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摘要：新疆五團灌區渠道現狀老化、破損嚴重，存在過水能力不足及水資源利用率低的問題，有必要對渠道進行防滲改造。本文以新總干渠為研究對象，在進行渠道縱、橫斷面設計及方案比選時充分考慮了技術可行性、經濟合理性及工程實施后的運行管理是否安全等情況，經過渠道斷面設計和加固改造，將有利于充分發揮灌區工程效益。

關鍵詞：防滲改建；斷面設計；方案比選；五團灌區；新疆

1工程概況

新疆五團灌區是兵團第一師的獨立中型灌區之一，位于天山支脈哈里克套山南麓，阿克蘇市以東56km，阿拉爾市以北104km，南疆鐵路、國道G314烏喀公路由東至西橫貫灌區。其地理位置東至玉爾滾山腳下，西鄰扎木臺鄉，南至沙依科夫，北到鹽山口，東西寬17km，南北長44km，占地750km2，地理坐標東經80°47′15″～80°52′30″，北緯41°12′30″～42°00′00″，規劃總面積4．88萬hm2。

2新總干渠設計方案比選

五團灌區骨干工程防滲改建的渠道是灌區剩余未進行防滲的土渠和部分損壞嚴重的防滲渠，分布于灌區內外，且較為分散。五團新總干渠位于灌區北面，主要任務是從五團龍口引水輸送至灌區下級渠系，滿足灌區農業灌溉及生產需求，是五團灌區的主動脈。其余干、支、分支渠位于灌區內部，是灌區的主要灌溉渠道。五團灌區新總干渠于2000年修建，因受當時條件限制，設計標準較低，建成交付投運起，渠道渠水內含推移質較多并且渠道流速大，存在石塊的撞擊、磨損損壞等情況，造成渠道部分渠段損壞。根據現狀運行管理情況，渠道實際運行流量達不到設計流量，制約著五團農業和工業的發展。

2．1縱斷面設計

新總干渠位于山前沖洪積扇，地勢較陡，渠道縱坡較陡，縱斷面設計面臨最大問題是控制渠道流速，減少對渠道的沖刷。設計不僅要考慮流速滿足規范要求，而且避免土方大量開挖和回填，同時滿足渠道保留建筑物高程及上下游水位的銜接問題，以及現狀渠道4＋000～11＋500出現損壞的問題，綜合比較分析，進行縱坡設計。如何控制渠道流速是渠道縱、橫斷面結構型式選擇的關鍵，初步設計階段提出如下三個方案進行比較［1－6］。（1）方案一：縱坡與原渠道設計縱坡保持一致。干砌卵石座漿灌漿＋現澆混凝土斷面形式在渠水中含推移質顆粒較多的渠道上使用較多，從目前五團、四團已使用的渠道運行情況來看，該方案渠道抗磨、抗沖刷能力較強，運行效果較好，比較成功。因此，五團新總干渠從工程實用、運行安全、管理方便、水流流態、工程占地等方面綜合考慮，縱斷面與現狀渠道設計縱坡保持一致，通過優化橫斷面型式，提高設計標準，以滿足渠道安全運行的需要。（2）方案二：增設陡坡方案（干砌卵石座漿灌漿＋現澆混凝土斷面）。將0＋000～11＋500段縱坡由1／57～1／75減緩至1／100，調坡盡量控制土方工程量，避免大挖大填，原則控制設計堤頂不得高于實測現狀地面3m，且設計渠底不低于實測現狀地面3m，全段增設陡坡進行調坡，優化橫斷面形式。此方案同樣采用干砌卵石座漿灌漿斷面形式，糙率取實測n＝0．0275，按此方案需每隔600m增設一處陡坡，增加底寬，降低設計水深，減小流速至2．65～2．96m／s之間。（3）方案三：增設陡坡方案（全斷面現澆混凝土）。此方案全斷面采用現澆混凝土板襯砌，因混凝土板的糙率n＝0．015，糙率較小，要控制渠道流速，只有通過調緩渠道縱坡，才能達到減小渠道流速的目的，新總干渠0＋000～11＋500段縱坡由1／75～1／57減緩至1／200，調坡方案基本同方案二一致，按此方案需每隔350m增設一處陡坡，優化橫斷面形式。設計流速在3．46～4．13m／s之間。（4）方案比較。根據上述三個方案的優缺點進行綜合分析，方案二和方案三增設陡坡較多，運行過程中容易造成渠道水流形態紊亂，后期運行上存在安全隱患，且土方工程量較大，結合新總干渠的現狀運行情況，從投資、施工難易程度、新增占地等各方面綜合分析，方案一均具有明顯的優勢。所以本階段，推薦方案一為新總干渠防滲改建縱斷面設計方案。

2．2橫斷面設計

經過現場調查，以新總干渠存在的實際問題及現狀為切入點，擬定如下三個方案。（1）方案一：拆除原渠道重建。將原渠道干砌卵石座漿灌漿＋混凝土板全部拆除，將渠道設計底寬由3．5m加寬至6．0m、降低設計水深，達到降低渠道設計流速的目的。渠底、設計水位以下邊坡、渠底均采用干砌卵石座漿灌漿護砌，厚度為35cm，卵石頂高于縫面3～5cm，卵石下設5cm砂漿墊層，設計水位以上邊坡采用C30現澆混凝土板護砌，板厚10cm；砂漿墊層及現澆混凝土板下采用塑膜（膜厚0．5mm），膜下設5cm粗砂找平層，渠道設計內、外邊坡均為1∶1．50，綜合考慮運行管理、日常維護需要，將左堤作為管理道路，寬度5m并鋪設砂礫石，右堤寬度3m，橫斷面采用寬淺式梯形斷面。（2）方案二：保留原渠道，對渠底、弧形坡腳灌漿加固。保留原渠道斷面，在原斷面上進行加固。對原斷面進行清洗，在渠底和弧形坡腳上鋪設干砌卵石座漿灌漿，厚度為35cm，坡腳至坡頂采用C30混凝土，坡腳混凝土厚度35cm、坡頂混凝土厚度22cm，渠道設計內坡由現狀1∶1．50調整為1∶1．75，外坡1∶1．50。綜合考慮運行管理、日常維護需要，將左堤作為管理道路，寬度5m，并鋪設砂礫石，右堤寬度3m，橫斷面采用弧形坡腳、梯形斷面。（3）方案三：保留原渠道，對渠底、弧形坡腳加固。保留原渠道斷面，在原斷面上進行加固。對原斷面進行清洗，渠底、弧形坡腳、邊坡現澆C30混凝土板襯砌，渠底、坡腳混凝土厚度25cm，坡頂混凝土厚度10cm。渠道設計內坡由現狀1∶1．50調整為1∶1．75，外坡1∶1．50。綜合考慮運行管理、日常維護需要，將左堤作為管理道路，寬度5m，并鋪設砂礫石，右堤寬度3m，橫斷面采用弧形坡腳、梯形斷面。（4）方案比較。根據上述三個方案的優缺點綜合分析，方案一渠底、邊坡（設計水位以下）采用干砌卵石座漿灌漿結構型式，此方案卵石所需量較大，卵石采集難度大、砌石工作量大，并且砌石施工要求較高，一定程度上增加了施工難度。方案三工程造價高，部分渠段縱坡較陡，設計流速3．69～5．50m／s之間，流速超過規范要求3．00～5．00m／s之間。上述三個方案從施工工期、質量保證、防沖耐磨等方面綜合分析方案二均具有明顯的優勢，確定方案二為新總干渠防滲改建橫斷面設計的推薦方案。

2．3新舊混凝土間隙處理方案比選

新總干渠橫斷面推薦方案是在原渠道渠底、弧形坡腳采用干砌卵石座漿灌漿加固、邊坡采用現澆混凝土板加固，但是原預制混凝土邊坡板與設計現澆混凝土板之間的距離僅為24cm，需進行處理，本次擬定兩個方案進行比較：①原渠道預制混凝土邊坡拆除。②原渠道預制混凝土邊坡保留。方案一：原渠道預制混凝土邊坡拆除，并且在原干砌卵石座漿灌漿邊坡頂橫向挖進1．5m，然后人工回填砂礫石，經過碾壓、處理后，再修建設計現澆混凝土邊坡。方案二：原渠道預制混凝土邊坡保留，將設計現澆混凝土邊坡板加厚，填充新、舊混凝土邊坡板24cm的間隙。根據上述兩個方案的優缺點綜合分析，方案二原渠道預制混凝土邊坡保留，將設計現澆混凝土邊坡板加厚，填充新、舊混凝土邊坡板24cm的間隙，導致此處設計混凝土板厚度增加至47cm，且這部分渠道在設計水位以上，設計水位時不過流，只做為安全超高部分，所以此方案造成C30混凝土的浪費，且形狀不規則，增加了施工的難度，質量不易控制，方案一將原渠道預制混凝土邊坡拆除，回填砂礫石，相對方案二造價低，且施工難度小，具有明顯的優勢。綜合分析考慮，確定方案一為新總干渠新、舊混凝土間隙處理方法。

3結論

（1）通過后期運行狀況、經濟合理性、施工可操作性綜合考慮，新渠道縱坡與原渠道一致的方案由于渠道抗磨、抗沖刷能力較強，運行效果較好，推薦為縱斷面設計方案。（2）根據工程技術可行性、施工難易性、經濟合理性考慮，推薦“保留原渠道，對渠底、弧形坡腳灌漿加固”的橫斷面設計方案。（3）由于原渠道預制混凝土邊坡拆除具有造價較低、施工難度小的優點，推薦為新舊混凝土間隙處理方案。（4）新總干渠防滲工程改建，提高了渠道輸水能力與安全性，改善灌區水利基礎設施，對五團灌區可持續發展有積極的現實意義。

作者:何毅 單位:阿克蘇塔河源勘測設計院有限公司