摘要：金溝河灌區總干渠建于1962年，主要面臨干渠結構老化破損、渠道凍脹磨損嚴重、渠道泥沙淤積嚴重三大嚴重問題，這使得金溝河渠總干渠很難發樞紐的作用，阻礙了當地的經濟發展。如何進行河道改建、治理顯得十分迫切。

　　關鍵詞：水利工程師論文發表,核心期刊論文發表,金河溝灌區,工程改建,防滲防凍脹,排沙

　　引言：金溝河流域位于新疆的塔城地區沙灣縣境內，是主要以冰川融雪補給的河流，河系年均徑流量為3.49億m3 。金溝河總干渠建于1962年，位于該流域中下游沖洪積扇傾斜平原及沖積平原上，年平均最大凍土深度達1.47m;其中灌區的骨干工程主要包括一座費爾干式引水渠首，54km的引水干渠，14座分水閘及渠系建筑物。灌區工程結構在運行50多年后，主要存在的問題包括有干渠結構老化凍脹磨損嚴重、渠首和渠道泥沙淤積嚴重，部分工程已經超出負荷，不能有效發揮其功用，無法滿足灌區經濟發展對水資源的需要。

　　一、金溝河灌區總干渠現存問題分析

　　(一)渠道結構老化、破損

　　金溝河骨干工程在運行50多年的過程中，長期處于日光照射當中，新疆地區晝夜溫差大，渠道水面線以上83%的部分均有表皮脫落、混凝土碎化和骨科裸露等現象，尤其是背風面出現嚴重的風化老化現象;由于渠水中泥沙含量較大，其次渠道坡度較陡和水流湍急，泥沙所造成的渠內水面線下表皮嚴重脫落、深度磨損，止水邊角嚴重破損和渠道低部磨透嚴重等現象，無法滿足灌區的實際供水需求。

　　(二)渠首和渠道泥沙淤積嚴重

　　金溝河發源于天山北麓的依連哈比尕山，屬山溪性多泥沙河流。由于近幾十年來流域附近人口增加和人類活動范圍迅速擴大等因素，河流上游原始植被和生態環境被不斷破壞，水土流失現象加劇，河水泥沙含量越來越大，同時又受到降水和氣溫影響。所以造成渠道和渠道泥沙淤積嚴重。

　　(三)渠道凍脹破壞嚴重

　　就地理位置而言，金溝河處于西北嚴寒地區，屬大陸性干旱氣候，晝夜溫差較大，渠道的凍脹破壞主就與此有關，表現為：

　　1、由于灌區灌溉的實際狀況，灌區每年都會進行長時間的冬灌。其間，渠道內的水體將發生不同程度的凍結。凍結的冰層會對兩岸襯砌體產生冰壓力，針對這一情況，運行管理人員通過冬季打冰來防止形成冰壩。長期以往，就對防滲體表面產生剝離破壞。

　　2、渠道防滲體具備一定的吸水性，在渠道輸水的過程中，材料內就會含有一定量的水分，這些水分在低溫的作用下產生凍結體積發生膨脹。而當膨脹產生的壓力大于防滲材料的承受強度時，使防滲材料發生的凍融破壞，長此以往，導致防滲體表面凍融、剝離性破壞。

　　3、渠道河床土含水量過高，在土溫降到零度一下之后，土體孔隙中所含水分凝結成冰。致使土體比未凍結前的體積膨脹，產生凍脹。同時，土在凍結時和凍結持續、深化過程中.會發生水分向凍結鋒面遷移，結果導致凍結鋒面上凍土體積增大數倍，產生比常規凍脹更嚴重的凍脹。

　　4、砂礫石墊層失效。由于“非凍脹性土”變成了“凍脹性土”。在農田灌溉水入滲的滲透過程中，土壤中的細顆粒會被帶到渠道墊層中。隨著墊層中土量的增加，砂礫石的功效將逐漸降低，因此了加速渠道的凍脹破壞。

　　二、金溝河灌區改建施工技術

　　(一)金河溝渠改建施工流程

　　針對以上若干問題，考慮對金河灌區進行改造施工，以實現對合干渠的體質，從而實現干渠灌區的最大利用，推動地方經濟的發展，主要的施工流程如下：

　　1、對現有需改造位置進行測量放線，估算需要改建部分的工作量

　　2、破除老化、破損河道干渠

　　3、安裝100mm塑料管道

　　4、戈壁料回填，控制厚度在300mm左右。人工鋪料，機械倒實。

　　5、安裝渠底模板和側壁斜模，經監理方驗收合格之后澆筑砼。局部長度過大時，應安置分隔縫。中間聚脂灌澆。

　　6、土方回填

　　(二)干渠改造需注意事項

　　金溝河灌區總干渠的渠道老化、破損，加重了灌區的水利工程運行難度和防洪安全隱患，為了及時調整灌區的引水控制，主要從兩個方面進行解決：

　　1、處理經常年日光照射、晝夜溫差影響和使用時間較長的老化、破損問題，首先將老化、破損的渠道進行清除，以便減少渠水中工程殘渣的含量，提高灌水質量。其次在渠道水面線以上部分的過程中，采用橡膠瓦、硅粉混凝土、纖維混凝土等抗磨抗沖技術，有效確保灌區工程的整體運行，可以延長水工結構的使用年限。

　　2、對于由大量泥沙淤積產生的渠道老化、破損，首先對渠道中的淤積泥沙進行處理。其次提高渠道中水面線以下工程的抗磨、抗風化能力，在重建過程中除采用上述新技術、新材料外，還可以根據實際地形減緩渠道的坡降。在施工過程中采用C20、W6、F200的高標號混凝土，實施震動板和震動棒聯合處理的技術。將混凝土的水灰比例控制在0.47，坍落度控制在1～3cm，保障混凝土的牢固性，采用跳倉式澆筑方法。

　　3、渠首和渠道淤積泥沙清除

　　泥沙淤積是渠道工程需要解決的主要問題，處理對渠道上游的生態環境進行有效治理，盡可能減少水土流失外，還應在渠道工程中進行技術提升。首先，在總干渠上引進渦管排沙技術，先后在總干渠沉沙池段和渠首引水段設置4處渦管排沙，再與沖沙閘聯合使用，得到最有效的排沙目的。其次，在總干渠上新建一座排沙漏斗，這樣由渠首沖沙閘、渦管和漏斗聯合運行共同組成金溝河泥沙處理系統，使泥沙處理達到較好效果。

　　4、渠道凍脹處理

　　金溝河渠道的凍脹處理，首先要對墊層厚度進行嚴格控制，拆除、清挖渠底、渠坡中影響渠道輸水能力的變形混凝土及淤泥，清理對渠頂可能會引起凍脹的雜草和淤泥，使墊層干密度控制在2.05g/cm3以上。其次增加排水設施的布置，采用高性能的排水管，管壁上鉆有圓孔，呈梅花狀分布，并用無紡布包裹，沿縱軸線布置，最后分段設置橫向的排水管，利于收集和排出滲水。

　　三、渠道治理實施效果

　　采用上述的方案，有效的解決了渠道老化、破損問題;建立了泥沙處理系統，對灌區泥沙淤積進行有效的處理和控制;提高了渠道的抗凍凍脹能力，有效延長了渠道的使用時間。

　　首先，對渠道老化、破損的處理，有效的保障各引水渠的正常輸水功能，優化并充分利用原有渠系資源，避免了因改建而新增支渠和建筑物報廢的不利因素。充分滿足了灌區用水需求。

　　其次，在實際使用泥沙處理系統后，有效的提高了渦管、漏斗處理推移質泥沙的總來沙量，推移質泥沙處理率達99%，效果顯著。同時在一定程度上降低了排沙所需的耗水量，大大增加了渠水的利用率。由此證明，由沖沙閘、渦管和漏斗共同組成的泥沙處理系統是適合金溝河灌區的有效的處理方案。

　　最后，方案實施過程中，通過采用防滲戈壁墊層和排水管結合的技術，使混凝土滲水和灌溉側滲水能夠及時收集和排出，避免了滲水在混凝土中滯留，降低了凍脹破壞的因數，較高的滿足了抗凍、抗滲、抗磨的性能要求，對改建工程進行監測，效果良好。

　　結語：金溝河流域是我國重要的糧棉生產基地，改革開放以來為新疆地方和兵團經濟發展作出了重要的貢獻。由于經過50多年的使用，渠道結構老化、破損，凍脹破壞嚴重，泥沙淤積使渠道不堪重負。因此在充分考慮各方面的因素后，提出了有效的解決問題對策，使灌區能夠良好運行，進而加強了防洪安全，改善了灌溉條件，有效的緩解用水緊張的狀況。建設的泥沙處理系統工程取得了較好的效果，確立了金溝河流域在灌區管理中的主導作用，為水利的可持續發展提供了保障。提高了灌區管理單位的經濟效益，促進了水資源的優化配置，有效的調整了農業產業化的經濟結構調整。

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