吐孜乌达克支渠渠道渗漏及边坡稳定性的定量评价

2016-09-12图尔迪麦麦提麦麦提新疆和田地区墨玉县水利局

河南水利与南水北调 2016年7期

□图尔迪麦麦提·麦麦提（新疆和田地区墨玉县水利局）

□图尔迪麦麦提·麦麦提（新疆和田地区墨玉县水利局）

吐孜乌达克支渠现状为土渠，主要存在渗漏严重，渠系水利用系数低，断面不规则，输水效率低下，过流能力不足等问题。工程区位于喀河冲洪积平原中下部，地形平坦开阔。渠线地层岩性均以低液限粉土为主，局部为含沙粉土。生态林区沿线有风积沙丘及粉细砂分布。渠系建筑物未配套，致使项目区生态林不能有效灌溉。文章对该渠道渗漏问题及边坡稳定性进行了分析探讨，提出吐孜乌达克支渠渠道堆积坝坝体具有较差的稳定性，主要原因是其工程性能较差及其浸润线较高。

渠道渗漏；边坡稳定性；定量；评价

1　工程概况

项目区位于喀瓦克乡。喀瓦克乡南接英也尔乡，北部深入塔克拉玛干沙漠与阿克苏地区阿瓦提县接壤，东隔喀河与和田县相望，西与阔依其乡相连。吐孜乌达克支渠起始于喀瓦克干渠末端和吐孜乌达克水库放水渠交汇处，末端位于吐孜乌达克支渠TZ2#生态闸，全长9.51 km。本次对吐孜乌达克支渠0+000～2+200段进行防渗改建，设计流量4.31 m3/s。

吐孜乌达克支渠经过正式规划设计，现状较为顺直，且布置合理。目前吐孜乌达克支渠左右两侧为生态林、居民点和已建的伴渠通乡道路。经调查，在支渠两侧2 km范围内没有空地可用来布置新渠线，若新选渠线，需砍伐大量生态林，会加剧当地生态环境的恶化，增加占地补偿费用，同时尚有些不能明确的因素，因此本次选用老渠线。

2　渠道渗漏及边坡稳定性的定量评价

2.1渠道的渗漏问题

2.1.1引水渠道

吐孜乌达克支渠全长9.51 km。根据现场勘察，农业分水闸41座，交通桥7座，共计48座。通过不同方案的比选，确定吐孜乌达克支渠全断面现浇混凝土板防渗，板厚8 cm，采用C20混凝土现浇，渠底及边坡采用4 cm苯板防冻。自里向外依次为C20现浇混凝土板8 cm、中密度苯板4 cm，渠底：自上而下依次为C20现浇混凝土板8 cm、中密度苯板4 cm。渠道设计底宽B=1～2 m，渠道深度H取值1.90 m，边坡系数M取值1.50，堤顶宽D的取值为1 m，在渠顶混凝土边缘设置有断面尺寸为30 cm× 6 cm的C15封顶板。

2.1.2地基土的渗透特性

勘察渠道基本位于相同地形地貌部位，其地形地貌主要表现为低液限粉土和含细粒土砂为主的地层岩性，此类地层渗透系数取值均为6×10-4cm/s。根据渗水试验，渗漏量较大，故而必须做好渠道抗冲刷、抗渗及抗冻胀等方面工作。

2.1.3支渠渠道的渗漏问题

上式中：δ为渠道的单位渗漏损失率（%）；Q为渠道设计流量（m3/s）；A为土层透水性系数，工程中A=3.40；n为土层透水性指数，工程中n=0.50。

将数值代入经验公式可以求得渠道的单位渗漏损失率δ的取值为1.13%～1.34%。由于工程支渠渠道受到地下水顶托影响较为严重，故而将其取值通过公式加以修正，得δ′=0.46%～0.60%。因此，喀瓦克支渠渗漏量为0.84 m3/s，吐孜乌达克支渠渗漏量为0.35 m3/s。

2.1.4沿渠线地下水位

此外，项目区内地下水埋深1.10～2.40 m，由于渠道沿线地基土渗漏性较强，因此需重点做好防渗处理。

2.1.5渠道防渗结构的选择

根据当地的建筑材料及地形、地质条件，采用6 cm现浇混凝土板防渗方案（方案一）与6 cm预制混凝土板防渗方案（方案二）作对比选择。如表1所示。

表1　渠道防渗结构的选择表

①输水效率：现浇混凝土板和预制混凝土板衬砌的糙率均为0.02，混凝土板输水效率优于浆砌石。②施工：两种材料施工都比较简单，但预制混凝土板施工质量易于控制、现浇混凝土板的施工质量难于控制，从施工质量控制方面讲，预制混凝土板优于现浇混凝土板。③使用寿命：现浇混凝土板衬砌渠道使用寿命30-50 a，预制混凝土板衬砌渠道使用寿命20-30 a，现浇混凝土板优于预制混凝土板。④防冲能力：现浇混凝土板衬砌渠道板优于预制混凝土板。

综合上述分析比较，方案一优于方案二，即梯型断面采用6 cm现浇混凝土防渗优于梯形断面采用预制混凝土板防渗，因此方案一推荐为设计方案。

2.2渠道边坡稳定性的定量评价

2.2.1稳定性分析

根据岩土物理力学指标，结合工程地质比拟法及灌区老渠运行情况，建议开挖边坡：壤土1：1.25，砂壤土1：1.50，粉细砂1：2。

进行支渠渠道稳定性计算过程中，必须采用总应力法按照饱和抗剪强度指标数据进行地下水渗透力的计算，通过计算并结合实际观测结果求出浸润线埋深。通过计算可知，该支渠渠道在饱和状态（现状状态）条件下的运行是基本处于稳定和标准状态的，经计算，支渠渠道堆积坝安全系数取值为1.22，与标准数值相比已经近似于不稳定状态，但是结合本工程实际考虑，仍然基本符合堆积坝最小安全系数的要求。

2.2.2边坡稳定性评价

根据土样的物理力学试验成果灌区的低液限粉质粘土，抗剪强度：φ取值范围为19～21°，C取值范围为27～33 kPa，压缩模量取值范围为3.37～4.38 MPa；低液限粉土：抗剪强度：φ取值范围为21～23°，C取值范围为17～24 kPa，压缩模量取值范围为3.36～6.31 MPa；粉土质砂：抗剪强度：φ取值范围为24～25°，压缩模量取值范围为5.28～8.30 MPa；砂砾石：抗剪强度：φ=40°。根据岩土物理指标及岩性采用工程地质比拟法，建议容许开挖边坡低液限粉质粘土为1：1.25，低液限粉土、砂砾石为1：1.50，粉土质砂为1：1.75。堆积坝的浸润线非常高，同时该堆积坝坡率约为1：2.50，边坡较陡，在当前情况下尚能达到稳定状态，但是长此以往，坝体内积水无法排除，浸润线则会继续升高，最终便会造成溃堤的危险。建议其各段渠道边坡取值1：1.50～1：1.75。

2.3滑坡治理措施

常用的边坡治理措施包括削坡、抗滑桩、锚杆、喷混凝土及挡墙等等，由于本工程边坡多为高陡页岩质顺向边坡，页岩裂隙发育成熟，坡顶有几十户居住用房和输电铁塔等建筑物，所以在采用治理措施时必须注意。出于支渠实际情况考虑，可以采用分区综合加固治理措施，既可达到治理效果又能节省大量人力物力。

3　结语

项目区在构造单元上属于塔里木地块和田坳陷西部，远离控制性断裂，据“中国地震动参数区划图”（GB18306-2001），工作区位于地震基本烈度VI度区，因此，区域稳定性较好。渠道沿线地层为弱透水的粉土层和含细粒土砂层，渠道渗漏补给地下水，所以应采取防渗、防冲刷措施。经过分析比对，主要是由于坝体浸润线较高而引起边坡安全系数降低，尤其是在雨季或洪水期则会使浸润线“水涨船高”，所以必须对工程现有的排水设施进行清理与维修，以降低浸润线，增强工程的稳定性。

［1］王静，卢晓春.渠道边坡的稳定性分析及加固治理［J］.水利科技与经济.2010，（12）.

［2］宋胜武，向博宇，杨静熙.锦屏一级水电站复杂地质条件下坝肩高陡边坡稳定性分析及其加固设计［J］.岩石力学与工程学报.2010，29（3）.

（责任编辑：左英勇）