塔城地区恰夏灌区节水配套改造项目渠道方案分析

苏建江

（塔城地区水利水电勘察设计院，新疆 塔城 834700）

1 引言

灌区建设可以改善水资源短缺问题，有利于促进当地农业发展，具有十分重要的意义[1-3]。渠道是灌区工程的重要组成部分，渠系水利用系数对灌溉水利用系数影响较大，选取合理的渠道方案有助于提高灌区水利用效率，节省工程投资[4-6]。渠道线路布置需要综合考虑灌溉用地分布、灌溉用水需求、工程施工难易程度等多个方面的因素。结合恰夏灌区节水改造工程，对灌区渠道方案设计进行研究。

2 工程概况

恰夏灌区是一个地表水和地下水混灌灌区，地表水主要为泉水，季节融雪水及集水面积内的降水量进入恰夏水库进行调蓄，多年平均年径流量310.9 万m3。灌区内有机电井247 眼，单井出水量120 m3/h,单井月提水量8×104m3。地下水可开采量为1260×104m3。灌区上游有一处无法进入水库的泉水溢出带，平均流量为0.16 m3/s。恰夏灌区灌溉面积为5.2 万亩。恰夏灌区现状干支渠道长度47.16 km，其中干渠10.35 km，支渠36.81 km。干渠现状渠道均为未防渗的土渠，干渠设计流量为1.5 m3/s～0.25 m3/s。支渠现状只有2002年建设的4 km 为条石防渗渠道，完好率为62.5%，其余32.81 km为未防渗的土渠，支渠设计流量为0.27 m3/s～0.1 m3/s。

3 渠道方案设计

3.1 渠道流量的确定

项目实施后灌溉方式为：以滴灌为主，地面灌辅助。从灌水率图中得到项目实施后灌区地面灌设计灌水率为0.376 m3/（s·万亩），滴灌设计灌水率为0.382 m3/（s·万亩）。项目实施后灌区采取节水措施，已干渠起点为计算节点则地面灌灌溉水利用系数η灌=0.62，高效节水灌灌溉水利用系数η灌=0.72。已支渠起点为计算节点，地面灌灌溉水利用系数η灌=0.67，高效节水灌灌溉水利用系数η灌=0.80，（渠道流量计算公式为Q=A×q/η，设计引水流量应满足保证现状，控制远期，干渠和支渠为续灌渠道。因此，根据干渠及支渠的控制面积可计算出个干支渠的引水流量。本次改造支渠流量计算见表1。

3.2 渠道节点流量设计

渠道各节点流量根据设计灌水率、灌溉面积和灌溉水利用系数，依据公式及加大流量Q加大＝KQ设确定，《塔城市恰夏灌区节水配套改造项目（可研报告）》主要改造的渠道及渠系建筑物为1 条干渠及干渠下分水的3 条支渠。

干渠从恰夏水库放水涵洞（设计流量1.5 m3/s）后的交通桥作为起点0+000，末端桩号为10+350。

恰夏灌区干、支渠节点流量图见图1。

图1 恰夏灌区干、支渠节点流量图

3.3 渠道设计

3.3.1 渠线设计方案选择

渠线设计考虑利用老渠线和新建线路两种方案。

方案一：利用老渠线

灌区经过多年的运行，渠床已处于稳定状态，渠道两侧灌区、下级渠道及渠道两岸的路林都已基本固定成型，利用老渠线不会引起逐级渠道及两侧灌区的变动。但是采用该方案渠道施工只能选择在休灌期进行，工程施工强度大。

方案二：新建线路

新建复线渠道施工不受灌溉用水影响，施工工艺简单。但新建复线会引起逐级渠道及两侧灌区的变动，从而增加建筑物数量和工程投资。

因此，本次改造支渠渠线沿用老渠线，原则上是基本用老渠底纵坡，不产生大的挖填方量，尽量减少施工难度、降低工程投资，缩短施工工期。局部可在不占耕地，不影响下一级渠系的前提下将原渠线截弯取直。

3.3.2 断面设计方案选择

（1）断面型式比选

方案一：断面型式为梯形断面，采用8 cm 厚C25F200 现浇混凝土板防渗，渠底和边坡均设30 cm 砂砾石垫层，根据渠道全线地质岩性分析，内边坡确定为1∶1.5，渠顶设6 cm厚的C25F200 现浇混凝土封顶板。

表2 渠道选线方案比选

表3 方案比较

方案二：断面型式是渠底为弧形，边板为梯形的复合断面，渠底与边板采用C25F200 现浇混凝土板防渗，渠底和边坡均设30 cm 砂砾石垫层，内边坡1∶1.5，渠顶6 cm 厚的C25F200 现浇混凝土封顶板。

通过对方案一和方案二的防渗材料及选购、施工条件、水力条件及防渗效果、主要工程量、工程投资等五方面进行比较，在同等的流量、水力条件和坡降相同的情况下，方案一的过水能力较方案二大，与方案二相比减少工作难度，从投资上方案一与方案二相差不大，但由于施工期有限，方案一较方案二施工工艺简单，因此，本设计选用方案一梯形断面。

（2）衬砌类型比选

对干渠和支渠横断面衬砌类型进行现浇和预制板2 种方案比较：方案一采用8 cm 厚的C25F200 现浇混凝土板；方案二采用6 cm 厚C25 预制混凝土板。

方案比较见表4。

表4 方案比较表

从表4 中可知，现浇混凝土衬砌方案施工工期需要结合灌溉用水时间，工期短、强度高，针对这一现象，可采用多标段施工，以降低施工强度。采用预制混凝土板衬砌，允许不冲流速小，同时，采用预制混凝土板投资较高。综合考虑采用现浇混凝土衬砌方案。

4 结论

结合恰夏灌区节水配套改造工程，充分考虑去倒水利用系数，获取了各区域用水需求，从而渠道各节点区域流量。通过方案比选，选取老渠道原址重建，采用梯形断面，现浇混凝土板衬砌的方案具有施工简便、投资低等优势。