APP下载

察布查尔县灌区排洪渠工程设计方案探讨

2021-03-29陈夫超

地下水 2021年1期
关键词:察布查尔干渠河床

陈夫超

(新疆伊犁州水利电力勘测设计研究院,新疆 伊犁 835000)

1 察布查尔县灌区排洪渠工程建设必要性分析

近年来,新疆察布查尔县灌区农业经济取得较为快速的发展,但从察布查尔县灌区所处的地势结构来看,县域内存在着较大的洪水灾害风险,从历年降水分布特点和降水量来看,察布查尔县多年平均降水量为383.4 mm,且降水主要集中在4-8月,此阶段降水量占到全年降水总量的50%以上。再加上察布查尔县境内有60余条山洪冲沟流水,洪水在上游汇集,较容易泄入下游灌区之中,引发严重洪水灾害,尤其是在每年的4-8月,受降水量增多影响,也使得洪水灾害发生概率增大。因此,察布查尔县灌区必须加强防洪工程建设,将洪水有效引入到伊犁河之中,从而保障察布查尔县灌区的安全,使区域农业经济得到更好的发展。察布查尔县北部为自流灌区,净灌面积107.99万亩;南部为扬水灌区,净灌面积75.6万亩。在察布查尔县灌区排洪渠工程的设计中,要综合考虑灌区内的管网布置、既往排洪设施等,对灌区排洪渠工程进行有效布置。在本次排洪渠工程建设方案布置中,主要在南岸干渠自流灌区规划1~5#排洪渠,排洪渠全长75.069 km,工程总占地5 002亩,其中1 008亩属于对既往沟道的应用,新增占地3 994亩。

2 灌区排洪渠工程设计方案分析

排洪渠设计施工是一个较为复杂的过程,在设计之前对察布查尔县灌区排洪情况做详细了解,从中发现:该区域在完成南岸干渠施工建设之后,洪水显得更为集中,自流灌区纵坡较大基本在1/30~1/80,下游大河灌区纵坡较缓1/500~1/2 000,上游携带大量的泥沙,基本淤积在南岸干渠下游5 km处。因此,在此次针对察布查尔县灌区排洪渠工程的设计中,可将泥沙的淤积问题作为重点考虑内容。

2.1 设计泥沙淤积处理方案

上游洪水中含有的大量泥沙,如果直接将之引入到伊犁河,必然会对伊犁河的水生态环境造成影响。同时洪水中泥沙淤积在排洪渠道之中,也会对排洪渠的性能造成影响,因此在此次排洪渠工程设计中,主要将其聚集在南岸干渠自流灌区,并对之采取有效的除淤措施。设计具体方案为:利用自然沟道沉砂,在现有的自然沟道两侧护堤,通过扩大横断面,利用低洼地带的天然地形修筑围堤,降低流速,利用天然河床进行沉砂,为使泥沙的淤积比较均匀,一般多采用棱形布置,洪水出南岸干渠涵洞口扩散,将泥沙沉积在南岸干渠自流灌区,这样就不需要每年进行清淤,减少各类开支。在上游种树、种草等生物措施相结合等方式。再配套挖掘机,铲车,用于每年泥沙淤积的清理以及冲刷断面的修复。

2.2 排洪渠流量设计

在排洪渠防洪工程设计中,流量设计属于十分重要的组成部分,需依据以往出现的洪水流量大小,计算每个排洪渠应当承担的泄洪流量,确保排洪渠的流量满足引洪要求,从而形成对灌区作物、建筑的有效保护。此外,在实际设计中,还应考虑到退水渠、排水渠以及沿程渗漏损失等因素的影响,确保排洪渠流量设计的科学性。

如:沿程渗漏损失,会使得洪水流量出现一定的降低,为此可依据依据《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288—99)对排洪渠沿程渗漏损失流量展开计算,计算公式如下所示:

σ=K/Qm

(1)

式中:σ表示渠道单位长度水量损失率(%/km);K表示的是土壤透水性系数;m表示的是土壤透水性指数;Q表示的是渠道净设计流量(m3/s)

以其中3#排洪沟作为研究对象,分别对其桩号0+000~5+000段(砂砾石基础)和5+000~12+634段(低液限粉土基础)的渠道单位长度水量损失展开计算,从表2计算得到的数据结果来看,桩号0+000~5+000段和5+000~12+634段渠道每公里损失流量分别为0.15 m3和0.04 m3。由此可看出,洪水损失量相对较小,对整体造成的影响不大,因此在此次工程项目中针对排洪渠的流量展开设计时,可不考虑这方面的影响,对排洪沟的流量不做分段衰减计算。

表1 3#排洪沟流量损失计算

2.3 明确河床的稳定宽度

在南岸干渠自流灌区自然河床和排洪渠相连接时,在设计排洪渠的底部宽度时,应注意依照河床的稳定宽度来进行设计取值,同时对河床的稳定宽度做出明确,这对于充分发挥排洪渠作用,对沿岸作物进行保护有着较为积极的意义。值得注意的是,在进行河道整治的过程中,不能让河道稳定宽度过窄,这较容易使水流量增大,形成对两岸堤防的冲刷。稳定河宽与造床流量及比降的关系为公式(2):

B=AQ0.5/J0.2

(2)

公式中B表示的是稳定河床宽度(m);Q表示的是造床流量;J表示的是河床比降,取该段河床平均比降;A表示的河流特性系数,本工程取2.5。经计算此次各渠道的稳定河床宽度如表2所示:

表2 各渠道的稳定河床宽度计算表

2.4 护砌段堤身横断面设计

2.5 基础抗冻胀设计

察布查尔县灌区的年平均气温为7.1℃,每年最低气温在-6.0℃以下,遭遇极端性天气时,最低气温可达到-28℃以下,区域内冬季平均积雪深度约65 cm,最大冻土深度为1.08 m,较为恶劣天气环境,使得此次针对排洪渠工程设计时,应考虑到基础的抗冻胀性能,避免冻胀损害排洪渠设施,使之难以发挥出相应的性能。

依据《渠道防渗工程技术规范》中的相关技术标准来看,当渠道防渗工程所处的环境满足以下一些条件时,应对之进行专门的抗冻胀设计:(1)土质情况。如果渠道基础工程土质中含有较多粒径<0.075 mm的土粒,其比重占到整体的10%以上;(2)冻深状况。如果渠道基础工程的标准冻深大于0.1 m;(3)含水情况。如果在发生冻结现象的初始化阶段,其中含水量>0.9倍塑限含水量。在同时满足上述三个条件的情况下,应考虑渠道基础工程做抗冻胀设计。

结合本次工程地质勘测条件进行分析,其中堤防工程基础部分处于河床砾卵石层,该土层属于非冻胀性土层,因此可部队之进行抗冻胀设计;而在基础以上的护坡部位,地质勘测土壤以粉土或含砾土层为主,具有较强的冻胀特性,再加上较容易受到水浸泡作用,土壤含水量相对较高,因此在设计时应当对之做专门的防冻胀设计。此外,考虑到本工程项目区已经实施的工程,因此本工程砂砾石防冻垫层厚度均取0.45 m,垫层用砂砾料选用级配良好的天然料,要求粒径在0.1~50 mm之间,小于0.075 mm的粘料含量不得超过总土重量的10%,砂砾料垫层需分层碾压,压实后砂砾石相对密度大于0.75。

3 结语

综上所述,排洪渠工程设计是一个十分复杂的过程,在对之进行设计的过程中,应综合考虑各方面的影响因素,对排洪渠流量、河床的稳定宽度、护砌段堤身横断面、基础抗冻胀等展开设计,确保排洪渠工程的整体性能达到防洪标准要求。

猜你喜欢

察布查尔干渠河床
深水浅覆盖层倾斜岩面河床围堰设计及应用
河 床(外一首)
南干渠儿童活动空间
新疆锡伯族地区文化保护与旅游开发
新疆维吾尔自治区
新疆察布查尔:“远教+援疆”,开办专家辅导课堂
如何开展新闻踏访——“三千里干渠探访”报道体会
青海引大济湟调水总干渠输水隧洞全线贯通
缱绻的回眸诗歌
跨南水北调总干渠站前大道桥主体完工