關于阿瓦提縣中型灌區渠道工程設計研究

傅曉松

新疆宏圖工程勘測設計有限公司 新疆 阿克蘇 843000

1 工程總體布置

本次項目計劃防滲改建渠道5條，總長34.754km。分別為吐曼拜什西分干；吐曼拜什西分干一支渠、二支渠；豐收渠三號閘東一支渠、二支渠。

2 渠道工程布置原則與方案

2.1 渠道設計原則

根據GB50288—2018《灌溉與排水工程設計標準》，本次渠線設計原則如下：

（1）老灌區渠系改造，應充分結合灌區現狀，盡量維持現有的灌排關系，對于灌區現有的灌排關系不做大的改造；

（2）對于灌區中部有條件改線的渠段，盡量在不占用耕地以及房屋的情況下進行改線；對于部分彎曲而不規則的渠段，盡量裁彎取直采用新渠線。新渠線施工時既不影響灌區的農業灌溉，又可以組織全年進行施工，保證工程的施工工期和質量。

2.2 項目區渠線布置

吐曼拜什西分干。吐曼拜什西分干從英艾日克干渠二號閘吐曼拜什節制分水閘閘前已建分水口引水，灌溉范圍包括吐曼拜什村、拉特勒克村、吐熱村和帕萬拉村和艾西曼荒漠區新建的生態林基地，面積3.57萬畝，全長8.79km。渠道0+000～1+808段渠道走向自東向西，渠道沿用老渠線，渠道左側為耕地和居名點，渠道右側平行著一條田間道路，砂礫石路面，路況較好，可以滿足工程施工以及今后運行管護需求；1+808～2+550段渠道走新線，走向自西北向東南，兩側均為耕地，工程建設需要征用部分耕地，中途2+402位置處與英艾日克干排交叉，需修建渠下涵一座；2+550～3+605段渠道也是走新線，右側為風積沙丘，左側為耕地，渠道走向自北向南；3+605～4+159段渠道走老渠線，走向由東向西，這段渠道兩側均為耕地，沒有現成的道路可以利用，需要在渠道右側新建一條運行管護道路兼做施工交通道路，4+159位置處與鄉道交叉（柏油路面）；4+159～5+594段渠道左側為耕地，右側伴行一條農田機耕道，條件較差，需要整修；5+594～8+790段渠道走新渠線，自北向南，7+372處與在建的縣道（沙井子鎮-英艾日克鄉）交叉，這一段渠道兩側均為棄荒地，局部有零星棉田。

吐曼拜什西分干一支渠。吐曼拜什西分干一支渠接吐曼拜什西分干末尾8+790節制分水閘，全長5.619km,灌溉面積0.73萬畝。這一段渠道右側為風積沙丘，左側為吐熱村和帕萬拉村的棉田，渠道走向自北向南，右側計劃布置一條4.5m寬的運行管護道路。

吐曼拜什西分干二支渠。吐曼拜什西分干二支渠接吐曼拜什西分干8+790節制分水閘，全長7.501km,灌溉面積1.71萬畝。這一段渠道左側為風積沙丘，右側為艾西曼防風固沙基地，渠道走向自北向南，左側計劃布置一條4.5m寬的運行管護道路。

豐收渠三號閘東一支渠。豐收渠三號閘東一支渠自豐收渠三號閘上游7.23km處已建的無節制分水閘，全長5.8km,灌溉范圍為秋馬克村、武警支隊農場等單位，灌溉面積2.277萬畝。渠道周圍是耕地和排渠，為了不打亂現有的灌排系統，本次改建工程選用了老渠線，在現有渠床上加以改造；渠道0+000～1+385段渠道左右兩側為棉田，其中左側渠堤較寬，可以兼做管理道路，右側渠堤伴行一條排水渠，渠道走向自西向東；1+385～3+926段渠道走向自北向南，左右兩側均為棉田，同上段渠線一樣，左側渠堤較寬，可以兼做管理道路；3+926～5+800段渠道走向自西向東，左右兩側均為棉田，同上段渠線一樣，左側渠堤較寬，可以兼做管理道路，右側渠堤外有一條排水渠。

豐收渠三號閘東二支渠。豐收渠三號閘東二支渠自豐收渠三號閘上游4.9km處已建的無節制分水閘，全長7.044km,灌溉面積2.095萬畝。該渠道走向自西向東，非常順直，渠道右側是棉田，左側有一條伴行的排水渠，沒有選新線的余地和必要，因此全段采用老渠線。渠道全段（0+000～7+044段）渠道走向自西向東，左右兩側為棉田，左側渠堤伴行一條排水渠，左側渠堤較寬，可以兼做管理道路。

3 渠系沿線建筑物工程設計

3.1 渠系建筑物布置

因為是老灌區改造項目，原有渠道沿線分水口、橋等建筑物眾多。渠線所經之地為少數民族聚居區，為尊總其生產生活習慣，保證居民的生產、出行不受影響，建筑物布置原則上盡量滿足現有的灌溉和交通要求。

3.2 節制分水閘設計

節制分水閘均采用開敞式整體結構，閘前采用現澆砼扭面銜接，閘室后均設置交通橋或人行工作橋，閘后根據下游水位設置跌差不等的跌水，然后接消力池。消力池兩側采用重力式擋土墻，而后設置扭面與下游渠道連接。

（1）閘孔尺寸確定采用《水閘設計規范》SD133為84附錄A中以下公式計算：

式中：B為閘孔凈寬（m）；Q為設計流量（m3/s）；ε為側面收縮系數一般為0.85～0.95，本次設計計算取0.92；σs為淹沒系數，按hs/H0由表A.0.1-2查得σs值；hs為下游堰頂水深（m）；H0為計入行近流速的上游堰頂水深（m）；m為流量系數。

根據上述公式及各參數的確定，即可算出確定閘孔尺寸。

（2）消能防沖計算

①消力池深度計算：按最不利組合進行驗算，即過閘設計流量時，閘前水深采用設計水深，閘后水深取設計流量的40%所對應的水深值，按以下方法進行計算:

收縮水深hc可按下式計算

式中：hc為為收縮水深（m）；T0為由消力池底板頂面算起的總勢能（m）；q為過閘單寬流量(m3/s)，（其中取閘孔總寬度）；α為水流動能校正系數，可采用1.0～1.05；φ為流速系數。

消力池深度d可按下式計算：

式中：σ為水躍淹沒系數，可采用σ0=1.05～1.1；hs為下游水深（m）。

②消力池長度計算

消力池長度可按SL265—2001《水閘設計規范》中的公式（6）和公式（7）進行計算。計算公式如下：

式中：Lsj為消力池長度（m）；Ls為為消力池斜坡段水平投影長度（m）；β為為水躍長度校正系數，可采用0.7～0.8；Lj為為水躍長度（m）。

（3）節制閘后海漫末端沖深

根據《堤防工程設計規范》，海漫末端的河床沖刷深度采用下式計算：

式中：dm為沖刷深度；qm為單寬流量，底寬取節制閘的總凈寬度；[v0]為河床土質允許不沖流速；hm為下游水深；

3.3 農橋設計

農橋均采用鋼筋混凝土簡支板橋結構，交通橋跨度為4.5m～6.0m，橋板厚為25cm～30cm，橋面寬度4.5m～7.5m，橋墩采用重力式擋土墻結構，設計汽車荷載等級采用公路為Ⅱ級，由于本次設計橋涵為鄉鎮道路，重型車輛較少，其橋涵設計所采用的公路為Ⅱ級車道荷載的效應乘以0.8的折減系數，車輛荷載的效應乘以0.7的折減系數。

3.4 無節制分水閘設計

無節制分水閘均采用帶閘室開敞式的現澆砼結構，閘前以八字墻與渠道邊坡連接，閘墻墩頂厚度0.4m。閘門采用定型成套設備，啟閉架和砼閘墻澆筑在一起，啟閉機采用全封閉手推帶鎖式啟閉機。

3.5 渠系建筑物金屬結構設計

豐收中型灌區節水配套改造工程初步設計階段金屬結構部分主要指節制閘、分水閘閘門（含埋件）及啟閉機。本工程共設84扇閘門，設手電兩用螺桿式啟閉機12臺，設全封閉手推帶鎖螺桿式啟閉機72臺。

4 結束語

我國是農業大國,農業生產的順利進行,是我國經濟發展的重要保障,因此只有充分做好灌區渠道工程前期的勘測設計工作才能保證工程按期保質順利完成任務，必須要給予足夠的重視。