寧家河東干渠節水改造斷面設計

丁文學

(新疆石河子水文水資源勘測局，新疆石河子832000)

1 工程概況

東干渠從渠首至東灣鎮19.5 km，設計流量 3.7～2.3 m3/s，坡降1/50～1/280，流速1.8～2.5 m/s，采用漿砌石或混凝土防滲。該工程始建于1960年初，經過40多年的運行，工程老化、破損比較嚴重。隨著引水比例加大，大量推移質進入干渠，上游渠段特別是沿河岸5 km長渠段，渠底磨損嚴重，原有漿砌石襯砌脫落、垮塌時有發生。下游渠段特別是遠離河床渠段，受春季融雪水在渠道兩側的入滲，渠道凍脹破壞極為嚴重，垮渠停水事故時有發生。

2 渠線選擇

東干渠原渠線沿河流階地和山間丘嶺地帶穿行，原渠線已占去大部分沿線土地空間，無法采取伴行老渠線新修一條渠。如另布置新渠線，渠道工程量相應增加，而施工工期相應變長，對灌區的作物灌溉的負面影響會加大。經過分析討論，確定采取沿原渠線布置。

3 渠道斷面形式的選擇

渠道斷面采用U型斷面和梯形斷面進行比較，U型斷面比梯形斷面更接近于水力最佳斷面，斷面面積小，工程量省。但是目前我區U型渠實際運行過程中，渠肩受土壓力的影響破壞嚴重，而且目前本地的U型渠預制板制作工藝達不到設計要求，施工質量難以保證，因此綜合考慮推薦梯形斷面。

4 渠道襯砌材料的選擇

根據東干渠的實際情況可供選擇的襯砌方式主要有漿砌卵石和混凝土板襯砌兩種。其中漿砌卵石襯砌具有，抗凍脹性能好，使用年限長，抗沖能力好和卵石材料就地取材等優點。混凝土板襯砌抗凍脹性能、抗沖能力相對較差，使用年限短，因此推薦漿砌卵石襯砌方案。

5 渠道流量的確定

東干渠灌區現狀年地表水灌區灌溉水利用系數僅為0.58。渠道流量計算公式為Q=A×q/η，干支渠為續灌渠道，加大流量為1.25 m3/s，渠道流量計算見表1。

表1 東干渠的規模確定

6 渠道斷面設計

渠道底寬確定遵循水力最佳與經濟最佳協調原則。

1)根據《灌溉與排水工程設計規范》附錄H提供梯形渠道水力最佳斷面水力要素計算公式:

2)渠道經濟斷面。梯形渠道實用經濟斷面與水力最佳斷面的水力要素關系式:

α、β和m、h/h0關系查《灌溉與排水工程設計規范》表H.0.2，本設計選取了東干渠 2+000～3+100段 Q= 5.62 m3/s，作為典型斷面進行實用經濟斷面計算。實用經濟斷面各要素見表2。

表2 2+000～3+100段經濟斷面水力要素表

根據表2數據繪制b=f(h)渠道特性曲線見圖1。

圖1 梯形渠道使用經濟斷面b=f(h)曲線

根據實用經濟斷面的b=f(h)和v=f(h)渠道特性曲線，考慮到與完好渠道銜接、不破壞伴渠路和工程投資等因素，綜合考慮確定東干渠底寬b=1.0渠道邊坡m=1∶1.5。

7 渠道水力計算

渠道水力計算采用明渠均勻流公式，依據已知的設計流量，渠底縱坡、邊坡系數、糙率、不沖淤流速，按最佳水利斷面的要求，計算出水深和底寬;根據實際所用襯砌材料尺寸最終確定渠道斷面。

明渠均勻流計算公式為:

8 結語

東干渠灌區節水配套改造工程地處邊疆少數民族聚居區，項目實施后可以進一步加強民族團結，增強社會凝聚力，改善生態環境，同時由于灌區渠系水利用系數的提高，大大提高灌區灌溉保證率，改善農作物的灌溉條件，對提高農業綜合生產能力，農業增產、農民增收、農村穩定具有積極的作用。

［1］ 羅金耀，魏永曜.灌溉渠系優化設計方法的研究［J］.水利學報，1990(06):32－40，47.

［2］ 劉煥芳，宗全利，劉貞姬，李強.灌區高含沙輸水渠道淤積成因分析［J］.農業工程學報，2009，25(4):35－40.

［3］ 葛文慧.某大型輸水明渠工程優化設計分析［J］.黑龍江水利科技，2011，39(1):107－108.

［4］ 中華人民共和國水利部.GB50288—99灌溉與排水工程設計規范［S］.北京:中國計劃出版社，1999.