鄯善县柯柯亚干渠改造方案比选分析

柴 扬

(吐鲁番市清源水利水电勘测设计院有限公司，新疆 吐鲁番 838000)

1 工程概况

鄯善县地处吐鲁番市东部，地理坐标为E89°30′25″-E91°54′03″，N41°12′17″-N43°33′09″之间。柯柯亚干渠始于山区河道，渠道纵坡较大，大部分地段坡度2%～3%左右。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL 252-2017)确定，柯柯亚干渠工程规模为Ⅲ等中型，工程级别为3级。根据《灌溉与排水工程设计规范》(GB 50288-2018)确定工程规模等级，配套渠系建筑物级别为3级，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级。

2 工程设计

2.1 渠线设计

针对柯柯亚干渠沿线周边居民房屋、林带和道路及农田的影响，因受地理环境的约束，无其它更合理的渠线选择，且老渠线的渠基较为稳定，故本次渠道改造中渠线不再进行重新选择，均在原渠线上改造渠道[1]。

2.2 纵断面设计

正确选择渠道纵断面坡度关系到渠道输水能力的大小和渠道冲淤问题，同时关系到渠道横截面积的大小和渠道工程造价。本次渠道底部高程控制根据现状各干渠节制闸及分水闸底板高程或其它渠系建筑物高程控制，并考虑尽量少占耕地、不毁或少毁林带，同时避免渠道在改造过程中出现过大的填挖方量，渠道纵坡在实地测量的基础上稍作调整[2]。

2.3 水力计算

此次维修改造的柯柯亚干渠断面形式采用梯弧形断面；渠道横断面形式的计算采用实用经济断面计算方法，并结合各渠道的实际情况，考虑施工方便，首先确定底宽，再根据明渠均匀流计算公式计算渠道水深、渠深等渠道参数，复核渠道过流能力。通过渠道水力要素计算表，使其满足渠道不冲不淤流速，以达到设计要求[3]。

3 方案比选计算

3.1 拟定比选方案

柯柯亚干渠渠道纵坡较大，大部分地段在2%～3%左右，渠水流速较大，水流对防渗体的冲刷较大。结合渠道情况，拟定4个方案进行比选。

方案一：拆除原渠道，新渠道采用梯弧形断面，底部采用厚度为0.3m浆砌石砌筑，边坡采用厚度为0.1m混凝土板衬砌，见图1。

图1 方案一典型断面图

方案二：拆除原渠道，新渠道采用梯形断面，底部及边坡均采用厚度为0.1 m的混凝土衬砌，见图2。

图2 方案二典型断面图

方案三：不拆除原渠道，以原渠道砌石为基础，采用全断面混凝土衬砌，衬砌厚度为0.1 m，见图3。

图3 方案三典型断面图

方案四：不拆除原渠道，以原渠道砌石为基础，采用底部厚度为0.3 m的浆砌石砌筑，边坡采用厚度为0.1 m的混凝土衬砌，见图4。

图4 方案四典型断面图

3.2 施工难易比较

方案一：拆除原渠道，浆砌石拆除量较大，且不易施工；新渠道衬砌形式较为简单，施工时施工质量易控制。

方案二：拆除原渠道，新渠道采用全断面混凝土结构，施工简单，质量易控制，施工速度较快。

方案三：不拆除原渠道，采用全断面混凝土衬砌，此方案施工工期最短，施工较为容易。

方案四：采用不拆除原渠道，底部采用浆砌石砌筑，边坡采用混凝土衬砌，此方案渠基稳定，衬砌形式简单，抗冻胀、防渗、抗冲刷能力较好。

3.3 投资比较

根据拟定的4个方案分别进行投资概算对比，计算结果见表1(均为建筑工程直接费)。

表1 各方案工程量及投资

3.4 其他方面

柯柯亚河河谷内有大量的卵石，渠道所需卵石可到河谷内采集运到工地，质量和数量均可满足渠道防渗工程需要。吐鲁番地区渠道干渠底部均采用干砌石衬砌，运行条件较好[4]。柯柯亚干渠改造提升工程方案对比见表2。

表2 柯柯亚干渠方案对比表

4 计算分析

根据方案对比表可知，方案二和方案三渠道纵坡较大，水流速度较快，不满足设计规范允许的不冲流速要求，因此不予考虑。方案一与方案四均为底部浆砌石、边坡混凝土方案。其中，方案一拆除原渠道浆砌石，原渠道沿线树木较多，施工难度大；其次考虑到现状渠道已经运行多年，渠基稳定，选择在原渠道上衬砌施工方便，衬砌形式简单，抗冻胀、防渗、抗冲刷能力较好，防渗效果好。

综合以上4个方案比较，从施工难易程度、建筑材料和工程投资等各方面综合分析，本次推荐方案四(即选择不拆除原渠道干砌石，采用梯弧形断面，底部用浆砌石砌筑，边坡采用现浇混凝土板)作为本段渠道的衬砌方式[5-6]。

5 结 论

以柯柯亚干渠的工程建设为实例，通过对施工难易程度、建筑材料、工程投资等多方面比较，从而选择出最优方案，为优化工程设计和减少工程投资提供有力依据。柯柯亚干渠的实施可为今后类似工程提供依据和参考。