王麗

（新疆奎屯農(nóng)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(nóng)七師勘測設計研究院（有限公司），新疆 奎屯 833200）

【摘要】結(jié)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(jié)構確定進行比選，同時就弧形底梯形斷面計算中規(guī)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(lián)合調(diào)節(jié)后供水，通過總干渠下游的車東、西干渠輸水至灌溉區(qū)。該干渠始建于1956年，為土渠結(jié)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(xiàn)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(nóng)作物產(chǎn)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(cè)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(jīng)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(cè)300m范圍為荒地，適宜渠線布置及施工，東側(cè)無位置布置。通過比較選定方案二，即在原渠西側(cè)平行原渠新建渠道。

2　斷面形式的選擇

根據(jù)本地區(qū)渠道防滲經(jīng)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(yōu)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(jié)構的選擇

根據(jù)渠道的斷面型式，提出兩個橫斷面結(jié)構進行比選：

方案一：邊坡、弧形底均為現(xiàn)澆混凝土+一布一膜結(jié)構，渠底、邊坡均采用現(xiàn)澆混凝土：邊坡自外向里依次為8～12cm現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)澆混凝土+一布一膜結(jié)構；邊坡采用預制混凝土、渠底采用現(xiàn)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(xiàn)澆混凝土板，一布一膜，40cm天然砂礫石墊層。

兩方案內(nèi)邊坡為1.75，外邊坡為1.5，左側(cè)堤頂寬2.5m，右側(cè)堤頂寬4m。兩方案結(jié)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(xiàn)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(jīng)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(jié)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(jù)《渠道防滲工程技術規(guī)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(jié)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(jīng)濟斷面計算

弧底梯形斷面實用經(jīng)濟斷面計算結(jié)果見表2。

表2　由α、Kr計算H、b結(jié)果表

根據(jù)渠道實用經(jīng)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(yōu)斷面的要求。以上計算所得渠道較寬，水深較淺，根據(jù)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(jù)《灌溉與排水工程設計規(guī)范》（GB50288－99）6.1.23第2條規(guī)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(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)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(jīng)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(jié)語

經(jīng)過方案比較，綜合經(jīng)濟、施工等各種因素，推薦在原渠西側(cè)新建渠道，橫斷面采用弧形底梯形斷面，渠底、邊坡均為現(xiàn)澆混凝土板+一布一膜結(jié)構。通過以上計算確定，渠底現(xiàn)澆混凝土厚度為12cm，邊坡現(xiàn)澆混凝土板厚度為8～12cm，內(nèi)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?jié)B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(jù)《渠道防滲工程技術規(guī)范》（SL18－2004）附錄D，由弧形底梯形渠道最佳水利斷面和實用經(jīng)濟斷面在確定弧形底梯形渠道各參數(shù)時只是根據(jù)第5條，對不同的α值的實用經(jīng)濟斷面進行綜合比較后確定方案，說的比較籠統(tǒng)，各參數(shù)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(guī)范》GB50289－99）附錄H梯形渠道實用經(jīng)濟斷面的計算方法，發(fā)現(xiàn)可以根據(jù)第7、8、9條大概確定梯形斷面的各參數(shù)，但也不是很具體，只能根據(jù)已建工程經(jīng)驗選取，鑒于此，建議盡快對《渠道防滲工程技術規(guī)范》（SL18－2004）進行修正，增加確定弧形底梯形斷面各參數(shù)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