鄯善縣柯柯亞干渠改造方案比選分析

柴 揚

(吐魯番市清源水利水電勘測設計院有限公司，新疆 吐魯番 838000)

1 工程概況

鄯善縣地處吐魯番市東部，地理坐標為E89°30′25″-E91°54′03″，N41°12′17″-N43°33′09″之間。柯柯亞干渠始于山區河道，渠道縱坡較大，大部分地段坡度2%～3%左右。根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL 252-2017)確定，柯柯亞干渠工程規模為Ⅲ等中型，工程級別為3級。根據《灌溉與排水工程設計規范》(GB 50288-2018)確定工程規模等級，配套渠系建筑物級別為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級。

2 工程設計

2.1 渠線設計

針對柯柯亞干渠沿線周邊居民房屋、林帶和道路及農田的影響，因受地理環境的約束，無其它更合理的渠線選擇，且老渠線的渠基較為穩定，故本次渠道改造中渠線不再進行重新選擇，均在原渠線上改造渠道[1]。

2.2 縱斷面設計

正確選擇渠道縱斷面坡度關系到渠道輸水能力的大小和渠道沖淤問題，同時關系到渠道橫截面積的大小和渠道工程造價。本次渠道底部高程控制根據現狀各干渠節制閘及分水閘底板高程或其它渠系建筑物高程控制，并考慮盡量少占耕地、不毀或少毀林帶，同時避免渠道在改造過程中出現過大的填挖方量，渠道縱坡在實地測量的基礎上稍作調整[2]。

2.3 水力計算

此次維修改造的柯柯亞干渠斷面形式采用梯弧形斷面；渠道橫斷面形式的計算采用實用經濟斷面計算方法，并結合各渠道的實際情況，考慮施工方便，首先確定底寬，再根據明渠均勻流計算公式計算渠道水深、渠深等渠道參數，復核渠道過流能力。通過渠道水力要素計算表，使其滿足渠道不沖不淤流速，以達到設計要求[3]。

3 方案比選計算

3.1 擬定比選方案

柯柯亞干渠渠道縱坡較大，大部分地段在2%～3%左右，渠水流速較大，水流對防滲體的沖刷較大。結合渠道情況，擬定4個方案進行比選。

方案一：拆除原渠道，新渠道采用梯弧形斷面，底部采用厚度為0.3m漿砌石砌筑，邊坡采用厚度為0.1m混凝土板襯砌，見圖1。

圖1 方案一典型斷面圖

方案二：拆除原渠道，新渠道采用梯形斷面，底部及邊坡均采用厚度為0.1 m的混凝土襯砌，見圖2。

圖2 方案二典型斷面圖

方案三：不拆除原渠道，以原渠道砌石為基礎，采用全斷面混凝土襯砌，襯砌厚度為0.1 m，見圖3。

圖3 方案三典型斷面圖

方案四：不拆除原渠道，以原渠道砌石為基礎，采用底部厚度為0.3 m的漿砌石砌筑，邊坡采用厚度為0.1 m的混凝土襯砌，見圖4。

圖4 方案四典型斷面圖

3.2 施工難易比較

方案一：拆除原渠道，漿砌石拆除量較大，且不易施工；新渠道襯砌形式較為簡單，施工時施工質量易控制。

方案二：拆除原渠道，新渠道采用全斷面混凝土結構，施工簡單，質量易控制，施工速度較快。

方案三：不拆除原渠道，采用全斷面混凝土襯砌，此方案施工工期最短，施工較為容易。

方案四：采用不拆除原渠道，底部采用漿砌石砌筑，邊坡采用混凝土襯砌，此方案渠基穩定，襯砌形式簡單，抗凍脹、防滲、抗沖刷能力較好。

3.3 投資比較

根據擬定的4個方案分別進行投資概算對比，計算結果見表1(均為建筑工程直接費)。

表1 各方案工程量及投資

3.4 其他方面

柯柯亞河河谷內有大量的卵石，渠道所需卵石可到河谷內采集運到工地，質量和數量均可滿足渠道防滲工程需要。吐魯番地區渠道干渠底部均采用干砌石襯砌，運行條件較好[4]。柯柯亞干渠改造提升工程方案對比見表2。

表2 柯柯亞干渠方案對比表

4 計算分析

根據方案對比表可知，方案二和方案三渠道縱坡較大，水流速度較快，不滿足設計規范允許的不沖流速要求，因此不予考慮。方案一與方案四均為底部漿砌石、邊坡混凝土方案。其中，方案一拆除原渠道漿砌石，原渠道沿線樹木較多，施工難度大；其次考慮到現狀渠道已經運行多年，渠基穩定，選擇在原渠道上襯砌施工方便，襯砌形式簡單，抗凍脹、防滲、抗沖刷能力較好，防滲效果好。

綜合以上4個方案比較，從施工難易程度、建筑材料和工程投資等各方面綜合分析，本次推薦方案四(即選擇不拆除原渠道干砌石，采用梯弧形斷面，底部用漿砌石砌筑，邊坡采用現澆混凝土板)作為本段渠道的襯砌方式[5-6]。

5 結 論

以柯柯亞干渠的工程建設為實例，通過對施工難易程度、建筑材料、工程投資等多方面比較，從而選擇出最優方案，為優化工程設計和減少工程投資提供有力依據。柯柯亞干渠的實施可為今后類似工程提供依據和參考。