加州水资源局：工程规划设计与水资源管理

整个调水工程的规划设计均由加州水资源局承担。

1.总干渠规划设计

（1）线路选择。总干渠线路的大体走向是由供水目标、地质条件与造价决定的，而在局部定线时还取决于土地所有者的土地边界情况。

SWP总干渠弯道很多，这主要是为了避免从农场主的土地中间穿过。由于农业生产的高度机械化，小块土地很难进行耕种，如果因总干渠的通过造成了农场主不能利用的小块耕地就要进行额外赔偿（购买这些土地）。

弯道多虽增加了土方工程量，但土地征用费大大减少，总干渠的跨渠桥梁也大为减少。

（2）防洪标准。总干渠的防洪标准为百年洪水设计、五百年洪水校核。

不论是河渠交叉建筑物还是渠道工程都采用同一防洪标准。

总干渠沿着Coast Range山脉的东坡南行，因此，洪水一般都发生在总干渠的右岸。除San Luis-Kettleman段的洪水排洪入渠外，其余的均采取工程措施将洪水导向左岸。

（3）干渠的主要设计参数。

1）深宽比一般为0.8。较大的深宽比减少了水面宽，使桥的工程量、节制闸的工程量及跨渠排水建筑物的工程量显著减少。

2）渠道纵坡为1/25000，这是经过大量的方案比较后得出的结果。如果再加大纵坡，虽可减小渠道断面，但泵站的规模及运行费用也要增加，节制闸的间距也必须缩小，数量要增加，总的费用要上升。

3）总干渠各段的设计流量取为长系列供水调节计算得出的最大月平均供水流量加上渗漏损失、蒸发损失、运行损失、备用过水能力，再放大5%。

（4）主要技术问题及处理。

1）湿陷性地基处理。有相当渠段的地基存在湿陷性问题，即地基土遇水后塌陷，沉陷量在1m左右，严重的达几米。采取的措施是预先进行泡水处理。并打井加速水的下渗，使地基沉降，待地基沉降稳定后再修建渠道。

2）膨胀土渠基的处理。膨胀土如果水分不发生大的、周期性的变化，强度还是很高的。据此，主要采取施工措施保护土的含水量不发生大的变化，即在开挖时，留下0.5m的保护层，衬砌时由削坡机将其清除，紧随其后的衬砌机马上浇筑进行封闭。多年来的运行结果表明，这种处理方式是非常成功的。

3）沙基的处理。加州是一个多地震的地区，南加州又是一个半沙漠化的地区，所幸的是总干渠经过地区的沙层不厚，一般在1m左右。部分渠道通过较厚沙层的地段，采取换基、或者振冲、或者强夯的方法处理。结果表明，换基处理效果最好，造价并不比其他方法贵。

在进行填方渠坡的稳定性分析时，坡脚以外及下部的沙土的力学指标采用残余值。

4）衬砌结构及衬砌下的排水。输水干渠是全线衬砌的，多年的运行情况表明，最容易出现的问题就是衬砌被地下水压力顶起来。因此，负责工程管理的技术人员认为衬砌底下的排水须给予高度的重视。(www.xing528.com)

在地下水位不高，排水量不大的情况下，一般在衬砌下做一砂石垫层，用管子将渗水导入集水井即可。这种情况下的施工非常简单，削坡机在前按设计断面超挖土表层，随后的砂石料铺填机铺垫排水层，最后衬砌机浇筑。当地下水位高，或者流量大时，在排水垫层下还要另外布置纵向和横向的排水沟网格。排水层和排水沟网中的水均导向坡外。如果无法靠自流排出的，则建集水井用泵站抽排。排水的导管曾使用过石棉管，现已出现老化损坏现象，但修理工作很难进行，因为石棉为强致癌物，人工挖除及废弃物处置都非常困难。

基渠道衬砌最小的厚度为5cm，最大的10cm，一般厚度约8cm。衬砌纵向和横向都设有温度缝，而沉陷缝只在与建筑物连接处设置。

2.河渠交叉建筑物设计

河渠交叉建筑物的防洪标准与渠道的防洪标准是一样的，即均为百年设计、五百年校核。但建筑物的过洪能力却很有限。以排洪槽为例，只要求渡槽过5年一遇的洪水不出槽，在发生大洪水时，河道上游洪水位将会上升，但渠道和建筑物的安全不存在任何问题。

渠堤顶高程高于最高洪水位0.9m以上。

不采用渡槽作为渠道的跨河建筑物形式，因为渡槽的造价太高。绝大多数跨河建筑物是渠道倒虹吸。加州调水工程有条件这样做，因为它有泵站抽水，可以获得必要的水头。

在条件许可的河道，采用上排水或下排水方式使河道跨过总干渠。上排水建筑物形式为排洪槽，窄深式，进口有时会处在有压状态，下排水建筑物形式为涵洞，出口河床低于涵洞底板。

由上可见，倒虹吸的长度、排洪槽的宽度、排洪涵洞的宽度一般都很小，因此在发生洪水时河道上游常受淹没。这在过去并不是问题，因为SWP经过的大部分地区历史上是荒无人烟的。随着经济的发展。特别是SWP的建成，渠道附近地区的土地逐渐被开垦出来，人口也迅速增长起来，现在排洪矛盾日渐突出，官司不断。

3.节制闸设计

总干渠上共建有节制闸66座，平均11km有一个。

节制闸是明渠调节水位和流量的主要手段。节制闸间距较密。流量变化引起的水位变幅就越小，流量变化的速度也可以大一些，调度的灵活性就大，当然水头损失也要增加，工程造价也会大一些。

SWP的节制闸还有一个重要作用，就是为渠道检修挡水。由于水十分宝贵，水的输送又花费了大量的电能，水的商品价值非常高，因此退水是不允许的。当渠道需要检修时，将被检修渠段两端的节制闸关闭，然后在该渠段两头用移动泵将渠道中的水向上下相邻的渠道中排放。因此，节制闸间距密些，则渠道检修就方便多了。由于SWP的调蓄水库较多，又有泵站，一段渠道排放的水量，完全可以由邻近水库蓄积起来。

SWP的节制闸的闸门均为弧型门，弧型门所需的启动力小，拖动功率及备用电机都很小。闸门采用液压方式启闭，省去了启闭机架桥。为了减小闸门高度，节制闸的底板一般抬高2m。

4.综合利用

SWP是一个综合利用的工程，它解决了Feather河的防洪问题，增加了旧金山湾枯水季节的水量，各个水库成为旅游的良好去处。除此而外，工程建设本身也体现了综合利用、变废为宝的思想。

SWP的建设一开始就与公路建设结合起来。加州公路局与水资源局协调，在建设SWP的同时，修建15（Inter State5）高速公路，15高速路与SWP的总干渠平行，渠道开挖的弃土正好用作高速路填筑路基的土料，双方都节约了大量的投资。

总干渠建成后，通信公司利用渠道两侧的管理用地埋设光纤通讯缆，形成了加州的骨干通信网，通信公司免去了征用土地的巨额开支和麻烦。为此通信公司向SWP无偿提供专用的光纤通讯通道，双方都获得了很大的效益。