錢新妮 陳 臣

（新疆水利廳金溝河流域管理處，沙灣縣 832100）

金溝河流域地處天山山脈北支依連哈比尕山北麓西側(cè)，是一條多泥沙河流，多年平均輸沙量達(dá)74萬t，其中懸移質(zhì)占總量的87%，推移質(zhì)占總量的 13%，泥沙主要來源于水流對河道的沖刷及降水匯流對流域面的侵蝕，骨干工程始建于1960年代，包括引水渠首、渠系建筑物及 54km渠道，工程位于金溝河流域中下游的洪沖積扇傾斜平原，地層由0.3～0.4m不等厚的亞砂土、亞粘土層和濕陷性黃土覆蓋，渠道為梯形斷面，坡降為0.015～0.008，設(shè)計(jì)流量10～45m3/s，設(shè)計(jì)流速為3～8 m/s，由漿砌石或混凝土防滲。

1 渠道工程存在的問題

1.1 老化風(fēng)化嚴(yán)重

金溝河骨干工程已經(jīng)運(yùn)行50多年，在長期的日光照射下，加上新疆晝夜溫差大，渠道水面線以上 80%的部位均存在表皮脫落、混凝土碎化和骨料裸露等現(xiàn)象，特別是陰面風(fēng)化老化比較嚴(yán)重。

1.2 磨損破壞嚴(yán)重

由于渠水中泥沙含量大，加上渠道坡度較陡和水流急快，泥沙造成渠內(nèi)水面線以下表皮嚴(yán)重脫落和深度磨損、止水處邊角破損和渠底磨透等嚴(yán)重破壞現(xiàn)象，無法滿足灌區(qū)供用水需求。

1.3 凍脹變形嚴(yán)重

由于渠道兩側(cè)防滲層的破壞失效，加上部分渠段地下水位較高和受新疆極寒天氣的影響，渠內(nèi)水面線下混凝土邊板大面積鼓脹變形，變形率達(dá)80%，到處呈現(xiàn)臺(tái)階狀，凍脹束窄了斷面，嚴(yán)重影響了過流能力。

2 建設(shè)方案選擇

2.1 計(jì)劃可行的方案

根據(jù)金溝河的地理位置和工程特點(diǎn)，計(jì)劃可行的實(shí)施方案有重新選定渠線新建、老渠清挖改建和疊渠改建三種。所謂疊渠即在保持原渠邊板和底板不拆除的基礎(chǔ)上，對局部鼓脹變形部位進(jìn)行修整，鋪設(shè)濾水層，合理抬高渠底高程和設(shè)置邊坡坡比后新建的渠道（如圖1）。

2.2 方案比較

根據(jù)方案實(shí)際的優(yōu)劣，以改建金溝河渠道24+000～25+000段為例，在參照套用現(xiàn)行相關(guān)單價(jià)的基礎(chǔ)上，從施工工序、工程投資和環(huán)境保護(hù)方面進(jìn)行分析比較，如表1。

圖1 疊渠斷面圖

表1 方案比較表

2.3 方案確定

通過方案比較，綜合考慮各項(xiàng)因素，確定疊渠方案是可實(shí)施的最優(yōu)方案。

(1)從投資上比較，疊渠方案投資最少，相比其它方案可節(jié)約資金10～13萬元，且施工工序僅為 4道，相比其它方案減少2道，節(jié)約了人力和物力的投入，同時(shí)節(jié)約了施工所需時(shí)間，加快了工程進(jìn)度。

(2)從環(huán)境保護(hù)上比較，疊渠方案由于避免和減少了工程實(shí)施中原地貌擾動(dòng)和施工棄渣的堆積，對環(huán)境破壞相比其它方案為最小，有效保護(hù)了渠道周圍的環(huán)境。

(3)從安全角度比較，疊渠為在原渠斷面上新建的渠道，有效利用了原渠邊板和渠底混凝土堅(jiān)固部分，形成了新老相結(jié)合的雙重抗凍、抗?jié)B和抗破壞體系，較其它方案有更強(qiáng)的安全性。

(4)從經(jīng)濟(jì)適用性比較，疊渠在原渠上新建，可以較好的與原渠系建筑物及支渠進(jìn)行連接，完全能保證水流的通暢性，減少重復(fù)投資，滿足灌區(qū)用水需求。

3 疊渠方案的實(shí)施

3.1 凍脹處理

金溝河渠道沿線渠基為亞砂土，亞粘土層及濕顯性黃土，屬凍脹土，易使渠道產(chǎn)生凍脹破壞，實(shí)施中嚴(yán)格控制墊層厚度，對影響疊渠設(shè)計(jì)尺寸的渠底、渠坡局部變形混凝土及淤泥進(jìn)行拆除和清挖，對渠頂可能引起凍脹的雜草和淤泥進(jìn)行 20～50cm厚清理，墊層干密度控制在2.05g／cm3以上。增加排水設(shè)施布置，排水管為D160mm的UPVC塑料管，管壁上鉆圓孔，梅花狀分布，用無紡布包裹沿縱軸線布置，分段設(shè)置橫向排水管，用于滲水的收集和排出。

3.2 磨損和風(fēng)化處理

為提高渠道整體的抗磨、抗凍和抗風(fēng)化能力，增加使用壽命，疊渠方案中根據(jù)地形調(diào)整和減緩了渠道坡降?；炷林笜?biāo)采用C20、W6、F200的高標(biāo)號(hào)混凝土，混凝土施工采用震動(dòng)板和震動(dòng)棒聯(lián)合施工，對震動(dòng)板不能很好達(dá)到的混凝土邊角采用震動(dòng)棒，施工混凝土水灰比控制在0.47，坍落度控制在1～3cm，采用跳倉澆筑。

3.3 建筑物銜接處理

疊渠方案在對原渠道高程抬高后，實(shí)施中充分考慮了原支渠及建筑物的銜接，經(jīng)實(shí)測，疊渠方案共涉及水閘10座，交通橋7座，其中因本身已無法使用需改建的水閘1座，危險(xiǎn)木結(jié)構(gòu)交通橋2座，其它建筑物及附屬設(shè)施均能滿足疊渠設(shè)計(jì)要求，疊渠能與原支渠和建筑物銜接良好，完全滿足供水需求。

4 效果評價(jià)

金溝河目前已實(shí)施工程改建10年，對所轄54km骨干工程及部分建筑物進(jìn)行了改建，其中實(shí)施疊渠方案長度達(dá)44km，占總改建長度的81%。經(jīng)運(yùn)行，疊渠方案降低了渠道磨損、防凍脹效果明顯、運(yùn)行安全可靠，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4.1 環(huán)保經(jīng)濟(jì)

疊渠方案無大量開挖，減少了廢料棄料堆放，避免了環(huán)境遭占用破壞，減少了因施工造成的水土流失和環(huán)保資金投入，保護(hù)了渠道周圍生態(tài)環(huán)境。同時(shí)因疊渠方案工序少，比其它方案減少了墊層清挖和原渠混凝土拆除等工序，節(jié)省了工程投資，降低了工程造價(jià)，通過實(shí)施疊渠方案，累計(jì)節(jié)約工程資金投入660萬元，經(jīng)濟(jì)效果明顯。

4.2 提高了供水保障率

金溝河每年工程建設(shè)均在 4～5月，灌區(qū)供水從4月底開始，施工時(shí)間短而緊，由于疊渠工序少，極大縮短了施工必要時(shí)間，提供了更多供水空間，每年春季可新增引水量約200萬m3，且全年供水保障率達(dá)到了100%，無發(fā)生停水檢修維修事故，避免了用水單位因缺水而造成的經(jīng)濟(jì)損失，促進(jìn)了灌區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

4.3 原渠資源有效利用

疊渠方案直接在原渠道上新建，保持了原渠道上各引水渠及建筑物與新斷面的良好連接，優(yōu)化并充分利用了原渠系有效資源，避免了因改建而支渠和建筑物報(bào)廢無法使用的不利因素，節(jié)省了投資。

4.4 抗凍抗磨效果顯著

疊渠實(shí)施方案中，通過采用防滲戈壁墊層和排水管，混凝土滲水和灌溉側(cè)滲水能及時(shí)收集和排出，避免了滲水在混凝土板后滯留，降低了凍脹破壞因數(shù)，采用的高標(biāo)號(hào)抗凍混凝土試驗(yàn)檢測強(qiáng)度均大于 30MP,滿足抗凍、抗?jié)B、抗磨的性能要求，對改建工程進(jìn)行監(jiān)測，效果良好，10年中渠道磨損率不到 1%,主要為渠底乳皮磨損，無發(fā)現(xiàn)凍脹破壞，為管理單位每年節(jié)約維修費(fèi)用150萬元。

表2

4.5 經(jīng)濟(jì)效益明顯

通過渠道改建，金溝河引水能力明顯提高，改建后年增引水量5000萬方，增加水費(fèi)收入300萬元，水利用率明顯提高（如表2），實(shí)現(xiàn)糧棉增產(chǎn) 1.1萬t，增加農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值1億元，促進(jìn)了灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)的快速增長。

5 結(jié) 語

疊渠方案是金溝河工程建設(shè)集體智慧的結(jié)晶，它的成功運(yùn)用使有限資金極大的發(fā)揮了作用，解決了困擾金溝河運(yùn)行中的泥沙磨損、凍脹破壞和土地資源短缺等一系列問題，為灌區(qū)提供了持續(xù)的灌溉水源，發(fā)展了地方經(jīng)濟(jì)，提高了單位管理能力，為金溝河工程建設(shè)提供了思路和指導(dǎo)，對新疆寒冷和多泥砂河流地區(qū)工程建設(shè)工作起到了借鑒意義。

[1]王忠,謝富明,欒文等.新疆金溝河渠首解決泥沙入渠的措施及效果.中國農(nóng)村水利水電,2006,(10)∶7～8

[2]雷正龍.新疆金溝河灌區(qū)骨干工程改建設(shè)計(jì)[J].水利技術(shù)監(jiān)督.2011.3

[3]馬勇,王秀東等.新疆金溝河灌區(qū)總干渠渠道改建防凍脹設(shè)計(jì)[J].水利建設(shè)與管理.2004.1