新疆车排子总干渠防渗改建工程设计

王丽

（新疆奎屯农七师勘测设计研究院（有限公司），新疆 奎屯 833200）

新疆车排子总干渠防渗改建工程设计

王丽

（新疆奎屯农七师勘测设计研究院（有限公司），新疆 奎屯 833200）

【摘要】结合新疆车排子总干渠防渗改建中渠线选择、渠道断面型式及结构确定进行比选，同时就弧形底梯形断面计算中规范存在的问题进行探讨。

【关键词】渠道设计；渠道断面；弧形底梯形断面

车排子总干渠位于新疆准噶尔盆地西南边缘、天山北麓山前冲洪积扇平原上，起点位于水库放水渠末，全长8.66km。引用水源主要为河水，由上游水库联合调节后供水，通过总干渠下游的车东、西干渠输水至灌溉区。该干渠始建于1956年，为土渠结构，最大过水流量30m3/s，以半挖半填断面形式为主，控制灌溉面积4万hm2，是骨干供水工程。由于建设初期资金紧张，工程设计标准低，现状工程老化破损、渗漏严重，造成过水流量偏小，不能满足灌溉要求，地下水位升高，土地盐渍化加重，农作物产量降低，渠道渗漏已成为亟待解决的问题。

1　渠线的选择

车排子总干渠的改建，渠线选择有2种方案：一是利用原渠线；二是在原渠西侧重新选线。在两个渠线方案中，方案一施工期与灌溉期矛盾，若利用原渠施工，需新建8.66km导流渠。经估算导流渠投资约715万元，投资较大；而方案二施工期与灌溉不冲突，但渠道填方量大于方案一，原渠西侧300m范围为荒地，适宜渠线布置及施工，东侧无位置布置。通过比较选定方案二，即在原渠西侧平行原渠新建渠道。

2　断面形式的选择

根据本地区渠道防渗经验，对于有施工期的干渠大都采用弧形底梯形断面，弧形底渠道较梯形渠道有较优的水力条件，且弧形底抗冻胀性较好，便于施工。因此，本工程采用弧形底梯形断面型式。

3　断面结构的选择

根据渠道的断面型式，提出两个横断面结构进行比选：

方案一：边坡、弧形底均为现浇混凝土+一布一膜结构，渠底、边坡均采用现浇混凝土：边坡自外向里依次为8～12cm现浇混凝土，一布一膜，30～40cm天然砂砾石垫层。渠底自上而下依次为12cm现浇混凝土板，一布一膜，40cm天然砂砾石垫层。

方案二：边坡为预制混凝土、弧形底为现浇混凝土+一布一膜结构；边坡采用预制混凝土、渠底采用现浇混凝土：边坡自外向里依次为：10cm预制混凝土板，2cm水泥砂浆垫层，一布一膜，30～40cm天然砂砾石垫层。渠底自上而下依次为12cm现浇混凝土板，一布一膜，40cm天然砂砾石垫层。

两方案内边坡为1.75，外边坡为1.5，左侧堤顶宽2.5m，右侧堤顶宽4m。两方案结构型式比较如表1示。

由表1知，两个方案均能满足输水和防渗要求，施工技术都比较成熟，但方案一采用现浇混凝土，渠道的抗冲能力比方案二好，且方案一投资比方案二少350.76万元。经综合比较，最终选择方案一作为渠道设计的推荐方案。

表1　渠道防渗结构型式比较表

4　渠道水力要素计算

4.1弧底梯形水力最佳断面计算

弧形底梯形渠道水力最佳断面根据《渠道防渗工程技术规范》（GB/T50600－2010）附录C可按式（C.0.1－1）～（C.0.1－5）进行计算：

计算结果：水深H0为2.88m，渠底圆弧半径r0为2.88m，弧形底的弦长b0为2.85m，过水断面面积ω0为18.76m2，湿周X0为13.05m。

4.2弧底梯形断面实用经济断面计算

弧底梯形断面实用经济断面计算结果见表2。

表2　由α、Kr计算H、b结果表

根据渠道实用经济断面要求，寻找宽浅断面较合理，同时，还基本满足水力最优断面的要求。以上计算所得渠道较宽，水深较浅，根据已建类似工程，初选渠道底宽（弦长）b为5m，矢高0.66m，边坡1∶1.75，糙率0.15。

4.3渠堤超高及渠深计算

根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288－99）6.1.23第2条规定：1～3级渠道岸顶超高应按土石坝设计要求确定，车排子总干渠防渗改建工程级别为3级，所以渠道超高应按土石坝设计要求确定。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）有关公式通过计算得出设计流量水位加正常运用条件的渠顶超高；加大流量水位加非常运用条件的渠顶超高；设计流量水位加非常运用条件下的坝顶超高，再加地震涌浪高，地震设计烈度为Ⅶ度，故地震涌浪高取0.5m时的渠顶超高。最后经计算得出，车排子总干渠水力要素如表3示。

表3　车排子总干渠水力要素表

5　结语

经过方案比较，综合经济、施工等各种因素，推荐在原渠西侧新建渠道，横断面采用弧形底梯形断面，渠底、边坡均为现浇混凝土板+一布一膜结构。通过以上计算确定，渠底现浇混凝土厚度为12cm，边坡现浇混凝土板厚度为8～12cm，内边坡1∶1.75，外边坡1∶1.5，混凝土强度等级为C20，抗冻等级为F200，抗渗等级为W6。砂砾石换填厚度采用底部0.4m，边坡0.4～0.3m。

需要特别说明的是：根据《渠道防渗工程技术规范》（SL18－2004）附录D，由弧形底梯形渠道最佳水利断面和实用经济断面在确定弧形底梯形渠道各参数时只是根据第5条，对不同的α值的实用经济断面进行综合比较后确定方案，说的比较笼统，各参数的选择范围广泛，无法具体确定。为此，笔者对照了与此公式相关的（《灌溉与排水工程设计规范》GB50289－99）附录H梯形渠道实用经济断面的计算方法，发现可以根据第7、8、9条大概确定梯形断面的各参数，但也不是很具体，只能根据已建工程经验选取，鉴于此，建议尽快对《渠道防渗工程技术规范》（SL18－2004）进行修正，增加确定弧形底梯形断面各参数的具体说明条款。

（责任编辑赵其芬）

【中图分类号】TV672

【文献标识码】B

【文章编号】1009-6159（2015）-03-0045-02

收稿日期：2015-01-26

作者简介：王丽（1979—），女，工程师