吐孜烏達克支渠渠道滲漏及邊坡穩定性的定量評價

□圖爾迪麥麥提·麥麥提（新疆和田地區墨玉縣水利局）

吐孜烏達克支渠渠道滲漏及邊坡穩定性的定量評價

□圖爾迪麥麥提·麥麥提（新疆和田地區墨玉縣水利局）

吐孜烏達克支渠現狀為土渠，主要存在滲漏嚴重，渠系水利用系數低，斷面不規則，輸水效率低下，過流能力不足等問題。工程區位于喀河沖洪積平原中下部，地形平坦開闊。渠線地層巖性均以低液限粉土為主，局部為含沙粉土。生態林區沿線有風積沙丘及粉細砂分布。渠系建筑物未配套，致使項目區生態林不能有效灌溉。文章對該渠道滲漏問題及邊坡穩定性進行了分析探討，提出吐孜烏達克支渠渠道堆積壩壩體具有較差的穩定性，主要原因是其工程性能較差及其浸潤線較高。

渠道滲漏；邊坡穩定性；定量；評價

1　工程概況

項目區位于喀瓦克鄉。喀瓦克鄉南接英也爾鄉，北部深入塔克拉瑪干沙漠與阿克蘇地區阿瓦提縣接壤，東隔喀河與和田縣相望，西與闊依其鄉相連。吐孜烏達克支渠起始于喀瓦克干渠末端和吐孜烏達克水庫放水渠交匯處，末端位于吐孜烏達克支渠TZ2#生態閘，全長9.51 km。本次對吐孜烏達克支渠0+000～2+200段進行防滲改建，設計流量4.31 m3/s。

吐孜烏達克支渠經過正式規劃設計，現狀較為順直，且布置合理。目前吐孜烏達克支渠左右兩側為生態林、居民點和已建的伴渠通鄉道路。經調查，在支渠兩側2 km范圍內沒有空地可用來布置新渠線，若新選渠線，需砍伐大量生態林，會加劇當地生態環境的惡化，增加占地補償費用，同時尚有些不能明確的因素，因此本次選用老渠線。

2　渠道滲漏及邊坡穩定性的定量評價

2.1渠道的滲漏問題

2.1.1引水渠道

吐孜烏達克支渠全長9.51 km。根據現場勘察，農業分水閘41座，交通橋7座，共計48座。通過不同方案的比選，確定吐孜烏達克支渠全斷面現澆混凝土板防滲，板厚8 cm，采用C20混凝土現澆，渠底及邊坡采用4 cm苯板防凍。自里向外依次為C20現澆混凝土板8 cm、中密度苯板4 cm，渠底：自上而下依次為C20現澆混凝土板8 cm、中密度苯板4 cm。渠道設計底寬B=1～2 m，渠道深度H取值1.90 m，邊坡系數M取值1.50，堤頂寬D的取值為1 m，在渠頂混凝土邊緣設置有斷面尺寸為30 cm× 6 cm的C15封頂板。

2.1.2地基土的滲透特性

勘察渠道基本位于相同地形地貌部位，其地形地貌主要表現為低液限粉土和含細粒土砂為主的地層巖性，此類地層滲透系數取值均為6×10-4cm/s。根據滲水試驗，滲漏量較大，故而必須做好渠道抗沖刷、抗滲及抗凍脹等方面工作。

2.1.3支渠渠道的滲漏問題

上式中：δ為渠道的單位滲漏損失率（%）；Q為渠道設計流量（m3/s）；A為土層透水性系數，工程中A=3.40；n為土層透水性指數，工程中n=0.50。

將數值代入經驗公式可以求得渠道的單位滲漏損失率δ的取值為1.13%～1.34%。由于工程支渠渠道受到地下水頂托影響較為嚴重，故而將其取值通過公式加以修正，得δ′=0.46%～0.60%。因此，喀瓦克支渠滲漏量為0.84 m3/s，吐孜烏達克支渠滲漏量為0.35 m3/s。

2.1.4沿渠線地下水位

此外，項目區內地下水埋深1.10～2.40 m，由于渠道沿線地基土滲漏性較強，因此需重點做好防滲處理。

2.1.5渠道防滲結構的選擇

根據當地的建筑材料及地形、地質條件，采用6 cm現澆混凝土板防滲方案（方案一）與6 cm預制混凝土板防滲方案（方案二）作對比選擇。如表1所示。

表1　渠道防滲結構的選擇表

①輸水效率：現澆混凝土板和預制混凝土板襯砌的糙率均為0.02，混凝土板輸水效率優于漿砌石。②施工：兩種材料施工都比較簡單，但預制混凝土板施工質量易于控制、現澆混凝土板的施工質量難于控制，從施工質量控制方面講，預制混凝土板優于現澆混凝土板。③使用壽命：現澆混凝土板襯砌渠道使用壽命30-50 a，預制混凝土板襯砌渠道使用壽命20-30 a，現澆混凝土板優于預制混凝土板。④防沖能力：現澆混凝土板襯砌渠道板優于預制混凝土板。

綜合上述分析比較，方案一優于方案二，即梯型斷面采用6 cm現澆混凝土防滲優于梯形斷面采用預制混凝土板防滲，因此方案一推薦為設計方案。

2.2渠道邊坡穩定性的定量評價

2.2.1穩定性分析

根據巖土物理力學指標，結合工程地質比擬法及灌區老渠運行情況，建議開挖邊坡：壤土1：1.25，砂壤土1：1.50，粉細砂1：2。

進行支渠渠道穩定性計算過程中，必須采用總應力法按照飽和抗剪強度指標數據進行地下水滲透力的計算，通過計算并結合實際觀測結果求出浸潤線埋深。通過計算可知，該支渠渠道在飽和狀態（現狀狀態）條件下的運行是基本處于穩定和標準狀態的，經計算，支渠渠道堆積壩安全系數取值為1.22，與標準數值相比已經近似于不穩定狀態，但是結合本工程實際考慮，仍然基本符合堆積壩最小安全系數的要求。

2.2.2邊坡穩定性評價

根據土樣的物理力學試驗成果灌區的低液限粉質粘土，抗剪強度：φ取值范圍為19～21°，C取值范圍為27～33 kPa，壓縮模量取值范圍為3.37～4.38 MPa；低液限粉土：抗剪強度：φ取值范圍為21～23°，C取值范圍為17～24 kPa，壓縮模量取值范圍為3.36～6.31 MPa；粉土質砂：抗剪強度：φ取值范圍為24～25°，壓縮模量取值范圍為5.28～8.30 MPa；砂礫石：抗剪強度：φ=40°。根據巖土物理指標及巖性采用工程地質比擬法，建議容許開挖邊坡低液限粉質粘土為1：1.25，低液限粉土、砂礫石為1：1.50，粉土質砂為1：1.75。堆積壩的浸潤線非常高，同時該堆積壩坡率約為1：2.50，邊坡較陡，在當前情況下尚能達到穩定狀態，但是長此以往，壩體內積水無法排除，浸潤線則會繼續升高，最終便會造成潰堤的危險。建議其各段渠道邊坡取值1：1.50～1：1.75。

2.3滑坡治理措施

常用的邊坡治理措施包括削坡、抗滑樁、錨桿、噴混凝土及擋墻等等，由于本工程邊坡多為高陡頁巖質順向邊坡，頁巖裂隙發育成熟，坡頂有幾十戶居住用房和輸電鐵塔等建筑物，所以在采用治理措施時必須注意。出于支渠實際情況考慮，可以采用分區綜合加固治理措施，既可達到治理效果又能節省大量人力物力。

3　結語

項目區在構造單元上屬于塔里木地塊和田坳陷西部，遠離控制性斷裂，據“中國地震動參數區劃圖”（GB18306-2001），工作區位于地震基本烈度VI度區，因此，區域穩定性較好。渠道沿線地層為弱透水的粉土層和含細粒土砂層，渠道滲漏補給地下水，所以應采取防滲、防沖刷措施。經過分析比對，主要是由于壩體浸潤線較高而引起邊坡安全系數降低，尤其是在雨季或洪水期則會使浸潤線“水漲船高”，所以必須對工程現有的排水設施進行清理與維修，以降低浸潤線，增強工程的穩定性。

［1］王靜，盧曉春.渠道邊坡的穩定性分析及加固治理［J］.水利科技與經濟.2010，（12）.

［2］宋勝武，向博宇，楊靜熙.錦屏一級水電站復雜地質條件下壩肩高陡邊坡穩定性分析及其加固設計［J］.巖石力學與工程學報.2010，29（3）.

（責任編輯：左英勇）

S274

B

1673-8853（2016）07-0115-02

圖爾迪麥麥提·麥麥提（1974-），男，本科，高級工程師，從事水利工程規劃、設計、招投標及建設管理工作。

2016-03-29