鄯善縣柯柯亞干渠改造方案比選分析

柴 揚(yáng)

(吐魯番市清源水利水電勘測設(shè)計(jì)院有限公司，新疆 吐魯番 838000)

1 工程概況

鄯善縣地處吐魯番市東部，地理坐標(biāo)為E89°30′25″-E91°54′03″，N41°12′17″-N43°33′09″之間。柯柯亞干渠始于山區(qū)河道，渠道縱坡較大，大部分地段坡度2%～3%左右。根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL 252-2017)確定，柯柯亞干渠工程規(guī)模為Ⅲ等中型，工程級(jí)別為3級(jí)。根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50288-2018)確定工程規(guī)模等級(jí)，配套渠系建筑物級(jí)別為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)，臨時(shí)建筑物為5級(jí)。

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 渠線設(shè)計(jì)

針對(duì)柯柯亞干渠沿線周邊居民房屋、林帶和道路及農(nóng)田的影響，因受地理環(huán)境的約束，無其它更合理的渠線選擇，且老渠線的渠基較為穩(wěn)定，故本次渠道改造中渠線不再進(jìn)行重新選擇，均在原渠線上改造渠道[1]。

2.2 縱斷面設(shè)計(jì)

正確選擇渠道縱斷面坡度關(guān)系到渠道輸水能力的大小和渠道沖淤問題，同時(shí)關(guān)系到渠道橫截面積的大小和渠道工程造價(jià)。本次渠道底部高程控制根據(jù)現(xiàn)狀各干渠節(jié)制閘及分水閘底板高程或其它渠系建筑物高程控制，并考慮盡量少占耕地、不毀或少毀林帶，同時(shí)避免渠道在改造過程中出現(xiàn)過大的填挖方量，渠道縱坡在實(shí)地測量的基礎(chǔ)上稍作調(diào)整[2]。

2.3 水力計(jì)算

此次維修改造的柯柯亞干渠斷面形式采用梯弧形斷面；渠道橫斷面形式的計(jì)算采用實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面計(jì)算方法，并結(jié)合各渠道的實(shí)際情況，考慮施工方便，首先確定底寬，再根據(jù)明渠均勻流計(jì)算公式計(jì)算渠道水深、渠深等渠道參數(shù)，復(fù)核渠道過流能力。通過渠道水力要素計(jì)算表，使其滿足渠道不沖不淤流速，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求[3]。

3 方案比選計(jì)算

3.1 擬定比選方案

柯柯亞干渠渠道縱坡較大，大部分地段在2%～3%左右，渠水流速較大，水流對(duì)防滲體的沖刷較大。結(jié)合渠道情況，擬定4個(gè)方案進(jìn)行比選。

方案一：拆除原渠道，新渠道采用梯弧形斷面，底部采用厚度為0.3m漿砌石砌筑，邊坡采用厚度為0.1m混凝土板襯砌，見圖1。

圖1 方案一典型斷面圖

方案二：拆除原渠道，新渠道采用梯形斷面，底部及邊坡均采用厚度為0.1 m的混凝土襯砌，見圖2。

圖2 方案二典型斷面圖

方案三：不拆除原渠道，以原渠道砌石為基礎(chǔ)，采用全斷面混凝土襯砌，襯砌厚度為0.1 m，見圖3。

圖3 方案三典型斷面圖

方案四：不拆除原渠道，以原渠道砌石為基礎(chǔ)，采用底部厚度為0.3 m的漿砌石砌筑，邊坡采用厚度為0.1 m的混凝土襯砌，見圖4。

圖4 方案四典型斷面圖

3.2 施工難易比較

方案一：拆除原渠道，漿砌石拆除量較大，且不易施工；新渠道襯砌形式較為簡單，施工時(shí)施工質(zhì)量易控制。

方案二：拆除原渠道，新渠道采用全斷面混凝土結(jié)構(gòu)，施工簡單，質(zhì)量易控制，施工速度較快。

方案三：不拆除原渠道，采用全斷面混凝土襯砌，此方案施工工期最短，施工較為容易。

方案四：采用不拆除原渠道，底部采用漿砌石砌筑，邊坡采用混凝土襯砌，此方案渠基穩(wěn)定，襯砌形式簡單，抗凍脹、防滲、抗沖刷能力較好。

3.3 投資比較

根據(jù)擬定的4個(gè)方案分別進(jìn)行投資概算對(duì)比，計(jì)算結(jié)果見表1(均為建筑工程直接費(fèi))。

表1 各方案工程量及投資

3.4 其他方面

柯柯亞河河谷內(nèi)有大量的卵石，渠道所需卵石可到河谷內(nèi)采集運(yùn)到工地，質(zhì)量和數(shù)量均可滿足渠道防滲工程需要。吐魯番地區(qū)渠道干渠底部均采用干砌石襯砌，運(yùn)行條件較好[4]。柯柯亞干渠改造提升工程方案對(duì)比見表2。

表2 柯柯亞干渠方案對(duì)比表

4 計(jì)算分析

根據(jù)方案對(duì)比表可知，方案二和方案三渠道縱坡較大，水流速度較快，不滿足設(shè)計(jì)規(guī)范允許的不沖流速要求，因此不予考慮。方案一與方案四均為底部漿砌石、邊坡混凝土方案。其中，方案一拆除原渠道漿砌石，原渠道沿線樹木較多，施工難度大；其次考慮到現(xiàn)狀渠道已經(jīng)運(yùn)行多年，渠基穩(wěn)定，選擇在原渠道上襯砌施工方便，襯砌形式簡單，抗凍脹、防滲、抗沖刷能力較好，防滲效果好。

綜合以上4個(gè)方案比較，從施工難易程度、建筑材料和工程投資等各方面綜合分析，本次推薦方案四(即選擇不拆除原渠道干砌石，采用梯弧形斷面，底部用漿砌石砌筑，邊坡采用現(xiàn)澆混凝土板)作為本段渠道的襯砌方式[5-6]。

5 結(jié) 論

以柯柯亞干渠的工程建設(shè)為實(shí)例，通過對(duì)施工難易程度、建筑材料、工程投資等多方面比較，從而選擇出最優(yōu)方案，為優(yōu)化工程設(shè)計(jì)和減少工程投資提供有力依據(jù)?？驴聛喐汕膶?shí)施可為今后類似工程提供依據(jù)和參考。