雷诺护垫在高下水位渠道衬砌中的应用

张鲁鲁

（水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院,乌鲁木齐 830000）

雷诺护垫在高下水位渠道衬砌中的应用

张鲁鲁

（水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院,乌鲁木齐 830000）

在泉水初露的高地下水位段，底板雷诺护垫、边板混凝土衬砌结构形式综合糙率0.0215；根据渠道流速，雷诺护垫厚度确定为0.17m；通过衬砌方式的综合比选，认为雷诺护垫便于施工，具有较强的抗冻性、变形适应性。

高地下水位；雷诺护垫；糙率

在高地下水位段，常见的渠道衬砌方式有现浇混凝土板、预制混凝土板设置排水孔及浆砌石衬砌等形式，现浇混凝土板、预制混凝土板护坡均具有良好的治理效果，但混凝土板抗拉强度低、适应变形能力较差。雷诺护垫柔韧性好、适应能力强、抗冻性较好，填充石块间存在空隙，能自然透水，可有效降低作用在结构上的水压力。团结渠高地下水位段渠道，常年有泉水出露，为使渠底板能很好的适应泉水的出露，本文通过衬砌方式比选，提出采用底板雷诺护垫、边板现浇混凝土的衬砌方式，并合理确定衬砌方式的综合糙率、衬砌厚度等参数，为高地下水位段渠道设计提供参考。

1 工程概况

团结渠位于新疆伊犁喀什河灌区，渠道沿线分布有大量的泉眼，泉水出露高程高于现状渠道渠底高程，泉水汇集于渠道内，顺渠而下，其补给来源主要为北部平原区地下水、灌溉水、渠道渗水及大气降水，总体向南部最低侵蚀基准面伊犁河排泄。为采取合理有效的防渗抗冻措施，采用适应变形能力强的雷诺护垫进行渠底板衬砌。

2 糙率的确定

糙率是渠道设计过程中重要技术参数之一，糙率选取的准确性直接关系到渠道的过流能力。如果糙率系数取值过大，会引起渠道断面尺寸偏大，增加工程投资；如果糙率系数取值偏小，则渠道断面尺寸无法满足过流能力要求，从而造成渠道淤积。

根据团结渠常年泉水出露情况，渠道底板采用底板雷诺护垫、边板采用现浇混凝土进行衬砌，依据断面周界上糙率不同的综合糙率公式（1），对渠道不同深度、底宽的综合糙率进行计算，如表1。

表1 雷诺护垫衬砌综合糙率计算

由表1可知，底板雷诺护垫衬砌的渠道综合糙率在0.0215左右，因此渠道综合糙率确定为0.0215。

3 衬砌厚度的确定

雷诺护垫厚度的选择与水流流速关系密切。根据美国科罗拉多大学对雷诺护垫模型进行的大量试验研究结果及已建设工程现状显示：流速大小可确定雷诺护垫的厚度。

雷诺护垫厚度与流速参数关系如表2。

表2 雷诺护垫厚度与流速参数关系

在团结渠高地下水位段，根据已确定的糙率系数及拟定断面尺寸对渠道过流能力进行了计算，渠道流速范围1.37～2.01m/s，根据治理渠道的水流速度并结合已建工程的实际经验，一般水流流速在3.5m/s以内的雷诺护垫厚度选用0.17cm；水流流速在3.5～4.0m/s，雷诺护垫厚度选用0.23cm；水流流速在4.0～4.5m/s，雷诺护垫厚度选用0.30cm。对照表2，因此确定渠道底板雷诺护垫厚度规格为0.17m。

4 断面型式比选

渠道断面根据不冲流速、糙率、纵坡等水力要素，在满足渠道防渗、防冲等要求的前提下，对渠底采用雷诺护垫和渠底采用现浇混凝土+排水孔两种不同的防渗衬砌型式进行比选。如图1～图2。

图1 雷诺护垫衬砌横断面图

图2 混凝土衬砌横断面图

雷诺护垫规格：3m×2m×0.17m，块石粒径7.0～15cm，下部铺设10cm反滤层和土工布（250g/m2）。边坡换填40cm砂砾料防冻层，铺现浇混凝土板厚度为8cm。现浇混凝土板防渗体的结构为：渠底和边坡换填50～40cm砂砾料防冻层（渠底50cm、渠坡40cm），在渠道底板上设两排间距2.0m孔径10cm的排水孔。

雷诺护垫防渗型式为：底板雷诺护垫，边板现浇混凝土板。渠道衬砌方式比选如表3。

表3 渠道衬砌方式比选工程量

由表3数据可看出，渠道采用全断面混凝土衬砌较底板雷诺护垫衬砌的方式投资较优，但差额不大。全断面混凝土衬砌在抗冻性方面较雷诺护垫差，在高地下水位，全断面混凝土衬砌施工周期长，养护难度大，综合考虑投资、抗冻性、适应性及施工条件等因素，底板采用雷诺护垫进行衬砌。

5 结语

（1）对底板雷诺护垫、边板混凝土衬砌型式，通过不同底板宽度、渠深进行综合试算，糙率为0.0215。

（2）根据雷诺护垫与流速之间关系，雷诺护垫厚度采用0.17m。

（3）通过衬砌方式比选，在高地下水位渠道段，雷诺护垫便于施工、抗冻性、适应变形能力强。

［1］王强.宽浅渠道糙率系数的确定［J］.水利科学与经济，2015（3）.

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［6］廖仁强，向光红.水布垭水利枢纽岸边溢洪道设计［J］.人民长江，2007（7）.

Application of Reynolds mat in the high water level of the canal lining

ZHANG Lu-lu
（XinJiang Investigation and Design Institute for Water Resources and Hydropower，Urumqi 830000,China）

In the spring the first high groundwater level， bottom plate， side plate of Reynolds mat structure concrete lining composite roughness is 0.0215.According to the channel flow，Reynolds mat thickness constant of 0.17m.Through the lining of the comprehensive comparison and selection， Reynolds mat convenient construction， has a strong frost resistance，adaptability to deformation.

high ground water level； Reynolds mat； roughness

TV554+.14

B

1672-9900（2015）06-0084-03

2015-09-14

张鲁鲁（1984-），男（汉族），新疆库尔勒人，工程师，主要从事水工建筑物设计研究工作，（Tel）13899808479。