1 工程概況
博格達爾干渠屬于新疆博河上游灌區，位于新疆溫泉縣上游 20km 處，全長 13km,干渠任務主要是為附近農場灌溉。
干渠修建于 1960 年，修建時未進行任何防滲，至今為止仍然以土渠方式引水。經多年運行，斷面變形嚴重，渠底不斷加寬，多處已無渠形，每年灌溉時四處漫溢，滲漏嚴重。渠系利用系數極低，目前干渠水利用系數僅為 0.83,干渠原設計流量為2.0m3/s,現狀實際引水 能力為 1.6m3/s. 原設計灌溉面積2510.67hm2（3.766 萬畝），現狀實際控制灌溉面積為 1 200hm2（1.8 萬畝）。為了緩解灌區缺水緊張的問題，工程擬對博格達爾干渠的設計改造長度取為 4.0km（樁號 0+000~4+000），主要包括干渠 0+000~4+000 段的防滲改造、渠道配套建筑物以及渠道堤頂的更新改造工程。
2 干渠存在問題分析
2.1 滲漏問題
通過對改造渠道沿線揭露地巖性分析，博格達爾干渠沿線土質滲透系數為 17.72m/d,為強透水層，渠道沿線地下水位埋深較深，導致渠水大量滲漏。
2.2 渠線邊坡不達標
渠道沿線地層巖性分別有卵石、圓礫、粉砂、粉土，根據現場休止角試驗，卵石、圓礫的天然休止角在 34~36°，結合當地渠道運行經驗，渠道邊坡系數不小于 1:1.5,而現狀的渠線邊坡不符合要求。
2.3 渠道凍脹
博格達爾干渠區域地質為全新統沖積物（Q4al）：分布于博爾塔拉河現代河床及河漫灘上，根據探井揭露深度 4.0m 內的地層資料，上部為粉土層，下部為卵石層，順河道分布，為全新統河流相沖積沉積物（Q4al+pl），干渠沿渠線地形為較平坦，巖性為含土礫石，加粉土層，粉土層厚度在 0.5~3.4m,<0.075mm的土粒質量大于總質量的 10.0%以上，屬于凍脹土，需要采取抗凍脹措施。
2.4 干渠配套建筑物問題
干渠現有附屬建筑物配套不全，渠系建筑物存在破損老化嚴重問題。（1）分水閘老化損壞嚴重，現有分水口布局不合理、不配套，影響了渠道正常分水。灌溉用水時，群眾亂開口子，用水無法有效控制，致使本來可以受益的大片耕地得不到灌溉。（2）臨時性木制橋較多，影響了渠道灌溉分水和沿線交通。
3 博格達爾干渠節水改造設計
3.1 干渠設計流量的確定
此次對干渠 0+000~4+000 段進行改造，干渠 4+000~13+000 段，2006、2007 年已改造完成，根據干渠各分水口的控制面積、分水流量及繼灌方式，沿線 7 處有分水閘，分水流量在 0.04~0.25m3/s 之間。根據干渠下游段的用水要求以及項目建成后每 666.67hm2（1 萬畝）的設計灌水率 q=0.319 m3/s、灌溉面積 2510.67hm2（3.766 萬畝）和灌溉水利用系數，確定 Q設計= 2.0 m3/s.加大流量取 2.4 m3/s,可滿足灌區灌溉要求[1].
3.2 干渠縱橫斷面設計
博格達爾干渠現狀縱坡為 3‰~13.0‰，根據灌區地形及渠線的布置特性，本次渠道斷面形式采用梯形，渠段各斷面尺寸如表 1.博格達爾干渠在滿足抗沖和防滲的要求下，為減少工程投資，保證質量和工程進度采用現澆混凝土板襯砌?；炷烈幐駷?C20/W6/F200,渠道 0+000~0+150、2+400~3+700渠底和邊坡厚 8cm,0+150~2+400、3+700~4+000 渠底和邊坡厚 10cm.渠道現澆混凝土每隔 3m 分橫縫，渠底與邊坡、邊坡與壓頂分縱縫，縫寬 2cm,分縫材料用 SBS 填縫[2].
3.3 渠道參數的確定
干渠采用 C20 現澆混凝土板襯砌，渠道糙率系數 n 取0.017.根據規定當渠道設計水深在 1~2m 時，填方渠道的最小內邊坡系數為 1.50,最小外邊坡系數為 1.25;挖方渠道的最小邊坡系數為 1.50.此次改造設計內邊坡為 1.5,外邊坡為 1.
4 渠道抗凍脹設計
根據項目區氣象站資料，本工程區最冷月（1 月）的多年平均氣溫為-16.6℃，屬于寒冷地區氣候；當地歷年最大凍深為 1.6m,抗凍等級 F200.根據現場實測地質情況博格達爾干渠樁號 0+000~4+000 段，全新統沖積物（Q4al）。干渠沿渠線地形為較平坦，巖性為含土礫石，加粉土層（厚度在 0.5~3.4m），基礎允許承載力為 140kPa,小于 0.075mm 的顆粒含量大于10%,屬凍脹土。
4.1 凍脹計算
1）設計凍深計算
式中，Zd為渠系工程設計凍深，cm;Zm為歷年最大凍深，cm;ψw為地下水位影響系數；ψd為考慮日照及遮陰程度的修正系數，ψd=a+（1-α）ψi（ψi為典型斷面某部位的日照及遮蔭程度修正系數；α 為系數）。
2）地下水影響系數計算
4.2 渠道抗凍脹方案設計
上述計算可知渠基土凍脹級別為Ⅲ級，因此，采用非凍脹性土置換渠床原狀土防止凍脹破壞。采取戈壁換土法，提高渠道抗凍能力[3].換填戈壁墊層厚度按下式計算確定：
式中，Ze為置換深度，cm;ε 為置換比，%;Zd為置換部位的設計凍深，cm;δ0為襯砌板厚度，cm.
帶入數據計算得到渠道置換部位的置換深度見表 3.
參考附近已建工程的設計經驗，并根據上述的分析結果可知：干渠改建段渠道地下水位為 3~5m,如考慮今后改造方案實施之后，區域排水系統會進一步得到完善，因此，項目區地下水位勢必有所下降，即其凍脹置換深度計算值將比上述計算減小，現換填深度取值為 60cm,建筑物底部換填深度取60cm.
5 渠道建筑物改造內容
1）在本次改造中對引水閘和排砂閘進行拆除重建，為保證引水、干渠安全運行以及管理方便，修建寬度為 8m 的溢流壩。
2）據現場調查，博格達爾干渠上的 2 座臨時性木制橋，影響了渠道沿線交通，考慮到干渠沿線農道、牧道以及村莊的交通需要，本次改造中博格達爾干渠修建 2 座農用橋。建設農用橋位于樁號 0+250 和 1+375 處，橋墩尺寸為 0.9m×0.6m（墩高×底寬），橋面尺寸為 3.8m×3.4m（板長×板寬）。
3）為控制用水與保障灌溉效率，在本次改造中對 7 座分水閘進行重新布局修建，7 座分水閘分別安設在樁號 0+50、0+100、1+192、1+781、1+940、2+830 以及 2+250 幾處關鍵位置。
4）干渠一側設 4m 寬的堤頂，另一側設 2m 寬的堤頂。
6 結語
本灌區具備持續發展的潛力，搞好灌區的除險加固和續建配套，對保障灌區設計效益與區域經濟發展具有重要意義。通過本次節水改造工程的實施，干渠水利要素得到明顯改善，提高了干渠水利用系數，并且多年的運行中并未出現大的泄漏情況，保障了水資源的利用、區域的安全與灌溉效益。
【參考文獻】
【1】薛塞光。寒冷區大型灌區干渠節水改造及襯砌關鍵技術應用[C]//中國水利技術信息中心，2011.
【2】張國軍。沙坡頭灌區節水改造工程研究[D].西安：西安理工大學，2003.
【3】王偉。景電灌區渠道防凍脹技術在節水改造工程中的應用研究[D].蘭州：蘭州大學，2013.
【4】楊清先，楊雁玲，徐巖，黃文紅。新疆瑪納斯河引水總干渠的改造設計與施工要點[J].黑龍江水利科技，2007（4）：27-28.
