塔城地區(qū)恰夏灌區(qū)節(jié)水配套改造項目渠道方案分析

蘇建江

（塔城地區(qū)水利水電勘察設(shè)計院，新疆 塔城 834700）

1 引言

灌區(qū)建設(shè)可以改善水資源短缺問題，有利于促進當?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展，具有十分重要的意義[1-3]。渠道是灌區(qū)工程的重要組成部分，渠系水利用系數(shù)對灌溉水利用系數(shù)影響較大，選取合理的渠道方案有助于提高灌區(qū)水利用效率，節(jié)省工程投資[4-6]。渠道線路布置需要綜合考慮灌溉用地分布、灌溉用水需求、工程施工難易程度等多個方面的因素。結(jié)合恰夏灌區(qū)節(jié)水改造工程，對灌區(qū)渠道方案設(shè)計進行研究。

2 工程概況

恰夏灌區(qū)是一個地表水和地下水混灌灌區(qū)，地表水主要為泉水，季節(jié)融雪水及集水面積內(nèi)的降水量進入恰夏水庫進行調(diào)蓄，多年平均年徑流量310.9 萬m3。灌區(qū)內(nèi)有機電井247 眼，單井出水量120 m3/h,單井月提水量8×104m3。地下水可開采量為1260×104m3。灌區(qū)上游有一處無法進入水庫的泉水溢出帶，平均流量為0.16 m3/s。恰夏灌區(qū)灌溉面積為5.2 萬畝。恰夏灌區(qū)現(xiàn)狀干支渠道長度47.16 km，其中干渠10.35 km，支渠36.81 km。干渠現(xiàn)狀渠道均為未防滲的土渠，干渠設(shè)計流量為1.5 m3/s～0.25 m3/s。支渠現(xiàn)狀只有2002年建設(shè)的4 km 為條石防滲渠道，完好率為62.5%，其余32.81 km為未防滲的土渠，支渠設(shè)計流量為0.27 m3/s～0.1 m3/s。

3 渠道方案設(shè)計

3.1 渠道流量的確定

項目實施后灌溉方式為：以滴灌為主，地面灌輔助。從灌水率圖中得到項目實施后灌區(qū)地面灌設(shè)計灌水率為0.376 m3/（s·萬畝），滴灌設(shè)計灌水率為0.382 m3/（s·萬畝）。項目實施后灌區(qū)采取節(jié)水措施，已干渠起點為計算節(jié)點則地面灌灌溉水利用系數(shù)η灌=0.62，高效節(jié)水灌灌溉水利用系數(shù)η灌=0.72。已支渠起點為計算節(jié)點，地面灌灌溉水利用系數(shù)η灌=0.67，高效節(jié)水灌灌溉水利用系數(shù)η灌=0.80，（渠道流量計算公式為Q=A×q/η，設(shè)計引水流量應(yīng)滿足保證現(xiàn)狀，控制遠期，干渠和支渠為續(xù)灌渠道。因此，根據(jù)干渠及支渠的控制面積可計算出個干支渠的引水流量。本次改造支渠流量計算見表1。

3.2 渠道節(jié)點流量設(shè)計

渠道各節(jié)點流量根據(jù)設(shè)計灌水率、灌溉面積和灌溉水利用系數(shù)，依據(jù)公式及加大流量Q加大＝KQ設(shè)確定，《塔城市恰夏灌區(qū)節(jié)水配套改造項目（可研報告）》主要改造的渠道及渠系建筑物為1 條干渠及干渠下分水的3 條支渠。

干渠從恰夏水庫放水涵洞（設(shè)計流量1.5 m3/s）后的交通橋作為起點0+000，末端樁號為10+350。

恰夏灌區(qū)干、支渠節(jié)點流量圖見圖1。

圖1 恰夏灌區(qū)干、支渠節(jié)點流量圖

3.3 渠道設(shè)計

3.3.1 渠線設(shè)計方案選擇

渠線設(shè)計考慮利用老渠線和新建線路兩種方案。

方案一：利用老渠線

灌區(qū)經(jīng)過多年的運行，渠床已處于穩(wěn)定狀態(tài)，渠道兩側(cè)灌區(qū)、下級渠道及渠道兩岸的路林都已基本固定成型，利用老渠線不會引起逐級渠道及兩側(cè)灌區(qū)的變動。但是采用該方案渠道施工只能選擇在休灌期進行，工程施工強度大。

方案二：新建線路

新建復(fù)線渠道施工不受灌溉用水影響，施工工藝簡單。但新建復(fù)線會引起逐級渠道及兩側(cè)灌區(qū)的變動，從而增加建筑物數(shù)量和工程投資。

因此，本次改造支渠渠線沿用老渠線，原則上是基本用老渠底縱坡，不產(chǎn)生大的挖填方量，盡量減少施工難度、降低工程投資，縮短施工工期。局部可在不占耕地，不影響下一級渠系的前提下將原渠線截彎取直。

3.3.2 斷面設(shè)計方案選擇

（1）斷面型式比選

方案一：斷面型式為梯形斷面，采用8 cm 厚C25F200 現(xiàn)澆混凝土板防滲，渠底和邊坡均設(shè)30 cm 砂礫石墊層，根據(jù)渠道全線地質(zhì)巖性分析，內(nèi)邊坡確定為1∶1.5，渠頂設(shè)6 cm厚的C25F200 現(xiàn)澆混凝土封頂板。

表2 渠道選線方案比選

表3 方案比較

方案二：斷面型式是渠底為弧形，邊板為梯形的復(fù)合斷面，渠底與邊板采用C25F200 現(xiàn)澆混凝土板防滲，渠底和邊坡均設(shè)30 cm 砂礫石墊層，內(nèi)邊坡1∶1.5，渠頂6 cm 厚的C25F200 現(xiàn)澆混凝土封頂板。

通過對方案一和方案二的防滲材料及選購、施工條件、水力條件及防滲效果、主要工程量、工程投資等五方面進行比較，在同等的流量、水力條件和坡降相同的情況下，方案一的過水能力較方案二大，與方案二相比減少工作難度，從投資上方案一與方案二相差不大，但由于施工期有限，方案一較方案二施工工藝簡單，因此，本設(shè)計選用方案一梯形斷面。

（2）襯砌類型比選

對干渠和支渠橫斷面襯砌類型進行現(xiàn)澆和預(yù)制板2 種方案比較：方案一采用8 cm 厚的C25F200 現(xiàn)澆混凝土板；方案二采用6 cm 厚C25 預(yù)制混凝土板。

方案比較見表4。

表4 方案比較表

從表4 中可知，現(xiàn)澆混凝土襯砌方案施工工期需要結(jié)合灌溉用水時間，工期短、強度高，針對這一現(xiàn)象，可采用多標段施工，以降低施工強度。采用預(yù)制混凝土板襯砌，允許不沖流速小，同時，采用預(yù)制混凝土板投資較高。綜合考慮采用現(xiàn)澆混凝土襯砌方案。

4 結(jié)論

結(jié)合恰夏灌區(qū)節(jié)水配套改造工程，充分考慮去倒水利用系數(shù)，獲取了各區(qū)域用水需求，從而渠道各節(jié)點區(qū)域流量。通過方案比選，選取老渠道原址重建，采用梯形斷面，現(xiàn)澆混凝土板襯砌的方案具有施工簡便、投資低等優(yōu)勢。