德州市潘莊灌區(qū)襯砌方案優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、    德州市潘莊灌區(qū)襯砌方案優(yōu)化設(shè)計(jì)    劉愛麗 陸勃 李永春摘要：渠道襯砌防滲措施有很多，本文根據(jù)潘莊灌區(qū)的具體情況通過方案比選，選擇優(yōu)勝方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，為同類工程設(shè)計(jì)提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：渠道襯砌 防滲措施 方案比選 優(yōu)化設(shè)計(jì)abstract: the channel lining prevention measures are many, in this paper, according to the specific conditions of panzhuang irrigation by alternative schemes,

2、choose better optimized design scheme, for the similar engineering design provides experience for reference.keywords: channel lining prevention measures scheme is selected optimization design：s611：a ：1、工程概況潘莊引黃灌區(qū)位于德州市西部，東鄰李家岸引黃灌區(qū)，南靠黃河，與濟(jì)南市隔河相望，西部與聊城市接壤，西北部及北部以衛(wèi)運(yùn)河、漳衛(wèi)新河為界與河北省相毗鄰?？刂仆恋孛娣e5851km2，設(shè)計(jì)灌溉面積50

3、0萬畝。灌區(qū)總?cè)丝?24.7萬人，其中城鎮(zhèn)人口86.3萬人。工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值435.1億元(1990年不變價(jià)，下同)，其中：工業(yè)總產(chǎn)值328.5億元，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值106.6億元。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值259億元。潘莊灌區(qū)是魯北主要糧棉生產(chǎn)基地，在德州市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中占有十分重要的地位。鐵路、公路四通八達(dá)。京滬、德石、濟(jì)邯鐵路和京福高速、濟(jì)聊高速、青銀高速、104、105國(guó)道縱橫分布，交通便利。地理、自然資源條件優(yōu)越，具有巨大發(fā)展?jié)摿?。潘莊引黃灌區(qū)于1972年建成啟用，設(shè)計(jì)灌溉面積500萬畝，設(shè)計(jì)流量124m3/s，屬大型引黃灌區(qū)。承擔(dān)德州市德城區(qū)、武城、夏津、平原、陵縣、寧津、禹城、齊河八個(gè)縣(市、區(qū))

4、農(nóng)業(yè)灌溉以及德州市生活用水和華能德州電廠、華魯恒升集團(tuán)供水。年平均引黃水量9.5億m3，取得了十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)水的需求量逐年增加，而黃河來水近年來呈逐漸減少趨勢(shì)，灌區(qū)水資源供需矛盾日益突出，因此，灌區(qū)迫切需要進(jìn)行挖潛改造建設(shè)，實(shí)施節(jié)水改造工程。2、現(xiàn)有渠道襯砌措施目前渠道防滲的工程措施很多，按防滲材料可分為土料、水泥土、石料、混凝土和瀝青混凝土、瀝青玻璃纖維布油氈及塑料薄膜等，各種防滲材料的特點(diǎn)、適用條件、使用年限、防滲效果等都不相同。土料防滲包括粘土夯實(shí)、灰土、三合土、粘砂混合土等防滲措施。土料防滲效果較好，技術(shù)較簡(jiǎn)單，易于為群眾掌握，造價(jià)低，但抗凍性、耐

5、久性差，防沖性能差，允許流速低，質(zhì)量不易保證，不適于機(jī)械、水力清淤及缺乏粘土資源的灌區(qū)。水泥土防滲是利用土料、水泥和水拌和而成的材料作為防滲材料的一種防滲措施，防滲效果較好，施工較簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，但早期強(qiáng)度和抗凍性較差，適于氣候溫和地區(qū)的35級(jí)渠道襯砌，對(duì)耐久性要求較高的明渠，宜用塑性水泥土，表面再用水泥砂漿、混凝土預(yù)制板、石板等做保護(hù)層。砌石防滲抗凍、抗沖、耐磨、耐久性較好，使用年限較長(zhǎng)，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定渠道作用，施工較簡(jiǎn)便，但不易采用機(jī)械化施工，施工質(zhì)量較難控制，影響防滲效果，造價(jià)相對(duì)較高，適用于石材來源豐富的地區(qū)。混凝土防滲是利用預(yù)制、現(xiàn)澆或噴射混凝土襯砌渠道的一種防滲措施，具有防滲效果好

6、，抗凍、耐久性好，糙率小，允許流速大，強(qiáng)度高，便于管理，適應(yīng)性廣泛的優(yōu)點(diǎn)，但適應(yīng)變形能力差。塑膜防滲是利用塑料薄膜、復(fù)合土工膜等土工織物等來減小或防止渠道滲漏損失的技術(shù)措施，防滲效果好，適應(yīng)變形能力強(qiáng)，質(zhì)量輕、用量少、施工簡(jiǎn)便，工期短，造價(jià)低，耐腐蝕性強(qiáng)，有保護(hù)層時(shí)，只要精心施工，確保質(zhì)量，保護(hù)層完好，其使用壽命可達(dá)30年以上，土工膜料防滲常用于有保護(hù)層的防滲結(jié)構(gòu)，保護(hù)層一般采用土料、混凝土等。3、渠道襯砌方案比選擬定五種方案進(jìn)行比較：方案一:土料防滲加混凝土預(yù)制板襯砌。全斷面土料防滲，渠坡采用混凝土預(yù)制板，兩邊坡水位變化區(qū)均設(shè)聚苯乙烯泡沫板保溫。坡腳采用漿砌石條形基礎(chǔ)，坡頂混凝土預(yù)制板。方案

7、二:水泥土防滲加混凝土預(yù)制板襯砌。全斷面水泥土防滲，渠坡采用混凝土預(yù)制板，兩邊坡水位變化區(qū)均設(shè)聚苯乙烯泡沫板保溫。坡腳采用漿砌石條形基礎(chǔ)，坡頂混凝土預(yù)制板。方案三:漿砌方塊石加塑料薄膜襯砌。厚18cm的漿砌方塊石下鋪設(shè)塑料薄膜，對(duì)渠道進(jìn)行全斷面襯砌，砌石與塑料薄膜間鋪設(shè)素土墊層，墊層厚15cm，坡腳采用漿砌石條形基礎(chǔ)，坡頂采用漿砌方塊石。方案四:漿砌塊石襯砌。厚30cm的漿砌塊石對(duì)渠道進(jìn)行全斷面襯砌，坡腳采用漿砌石條形基礎(chǔ)，坡頂采用漿砌方塊石。方案五:復(fù)合土工膜防滲加混凝土預(yù)制板襯砌,全斷面復(fù)合土工膜防滲。渠坡采用混凝土預(yù)制板，混凝土板下鋪設(shè)復(fù)合土工膜，兩邊坡水位變化區(qū)均設(shè)聚苯乙烯泡沫板保溫。

8、坡腳采用漿砌石條形基礎(chǔ)，坡頂混凝土預(yù)制板。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，方案比較主要考慮的指標(biāo)有：工程造價(jià)；防滲性；抗凍脹性；耐久性；穩(wěn)定性；施工難易程度及工期；管理運(yùn)行。根據(jù)各指標(biāo)在本工程中的重要性，進(jìn)行級(jí)差量化處理，分值最高的方案即為最佳方案。各方案分值計(jì)算結(jié)果見下圖。經(jīng)計(jì)算，方案五分值最高，結(jié)合灌區(qū)的實(shí)際情況，決定采用復(fù)合土工膜加混凝土預(yù)制板襯砌方案。4、潘莊灌區(qū)渠道襯砌優(yōu)化設(shè)計(jì)（1）斷面型式：梯形（2）邊坡：渠道原設(shè)計(jì)邊坡為1:3，根據(jù)渠道的土壤巖性，考慮輸沙渠含沙量較大，水流速度較快及水流條件較復(fù)雜等原因，襯砌邊坡按a(1：2.5)和b(1：3)進(jìn)行方案比較，從邊坡穩(wěn)定上分析，由于工程設(shè)計(jì)上設(shè)置

9、了坡腳齒墻，故抗滑穩(wěn)定計(jì)算兩方案均滿足要求；從投資上分析a方案較b方案可節(jié)省坡面襯砌長(zhǎng)度1.79m，但增加回填土方量9.3m3，投資相差為混凝土板減少投資164元/m，增加回填土投資207元/m；從工程總體安排上分析，由于渠道襯砌工程是續(xù)建工程，b方案符合規(guī)劃，連接順暢， a方案變邊坡則需增加漸變坡段；從輸水水流角度分析，a方案較b方案造成連接段水流變化產(chǎn)生局部紊流，對(duì)渠道不利；從渠道堤防角度分析，a方案較b方案變邊坡后，不僅影響到渠道邊坡穩(wěn)定也影響到堤防，出現(xiàn)縮堤；從沿岸建筑物角度分析，變斷面后，建筑物應(yīng)相應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。因此，綜合考慮，襯砌段渠道邊坡仍采用1：3。襯砌頂以上堤防土坡邊坡為1:3

10、。（3）渠道糙率：因總干渠為綜合防滲，邊坡采用砼板襯砌，河底為塑料薄膜上加土料保護(hù)層設(shè)計(jì)方案，砼板糙率取0.017，土底糙率取0.0225。因此渠道糙率應(yīng)為綜合糙率。因?yàn)榍撞诼蚀笥谶吰虏诼?，所以采用加?quán)平均法進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算公式為：式中：nr為砼板糙率，取0.017；x1為砼板襯砌長(zhǎng)度，根據(jù)本段邊坡和水深計(jì)算，輸沙渠為17.71m，總干渠為12.52m；n2為渠底糙率，取0.0225；x2為渠底寬長(zhǎng)度，本段總干渠輸沙渠底寬為45m，總干渠底寬為31m；計(jì)算得綜合糙率為：輸沙渠為0.021，總干渠為0.021。（4）襯砌頂高程：根據(jù)灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范gb50288-99，輸沙渠的加大流量系數(shù)為10%，該段渠道的設(shè)計(jì)流量為124m3/s，加大流量為136.4m3/s。襯砌頂高程=渠道設(shè)計(jì)水位+安全超高按照規(guī)范要求，并考慮泥沙淤積的影響，安全超高取1.0m。襯砌頂高