配套干渠输水工程设计研究 本文关键词：干渠，输水，工程设计，配套，研究
配套干渠输水工程设计研究 本文简介：摘要:以乌什城截潜水源及配套干渠输水工程为例，对截潜水源工程和干渠工程设计进行研究。从防渗轴线比选、防渗型式比选以及防渗结构3个方面进行截潜水源工程设计，选取上轴线为截潜水源工程拟建位置，槽孔混凝土防渗墙为防渗型式，防渗墙厚度为0．8m;通过比选，选择方案一为拟建干渠线路，选用闸堰式渠首引水枢纽。关
配套干渠输水工程设计研究 本文内容：
摘要:以乌什城截潜水源及配套干渠输水工程为例，对截潜水源工程和干渠工程设计进行研究。从防渗轴线比选、防渗型式比选以及防渗结构3个方面进行截潜水源工程设计，选取上轴线为截潜水源工程拟建位置，槽孔混凝土防渗墙为防渗型式，防渗墙厚度为0．8m;通过比选，选择方案一为拟建干渠线路，选用闸堰式渠首引水枢纽。
关键词:截潜水源;干渠设计;防渗设计;引水枢纽
截潜水源工程建设，可以改善水资源短缺问题，为农田、牧区灌溉提供水源。张晓波对截潜流工程防渗墙进行稳定性分析研究，研究防渗墙在运行期间的安全性;朱苏秦对集水廊道设计进行研究，通过稳定性验算，满足规范要求;雪力卡提·阿里木对截潜流工程取水口布置进行分析;王育男认为截潜流坝在农田灌溉中具有较好的效益，可推广使用。引水工程渠线选取将直接影响该工程的投资以及后期运行的维修难度等，因此，需要进行综合考虑，并结合工程实际进行设计，从而，达到最大的经济效益［1－4］。
1工程概况
乌什城水利工程主要任务为灌溉，干渠控制灌溉面积为933hm2。截潜水源工程年可开采地下水量为77.4×104m3/a，地表水(P=85%)年径流量为737.8×104m3/a。截潜工程实施后总计地下水利用量为75.36万m3，占地下水总开采量的百分数为97%。引水枢纽进水闸设计流量0.44m3/s，渠首设计洪水标准20a一遇(74.04m3/s)，校核洪水标准50a一遇(94.40m3/s)。干渠设计流量0.44m3/s，加大流量0.58m3/s。
2截潜水源工程设计
2.1防渗轴线选取
1)上轴线:位于出山口上游约1.5km处，截潜防渗墙长70m，最大防渗深度27.13m。其中河床段可布置水工建筑物长度47m。该段上下游较顺直，下游距103省道桥涵距离为85m，场址较开阔平坦，便于施工。2)下轴线:距离上轴线下游约400m处，截潜防渗墙长51m，最大防渗深度35m，其中河床段可布置水工建筑物长度为30m。该段水流为弯道，水流条件差。凹岸侧为103省道，左岸岸坡高陡，施工临时交通道路投资大。上、下轴线比较见表1。综上所述，上轴线截潜墙防渗面积较下轴线小，造价较省。且下轴线水流条件差，不便于引水枢纽布置，施工临时交通道路投资大。从技术、经济、施工上比较，综合推荐上轴线。
2.2防渗型式比选
根据水文地质勘察，所选截潜墙轴线断面为“U”型，最大覆盖层厚度为28.2m，岩性为圆砾，中密，骨架颗粒为卵石、砾石，大部分接触，中间充填中粗砂。砾石磨圆度较差，呈次棱角状，分选性差，最大粒径为200mm，一般10－50mm。颗粒组成:巨粒含量13.3%，砾粒含量68.5%，砂粒含量16.1%，细粒含量2.1%。砾石母岩成份主要为凝灰岩、凝灰粉砂岩。砂砾石层渗透系数54.2m/d(6.3×10－2cm/s)，为强透水。根据本工程河床覆盖层岩性及颗粒组成，以及各种防渗工程的适用范围，考虑帷幕灌浆可灌性差、需浆量大，存在大粒径时，质量难以保证，且地下水流速大时不易灌浆等特点，本次不考虑帷幕灌浆。本次截潜拟定如下两种方案进行比选:方案一:槽孔混凝土防渗墙，使用塑性混凝土，适用于松散地层、液化或淤泥质等地层中的防渗墙(深度≤50m，宽度0.6－1.0m)施工。方案二:高压旋喷灌浆，主要适合于软弱土层，砂类土、砂砾石土层等。该方案设计墙厚0.8m，选单排二管法高压旋喷灌浆，桩径1.0m，桩距0.8m。各方案具体比较见表2。综合以上两种方案比较，可以看出，方案一造价高，但由于本工程防渗面积小，总投资并不高，且方案一塑性混凝土防渗墙的防渗效果好，有利于施工，技术较成熟，施工质量易于控制等优点，故本次推荐方案一。
2.3防渗结构设计
2.3.1防渗墙厚度设计(1)式中:ΔHmax为防渗墙上的最大水头差;K为抗渗坡降安全系数;Jmax为渗透破坏坡降。Jp=Jmax/k，为渗透允许渗透坡降，为校核洪水位工况1439.89－1409.00=30.89m，计算得:δ=0.51m，考虑本工程以砾石为主，含有卵石，最大粒径200mm，钻孔易出现塌孔，卵石影响墙体厚度，参考类似工程经验，设计墙厚0.80m。2.3.2防渗墙材料考虑抗渗性和耐久性，墙体采用C10一级配混凝土。塑性混凝土的水泥用量≥80kg/m3，膨润土用量≥40kg/m3，水泥与膨润土的合计用量≥160kg/m3，胶凝材料的总量≥240kg/m3，砂率≥45%。塑性混凝土具有水泥用量少，变形模量与地基几乎一致，可适应地基变形从而改变防渗墙的应力状态，即使强度较低，防渗墙仍能保证结构的完整性［5－7］。
3配套干渠工程设计
3.1干渠选线设计
渠道桩号0+000－0+709段位于山区河道内，渠线只能从河道一岸选线，根据现场比较选择在左岸，其中渠道桩号0+038处从103省道桥涵通过。渠线0+709－4+000段为新选渠线，位于灌区，结合现有路、林、耕地，及地形，尽量少占、不占耕地，减少渠系建筑物，避免不良地质条件等，渠线选择在乡村道路、及田间道路一侧空地上。该段出山口后在桩号1+800处以后可选择两条线路，西线和东线，方案一西线位于乌什城沟西侧(左岸)，方案二东线位于乌什城沟东侧(右岸)。两条线路地质条件相近，但方案二线路较方案一长300m，占耕地7.5亩，渠系建筑物过路涵少5座。具体比较见表3。根据上表比选，方案二渠道长，投资高，且占用耕地，综合推荐方案一。
3.2渠首引水枢纽设计
方案一拦河闸式:总计布置3孔泄洪冲沙闸和一孔引水闸，泄洪冲沙闸单孔净宽7.0m，采用弧形闸门，闸墩长13m，中墩宽1.5m，边墩宽1.0m，闸门高3.5m，闸室高度3.7m;引水闸，净宽1.5m，采用平板钢闸门。方案二闸堰式:从右岸至左岸依次布置进水闸、1孔泄洪冲沙闸、溢流堰。引水闸同上，泄洪冲沙闸，单孔净宽7.0m，闸室结构型式同上，溢流堰堰长28m，采用驼峰堰堰型，堰高度根据引水闸设计水位确定为1.8m［8－10］。闸后消能防冲均采用防冲墙，后设铅丝石笼防冲。以下从技术、经济、施工、运行管理方面比较见表4。通过上表比较可见，方案2投资较省，施工期较短。综合比较推荐采用方案2。
4结论
结合乌什城截潜水源工程特点，通过方案比选对截潜水源工程和配套干渠工程进行初步设计。从经济、施工难度以及后期维护等方面对防渗轴线、渠线进行比选，选择上轴线作为截潜水源防渗结构拟建位置，方案一作为渠线选址;防渗墙型式为槽孔混凝土防渗墙，厚度0.80m;渠首引水枢纽采用闸堰式。
作者：赵科智 单位：乌鲁木齐市水利勘测设计院
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