浅谈塔合曼乡引水干渠防渗设计与施工

1 工程概况

塔什库尔干县位于新疆西南部, 地理坐标为北纬35°37′～38°40′, 东经71°22′～71°03′, 辖域面积2.5万km2。平均海拔4000m以上, 是全国唯一的塔吉克族自治县, 是中亚陆路通向西亚的要道。县城距新疆维吾尔自治区首府乌鲁木齐1765km, 距喀什市294km。

塔合曼引水干渠位于塔什库尔干县塔合曼乡境内, 工程区距县城40km左右。渠道承担着乡下属三个行政村耕地和草场的灌溉任务。工程的兴建能够提高灌区的灌溉条件, 做到节水增效, 保护生态环境, 促进农村及农牧业经济的可持续发展, 使有限的水资源得到充分利用。

塔合曼引水干渠为塔什库尔干县的骨干引水渠道, 干渠控制灌溉面积4.5万亩, 从塔合曼河上塔合曼闸枢纽引水。工程为塔合曼引水干渠, 全长11.75km, 控制灌溉面积4.5万亩, 控制塔什库尔干县的塔合曼灌区, 设计引水流量2m3/s, 加大2.5m3/s。建设的内容:引水明渠11.75km新建、导流明渠3.6km, 渠系建筑物配套。

2 工程布置

塔合曼引水干渠工程为老灌区新建干渠工程, 渠线的选择将依据新确定的水资源运行调配方式、地形地貌及地质情况、灌区现有渠系情况, 确定合理的渠道线路。在设计中, 经过现场多次踏勘, 且经方案比较, 考虑到灌区内现有的灌溉系统, 灌区在一个小的山区盆地中, 为确保所有土地均能得到灌溉, 渠线采用平行等高线布置, 连接灌区现有的支斗渠。

3 工程设计

新建塔合曼引水干渠全长11.75km。设计流量1.0～2.0m3/s, 加大流量1.3～2.5m3/s, 根据《灌溉与排水工程设计规范》的规定, 本工程级别为5级, 主要建筑物级别为5级。

渠道设计选线时主要结合地形、地质条件。渠线的走向既要保证满足灌溉要求, 少占农田, 少破坏天然植被, 工程投资少, 又要保证渠道安全运行, 便于管理。工程渠道为新建, 沿线均为戈壁滩荒地, 不占用任何耕地, 渠线平行等高线方向布置。

塔合曼引水干渠0+000—11+750段, 渠道采用梯形断面, 防渗型式采用浆砌卵石防渗, 渠道底宽0.8～1.2m, 渠深1.5～0.8m, 内边坡为1∶1.5, 外边坡1∶1.5, 纵坡1/15～1/3333, 流速3.40～0.41m/s。起点设计渠底高程为3 3 8 2.7 m, 终点设计渠底高程为3166.9m。渠道落差大, 流速快, 考虑渠道安全避免产生水跃, 在急缓流变坡段加设了5座消力池。渠道设引水枢纽一座, 节制分水闸3座, 交通桥1座, 排水涵洞21座对应各山洪沟。

由于工程距离河道较近, 卵石料丰富, 且运距不远, 而水泥只能到在270km外的喀什去购买, 类比了本引水渠附近的工程, 采用混凝土做防渗层的造价远高于用卵石做防渗层, 同时渠道纵坡较大, 砼板衬砌方案无法满足抗冲要求。设计仅对浆砌石防渗和干砌卵石+塑膜防渗两种形式做了比较, 比较如下:

方案一:渠底、边坡采用25cm厚浆砌卵石防渗。

方案二:渠底、边坡采用25cm厚干砌卵石+0.3mm厚土工膜防渗。

两方案技术经济比选结果见表1。

由比选可知, 两种方案造价相差不多, 方案一每公里造价低一些, 但考虑渠道纵坡较大, 流速较快, 浆砌卵石的抗冲效果优于干砌卵石, 且水力条件略优于干砌卵石, 同时浆砌卵石整体性也优于干砌卵石, 故本次设计选用方案一做设计方案。即:浆砌卵石防渗。

4 施工导流及施工排水

涵洞施工需要挖设导流渠, 将山洪沟水导向下游, 由于地下水埋深很大, 无施工排水沟问题。

5 结语及建议

(1) 地下水位的影响已发展成为刚性渠道设计的关键因素, 水位在设计渠底以上, 导致渠道刚性护面产生扬压力破坏, 水位在设计渠底以下1.5m范围内, 尤其对于土渠基, 毛细水的上升容易对渠道刚性护面产生冻胀破坏, 设计中一定要通过地质勘察获得真实、可靠的地下水位动态变化情况, 为渠道衬砌设计提供可靠参数。工程由于地下水埋深很大, 不受地下水位的影响。

(2) 目前设计中遇到大部分渠道均为老渠道改建, 渠线的选择上基本走老线, 渠道施工必然存在与灌溉交叉, 必须采取切实可行的导流措施, 如尽量走新线、利用平行支渠导流结合灌溉停水期和抢修、利用已建老渠道、老排渠、废弃渠道导流, 尽量避免新开挖导流渠, 以防止占用耕地, 减少投资。

(3) 渠道的断面设计必须与渠道两侧的地形相协调, 尤其对于两侧为城区、伴行公路、林带等。

在施工过程中, 由于该渠道纵坡很大, 有近一半渠道纵坡在1/20～1/30之间, 施工按50m控制渠道高程, 分三个标段。但由于控制高程不够严格, 出现一段超挖的渠段, 如按原设计施工, 需要回填2m以上的土。根据实测数据, 设计方案从施工方便及利于工程安全运行角度进行合理变更, 以保证工程顺利进行。为节约投资, 便于施工, 增设了一个跌水, 解决了此问题。

调整后的设计地区专家及主管部门认可, 同时通过本项目的实施, 提高了自身的实践能力, 为以后的设计工作打下了坚实的基础。

摘要：塔合曼引水干渠为喀什地区塔什库尔干县的骨干引水渠道, 在渠道设计中, 综合考虑设计、施工、运行管理三方面的要求, 作出可行、可靠的渠道设计方案。

关键词：引水干渠,地下水,防冻胀,设计与施工