博斯騰灌區(qū)友誼渠防滲工程綜述

于 剛

(新疆巴州水利管理總站，新疆 庫爾勒 841000)

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博斯騰灌區(qū)友誼渠防滲工程綜述

于 剛

(新疆巴州水利管理總站，新疆 庫爾勒 841000)

為了改變灌區(qū)水利工程不配套、工程設(shè)施老化、灌水技術(shù)落后、管理水平低的狀況，新疆博斯騰灌區(qū)續(xù)建配套節(jié)水改造工程友誼渠防滲工程實(shí)施方案，該工程主要任務(wù)是防滲改造友誼渠5.15km和友誼二支渠1km，為灌區(qū)提供灌溉用水，加強(qiáng)流域用水統(tǒng)一管理，合理調(diào)配水量。防滲節(jié)水，提高水資源的利用率。為灌區(qū)中低產(chǎn)田改造創(chuàng)造條件，為“計(jì)劃用水、限額供水、推廣節(jié)水灌溉”的配水原則奠定基礎(chǔ)。

博斯騰灌區(qū)；節(jié)水改造；友誼渠；防滲工程

本次建設(shè)的工程項(xiàng)目位于博湖縣，博湖縣現(xiàn)轄五鄉(xiāng)兩鎮(zhèn)，該項(xiàng)目區(qū)水草豐美，資源豐富，氣候溫和濕潤，土地平坦肥沃，宜農(nóng)宜牧，博斯騰湖是新疆最大的漁業(yè)生產(chǎn)基地，其中縣域還擁有豐富的水產(chǎn)、蘆葦、旅游、特色農(nóng)副產(chǎn)品、石油天然氣等自然資源。博湖縣的交通、電力、通訊也十分的方便，本文主要講述博斯騰灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造友誼渠防滲工程建設(shè)。

1 干、支渠工程現(xiàn)狀

現(xiàn)狀友誼干渠渠道長度7km，原渠道為土渠，友誼二支渠渠道長度11km，原渠道為塑膜防滲，渠道內(nèi)蘆葦生長旺盛，渠道內(nèi)水流速較緩。建筑物大部分運(yùn)行良好，部分建筑物存在過水能力不足、工程凍脹、老化等問題，渠系建筑物完好率為75%。

2 項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)

本項(xiàng)目建設(shè)的目標(biāo)主要是達(dá)到合理改善友誼渠項(xiàng)目區(qū)的灌溉條件，解決渠系老化問題，合理的提高灌區(qū)灌溉保證率，最大限度地做好骨干渠道的防滲改造工作，提高節(jié)水效益，節(jié)約地表水，為灌區(qū)的工、農(nóng)業(yè)用水尤其是解決灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉及春旱問題起到積極作用。本工程建設(shè)的最終目標(biāo)是在節(jié)水灌溉的前提下使項(xiàng)目區(qū)從現(xiàn)狀年缺水狀態(tài)，通過節(jié)水改造和種植業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，提高干渠的利用系數(shù)，友誼渠灌區(qū)2012年比2010年節(jié)約水量2.95×104m3水，可提高項(xiàng)目區(qū)土地的灌溉保證率。友誼二支渠灌區(qū)可提高項(xiàng)目區(qū)土地的灌溉保證率。

3 項(xiàng)目建設(shè)方案設(shè)計(jì)

3.1 渠線設(shè)計(jì)

3.1.1 工程總體規(guī)劃布置的原則

1)渠道及其建筑物應(yīng)運(yùn)行安全、造價(jià)經(jīng)濟(jì)、方便節(jié)水、大方實(shí)用，配備必要的管理設(shè)施。

2)盡可能少占用耕地、草場及當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活用地。

3)在建設(shè)過程中因取土、取料、棄土、棄渣而造成原地表植被破壞的地方，應(yīng)采取有效的水土保持措施加以恢復(fù)[1]。

4)渠道上應(yīng)設(shè)置方便生產(chǎn)生活用的交通設(shè)施。

3.1.2 渠線方案比選

經(jīng)現(xiàn)場實(shí)地踏勘及調(diào)查分析，本次改造的灌區(qū)骨干工程經(jīng)過多年的運(yùn)行，灌區(qū)已經(jīng)形成現(xiàn)狀的規(guī)模和格局，渠線大部分順直合理，而且部分支渠下游從密集居民區(qū)通過。鑒于以上原因及施工過程中“施工與灌溉矛盾”等因素，選擇兩條渠線方案進(jìn)行比較。

方案一：緊鄰原渠線一側(cè)新選一條渠線，新舊渠線共用一側(cè)舊渠堤，利用原渠道進(jìn)行施工導(dǎo)流。

優(yōu)點(diǎn)：①由于此方案為新建渠道，施工時(shí)受灌溉影響小，有利于工程的施工與施工質(zhì)量的控制。②利用原渠道進(jìn)行施工導(dǎo)流，施工臨時(shí)費(fèi)用較低[2]。

缺點(diǎn)：①灌區(qū)下游部分渠道穿過居民區(qū)，原渠道兩面有零星的住房、耕地或林帶，需占宅基地和耕地以及砍伐大量的林帶，補(bǔ)償費(fèi)用較高。②新建渠道土方工程量較大。③會改變灌區(qū)現(xiàn)有的格局和運(yùn)行管理。

方案二：保持已建渠道渠線方案不變，對已建渠道進(jìn)行防滲改造。

優(yōu)點(diǎn)：①渠段在原渠道基礎(chǔ)上進(jìn)行防滲改造，土方工程量較小。②渠道經(jīng)過多年的運(yùn)行，渠基基本上處于密實(shí)穩(wěn)定狀態(tài)，渠基基礎(chǔ)條件較好。

缺點(diǎn)：原渠道防滲改建的施工工期和灌溉期相矛盾。

綜合考慮兩種方案的利弊關(guān)系和項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀的具體情況，本次維持老渠線。

3.2 渠道設(shè)計(jì)

3.2.1 渠道流量的復(fù)核

本次工程建設(shè)的主要內(nèi)容為骨干工程，根據(jù)灌區(qū)渠道工作制度，均為續(xù)灌渠道，按灌區(qū)的設(shè)計(jì)灌溉制度和灌水率，渠道設(shè)計(jì)引水流量按以下公式確定：

Q設(shè)=q×A/η水

(1)

式中：Q設(shè)-渠道設(shè)計(jì)流量,m3/s；q為設(shè)計(jì)灌水率,m3/s/萬畝；A為灌溉面積,萬畝；ηs為該續(xù)灌渠道至田間的灌溉水利用系數(shù)。

本次渠道設(shè)計(jì)，渠道規(guī)模均在規(guī)劃的渠道規(guī)模的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修正后確定的。

3.2.2 渠道縱橫斷面設(shè)計(jì)

渠道工程除滿足設(shè)計(jì)疏水流量外，還應(yīng)根據(jù)地形條件和有關(guān)規(guī)范要求，選擇合理的渠底縱坡、渠床糙率、渠道邊坡系數(shù)及穩(wěn)定渠床的寬深比等，同時(shí)還應(yīng)從渠道的不沖、不淤流速等方面綜合考慮，以此來確定渠道的縱橫斷面[3]。

1)渠底縱坡:友誼渠沿線地形較為平坦，地形縱坡相對較緩，為了使渠道工程量最省，避免土方大搬運(yùn)，因此本次改建設(shè)計(jì)中，對原渠道不合理的縱坡進(jìn)行調(diào)整，并保證引水口水位的要求，盡量使渠底高于地下水位。

2)渠道斷面形式確定:綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、施工、襯砌材料和運(yùn)行管理，本次工程設(shè)計(jì)渠道斷面形式采用梯形斷面。

3)防滲形式比選:根據(jù)渠道的縱坡情況、工程地質(zhì)條件以及渠道防滲技術(shù)規(guī)范對各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，選用的護(hù)砌材料應(yīng)能考慮有較好的實(shí)用性和耐久性，并要有較好的防滲性。結(jié)合項(xiàng)目區(qū)地下水埋深情況、泥沙、施工難易程度以及天然建筑材料的分布和儲量，參考項(xiàng)目區(qū)常規(guī)的護(hù)砌材料，本次設(shè)計(jì)采用混凝土防滲襯砌，有兩種襯砌方式：現(xiàn)澆混凝土襯砌和預(yù)制混凝土襯形式。主要考慮因素為：①在渠道縱坡緩，渠道有灌溉期要求的采用預(yù)制混凝土板襯砌；②渠道縱坡較大、不影響原渠道灌溉的采用現(xiàn)澆混凝土襯砌[4]。

4)渠道糙率系數(shù):依據(jù)《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》SL18-2004，C20混凝土板襯砌渠段設(shè)計(jì)糙率系數(shù)取0.016。

5)渠道的邊坡系數(shù):依據(jù)《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》SL18-2004有關(guān)規(guī)定和地質(zhì)評價(jià)報(bào)告的評價(jià)結(jié)果，內(nèi)外邊坡系數(shù)≥1∶1.5，本次設(shè)計(jì)均為骨干輸水渠道，根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告及已建渠道經(jīng)驗(yàn)，確定各渠道的內(nèi)邊坡系數(shù)為1∶1.5。

6)渠道安全超高的確定:根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50288-99)，渠道安全超高按式：△h=hb/4+0.2計(jì)算，改造后的各渠道安全超高值均滿足渠道襯砌超高值0.30-0.80m的規(guī)范要求。

7)渠道堤頂寬度的確定:根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50288-99)，萬畝以上灌區(qū)干渠堤頂寬度≥2m。因此由于友誼左岸2m，右岸4m；友誼二支左岸2m，右岸4m。。

8)渠道水力計(jì)算:為維持渠床的穩(wěn)定和正常進(jìn)行，渠道應(yīng)滿足相應(yīng)襯砌條件下不沖不淤流速的要求。通過水力計(jì)算，本工程中各渠道的最大流速為 0.797m/s，最小流速為0.73m/s，滿足《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》和《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》中容許最大流速≤3.0m/s要求。根據(jù)目前灌區(qū)渠道的實(shí)際運(yùn)行情況分析，渠道最小流速為0.5m/s時(shí)，無淤積現(xiàn)象。

9)渠道橫斷面實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面復(fù)核計(jì)算:對于常用的梯形渠道，按水力最佳斷面設(shè)計(jì)的渠道斷面往往是窄深式的。這種窄深式渠道對施工是很不利的，不能達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的，在實(shí)際應(yīng)用中有很大的局限性[5]。為此，應(yīng)求一個(gè)寬淺式的梯形斷面，使其水深和底寬有一個(gè)較廣的選擇范圍以適應(yīng)各種情況的需要，而在此范圍內(nèi)又能基本上滿足水力最佳斷面的要求，這種斷面稱為實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面。

10)混凝土強(qiáng)度指標(biāo)設(shè)計(jì):采取預(yù)制混凝土板防滲，混凝土強(qiáng)度等級為C20，抗凍等級為F200，抗?jié)B等級為W6。

11)封頂板設(shè)計(jì):渠頂設(shè)封頂板，封頂板寬30cm，厚6cm。封頂板混凝土強(qiáng)度等級為C20現(xiàn)澆混凝土板。

12)分縫設(shè)計(jì):分縫間距：渠道邊坡板與地板對接處設(shè)一條縱縫，渠道邊坡、渠底現(xiàn)澆混凝土板每3m設(shè)一橫向伸縮縫，邊坡預(yù)制混凝土板每6m設(shè)一橫向伸縮縫。

分縫材料及形式：縫寬2cm，上部(迎水面)采用聚氨酯止水，2cm×2cm，下部采用苯板填縫。

13)防腐蝕方案設(shè)計(jì):根據(jù)地質(zhì)資料：根據(jù)場地含鹽量及場地環(huán)境論證，渠線(自然地面0-3.0m范圍內(nèi))土層為中-強(qiáng)腐蝕性土，沿渠線地表水和地下水無腐蝕，渠道沿線渠堤土對混凝土有腐蝕性，由于設(shè)置了墊層，建議對友誼渠及友誼二支渠防滲可不考慮防腐。

14)渠道抗凍設(shè)計(jì):本工程為中小型渠道，根據(jù)《渠系工程抗凍脹設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL23—2006)要求。

方案一：采用砂礫石換填，其厚度可取設(shè)計(jì)凍深的，因此本工程砂礫石換填厚度設(shè)計(jì)為60cm。

方案二：保溫法就是消除基土產(chǎn)生凍脹的負(fù)溫因素。根據(jù)《渠系工程抗凍脹設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL23—2006)，保溫層厚度按工程設(shè)計(jì)凍深Zd的1/10-1/15取用，計(jì)算苯板6cm。本次設(shè)計(jì)友誼渠苯板厚度均取6cm。方案一與方案二比較表見表1。

表1 方案一與方案二比較表

從工程的抗凍設(shè)計(jì)效果來看，兩種方案均能滿足設(shè)計(jì)要求；從投資來看，方案一戈壁墊層比方案二苯板墊層投資高；從自籌資金籌措看，渠道換填戈壁料可采用農(nóng)民投工投勞的方式解決，有利于自籌資金落實(shí)到位，另外根據(jù)工程地質(zhì)該處地下水位較高如若采用苯板，地下水的頂托作用易破壞渠道；兩者都可以滿足抗凍設(shè)計(jì)要求，但根據(jù)項(xiàng)目區(qū)具體情況建議采用戈壁墊層換填的襯砌形式。

4 結(jié) 語

為了改變灌區(qū)水利工程不配套、工程設(shè)施老化、灌水技術(shù)落后、管理水平低的狀況，新疆博斯騰灌區(qū)續(xù)建配套節(jié)水改造工程友誼渠防滲工程實(shí)施方案，該工程主要任務(wù)是防滲改造友誼渠5.15km和友誼二支渠1km，為灌區(qū)提供灌溉用水，加強(qiáng)流域用水統(tǒng)一管理，合理調(diào)配水量。防滲節(jié)水，提高水資源的利用率。為灌區(qū)中低產(chǎn)田改造創(chuàng)造條件，為“計(jì)劃用水、限額供水、推廣節(jié)水灌溉”的配水原則奠定基礎(chǔ)。

[1]張曉鋒.續(xù)建配套節(jié)水改造工程渠道防滲抗凍脹技術(shù)淺析——以陜西省交口抽渭灌區(qū)為例[J].吉林農(nóng)業(yè)，2011(07):269-270.

[2]段惠.對文峪河灌區(qū)續(xù)建配套節(jié)水改造工程建設(shè)過程中存在問題的探討[J].山西水利科技，2014(03):84-86.

[3]謝紹紅.新疆一干渠灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程建設(shè)管理做法及經(jīng)驗(yàn)[J].陜西水利，2016(03):44，25.

[4]陳剛.瀟河灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程環(huán)境影響分析與保護(hù)措施[J].山西水利科技，2014(02):83-85.

[5]徐維國，陳金波.通河縣岔林河灌區(qū)續(xù)建配套節(jié)水改造工程規(guī)劃[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2013(08):81-82.

1007-7596(2017)03-0067-03

2017-02-22

于剛(1976-)，男，四川三臺人，工程師，從事水利工程管理工作。

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