵路、312國道等，至瑪納斯縣的蘭州灣鄉(xiāng)，渠道全長17.2km，為干砌卵石襯砌的梯形渠道，縱坡0.5%～2%。年輸水量9.4億m3。

本期改建8+030.71～8+855.10段，渠道底寬為8m，渠道縱坡0.52%～0.89%，渠深2.3m～2.5m，渠道邊坡1:1.7～1:4，渠道為干砌石結(jié)構(gòu)。渠道左側(cè)為河漫灘，渠道右側(cè)為石紅公路，路面寬6m，石紅公路右側(cè)伴有五級電站尾水渠，五級電站尾水渠在東岸大渠樁號8+855.10處投入渠道。

2.2 存在問題

該渠道經(jīng)過近50年的運(yùn)行，老化、襯砌磨損很嚴(yán)重，目前已無法滿足設(shè)計(jì)過水要求，嚴(yán)重制約了灌區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展，急需改造。渠道目前存在以下問題：

（1）渠道磨損破壞嚴(yán)重，沿線多處出現(xiàn)大片面積的干砌石剝落現(xiàn)象。

（2）渠道變形嚴(yán)重，底板凸凹不平，邊坡雜草影響渠道過流能力。

（3）經(jīng)復(fù)核計(jì)算，8+030.71～8+855.10段渠道超高不夠，影響渠道的安全運(yùn)行。

3 改造設(shè)計(jì)

本次改造以提高用水效率和效益為中心，把大力推進(jìn)節(jié)水型社會建設(shè)作為灌區(qū)節(jié)水改造的指導(dǎo)思想，同時遵循以下兩點(diǎn)基本原則：①從全局利益出發(fā)，優(yōu)選地理位置重要，破損嚴(yán)重的渠道進(jìn)行防滲改造。②以工程現(xiàn)狀及存在問題為著手點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)?shù)夭牧霞肮芾硭?，以?jié)水防滲為中心，合理調(diào)整工程布局，保證建筑物的完整和配套，同時采用先進(jìn)適宜的工程技術(shù)。

3.1 線路選擇

東岸大渠全長17.2km，本期改造8+030.71～8+855.1段。該段左側(cè)為河漫灘、林帶，右側(cè)伴行石紅公路及電站尾水渠?，F(xiàn)狀渠線順直，若另選線路，受原有建筑物影響，需要增加大量投資。因此，本期改造渠線仍沿用原渠線。

3.2 渠道縱斷面設(shè)計(jì)

改建渠道縱坡主要受渠道原節(jié)制分水閘底板高程及原已建渠段渠底設(shè)計(jì)高程控制。渠道縱坡共分為三段，渠道縱坡取5.2‰～9‰。

3.3 渠道斷面型式選擇

現(xiàn)狀渠道斷面為梯形斷面，渠道斷面可采用梯形和弧形坡腳梯形斷面兩種方案。由于渠道運(yùn)行數(shù)十年，渠道斷面經(jīng)每年的維修，現(xiàn)狀已不規(guī)則，存在左右邊坡不對稱，渠道底寬不規(guī)則等現(xiàn)象。如果采用弧形坡腳梯形斷面，由于渠道輸水流量較大，渠底較寬，施工難度較大。另外參照本條渠道已經(jīng)施工段的設(shè)計(jì)橫斷面形式，本期改建段渠道斷面型式仍采用梯形斷面。

圖3 方案二示意圖

表1 兩方案技術(shù)、經(jīng)濟(jì)對比

表2 東岸大渠改建段水力計(jì)算表

3.4 渠道參數(shù)選取

（1）邊坡系數(shù)。改建段老渠現(xiàn)狀斷面已不規(guī)則，經(jīng)實(shí)測邊坡為1:1.5～1：4，渠道底寬8m。改建渠道斷面基本接近老渠道斷面，以渠道回填量最少為原則，渠道邊坡為1:1.85、1: 2.6。

（2）糙率。依據(jù)《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》(SL18-2004)，結(jié)合工程特點(diǎn)，現(xiàn)澆砼板糙率取0.015，漿砌卵石糙率取0.025。

渠道設(shè)計(jì)斷面中含砌石和混凝土兩種襯砌材料，糙率采用綜合糙率，計(jì)算公式如下：

式中，n1——襯砌材料1糙率，渠道邊坡襯砌采用現(xiàn)澆混凝土板；

n2——襯砌材料2糙率，渠道底部采用漿砌石，糙率采用0.025；

x1——襯砌材料1的斷面濕周（m），本工程指為現(xiàn)澆混凝土板邊坡的濕周長度;

x2——襯砌材料2斷面濕周（m），本工程指渠道底板漿砌卵石的長度。

3.5 渠道襯砌材料選擇

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，渠道存在的主要問題：渠道老化、滲漏嚴(yán)重。因此對此段渠道改造的主要措施就是防沖、防滲措施。

現(xiàn)狀渠道邊坡及底板均采用干砌卵石，縱坡5.2‰～9‰，渠道流速3m3/s～4.4m3/s。干砌卵石只能起到防沖刷的作用，不能起到防滲作用，根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，該段地層屬中等透水，因此，襯砌材料應(yīng)該同時具備防沖和防滲的作用，根據(jù)就地取材的原則和該渠道流速大的特點(diǎn)，可選材料為現(xiàn)澆混凝土板和漿砌卵石，如果全斷面采用現(xiàn)澆混凝土，渠道流速將達(dá)6m3/s以上，超過規(guī)范允許的混凝土板的不沖流速，根據(jù)實(shí)際情況，本文采用兩種方案進(jìn)行比較，方案一：渠道采用底板漿砌卵石+邊坡現(xiàn)澆混凝土板；方案二：全斷面采用漿砌石襯砌。

方案一：現(xiàn)澆混凝土邊坡+漿砌卵石底板。

渠道底部襯砌結(jié)構(gòu)由內(nèi)向外依次為：原渠道干砌卵石層→30cm厚漿砌卵石護(hù)面。邊坡襯砌結(jié)構(gòu)由內(nèi)向外依次為：原渠道干砌卵石層→C10混凝土找平層→采用15cm厚混凝土護(hù)面。

方案二：漿砌卵石方案。

在原斷面上砌筑30cm厚C20細(xì)?；炷疗雎咽?，渠道底寬及邊坡系數(shù)同原渠道。

通過表1可以看出，兩方案均滿足工程運(yùn)行要求，方案一與方案二投資相差不大，方案一施工相對簡單，施工進(jìn)度快，工期有保證；方案二需要大量卵石，采集困難，施工質(zhì)量不易控制，施工進(jìn)度慢。本段渠道每年停水期時間較短，為了不影響施工，本段渠道襯砌采用底板漿砌卵石+邊坡現(xiàn)澆混凝土板。

3.6 渠道的水力計(jì)算

渠道的水力計(jì)算采用明渠均勻流公式。①8+030.71～8+250.00段：渠道底寬8m，渠道邊坡系數(shù)m=1.85，經(jīng)計(jì)算渠道最大水深1.52m，渠深2.6m；②8+250.00～8+700.00段：渠道底寬8m，渠道左邊坡系數(shù)m=1.85，右邊坡系數(shù)m=2.6，經(jīng)計(jì)算渠道最大水深1.39m，渠深2.4m；③8+700.00～8+855.10段：渠道底寬8m，渠道左邊坡系數(shù)m=1.85，右邊坡系數(shù)m=2.6，經(jīng)計(jì)算渠道最大水深1.59m，渠深2.7m。具體計(jì)算結(jié)果見表2。

綜上所述，東岸大渠改造渠線仍沿用原渠線；渠道縱坡取5.2‰～9‰；渠道邊坡為1: 1.85、1:2.6；現(xiàn)澆砼板糙率取0.015，漿砌卵石糙率取0.025；本段渠道襯砌材料采用底板漿砌卵石+邊坡現(xiàn)澆混凝土板。

4 結(jié)語

本工程實(shí)施后，可使灌區(qū)作物得到及時灌溉，改善灌溉面積5.1萬畝，提高灌區(qū)灌溉保證率和農(nóng)作物單產(chǎn)，從而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益，促進(jìn)項(xiàng)目區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，逐步實(shí)現(xiàn)水資源利用從粗放型向集約型方式的轉(zhuǎn)變，有力地推動節(jié)水灌溉事業(yè)的發(fā)展。陜西水利

（責(zé)任編輯：唐紅云）

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