金沟河总干渠改建及效果分析

陈 臣 钱新妮

（新疆水利厅金沟河流域管理处 沙湾 832100）

水是农业的命脉，而引水渠道是连接水和农业的桥梁和纽带，一条完整的灌溉渠系不但可以满足灌溉需要，更为当地的农业经济发展发挥着举足重轻的作用。本文通过对金沟河总干渠在多年的运行中出现的破坏形式及原因进行分析的基础上，对在总干渠改建中采取的措施和运行效果进行阐述。

1 概况

金沟河灌区位于新疆北部准噶尔盆地南缘塔城地区沙湾县境内，地处金沟河流域中下游的冲洪积扇倾斜平原及冲击平原上。自1959年开发建设金沟河灌区以来，灌区面积已发展到3.33万hm2，骨干工程主要包括费尔干式引水渠首1座、总干渠54km、分水闸及渠系建筑物14座，工程已运行50多年，主要存在的问题是总干渠老化、破坏严重、多处变形，已无法满足日益增长的灌区农业用水要求，阻碍了灌区效益的发挥。

2 总干渠破坏形式

根据多年的现场观察和实际维修情况，金沟河总干渠的破坏形式有以下几种：

a.渠底和渠道边坡水面线以下部位磨损严重，渠底整体磨去5～10cm，部分地段达0.2m，渠底已磨穿，渠道边坡靠渠底接缝处边角缺失和破损严重。

b.渠道鼓胀变形严重，边板从中间或水面线处断裂较多，多处呈现形如椅子状二台，裂缝多呈向外的三角形，鼓胀处板下部脱空且垫层破坏，淤泥质较多，部分渠底变形鼓起呈拱状。

c.渠道边坡水面线以上部分表皮脱落严重，脱落部分混凝土呈薄片状，渠道阳面表现较明显。

3 破坏的原因分析

3.1 地形、地质情况分析

总干渠沿线地层主要以上更新统新疆群、上更新统—全新统、第四系全新统组成。灌区乌伊公路以南地层上部普遍覆盖有亚砂土层，自南向北土层厚度由几厘米变至2～3m，地层下伏巨厚砂卵石层；乌伊公路以北地层为洪冲击沉积层，主要岩性为含卵石的砂砾石、中细砂、粉细砂层，表层由南向北覆盖有3～20m厚的亚砂土、亚粘土层，部分可达40余m。土层自然容重为1.46～1.59g/cm3，干容重为1.38～1.60g/cm3，属低液限粘土，易产生冻胀。同时总干渠70%部分从条田中间穿过，80%渠道为挖方渠，渠道融雪水在渠道两侧的入渗、农田灌溉产生的侧渗，破坏了渠道的防渗层，而渠道地段地下水埋深均大于10m，地层易溶盐含量低，为非盐渍土，因此冻胀破坏是引起渠道破坏变形的重要原因之一。

3.2 泥沙影响分析

金沟河是一条多泥沙河道，泥沙主要来源于水流对河道的冲刷及降水对流域面的侵蚀，根据实测资料分析，多年平均悬移质输沙量为65.03万t，输沙率为20.6kg/s；多年平均推移质输沙量为9.25万t，相应输沙率为2.94kg/s；多年平均输沙量为74.28万t。由于渠首缺乏有效的泥沙处理措施，泥沙大量进入总干渠，推移质最大可达直径60cm，悬移质主要为流沙和泥土，进入渠道后对渠道水面线以下边坡和渠底产生磨砸破坏作用。由于混凝土设计指标低，同时在设计上总干渠设计流量为10～45m3/s,坡降为 0.015～0.008，流速为 3～7.8m/s，存在坡降大、流速高等特点，加上渠水中的推移质和悬移质多而粗，对渠道的破坏作用较大，因此泥沙磨损也是总干渠遭破坏的一个原因。

3.3 冻融循环及风化影响分析

金沟河总干渠虽然冬季基本不引水，但由于混凝土设计指标低，且冬季稳定积雪时间平均为120天（11月中旬到次年3月底），平均积雪厚度20cm，最深积雪达60cm，入冬和春季在融雪过程中，由于垫层破坏，融雪无法及时排出，在昼夜温差作用下产生反复冻融，使混凝土表皮脱落。同时由于本地全年日照时间长，加上该总干渠使用时间较长，水面线以上阳面风化破坏较明显。

4 实施的防治措施

结合多年的维修管理经验，在总干渠改建中，针对存在的问题对症下药，主要采取以下措施加以解决。

4.1 改增建泥沙处理设施

在改建中对泥沙实施3级处理措施，首先提高渠首进水闸闸底坎，使闸前50%将进入总干渠的泥沙被阻挡在进水闸以外，进水闸对泥沙承担着初级拦截作用；同时在进水闸后总干渠上增设排沙涡管3处，使进入总干渠的40%泥沙得以二级处理并排出。其次在涡管后新建排沙漏斗一座，使进入总干渠的55%泥沙得以有效排出。

4.2 改善防渗排水设施

改善总干渠排水设施主要分两个方面：首先抬高渠底高程，改善边底板垫层，考虑原渠道为天然的隔水屏障，根据计算在原渠基础上置换60cm厚渠底防渗层，渠坡置换防渗层由下部的50cm变至上部的30cm厚；其次在渠底增设直径16cm的UPVC排水管，排水管上布梅花形孔，孔径0.5cm，孔距10cm，采用300g/m2的无纺布包裹，用铁丝扎紧，纵向每隔500m设横向排出。

4.3 提高混凝土设计指标

根据《渠道防渗工程技术规范》要求，改建中混凝土指标采用C20W6F200，混凝土强度和抗冻抗渗性得到了极大的改善和提高，混凝土采用渠底15cm厚，边板厚度由下至上从15cm变为10cm。

4.4 改善防冲刷和抗变形结构

根据多年维修经验，在防冲刷改建中对以往坡度较大、易破坏的部分段进行了纵坡调整，个别部位通过新增消能池减缓了高流速水流的破坏作用；在抗地基不均匀沉降上，改建中在渠底与渠坡接缝处设纵向缝2道，横向缝每隔3m设一道，增设边板中间横缝一道，缝宽1.5cm，缝内填闭孔塑料板，顶部1.5cm采用原浆封口。

5 效果分析

a.总干渠改建后输水能力明显增强。至2009年工程改建完成后，总干渠破损率由85%降至10%，降低了75%，垮渠现象基本不存在，提高了灌溉保证率，每年可增加引水量6000万m3。

b.泥沙处理效果好。总干渠自1998年开始改建以来，至2009年已改建的总干渠运行状况良好，泥沙经过3级处理后，得到了很好的控制，渠首引进泥沙的95%被处理，推移质基本全部被处理，悬移质除汛期有部分外，其他均被处理，大大减轻了灌区土地的沙化现象。

c.变形破坏得到了控制。通过提高混凝土指标和设立防水排水系统，总干渠自使用以来迎水面除混凝土表面乳皮外渠道无明显磨损痕迹，多年磨损总量控制在1%范围内，呈稳定状态。多年运行没发生裂缝、变形、破坏等现象，渠道防水排水通畅，作用明显，有效延长了总干渠的使用寿命，每年可节约维修资金近百万元。

d.经济作用明显。通过实施总干渠改建，提高了输水量，每年可增加水费收入400万元，节水3000万m3，改善灌溉面积1.2万hm2，粮食总产量增加0.6万t，棉花增产0.5万t，农业总产值增加1亿元，农民人均纯收入增加1000元，满足灌区发展的需要。

6 结语

金沟河总干渠改建防治措施是在多年运行与管理经验基础上总结出来的，是对金沟河总干渠多年维修经验的一次成功探讨、改进和升华的过程，对事物的处理只有认识了其本质，才能从根源上加以处理和完善，继而采取的措施也才是科学的、合理的，也才能从根本上解决存在的实际问题。