新疆車排子總干渠防滲改建工程設計

王麗

（新疆奎屯農七師勘測設計研究院（有限公司），新疆 奎屯 833200）

新疆車排子總干渠防滲改建工程設計

王麗

（新疆奎屯農七師勘測設計研究院（有限公司），新疆 奎屯 833200）

【摘要】結合新疆車排子總干渠防滲改建中渠線選擇、渠道斷面型式及結構確定進行比選，同時就弧形底梯形斷面計算中規范存在的問題進行探討。

【關鍵詞】渠道設計；渠道斷面；弧形底梯形斷面

車排子總干渠位于新疆準噶爾盆地西南邊緣、天山北麓山前沖洪積扇平原上，起點位于水庫放水渠末，全長8.66km。引用水源主要為河水，由上游水庫聯合調節后供水，通過總干渠下游的車東、西干渠輸水至灌溉區。該干渠始建于1956年，為土渠結構，最大過水流量30m3/s，以半挖半填斷面形式為主，控制灌溉面積4萬hm2，是骨干供水工程。由于建設初期資金緊張，工程設計標準低，現狀工程老化破損、滲漏嚴重，造成過水流量偏小，不能滿足灌溉要求，地下水位升高，土地鹽漬化加重，農作物產量降低，渠道滲漏已成為亟待解決的問題。

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；二是在原渠西側重新選線。在兩個渠線方案中，方案一施工期與灌溉期矛盾，若利用原渠施工，需新建8.66km導流渠。經估算導流渠投資約715萬元，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300m范圍為荒地，適宜渠線布置及施工，東側無位置布置。通過比較選定方案二，即在原渠西側平行原渠新建渠道。

2　斷面形式的選擇

根據本地區渠道防滲經驗，對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　斷面結構的選擇

根據渠道的斷面型式，提出兩個橫斷面結構進行比選：

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

方案二：邊坡為預制混凝土、弧形底為現澆混凝土+一布一膜結構；邊坡采用預制混凝土、渠底采用現澆混凝土：邊坡自外向里依次為：10cm預制混凝土板，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現澆混凝土板，一布一膜，40cm天然砂礫石墊層。

兩方案內邊坡為1.75，外邊坡為1.5，左側堤頂寬2.5m，右側堤頂寬4m。兩方案結構型式比較如表1示。

由表1知，兩個方案均能滿足輸水和防滲要求，施工技術都比較成熟，但方案一采用現澆混凝土，渠道的抗沖能力比方案二好，且方案一投資比方案二少350.76萬元。經綜合比較，最終選擇方案一作為渠道設計的推薦方案。

表1　渠道防滲結構型式比較表

4　渠道水力要素計算

4.1弧底梯形水力最佳斷面計算

弧形底梯形渠道水力最佳斷面根據《渠道防滲工程技術規范》（GB/T50600－2010）附錄C可按式（C.0.1－1）～（C.0.1－5）進行計算：

計算結果：水深H0為2.88m，渠底圓弧半徑r0為2.88m，弧形底的弦長b0為2.85m，過水斷面面積ω0為18.76m2，濕周X0為13.05m。

4.2弧底梯形斷面實用經濟斷面計算

弧底梯形斷面實用經濟斷面計算結果見表2。

表2　由α、Kr計算H、b結果表

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

4.3渠堤超高及渠深計算

根據《灌溉與排水工程設計規范》（GB50288－99）6.1.23第2條規定：1～3級渠道岸頂超高應按土石壩設計要求確定，車排子總干渠防滲改建工程級別為3級，所以渠道超高應按土石壩設計要求確定。根據《碾壓式土石壩設計規范》（SL274－2001）有關公式通過計算得出設計流量水位加正常運用條件的渠頂超高；加大流量水位加非常運用條件的渠頂超高；設計流量水位加非常運用條件下的壩頂超高，再加地震涌浪高，地震設計烈度為Ⅶ度，故地震涌浪高取0.5m時的渠頂超高。最后經計算得出，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　結語

經過方案比較，綜合經濟、施工等各種因素，推薦在原渠西側新建渠道，橫斷面采用弧形底梯形斷面，渠底、邊坡均為現澆混凝土板+一布一膜結構。通過以上計算確定，渠底現澆混凝土厚度為12cm，邊坡現澆混凝土板厚度為8～12cm，內邊坡1∶1.75，外邊坡1∶1.5，混凝土強度等級為C20，抗凍等級為F200，抗滲等級為W6。砂礫石換填厚度采用底部0.4m，邊坡0.4～0.3m。

需要特別說明的是：根據《渠道防滲工程技術規范》（SL18－2004）附錄D，由弧形底梯形渠道最佳水利斷面和實用經濟斷面在確定弧形底梯形渠道各參數時只是根據第5條，對不同的α值的實用經濟斷面進行綜合比較后確定方案，說的比較籠統，各參數的選擇范圍廣泛，無法具體確定。為此，筆者對照了與此公式相關的（《灌溉與排水工程設計規范》GB50289－99）附錄H梯形渠道實用經濟斷面的計算方法，發現可以根據第7、8、9條大概確定梯形斷面的各參數，但也不是很具體，只能根據已建工程經驗選取，鑒于此，建議盡快對《渠道防滲工程技術規范》（SL18－2004）進行修正，增加確定弧形底梯形斷面各參數的具體說明條款。

（責任編輯趙其芬）

【中圖分類號】TV672

【文獻標識碼】B

【文章編號】1009-6159（2015）-03-0045-02

收稿日期：2015-01-26

作者簡介：王麗（1979—），女，工程師