新疆阿克苏甫干渠工程设计

胡 平

(新疆塔里木河流域希尼尔水库管理处，新疆 库尔勒 841000)

1 工程概况

阿克苏甫干渠及南支干渠位于新疆尉犁县阿克苏甫乡境内。阿克苏甫干渠及南支干渠位于尉犁县城东，距尉犁县城约20～30km。阿克苏甫干渠从库塔干渠东干渠阿克苏甫分水闸引水，渠线沿阿克苏甫乡公路北侧伴随公路一直向东，在阿克苏甫大桥以北跨过孔雀河后再转向东南方向，穿过阿克苏甫乡公路后先后衔接阿克苏甫北支渠、阿克苏甫南支渠，最终投入新建的迪力帕支渠结束，长14.16km，控制灌溉面积为0.36万hm2。

南支干渠从库塔干渠下段新建节制分水闸引水，向东北 1.20km后投入泵站处，南支干渠控制面积 0.14万 hm2。阿克苏甫干渠及南支干渠总长15.36km，总控制面积0.50万hm2。

2 工程任务

(1) 减少水量损失，提高水资源的利用率，为孔雀河向塔里木河下游输送生态水量创造条件，以挽救塔里木河下游急剧恶化的生态环境。

(2) 替代阿克苏甫水库，改善灌区的灌溉条件，提高灌区的灌溉保证率，降低阿克苏甫水库水位，减轻水库周边土地次生盐碱化，改造灌区大面积低产田，为“限额供水，水量包干，超引加价，节水扩灌”和“计划用水，按方收费”的配水原则奠定基础。

(3) 工程建设内容为：完成阿克苏甫干渠14.16km长的渠道工程、南支干渠1.20km的渠道工程及其渠系建筑物，保证渠道适时、适量、安全、高效地向灌区正常输水，确保农业灌溉用水及生态用水，发挥工程灌溉、防渗节水效益。

3 工程选址

3.1 阿克苏甫干渠和南支干渠渠线方案确定

根据工程任务和规模，工程区实际的地形、地貌、水文、地质条件，以及首、尾端控制条件，灌区现有渠系情况以及节约工程量、经济可靠、施工便利、管理方便等原则，并通过实地踏勘，干渠选择两条渠线方案进行比较，分别为方案一和方案二，具体两渠线布置方案如下。

方案一：干渠阿克苏甫分水闸起，渠线沿阿克苏甫乡公路北侧伴随公路一直向东，在阿克苏甫大桥以北跨过孔雀河后再转向东南方向，穿过阿克苏甫乡公路后先后衔接牧场支渠、阿克苏甫北支渠、阿克苏甫南支渠，最终投入新建的迪力帕支渠结束，干渠总长14.16km。

方案二：干渠阿克苏甫分水闸起，渠线沿阿克苏甫乡公路北侧伴随公路一直向东，在方案一的7+600处向东南，先后穿过天然胡杨林地、草场，跨过向塔里木河输水的两条临时通道，在阿克苏甫水库大坝后跨过孔雀河，再向东南方向，先后衔接牧场支渠、阿克苏甫北支渠、阿克苏甫南支渠，最终投入新建的迪力帕支渠结束，干渠总长14.90km。

南支干渠选择两条方案，分别为上线方案和下线方案，具体两渠线布置方案如下。

上线方案：起点从阿克苏甫干渠的1+790处设南支干渠分水闸，南支干渠向南跨孔雀河（需要建渡槽一处)后到现有泵站处，南支干渠总长5.16km。

下线方案：南支干渠不从阿克苏甫干渠上引水，从库塔干渠东干渠下段（阿恰枢纽后100m处)新建南支干渠引水闸，渠线从引水闸开始向东北1.20km后到泵站处，南支干渠总长1.20km。

3.2 渠线方案比较

3.2.1 阿克苏甫干渠方案比较

(1) 工程投资比较。由于两渠线布置方案不同，渠道长度不同，方案二较方案一长0.74km。建筑物方面，方案二比方案一多涵洞2座。在断面形式相同的条件下（均采用混凝土衬砌形式)，方案一总投资为872.23万元，方案二总投资为943.33万元。

(2) 施工条件比较。

方案一：道路方面利用阿克苏甫乡公路和田间机耕道，还需要新建临时道路2.05km；可以满足施工需要；施工用水上段可从库塔干渠东干渠拉水，下段可利用孔雀河的水，运输距离较近。

方案二：道路方面除利用阿克苏甫乡公路和田间机耕道以处，还需要新建临时道路2.40km；施工用水上段可从库塔干渠东干渠拉水，下段可利用孔雀河的水，运输距离较近。

(3)工程地质比较。由于方案二靠近水库，地下有0.8～1.6m的淤积腐植质层，施工时需要全部清除，土方量较大。

施工电源均为自备发电机，天然建筑材料运输距离相差不大。

综上所述，方案一从经济、施工条件和地质方面均优于方案二，本设计中采用方案一。

3.2.2 南支干渠方案比较

(1)工程投资比较。由于两渠线布置方案不同，渠道长度不同，上线方案较下线方案长3.96km。渠道的设计总流量相同，但分流量不同。采用上线方案，阿克苏甫干渠0+000-1+790段流量为阿克苏甫干渠和南支干渠流量之和，阿克苏甫干渠0+000-1+790段流量大，工程造价高。下线方案阿克苏甫干渠0+000-1+790段流量不包括南支干渠的流量，其设计流量较小，工程造价小。

南支干渠的设计流量在上、下线方案中一样。建筑物方面，上线方案比下线方案多渡槽一座。在断面形式相同的条件下（均采用土渠)，上线方案总投资为123.81万元，下线方案总投资为13.48万元。

(2)工程占地及损失比较。上线方案南支干渠从干渠1+790处分水后向南5.16km，需要占用耕地2.4hm2。而下线方案不需要占用耕地，全为荒地。

(3)施工条件比较。

上线方案：南支干渠0+000-5+160需要建设临时道路。施工用水从库塔干渠东干渠拉水，运输距离较远。

下线方案：有灌区道路（土路)相伴，而且施工用水可从库塔干渠东干渠或从孔雀河直接抽取，运输距离较近。

施工电源均为自备发电机，天然建筑材料运输距离相差不大。

综上所述，下线方案从经济、占地和施工条件方面均优于上线方案，本设计中采用下线方案。

4 渠道工程设计

4.1 渠道结构方案确定

4.1.1 渠道结构方案确定

根据渠道的纵坡情况，工程地质条件以及渠道防渗规范对各项设计指标的要求，针对阿克苏甫干渠及南支干渠沿线情况：①由于水库影响，地下水位高。②考虑冻胀和渗漏。根据以上影响初步拟定以下两方案进行比较。

方案一：梯形明渠断面型式，土渠，不采取防冻防渗措施。

方案二：梯形明渠断面型式，风积沙（60cm)+预制混凝土板（8cm厚C15高性能混凝土)

4.1.2 渠道结构比较

通过比较，方案一较方案二投资小，施工难度小，但方案二防冻防渗效果好，由于本工程投资的限制，通过和业主等多方讨论，干渠前段0+000-11+525段采用方案二，后段和南支干渠全部采用方案一。

4.2 渠道纵、横断面设计

(1)纵断面设计。为了使渠道工程量最省，避免大土方搬运，渠道纵坡基本上随地形纵坡变化而变化。根据选择的渠线地形、地质条件，对渠道纵坡进行了反复调整，按《渠道防渗工程技术规范》的要求，将流速控制在允许范围内，同时，满足现状各支渠的引水水位，最终确定了阿克苏甫干渠及南支干渠各段渠道纵坡。

(2)渠道内外边坡设计。根据渠道沿线工程地质勘察情况可知，拟建阿克苏甫干渠及南支干渠渠线地层多以粉砂及粉土为主，局部夹有粉质粘土层，根据《渠道防渗工程技术规范》（SL18-2004)中有关规定和地质报告，干渠采用混凝土防护段渠道内边坡均为1:1.75，外坡1:1.5，土渠内边坡均为1:2.0，外坡1:1.75。

(3)渠道超高。根据《灌溉与排水工程设计规范》，本渠道为 4级建筑物，由各渠段具体设计纵横断面及设计流量，经计算确定各渠段岸顶超高为0.46～0.61m。

4.3 渠道结构设计

（1）断面形式。阿克苏甫干渠：0+000-11+525采用抗硫酸盐混凝土板衬砌，风积沙防冻的梯形断面，11+525-14+164为梯形土渠。南支干渠：采用梯形土渠。

（2）防渗设计。阿克苏甫干渠前段0+000-11+525段采有预制混凝土板结构，混凝土板厚 8cm，混凝土强度等级为 C20（抗硫酸盐)，抗渗等级为 W6，抗冻等级为F200，渠顶设封顶板，封顶板长50cm，宽15cm，厚6cm，混凝土强度等级为C15，抗冻等级F200，抗渗等级为W6。预制每8m设一道横缝，在渠坡脚处分别设一条纵缝；缝宽 2cm，填缝材料下部用苯板，上部用2cm厚聚氨酯防水材料止水。由于受资金限制，阿克苏甫干渠下段11+525-14+640段和南支干渠全段采用土渠结构。

（3）防冻设计。根据地质报告，项目区地下水位高，干渠及南支干渠渠线地层多以粉砂及粉土为主，局部夹有粉质粘土层，小于 0.05mm粒径的颗粒含量12.6～65.5%，由于小于0.05mm粒径的颗粒含量按质量比大于总质量的6%，属于冻胀性土。

根据计算换填厚度，渠道坡面下部及渠底的计算换填厚度为 0.60m，坡面上部的计算换填厚度为0.42m；底板和边坡设计换填厚度均按0.6m设计。

5 渠系建筑物设计

该工程建筑物有：节制分水闸5座，渡槽1座，农用桥2座，公路涵洞1座，跌水1座，所有建筑物下部结构均采用抗硫酸盐混凝土，各建筑物设计如下。

(1)节制闸设计。节制闸均采用重力开敞式水闸结构，设计为宽顶堰自由出流形式，水闸分上游进口连接段，中间闸室段和下游消能段三部分。

上游进水口为扭面连接，混凝土结构；闸室段为混凝土结构，闸室长3.5m，闸后在闸墩上设4.5m宽的交通桥，闸口宽、高随位置而变化，口宽在1.2～2.0m，口高 2.0m，闸门采用成品铸铁闸门。下游消能段由消力池和扭面连接两部分组成，下游消力池均为底流式消能，长 8～18m，池深 0.5m，消力池底板为混凝土结构，扭面连接为混凝土结构，长8～10m。

(2)分水闸设计。分水闸设计为两种型式，“一字”型闸和重力式常规闸，在阿克苏甫干渠桩号7+150处设“一字”型闸，在阿克苏甫干渠桩号10+803、11+525处设重力式常规闸。7+150处分水闸对称布置于干渠两侧边坡上，设计为潜孔式“一字”型闸结构，闸门采用铸铁闸，闸后接涵管穿干渠堤；桩号 10+803、11+525处分水闸布置于干渠左侧边坡上，设计为重力式常规闸，上游进水口为锥坡、弧面连接，混凝土结构；闸室段为混凝土结构，闸室长5.7m，闸后在闸墩上设交通桥，闸口宽、高随位置而变化，闸门采用铸铁闸。

(3)农用桥设计。阿克苏甫干渠上共有 2座农用桥，其桩号分别为 9+406、10+008。所有农用桥均与渠道正交，桥净宽4m，采用钢筋混凝土板桥，混凝土重力式桥台。

(4)渡槽设计。阿克苏甫干渠跨孔雀河渡槽位于干渠桩号 8+142～8+249处，其设计过水流量为3.60m3/s，加大流量为4.68m3/s，渡槽槽身为矩型，总长72m，共6节，每节长12m，内口净宽2.2m，净深1.6m，纵坡为1/8000，上设拉杆及人行道板。上游连接段 15m，下游连接段 20m，槽后采用底流式消能，消力池长15m，深0.5m，渡槽的基础采用灌注桩，灌注桩深度为15m，直径为0.8m。

(5) 涵洞设计。阿克苏甫干渠穿公路涵洞位于干渠桩号 8+750处，其设计过水流量为 Q设=3.029m3/s，加大流量为Q加=3.938m3/s，涵管采用现浇混凝土方管，管净宽 2.2m，净高 1.8m，每节管长6m，渠道中线与阿克苏甫乡公路夹角约50°。

(6) 跌水设计。迪力帕支渠跌水位于阿克苏甫干渠桩号14+163处，为单级跌水，跌口为矩形，进口段为扭面连接，消能池采用矩形断面，要求有相当的深度，消能池上设交通桥，由于水舌为近垂直的自由跌落，消能池上池壁采用重力式胸墙以使结构牢固。