浅谈新疆裕民县某调水工程渠道优化设计方案

〔摘要〕文章介绍了在山区施工的傍山渠，施工难度大，山势陡峭的情况下渠道施工方案的优化设计。

〔关键词〕渠道；渠道工程方案比选；工程方案优化设计；

1 背景资料

工程位于新疆塔城地区裕民县境内，是一座以灌溉为主的引水渠道，优化设计选用φ1m预制砼管，总长6.9km，设计流量1m3/s，平均纵坡i=0.0025。

原工程渠道总长6.9km，设计引水流量为1m3/s，平均纵坡为0.0025。渠道横断面为梯形，上口宽4.02m，底宽0.6m，设计边坡为1：1.5，渠深1.2m。

2 优化设计原因分析

本次优化设计只针对渠道，主要原因为0+050～4+000为傍山渠，山势陡峭，施工难度大。

（1）从工程地质分析，渠道右岸多为尖顶，山势陡峭，局部滑落严重。从现状老渠道分析，碎石滑落对老渠道破坏严重，渠道内堆满碎石，现已无法正常通水。

（2）从施工分析，梯形渠施工分析：原设计梯形渠上口宽4.02m，底宽0.6m，渠深1.2m，右岸伴渠道路长6.9km，路宽4m，挖方量较大，从现场勘察，高边坡处理及场内运输难度大，渠道开挖断面作业面较大，。

砼管施工分析：选用φ1m预制砼管，取消右岸伴渠路，只保留1.5m行人便道，施工道路调整到山体坡脚河床内，减少了山体的开挖，缩窄了开挖作业面，预制好的成品从河床施工道路上采用吊装施工，解决了现浇方案中原材料运输问题，因此，施工相对简单。

（3）从工程造价分析，优化前概算投资为688.37万元，优化后概算投资为617.34万元，减少了71.03万元。

3 优化方案设计

3.1方案拟定

根据下游灌区的引水要求，本阶段在横断面设计中考虑以下两种方案进行优化比选：

方案一：渠线采用预制混凝土管，渠线平均纵坡i=0.0025，设计引水流量为1m3/s，经计算，選用φ1m预制混凝土管。

方案二：渠线采用预制混凝土U型渠与预制混凝土管相结合，根据地形，桩号0+550～1+270傍山渠线段采用φ1m预制混凝土管，原因是傍山渠线右岸山势陡峭，左岸局部滑落严重。其余渠线段选用预制混凝土U型渠。

综上，本阶段推荐方案一。

3.2优化方案设计

3.2.1 管道设计

本工程改造管道总长6.9km，选用φ1m预制砼管，壁厚120mm，单根预制长度2m，设计流量1m3/s，平均纵坡i=0.0025，分缝处采用聚氨酯填缝。管顶回填土厚0.5m，管底基础铺筑10cm厚的砂砾石垫层，砂砾料垫层中粒径d≤0.075mm的颗粒含量≤10%，砂砾石垫层相对密度Dr>0.75。

3.2.2 水力计算

预制砼管长度L=6920m>15h=15×0.74=11.25m，水力计算用迭代公式计算：

式中：Q—流量，m3/s；

A—过水断面面积， ；

X—湿周，

C—谢才系数，

h—圆管水深， ；

R—水力半径，R=A/X；

i—底坡。

根据《村镇供水工程设计规范》SL-2014，设计流速不宜小于0.6m/s，本工程设计流速为：1.58～1.60m/s，满足规范要求。

3.3施工特点

桩号0+000～4+000为峡谷区傍山管道，主要为岩石挖方段，山势陡峭，这样造成施工场地不开阔，机械设备选型受到约束，施工机械效益受到影响。通过现场踏勘，本次优化设计把施工道路调整到山体坡脚河床内，河床内工作面满足施工机械设备要求，因此本工程预制砼管施工采用吊装施工，预制好的砼管从河床施工道路上吊装施工，选择吊装设备和运输能力与预制砼管吊运相适应，以保护砼运输的质量。

〔参考文献〕1、《混凝土渠道及其附属建筑物系列设计图集》 U形混凝土衬砌渠道设计图

孙竞武 ：2011.03.01

2、《渠道防渗工程技术 》 混凝土防渗 中国灌溉排水技术开发培训中心 水利 1998.03

3、《灌溉渠道衬砌》 渠道衬砌的设计和施工 D.B.克拉茨 水利 1980.02

4、《梯形断面渠道水利计算》 渠道水力计算表 波斯拉夫斯基 水利 出版日期：1958.08

作者简介：马万龙（1988年-），男，回族，甘肃张家川、塔城地区水利水电勘察设计院；助理工程师、工程学士；主要从事水利水电工程勘察、规划设计工作。