淺談瑪納斯河灌區東岸大渠改造方案比選

王芳

（新疆瑪納斯河流域管理局新疆石河子832000）

淺談瑪納斯河灌區東岸大渠改造方案比選

王芳

（新疆瑪納斯河流域管理局新疆石河子832000）

本文在瑪納斯河灌區續建配套與節水改造的背景下，結合瑪河灌區基本情況，分析了東岸大渠存在的主要問題，針對東岸大渠改建段現狀，就其改造設計中的幾個關鍵環節進行了探討，以期為同類工程提供參考。

瑪納斯河灌區；續建配套與節水改造；東岸大渠；改造

1 概況

新疆維吾爾自治區瑪納斯河（以下簡稱瑪河）流域位于天山北坡經濟開發區核心地帶，地處準噶爾盆地南緣，地理位置為東經84°47′～85°31′，北緯43°40′～45°30′。瑪河灌區位于流域中下游的沖洪積扇傾斜平原和更為廣闊的沖洪積平原上，灌區總耕地面積357萬畝，灌溉面積316.3萬畝，年灌溉用水量16億m3，是全國特大型灌區之一。

2014年5月，瑪納斯河流域管理處計劃對瑪河灌區進行續建配套與節水改造。此次續建配套與節水改造工程為灌區骨干水利工程，主要項目包括：改造東岸大渠8+030.71～8+855.10段；改造東岸大渠8km過河涵洞段，配套建筑物2座。本次主要討論東岸大渠改造。

東岸大渠位于瑪河東岸，渠道全長17.2km，控制灌溉面積316.3萬畝，年輸水量9.4億m3，擔負著灌區內灌溉、水力發電、水庫引水、瑪電引水等重要使命。本次改建段主要擔負著灌區內灌溉、水庫引水的重要使命。

2 東岸大渠改建段現狀及存在問題

2.1 東岸大渠改建段現狀

東岸大渠竣工于1959年，起始樁號位于紅山嘴渠首進水閘，由南向北流經瑪河四級電站、五級電站、北疆鐵路、312國道等，至瑪納斯縣的蘭州灣鄉，渠道全長17.2km，為干砌卵石襯砌的梯形渠道，縱坡0.5%～2%。年輸水量9.4億m3。

本期改建8+030.71～8+855.10段，渠道底寬為8m，渠道縱坡0.52%～0.89%，渠深2.3m～2.5m，渠道邊坡1:1.7～1:4，渠道為干砌石結構。渠道左側為河漫灘，渠道右側為石紅公路，路面寬6m，石紅公路右側伴有五級電站尾水渠，五級電站尾水渠在東岸大渠樁號8+855.10處投入渠道。

2.2 存在問題

該渠道經過近50年的運行，老化、襯砌磨損很嚴重，目前已無法滿足設計過水要求，嚴重制約了灌區工農業生產和可持續發展，急需改造。渠道目前存在以下問題：

（1）渠道磨損破壞嚴重，沿線多處出現大片面積的干砌石剝落現象。

（2）渠道變形嚴重，底板凸凹不平，邊坡雜草影響渠道過流能力。

（3）經復核計算，8+030.71～8+855.10段渠道超高不夠，影響渠道的安全運行。

3 改造設計

本次改造以提高用水效率和效益為中心，把大力推進節水型社會建設作為灌區節水改造的指導思想，同時遵循以下兩點基本原則：①從全局利益出發，優選地理位置重要，破損嚴重的渠道進行防滲改造。②以工程現狀及存在問題為著手點，結合當地材料及管理水平，以節水防滲為中心，合理調整工程布局，保證建筑物的完整和配套，同時采用先進適宜的工程技術。

3.1 線路選擇

東岸大渠全長17.2km，本期改造8+030.71～8+855.1段。該段左側為河漫灘、林帶，右側伴行石紅公路及電站尾水渠。現狀渠線順直，若另選線路，受原有建筑物影響，需要增加大量投資。因此，本期改造渠線仍沿用原渠線。

3.2 渠道縱斷面設計

改建渠道縱坡主要受渠道原節制分水閘底板高程及原已建渠段渠底設計高程控制。渠道縱坡共分為三段，渠道縱坡取5.2‰～9‰。

3.3 渠道斷面型式選擇

現狀渠道斷面為梯形斷面，渠道斷面可采用梯形和弧形坡腳梯形斷面兩種方案。由于渠道運行數十年，渠道斷面經每年的維修，現狀已不規則，存在左右邊坡不對稱，渠道底寬不規則等現象。如果采用弧形坡腳梯形斷面，由于渠道輸水流量較大，渠底較寬，施工難度較大。另外參照本條渠道已經施工段的設計橫斷面形式，本期改建段渠道斷面型式仍采用梯形斷面。

圖3 方案二示意圖

表1 兩方案技術、經濟對比

表2 東岸大渠改建段水力計算表

3.4 渠道參數選取

（1）邊坡系數。改建段老渠現狀斷面已不規則，經實測邊坡為1:1.5～1：4，渠道底寬8m。改建渠道斷面基本接近老渠道斷面，以渠道回填量最少為原則，渠道邊坡為1:1.85、1: 2.6。

（2）糙率。依據《渠道防滲工程技術規范》(SL18-2004)，結合工程特點，現澆砼板糙率取0.015，漿砌卵石糙率取0.025。

渠道設計斷面中含砌石和混凝土兩種襯砌材料，糙率采用綜合糙率，計算公式如下：

式中，n1——襯砌材料1糙率，渠道邊坡襯砌采用現澆混凝土板；

n2——襯砌材料2糙率，渠道底部采用漿砌石，糙率采用0.025；

x1——襯砌材料1的斷面濕周（m），本工程指為現澆混凝土板邊坡的濕周長度;

x2——襯砌材料2斷面濕周（m），本工程指渠道底板漿砌卵石的長度。

3.5 渠道襯砌材料選擇

根據地質勘察報告，渠道存在的主要問題：渠道老化、滲漏嚴重。因此對此段渠道改造的主要措施就是防沖、防滲措施。

現狀渠道邊坡及底板均采用干砌卵石，縱坡5.2‰～9‰，渠道流速3m3/s～4.4m3/s。干砌卵石只能起到防沖刷的作用，不能起到防滲作用，根據地質勘察報告，該段地層屬中等透水，因此，襯砌材料應該同時具備防沖和防滲的作用，根據就地取材的原則和該渠道流速大的特點，可選材料為現澆混凝土板和漿砌卵石，如果全斷面采用現澆混凝土，渠道流速將達6m3/s以上，超過規范允許的混凝土板的不沖流速，根據實際情況，本文采用兩種方案進行比較，方案一：渠道采用底板漿砌卵石+邊坡現澆混凝土板；方案二：全斷面采用漿砌石襯砌。

方案一：現澆混凝土邊坡+漿砌卵石底板。

渠道底部襯砌結構由內向外依次為：原渠道干砌卵石層→30cm厚漿砌卵石護面。邊坡襯砌結構由內向外依次為：原渠道干砌卵石層→C10混凝土找平層→采用15cm厚混凝土護面。

方案二：漿砌卵石方案。

在原斷面上砌筑30cm厚C20細粒混凝土砌卵石，渠道底寬及邊坡系數同原渠道。

通過表1可以看出，兩方案均滿足工程運行要求，方案一與方案二投資相差不大，方案一施工相對簡單，施工進度快，工期有保證；方案二需要大量卵石，采集困難，施工質量不易控制，施工進度慢。本段渠道每年停水期時間較短，為了不影響施工，本段渠道襯砌采用底板漿砌卵石+邊坡現澆混凝土板。

3.6 渠道的水力計算

渠道的水力計算采用明渠均勻流公式。①8+030.71～8+250.00段：渠道底寬8m，渠道邊坡系數m=1.85，經計算渠道最大水深1.52m，渠深2.6m；②8+250.00～8+700.00段：渠道底寬8m，渠道左邊坡系數m=1.85，右邊坡系數m=2.6，經計算渠道最大水深1.39m，渠深2.4m；③8+700.00～8+855.10段：渠道底寬8m，渠道左邊坡系數m=1.85，右邊坡系數m=2.6，經計算渠道最大水深1.59m，渠深2.7m。具體計算結果見表2。

綜上所述，東岸大渠改造渠線仍沿用原渠線；渠道縱坡取5.2‰～9‰；渠道邊坡為1: 1.85、1:2.6；現澆砼板糙率取0.015，漿砌卵石糙率取0.025；本段渠道襯砌材料采用底板漿砌卵石+邊坡現澆混凝土板。

4 結語

本工程實施后，可使灌區作物得到及時灌溉，改善灌溉面積5.1萬畝，提高灌區灌溉保證率和農作物單產，從而提高農業生產效益，促進項目區經濟的發展，逐步實現水資源利用從粗放型向集約型方式的轉變，有力地推動節水灌溉事業的發展。陜西水利

（責任編輯：唐紅云）

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