1工程概况

德昌县和平水库为输引水工程的水源点，位于茨达河上游，坝址以上集水面积61.0km²，总库容为2327万m³，水库正常蓄水位1820.00m，相应库容为2230万m³，死水位1770.00m，死库容143万m³，调节库容2087万m³。水库枢纽由钢筋砼面板堆石坝（坝轴线长370m，最大坝高89m）、右坝肩开敞式溢洪道、右岸圆拱直墙型无压放水放空隧洞组成。

和平水库灌区工程分布于茨达河两岸，灌区规划布置了总干渠和左、右两条干渠，渠线总长44.196km，其中总干渠全长1.767km，左干渠全长31.74km，右干渠10.689km。工程建成后可控灌茨达、宽裕、巴洞、六所、王所5个乡镇10.82万亩灌面（其中改善灌面3.26万亩，新增灌面7.56万亩，烟田面积7.04万亩），可为灌区内农村2.95万人、5.14万头牲畜补充水量，并为下游5个乡镇3.27万人提供生活用水。

由于左干渠渠线最长，地形复杂，穿越较多支沟和山脊，本文将对左干渠渠线的布置走向、渠道断面型式、暗渠结构型式、跨沟建筑型式等进行比选和优化，进行最终确定渠线布置方案和建筑物型式。

2工程等别

根据现场踏勘和耕地调查情况，茨达河灌区规划控灌灌面主要集中分布在茨达河河谷两岸坡，左干渠灌面分布高程为1715.0m~1670.0m。左干渠渠首设计流量3.1m³/s，加大流量4.03m³/s，根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-2018）规定，灌溉渠道工程级别及建筑物级别，根据灌溉流量的大小确定，灌溉流量小于5m³/s属5级。

3渠线布置方案

3.1渠线选择原则

（1）渠道线路的地形条件必须满足工程布置要求；

（2）渠道线路的工程地质条件必须满足渠道建筑物对地基及围岩的要求；渠道线路的施工条件、建筑材料应满足工程建设要求；

（3）工程在建设中对环境影响较小；工程建成后运行条件良好；

（4）本工程位于山区，在穿越山脊和跨沟处应比较渠道绕线与建筑物的经济合理性；

（5）渠线选择应尽量避开村庄、房屋，特别是总干渠途经地有大片房屋，尽量采取工程措施避开。

（6）渠道和建筑物纵比降要结合灌区内灌面高程分布情况及沿渠道的房屋、已成建筑物分布情况进行综合分析，确定科学合理的渠道纵比降。

（7）针对本工程实际特点，对于渠道内侧开挖边坡高且为土质边坡段，渠道尽量考虑成暗渠，暗渠形式根据沿渠地形坡度情况确定其暗渠形式，如渠道外侧无房屋或重要设施渠段，暗渠采用盖板涵；如地形坡度陡，渠道外侧房屋密集或有公路渠段，暗渠采用整体箱涵形式。

（8）工程投资相对较省。

3.2左干渠渠线布置

左干渠自总干渠末端取水采用倒虹管跨茨达河后沿茨达河左岸布置，渠道大部分顺等高线布置，渠道末端为核桃沟，根据渠道线路经过的地形地质情况和相应的渠底高程，结合山区渠道设计经验，渠线在过沟或穿山脊部分，渠线选择时一般按照绕线渠线长度是建筑物长度的3倍左右才选择建筑过沟或隧洞穿山脊方案。根据渠线初步布置，左岸干渠途经5条较主要支沟和10个较大的山脊存在线路比选，其中主要支沟有：陈家沟、响地沟、红米沟、上弯子、两岔河，三条支沟属沟谷深切，沟床比降陡；山脊有：白沙坡、麻地山、望乡台。

本工程在渠线布置选择上，除单一过沟和穿山脊处的局部线路比较外，渠线走向较大的内、外线比较主要是响地沟~对房湾段。渠线比较如下：

3.2.1响地沟~对房湾段内、外渠线选择

此段渠线需经过响地沟和鸡公石、对房湾两个山脊，拟定内、外两条线路进行方案比较。由于支沟属沟谷深切，沟床比降陡，经渠线初步布置，在线路布置处，渠底与沟底高差大，故过沟建筑物采用倒虹管方案进行渠线方案比选。

图1响地沟~对房湾段内、外线方案布置示意图

（1）外线方案

左干渠于总干渠取水后，经偏岩子倒虹管横跨茨达河后沿茨达河左岸前行，经陈家沟倒虹管和白沙坡隧洞后至响地沟，响地沟至对房湾之间布置采用：

此段总长度3486m；共布置倒虹管1座长539m，隧洞2座长1030m，明渠1段长1917m。

（2）内线方案

左干渠于总干渠取水后，经偏岩子倒虹管横跨茨达河后沿茨达河左岸前行，经陈家沟倒虹管和白沙坡隧洞后至响地沟绕沟内布置，响地沟至对房湾之间布置采用：

此段总长度4157m；共布置倒虹管2座长792m，隧洞1座长2327m，明渠1段长1.038km。

（3）方案比选

内线方案渠线长度较外线方案长671m，外线方案的渠道较内线方案长879m，但倒虹管和隧洞的长度较内线方案短1550m。外线方案投资比内线方案投资低549.06万元。

内线方案隧洞长度达2327m，无布置施工支洞条件，隧洞独头进尺较长，施工通风和排尘条件差，施工临时措施费用高；而外线方案隧洞长度较短，施工条件好，临时措施费用较低，故从施工条件方面，外线方案优于内线方案。

两方案都是由倒虹管、隧洞和明渠组成，两方案明渠布置处边坡稳定，地质条件较好，渠道稳定，运行维护简单，故工程运行管理方面两方案相当。

经工程布置、工程投资、施工条件和运行管理等综合比较，因外线方案投资省、施工条件较好等因素，本阶段响地沟~对房湾段渠道线路推荐外线方案。

3.2.2过沟段渠线选择

左干渠渠道大部分顺等高线布置，渠道途径5条较主要支沟分别是陈家沟、响地沟、红米沟、上弯子、两岔河，在内外线比选中已选定了响地沟、两岔河两条支沟的渠线，故此处主要是针对剩余的3条沟进行渠线选择。经渠线布置，渠底与沟底高程远大于20m，故过沟建筑物采用倒虹管方案与绕线方案进行比选。过沟段渠线比选具体布置见以下示意图，各渠段工程量及投资比较见表1。

表1左干渠过沟段渠线选择比较表

经技术经济比较，陈家沟绕线方案工程投资明显高于倒虹管方案，加之绕线方案水保和环保投资也更高，故陈家沟渠线推荐倒虹管过沟方案。

红米沟和上湾子，因两沟沟谷深切，倒虹管进出口水池与沟底高差大，经计算，倒虹管方案比绕线方案投资高，加之两沟沿线无布置渠道的制约因数，施工难度较小，故本阶段红米沟和上湾子均推荐绕线方案。

3.2.3山脊段渠线选择

左干渠沿线穿越3处山脊，在内、外渠线选择时，对3个山脊段渠线进行隧洞与绕线进行选择，山脊段渠线选工程量和投资比较见表2：

表2左干渠山脊段渠线选择比较表

通过方案比较，除麻地山段外，其余段隧洞方案投资均低于绕线方案，加之隧洞方案土石开挖量小，弃碴少，工程运行管理和运行维护费用低，水保和环保影响小故推荐隧洞方案。

3.2.4左干渠总体布置

左干渠通过沿渠渠线方案论证比选，左干渠自总干渠末端取水后，采用偏岩子倒虹管跨茨达河后沿茨达河左岸顺等高线布置，途经陈家沟倒虹管、白沙坡隧洞、麻地山渠道、望乡台隧洞、两岔河倒虹管至出口。左干渠渠线布置及建筑物汇总表见表3。

表3左干渠渠道及主要建筑统计表

4输引水工程渠道及建筑物型式比选

本工程渠道及建筑型式比选主要是渠道断面型式、暗渠结构型式等方面比选，本阶段结合工程实际分别进行比选。

4.1渠道工程

4.1.1明渠

（1）明渠断面型式拟定

根据灌区引水工程常规设计情况，明渠主要常见的型式有梯形明渠、矩形明渠、U形明渠。

（2）断面型式比选

一般来讲，U形渠仅适用于交通条件较好的小流量渠道，其原因有二：一是U形渠普遍有四个施工工序：U型槽预制、基面开挖、U型槽铺设安装、封顶与勾缝，要求交通条件好，便于预制后的运输和安装；二是U形渠为薄壳砼结构，在断面较小的情况下，薄壳直墙可以抵抗两侧土压力，对于大流量，其壳体结构不易抵抗两侧土压力。工程区渠线长达40余公里，仅有13处乡村路可通到渠线，不便于预制件的运输和安装，故本方案放弃U形渠。

本阶段只针对梯形渠和矩形渠作技术经济比较，以3.1m³/s流量段的渠道为例，选取典型断面作比较。两种形式技术经济比较见表4。

表4明渠断面型式比较表

从上表比较可知，在山区渠道设计时，由于地形坡度普遍较陡，如采用矩形明渠，明渠两侧边墙需采用重力式挡墙，衬砌工程量大，土石开挖量和边坡保护工程量明显高于体型渠，故本工程明渠型式推荐梯形渠断面。

4.1.2暗渠

（1）方案拟定

暗渠常见型式主要有梯形盖板渠和矩形箱涵暗渠，近年来，随着山区灌溉工程的兴建，陆续采用无压管道输水形式，其常见型式有贴地无压管道和无压架管两种。根据本工程属典型山区渠道工程，沿渠地形地质条件变化大，加之沿渠房屋和已成建筑物的分布情况，为贴近工程实际，确保工程安全、经济、施工快捷简便等因数，本阶段暗渠形式拟定了梯形盖板渠、矩形箱涵、贴地无压管道和无压架管四种形式进行技术经济比选，结合工程实际择优选择。

（2）各暗涵形式适用条件及优缺点分析

①适用条件

梯形盖板渠：该种暗渠型式主要适用于渠道布置处为覆盖层、渠道内侧地形坡度陡、开挖边坡高、外侧地形边坡较缓、渠床基础整体稳定较好、渠道外侧无房屋和重要基础设施的渠段。

矩形箱涵：该种暗渠型式主要适用于渠道布置处为覆盖层、渠道内外侧地形坡度陡、渠道外侧有房屋和重要基础设施、渠道整体安全性要求较高的渠段。

贴地无压管道：该种暗渠型式主要适用于渠道附近有房屋、穿越重要公路、地形坡度陡且为覆盖层、渠道外侧有房屋和重要基础设施、渠道整体安全性要求较高的渠段。

无压架管：该种暗渠型式主要适用于渠道布置处为覆盖层、渠道内外侧地形坡度很陡、渠道外侧有房屋和重要基础设施渠段。

②优缺点

对本工程而言，局部陡峻的地形条件上，上述四种型式均具备技术上的可行性，但各有优缺点。

盖板渠断面为梯形断面，明显的开挖边坡较高，开挖量大，盖板跨度大；箱涵暗渠开挖量次之，但混凝土用量和钢筋量较大；贴地无压管道开挖量相对较小，但管材自身投资及施工费用较高；无压架管开挖量最小，对地表的干扰小，但基础投资较高，同样存在陡峻地形上施工费用较高的问题。

③方案比选

为贴近工程实际，本阶段从工程投资、运行安全、施工等方面进行技术经济比较，结合工程实际择优选择。上述四种型式的断面具体比较如下：

1）工程投资

表5暗渠型式技术比较表

通过表投资比较，四种暗涵工程投资架管方案最高，梯形盖板渠最低，单从工程投资方面盖板渠最优。

2）运行安全

根据四种断面型式的结构特点，从工程运行安全方面，贴地无压管和无压架管方案最优，矩形箱涵次之，体型盖板渠最差。

3）施工条件

施工难度方面，因无压架管适用于地面坡度陡的渠段，基础需桩基，施工道路不畅，管道运输难度大，管道的安装焊接困难，故从施工难度方面架管方案最大；无压贴地管也需在现场进行管道安装焊接，难度次之；梯形盖板渠和矩形箱涵施工难度最小。

4）比选结论

根据左干渠渠线布置情况，沿渠共有14个渠段地形边坡陡，渠道外侧有大片房屋和耕地，如采用明渠方案，渠道内侧开挖边坡太高，边坡支护量大，土石方开挖量和弃渣量大，结合工程投资和施工难度等综合分析，本阶段推荐上述11个渠段采用矩形箱涵方案。

4.2左干渠比降选择

（1）渠道

根据左干渠灌面分布和控灌高程情况，左干渠灌面大部分集中在渠道中后段，末端控灌高程在1670.00m以下，按照常规山区渠道设计比降大多在1:500~1:1000之间，左干渠比降如选择1:500，渠道末端水位为1652.43m，渠道已低于末段控灌高程1670.00m约18m，损失灌面4360亩，灌面损失达7%，故渠道采用1:500过陡。如渠比降道采用1:1000，渠道末端水位为1676.86m，灌面增加只有约640亩，灌面增比例只有1.05%，故左干渠比降选择既要满足控灌高程要求，又要尽可能的让渠道断面小，减少渠道工程量，故综合渠道沿线地形、地质条件，设计流量和含沙因数，在渠道满足不冲不淤流速要求下，左干渠明渠和暗渠比降选定为1:800。

（2）隧洞

左干渠隧洞设计流量最大2.82m³/s，加大流量3.67m³/s，末端最小流量1.02m³/s，加大流量1.326m³/s。根据渠道工程设计经验，渠系建筑比降一般均比渠道比降要陡，主要是降低工程投资，针对本工程隧洞，比降选择时遵循两个原则，一是洞内水深尽可能比渠道浅，防止洞内淤积；二是在小流量段洞内净空断面尽量以最小施工断面控制。综合以上选择原则，本工程隧洞比降选定为1:500。

5结语

本文从渠线选择原则、渠线的布置走向、渠线内外布置方案比选、过沟段方案比选、山脊段方案比选等方面，确定左干渠渠线布置方案。通过对渠道断面型式、暗渠结构型式、跨沟建筑型式等进行比选和优化，最终确定渠系建筑物型式。可为同类型工程提供参考。

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