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［摘要］新疆兵團第二師塔里木灌區位于塔里木盆地東北邊緣，恰鐵干渠承擔塔里木灌區2.7萬hm2的灌溉任務，是整個灌區的骨干輸水工程。文中通過這次恰鐵干渠渠道及配套渠系建筑物的改建，有效改善灌區內的生產條件和抗御自然災害的能力，同時提高恰鐵干渠的水資源利用率，節約農業灌溉用水。

［關鍵詞］塔里木灌區；渠道工程；防滲改建設計項目背景

新疆兵團第二師塔里木灌區位于塔里木盆地東北邊緣，塔里木河下游，行政區劃在新疆維吾爾自治區巴音郭楞蒙古自治州尉犁縣境內。灌區西南臨塔克拉瑪干沙漠，東北為庫魯克沙漠，灌區全長180km，形成—個依塔里木河而成的狹長綠洲，屬舉世聞名的塔河下游“綠色走廊”的上段，灌區內現有新疆生產建設兵團第二師塔里木水管處和31團、33團、34團三個團場。恰鐵干渠承擔第二師塔里木灌區2.7萬hm2的灌溉任務，是整個灌區的骨干輸水工程。干渠總長度90.25km，首段設計流量32m3/s，加大設計流量38m3/s，沿線共設有14座節制閘，61座分水閘，5座交通橋，7座測橋，1座跌水。2001—2002年對恰鐵干渠二號閘（樁號17+189）以下渠段進行混凝土板襯砌的硬質化改建，恰拉攔河樞紐至二號閘渠段現狀仍為土渠，這次計劃對該段進行改建。需改建段現狀渠道斷面不規整，輸水效率低，進水閘工程年久失修，渠系建筑物不配套，通過這次渠道及配套渠系建筑物的改建，有效改善灌區內的生產條件和抗御自然災害的能力，同時提高恰鐵干渠的水資源利用率，節約農業灌溉用水。

1項目主要建設內容

這次恰鐵干渠改建工程內容，主要是對恰鐵干渠0+000～17+189段灌溉渠道共計17.189km進行改建，其中前8.067km僅修建渠堤管理道路，其余9.122km進行防滲改建為主要措施的節水改造，改建及配套完善渠系建筑物共計17座，包括節制分水閘2座，分水閘9座，農用橋1座，測橋2座，泵站3座。

2工程等級和標準

這次擬改建恰鐵干渠設計流量32m3/s，加大流量38m3/s，控制灌溉面積2.7萬hm2。根據GB50288-99《灌溉與排水工程設計規范》，按灌溉流量，確定恰鐵干渠工程級別為3級，工程規模為中型工程；主要建筑物為3級建筑物，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級。

3渠道工程設計

3.1渠道縱斷面設計恰鐵干渠根據取水口恰拉樞紐閘底板高程，已建的一號節制閘、二號節制閘閘底板高程作為控制點，縱坡和現有渠道的縱坡保持一致，為1/9970和1/7500。

3.2渠道橫斷面選擇根據這次改建渠道的縱坡、工程地質條件以及渠道防滲技術規范對各項設計指標的要求，同時結合塔里木灌區多年來已建工程的實際經驗，初步選定以下三種斷面形式進行方案技術比較，詳見表1。通過上述方案比較，這次改建的恰鐵干渠0+000～8+067段仍為土渠，8+067～17+189段為砂礫石護面，渠道流量規模較大，考慮到這次改建的渠道易受凍壞影響，部分渠段地下水位埋深較淺，結合塔里木灌區已實施類似工程經驗，這次改建的恰鐵干渠改建渠道橫斷面形式，采用弧形坡腳梯形斷面?；⌒纹履_的現澆混凝土塊半徑設計為2m，圓心角29.7°，對應弧長1.038m，矢高0.264m。

3.3渠道襯砌方案選擇1）恰鐵干渠（0+000～8+067段）：即恰拉渠首～總節制閘段。該段緊臨恰拉水庫，地下水位埋深較淺，常年有地下水滲入渠道，渠道不宜采用封閉式護砌，這次仍采用土渠運行。由于渠底有淤積現象發生，這段左右岸渠堤堆有清淤挖出的淤土，為了便于管理單位進行巡渠、管理和維護，擬在渠堤設管理道路，管理道路設路寬4m，為砂礫石路面，砂礫石層厚40cm。2）恰鐵干渠（8+067～10+555段），即總節制閘至10+555段。這段渠道靠近恰拉水庫及塔里木河，因此地下水間歇性埋深較淺，尤其需要考慮冬季凍脹問題，由于灌區水資源緊張，防滲仍然是渠道建設的重要考慮因素，故針對此段渠道的實際情況，渠道襯砌方式選用以下四種方案進行比選，見表2。根據長期觀測此段渠底水位及相對地下水位等相對高程，測得僅在停水期總閘附近地下水較渠底高出0.49m以外，其余時段及地段地下水均低于渠道水面。因此此段主要需考慮冬季的凍脹問題，如膜下有水分存在，當氣溫降低時，就會對混凝土板產生凍脹破壞，故此段渠底采用柔性透水結構，渠底的柔性結構具有透水性好、防沖性能好，抗凍脹能力強的優點，充分保證渠道的運行安全，同時，渠坡仍采用現澆混凝土板加一布一膜的雙防防滲型式，并設弧形坡腳。3）恰鐵干渠（10+555～13+684段），即10+555至一號節制閘段。這段渠道襯砌方式選用以上四種方案進行比選，因該段渠道斷面較大，有現澆混凝土板施工所需的較寬闊的場地，現澆混凝土板整體性好，抗凍性能也較好，且一布一膜防滲效果非常好，從運行條件、施工條件、質量控制、安全性、維護管理等方面考慮，推薦采用方案二，即全斷面現澆混凝土板加一布一膜方案。4）恰鐵干渠（13+684～17+189段），即一號節制閘至二號節制閘段。此段渠道和前段（10+555～13+684）段運行條件相同，渠道襯砌方案經四種方案比較后，推薦采用全斷面現澆混凝土板加一布一膜方案。

3.4渠道水力計算1）邊坡系數。根據（GB50288-99）《灌溉與排水工程設計規范》表6.1.19、6.1.22及地質勘察成果，恰鐵干渠0+000～8+067土渠段內坡坡比采用1∶2.75，外坡坡比為1∶1.5；8+067～17+189段內坡坡比為1∶1.75，外坡為1∶1.5。這次改建的其余渠道的內、外邊坡均為1:1.5。2）糙率。恰鐵干渠糙率按GB/T50600-2010《渠道防滲工程技術規范》表5.4.2取用，渠道0+000～8+067段砂礫石護面糙率取為0.025，現澆混凝土板糙率為0.016，8+067～10+555段采用復合糙率為0.021。3）襯砌混凝土板厚度。防滲襯砌結構厚度按（GB50288-99）《灌溉與排水工程設計規范》表6.2.5取用，現場澆筑混凝土（未配置鋼筋）的襯砌結構的適宜厚度為6～12m，參考本地區已建現澆混凝土襯砌結構的渠道運行情況，選取恰鐵干渠8+067～17+189段護坡現澆混凝土襯砌厚度為10cm。4）渠頂超高。恰鐵干渠渠道超高按（GB50288-99）《灌溉與排水工程設計規范》1～3級渠道岸頂超高應按土石壩設計要求經論證確定。同時根據《灌溉與排水設計規范》渠道岸頂超高公式，計算出的渠道超高進行復核。通過兩種公式計算得到的超高差別不大，參考渠道多年實際運行情況，在確保安全運行情況下，確定恰鐵干渠0+000～8+067段渠道的超高為0.76m；8+067～10+555段改建渠道的超高為0.84m；10+555～13+684段渠道的超高為0.93m，13+684～17+189段渠道的超高為1.19m（需考慮二號閘后的水位頂托影響）。5）堤頂寬度。根據GB/T50600-2010《渠道防滲工程技術規范》的規定，防滲渠道設計流量大于20m3/s時，渠道堤頂寬度為2.5～4.0m。結合對各渠道的現場踏勘，考慮現狀的地物情況及渠道巡渠管水的需要，恰鐵干渠0+000～8+067段，干渠左側渠堤堤頂寬度取4.0m，干渠右側渠堤堤頂寬度取3.0m；恰鐵干渠8+067～17+189段左右側渠堤堤頂寬度均取3.0m。結合渠道現狀，綜合選定渠道斷面尺寸，渠道水力要素見下表3。

3.5渠道抗冰凍設計根據地質資料，這次進行改建渠道的渠基巖性以低液限粉土為主，土中粒徑小于0.075mm的土粒，按重量占總土重的30%～60%左右，因此可以確定該工程地基土為凍脹性土，最大凍深為0.8m，地下水埋深較淺，故需進行抗凍設計。這次續建配套與節水改造所在區域最冷月1月，平均氣溫－9.5℃，屬寒冷地區。根據（SL23－2006）《渠系工程抗凍脹設計規范》，經設計凍深和換填厚度計算比較后，依據渠道的工程規模、塔里木灌區實踐經驗值和類似工程實際應用情況，恰鐵干渠為東西走向渠道，采用沙墊層作防凍層時，陽坡坡頂換填層厚度取30cm，坡底換填厚度為60cm；陰坡坡頂換填厚度為40cm，坡底換填厚度為60cm；渠底換填厚度取60cm能夠滿足抗凍脹要求。

3.6混凝土設計標準該灌區屬寒冷地區，渠道襯砌現澆混凝土板和預制混凝土板強度質量要求，依據《渠道防滲設計規范》選取混凝土強度為C20一級配混凝土，抗凍標號F200，抗滲標號W4，由庫爾勒市專業預制廠集中預制。水泥選用42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比不大于0.55，摻入PC-2型引氣劑。

4結語

新疆兵團第二師塔里木灌區恰鐵干渠改建工程，已于2015年底完工，投入運行三年來，有效降低干渠在輸水過程中的水量損失，渠道水利用系數提高約2個百分點，年節約水量約318萬m3，同時渠道輸水效率明顯提高，保證了灌區的輸水運行安全，因此該工程建設取得了很好的社會效益、節水效益。

［參考文獻］

［1］GB50288-99，灌溉與排水工程設計規范［S］.

［2］GB/T50600-2010，渠道防滲工程技術規范［S］.

［3］SL23-2006，渠系工程抗凍脹設計規范［S］.

［4］趙偉，楊晴.塔里木河干流水量調度需求過程研究［J］.水利規劃與設計，2017（11）：30-33.

作者：吳自棟 單位：新疆泓景創意設計工程有限責任公司