趙建國

（淮安市水利勘測設(shè)計研究院有限公司新疆分公司，烏魯木齊 830000）

1 工程概況

新疆維吾爾自治區(qū)加孜克圖灌區(qū)現(xiàn)有干渠2條，支渠4條，其中干渠防滲率80%，完好率為75%；支渠防滲率10%，完好率為10%。渠系建筑物完好率10%。經(jīng)過多年運行，灌區(qū)骨干輸水渠道尤其是支渠，防滲率較低，完好率較小，渠道滲漏損失嚴(yán)重，渠道輸水能力遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計要求，僅能達(dá)到設(shè)計流量的58%，造成下游灌區(qū)部分耕地得不到充分灌溉，作物減產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益下降。本文主要探討通過改建加孜克圖灌區(qū)渠道33.88km，新建建筑物120座等，保障灌區(qū)農(nóng)牧業(yè)的健康發(fā)展。

工程區(qū)巖性為粉質(zhì)黏土、含礫粉質(zhì)黏土及砂卵礫石組成，多呈松散～稍密狀，以粉土為主，厚度1.5～2.5m，下部砂卵礫石厚度大于2m。根據(jù)SL252—2017《水利水電等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》［1］規(guī)定：灌區(qū)控制灌溉面積4000hm2，工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型，主要建筑物為3級，次要建筑物為4級。據(jù)1/400萬GB18306—2015《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》［2］，工程區(qū)地震動峰值加速度為0.30g，相當(dāng)?shù)卣鸹玖叶娶取?/p>

2 渠道工程技術(shù)方案選擇

2.1 渠線布置方案選擇

此改造的干支渠，經(jīng)現(xiàn)場實地勘測及調(diào)查分析，目前渠線布置是合理的，渠線較為規(guī)整。只是考慮到現(xiàn)有渠道斷面沖刷破壞嚴(yán)重，在其基礎(chǔ)上改建有一定難度，另外考慮到施工與灌溉矛盾等因素，選擇兩條渠線方案進(jìn)行比較。

方案1：維持現(xiàn)有渠線布置，對其進(jìn)行改造。方案2：緊鄰原渠線一側(cè)新選一條渠線，新舊渠線共用一側(cè)舊渠堤，利用原渠道進(jìn)行施工導(dǎo)流。

表1 渠線選擇方案比選

本次改建的干支渠，現(xiàn)有渠線布置合理，而且渠道經(jīng)過幾十年的運行已非常穩(wěn)定，且渠系建筑物、下級渠道的底高程、農(nóng)田高程已定，基本能滿足灌溉需要，渠線兩側(cè)巡渠路、林帶、條田均已形成，重新改線難度較大，也不利于土地資源的高效利用。因此本次推薦方案1：只能在原渠基上改建，整治、清淤、襯砌防滲。

2.2 渠道斷面型式方案選擇

目前中型渠道的橫斷面型式大致有3種，即梯形斷面、梯形斷面弧形坡腳及弧底梯形斷面3種?？紤]到梯形斷面弧形坡腳渠道水流條件與梯形斷面渠道差別不大，但坡腳處施工放線不易，施工難度較大，對施工質(zhì)量要求較高，故本次設(shè)計考慮了兩種渠道橫斷面進(jìn)行比選分析，即梯形斷面、弧底梯形斷面，比選分析如下：

（1）梯形斷面施工簡單、渠底泥沙較為分散，不會出現(xiàn)渠道底板集中磨損的情況，但當(dāng)渠道流速較小時，在坡腳處易產(chǎn)生淤積，渠底抗凍脹效果一般。

（2）弧底梯形斷面施工難度較梯形斷面大，對施工質(zhì)量要求較高，渠底泥沙較為集中，會出現(xiàn)集中磨損渠底的現(xiàn)象，但渠底抗凍脹相對梯形斷面平渠底好。

（3）考慮渠道的實際運行情況，雖然渠道首端樞紐有引水沉砂設(shè)施，但該渠道為傍山渠道，沿渠會有少量的泥砂進(jìn)入渠道內(nèi)，泥砂仍然會對渠底造成磨損，降低渠道的使用壽命，平渠底抗凍脹效果雖然沒有弧底好，但采取了砂礫石換填后，可以完全解決平渠底的抗凍脹問題。

綜合考慮，弧底梯形渠道施工難度大，水流攜帶的泥沙會對渠底造成集中磨損，將大大降低渠道的使用壽命，因此本次設(shè)計渠道橫斷面均采用梯形斷面型式。

2.3 襯砌方案選擇

本次針對不采用復(fù)合土工膜防滲的基本渠道斷面初擬3個比選方案：

（4）稻漁綜合種養(yǎng)模式。主要是“稻蝦共作”“稻鱉共作”“稻鰍共作”等養(yǎng)殖模式，已成為全市漁業(yè)發(fā)展新的增長空間，是農(nóng)民增收的重要途徑。

方案1：C20細(xì)石混凝土砌卵石襯砌方案。渠道全斷面采用C20細(xì)石混凝土砌卵石進(jìn)行防護(hù)襯砌，砌石厚度為30cm，邊坡1∶1.5。砂礫石墊層厚度40cm。

方案2：C20現(xiàn)澆混凝土板襯砌方案。渠道全斷面采用C20現(xiàn)澆混凝土板進(jìn)行防滲襯砌，現(xiàn)澆混凝土邊板厚12cm，底板厚12cm，邊坡1∶1.5。板下設(shè)砂礫石墊層，砂礫石墊層厚度40cm。

方案3：C20預(yù)制板的襯砌方案。渠道底板采用厚8cm的C20預(yù)制混凝土板，邊坡采用厚8cm的C20預(yù)制板，邊坡1∶1.5。板下鋪設(shè)砂礫石墊層，砂礫石墊層厚度40cm。

方案比選取同一縱坡，同一設(shè)計流量參數(shù)，進(jìn)行方案比選，比選結(jié)果如表2。

表2 渠道襯砌型式方案比選

通過表2對3個方案建筑材料、施工期、質(zhì)量控制、抗凍脹性能、運行效果及投資的比較可看出：

方案1，施工工期較長，砌筑質(zhì)量不易保證，人工費用高，防滲效果一般。

方案2具有建筑材料充足、施工快捷方便、所需工期短，糙率小、防滲抗沖好、投資較少等優(yōu)點。

方案3具有建筑材料充足、施工快捷方便、可提前預(yù)制，縮短工期，糙率小、板縫多，防滲效果差，抗沖能力差等特點。

綜合比較，鑒于本次改造段渠道縱坡較大，水流流速較大，本次推薦渠道襯砌型式為：方案2（采用C20現(xiàn)澆混凝土板襯砌型式）。

3 實施效果分析

3.1 改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件

通過對項目區(qū)干支渠及其渠系建筑物等以水利為重點的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，對損壞程度大的骨干工程進(jìn)行維修改造，恢復(fù)其標(biāo)準(zhǔn)，田間工程采取節(jié)水措施，完善田間水利配套工程，改造后灌溉渠系水利用系數(shù)由現(xiàn)狀年的0.47提高到0.53，緩解了項目區(qū)水資源緊缺的問題，項目實施后，有效利用水量較大幅度增加，可用來改良中低產(chǎn)田和恢復(fù)棄耕地，實現(xiàn)灌區(qū)良性運行與可持續(xù)發(fā)展。

3.2 新增農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)能力和產(chǎn)值

本工程實施后，高效益的經(jīng)濟(jì)作物給農(nóng)民帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，種植農(nóng)作物3673.33hm2，主要種植水稻、冬小麥、玉米、豆類、油料、甜菜等農(nóng)作物。其中春小麥增產(chǎn)1200kg/hm2，豆類增產(chǎn)600kg/hm2，油料增產(chǎn)750kg/hm2，作物總增產(chǎn)量3378t，增產(chǎn)產(chǎn)值1485.60萬元，按照0.35的分?jǐn)傁禂?shù)，本項目灌溉效益為519.96萬元，如表3。

表3 新增農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)能力及產(chǎn)值計算

續(xù)表3

3.3 社會效益和生態(tài)環(huán)境效益

3.3.1 社會效益

（1）項目區(qū)是糧油及畜產(chǎn)品基地之一，通過對灌區(qū)的改造，增加農(nóng)民收入，可減輕村、鎮(zhèn)和社會壓力，維護(hù)社會穩(wěn)定。

（2）通過進(jìn)一步完善項目區(qū)農(nóng)田水利設(shè)施，徹底解決項目區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉問題、交通設(shè)施等。

（3）通過對荒地、中低產(chǎn)田、水、林的綜合整理，改善了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境及生產(chǎn)條件，提高了農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力及耕地質(zhì)量，對確保耕地總量動態(tài)平衡，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)發(fā)展后勁，推動土地治理工作具有較好、較大的示范作用。

3.3.2 生態(tài)效益

項目實施后，將促進(jìn)灌區(qū)生物量的增長，有利于改善干旱荒漠型局地氣候；灌區(qū)耕地適時適量的灌溉，勢必促使土壤向有利于農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的土壤類型發(fā)展；水量得到有效保證，使灌區(qū)內(nèi)通過其他渠道籌措資金規(guī)劃的水土保持項目逐步實施，林網(wǎng)建設(shè)加強(qiáng)，人工草場的建立，大力建造防風(fēng)林，培植沙生植被，防風(fēng)固沙，都將使植被覆蓋度大大提高，極大地改善和提高干旱半干旱的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量；提高和改善目前的環(huán)境質(zhì)量，建立起一個較為完善的農(nóng)、牧、漁共同發(fā)展的生態(tài)環(huán)境。

4 結(jié)語

本文通過對灌區(qū)渠線布置、斷面型式、襯砌方案進(jìn)行比選分析，選擇維持現(xiàn)有渠線布置、采用梯形斷面型式、使用C20現(xiàn)澆混凝土板襯砌作為工程改造方案。工程實施后，項目區(qū)作物總增產(chǎn)量3378t，項目灌溉效益為519.96萬元，達(dá)到了農(nóng)牧民增產(chǎn)增收的目的。