喀浪古爾河灌區渠道改造設計方案研究與分析

王夢君

【摘要】喀浪古爾河灌區渠道改造工程斷面形式采用梯形的斷面，既有效地利用了原渠道工程量，又保證了渠道的工程質量。

【關鍵詞】渠道改造；梯形的斷面方案；應用與分析

1、工程概況

喀浪古爾河灌區轄三鄉、一鎮、四場和塔城市區。該灌區1950年大規模開發建設以來，灌溉面積已發展為目前的53.27萬畝，是塔城市重要的糧油、甜菜、紅花生產基地，但是灌區骨干水利工程至今已運行了60多年，存在著工程設施年久失修、老化損壞、滲漏嚴重、工程引水量不足等問題。本次主要建設內容為：改造支渠9.575km，配套渠系建筑物28座。

2、基本資料

2.1 氣象。灌區內平均氣溫5.9℃，年最冷月平均氣溫為-18℃，年土壤凍融循環次數小于100次。喀浪古爾灌區多年平均降水量為301mm，年蒸發量1023mm，由南到北遞減，遞減率為7mm/100m，蒸發多集中在5-9月，7月蒸發量最大。灌區歷年平均風速2.4m/s，最大風速40m/s，年均大風日數11.1d。平均無霜期為131d，最大凍土深度為1.46m。

2.2 水文

喀浪古爾水文站設站估算多年平均徑流量為768.5×104m3，喀浪古爾河引水樞紐處的多年平均徑流量應為1.29×108m3。灌區內泉水量為1.61×108m3。根據《喀浪古爾灌區水資源量分析計算報告》，可知灌區內地下水總補給量為1.3076×108m3，可開采量為0.7846×108m3。

2.3 工程地質條件。本次實施的渠道，渠基土分別由低液限粘土、低液線粉土、卵石混合土、級配良好礫、繼配不良礫等土體組成，屬土質邊坡。據各渠段巖性分別進行渠道邊坡穩定性分析。

低液限粘土、低液線粉土：粘聚力15.4-23.4kPa，摩擦角20.0-28.5°，土質渠道內坡為1：2。

卵石混合土、級配良好礫、級配不良礫：粘聚力為0，摩擦角為38°，邊坡容許坡度值參考自然休止角確定，渠道內坡為1：1.2。

3、工程設計

3.1 工程總體布置?？斯艩柡庸鄥^渠道改造工程的任務為解決灌區支渠滲漏及配套渠系建筑物工程。項目區灌溉面積10.07萬畝，改造支渠9.575km（其中西六支渠3.575km，東三支渠0.5km，東七支渠1.975km，東八支渠0.7km，東九支渠2.825km），配套渠系建筑物28座。最大設計流量為2.5m3/s，根據《渠道防滲工程技術規范》SL18-2004規定，渠道工程級別為小型5級；建筑物工程級別為5級。

3.2 渠道工程。改造支渠9.575km（其中西六支渠3.575km，東三支渠0.5km，東七支渠1.975km，東八支渠0.7km，東九支渠2.825km），配套渠系建筑物28座（其中：西六支渠分水閘9座，農橋4座；東七支渠分水閘5座；東八支渠分水閘4座，農橋1座；東九支渠分水閘5座）。

3.2.1 渠道流量確定

西六支渠控制灌溉面積2.2萬畝，其流量為Q灌=1m3/s，加大流量Q加=1.25m3/s。

東三支渠控制灌溉面積4.3萬畝，其流量為Q灌=2m3/s，加大流量Q加=2.5m3/s。

東七支渠控制灌溉面積1.3萬畝，其流量為Q灌=0.6m3/s，加大流量Q加=0.75m3/s。

東八支渠控制灌溉面積1.15萬畝，其流量為Q灌=0.50m3/s，加大流量Q加=0.63m3/s。

東九支渠控制灌溉面積1.12萬畝，其流量為Q灌=0.50m3/s，加大流量Q加=0.63m3/s。

3.2.2 渠線方案比較。本次實施的內容中，西六支渠、東三支渠、東七支渠、東八支渠、東九支渠均為改造渠道，現狀向灌區分水的渠、路、林網格局已經形成，不宜做大的調整，從地形上看，原渠線線路短，經實地踏勘沒有更經濟合理的渠線，故本次設計中所有的渠線仍延用原渠線。

3.2.3 渠道斷面形式的確定。由于原渠道斷面為梯形，梯形斷面在我區的渠道中應用非常廣泛，技術也比較成熟，因此本次設計渠道斷面為梯形。對渠道橫斷面尺寸的確定也進行了水力最佳和經濟最佳斷面比較，結合工程實際情況綜合確定。

3.2.4 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。

3.2.5 渠道岸頂超高計算。渠道岸頂超高計算依據《灌溉與排水設計規范》50288—99中6.1.23規定：

3.2.6 渠道橫斷面設計。由于施工工期比較短，為了節省工期，本次改造的支渠除東三支部分采用漿砌石外，其余支渠采用的斷面形式和襯砌形式均相同，襯砌均為預制砼板。

3.2.7 抗凍脹設計。

本著工程安全、經濟的角度，結合實際工程經驗通過對塔額盆地的塔城市已建灌區改造好的各渠道破壞情況的調查與分析，干渠墊層設20cm-30cm沒有發生凍脹破壞。因此，本條支渠的渠道渠底和兩側均設20cm厚砂礫石墊層，渠底和邊坡砂礫石墊層中土粒d≤0.075mm細顆粒含量≤10%。

因此，本次改造支渠的渠道渠底和兩側均設20cm厚砂礫石墊層，渠底和邊坡砂礫石墊層中土粒d≤0.075mm細顆粒含量≤10%。

4、渠道工程設計方案的分析

4.1 所選支渠渠線既可縮短工期，又減少工程投資。支渠選線如果選新建復線，雖然施工期不受渠道灌溉的影響，施工強度小，施工工藝簡單。但開挖方量大，投資高。由于本灌區已經過多年運行，渠床已處于穩定狀態，渠道兩側灌區、下級渠道及渠道兩岸的路林都已基本固定成型，如較大幅度調整縱坡，將引起逐級渠道及兩側灌區的變動。因此，如果沿用老渠線施工期可以搶在休灌期，施工期太短，施工強度較大。但開挖方量較小，投資較小。

4.2 采用預制砼板，有效保證了工程質量和工期。支渠斷面設計若以渠底采用現澆砼板，渠坡采用預制砼板。渠底施工現場需要支模、清倉，跳倉澆注，施工期較長，邊坡預制砼板可在預制場制作拉運至現場，投資高，但渠道全斷面采用預制砼板，預制砼板可在預制場制作拉運至現場，施工程序簡單，工期較短，投資低。所以，采用預制砼板，可有力保證工程質量和工期。