基于改造阿倫河灌區(qū)渠首攔河壩的設(shè)計(jì)方案

崔鳳友，孫和強(qiáng)

（1.齊齊哈爾市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，黑龍江齊齊哈爾 161000;2.齊齊哈爾市防汛抗旱指揮部辦公室，黑龍江齊齊哈爾 161000）

1 前言

堆石（柳條）攔河壩作為一種就地取材，施工方便，投資少的原始型水源渠首工程，對(duì)我省的農(nóng)業(yè)灌溉事業(yè)的發(fā)展起到了非常重要的作用。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，我省灌溉中小以上以上灌區(qū)有壩引水渠首260座，目前留有200多座仍然靠堆石（柳條）攔河壩蓄水灌溉，這類原始型渠首，經(jīng)不起泥沙淤積、冰凌碰撞和洪水淘刷，工程歲修頻繁，大修不斷，造成冬季備料維修的狀態(tài)，消耗大量的人力、物力，使受益區(qū)人民群眾背上了沉重的資金和勞力投入負(fù)擔(dān)，影響了灌溉效益的發(fā)揮，為了發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，整頓改造堆石（柳條）壩渠首，已成為目前農(nóng)業(yè)水利建設(shè)的重要任務(wù)。

為了解決堆石（柳條）攔河壩運(yùn)行及管理上存在的問題，近年來我省的水利工作者借鑒了其他兄弟省區(qū)在此類工程改造上的先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我省對(duì)攔河壩工程在運(yùn)行和管理上的要求，提出了許多改造堆石（柳條）攔河壩的好方法，加快了該類工程的改造和建設(shè)步伐。為了尋找一種既經(jīng)濟(jì)又比較現(xiàn)實(shí)的堆石（柳條）壩改造方案，本文結(jié)合阿倫河灌區(qū)渠首攔河壩改造設(shè)計(jì)，提出了利用全閘改造工程結(jié)構(gòu)，與目前其它改造方案相比較，具有投資少、改造快、管理運(yùn)行方便等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)將有關(guān)設(shè)計(jì)情況介紹如下：

2 基本情況

阿倫河灌區(qū)渠首攔河壩位于齊齊哈爾市梅里斯達(dá)斡爾族區(qū)臥牛吐達(dá)斡爾族鎮(zhèn)三道罕村附近的阿倫河下游段，渠首控制設(shè)計(jì)灌溉面積1 267 hm2，是梅里斯達(dá)斡爾族區(qū)一處重要的自流引水灌區(qū)。該灌區(qū)始建于日偽時(shí)期，1973年以前渠首為柳條壩，1973年后改建為攔河閘。1983年后，由于管理不善，各項(xiàng)配套設(shè)施不完善，攔河閘水毀，不能使用。為了使水田得到灌溉，由于受到資金限制，由當(dāng)?shù)厝罕娡顿Y、投勞重新恢復(fù)了柳條壩。柳條壩長(zhǎng)30 m，平均壩高3.0 m，頂寬3.0 m左右，頂高程154.40 m，引渠位于上游左側(cè)80 m處，設(shè)計(jì)引水流量2.5 m3/s，壩右岸為自然灘地，平均高程 154.60～154.70 m，灘地寬1.3 km。

阿倫河灌區(qū)渠首以上流域面積6 700 km2，阿倫河那吉站設(shè)計(jì)洪水采用《松花江流域防洪規(guī)劃》水文協(xié)調(diào)成查，資料應(yīng)用到1998年，特大值處理3次洪水，首位洪水重現(xiàn)期113 a，求算出該渠首各頻率設(shè)計(jì)洪水，見表1，平槽流量42.4 m3/s。

表1 阿倫河設(shè)計(jì)洪水成果表

結(jié)合近20 a攔河壩實(shí)際運(yùn)行及觀察，該攔河壩工程主要存在以下問題：

1）壩肩灘地沖刷嚴(yán)重

由于阿倫河河道寬一般20～30 m。攔河壩頂高程基本與灘地齊平，當(dāng)上游河道發(fā)生平槽流量時(shí)，壩上、下游水位差最大，常常造成壩肩水毀和灘地沖溝，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行，平均沒年發(fā)生2～3次壩肩水毀或?yàn)┑貨_刷破壞，嚴(yán)重影響了攔河壩主體工程的安全運(yùn)行。

2）修復(fù)工程量大，施工困難

由于多年來的運(yùn)行，渠首附近已造成幾處較大沖溝，為保證灌區(qū)正常引水，不但主河道修筑柳條壩，而且?guī)椎篮鱼庖惨拗鴹l壩，工程量非常大，交通不便。全部用人工來完成，給當(dāng)?shù)剞r(nóng)民造成很大的負(fù)擔(dān)。

3）壩前河道落淤嚴(yán)重

阿倫河河道比降較陡，柳條壩不具備沖砂設(shè)施，造成壩前淤積嚴(yán)重，影響了河道的泄洪能力。

4）運(yùn)行管理困難

由于柳條壩每年都受到不同程度的水毀，因此，每年投入的維修管理費(fèi)用很大。預(yù)計(jì)每年30萬元～50萬元。

3 改造方案的擬定及比較

3.1 改造方案的擬定

3.1.1 攔河閘改造方案

攔河閘改造方案主要由進(jìn)口段（岸墻、鋪蓋）、閘室、出口段等組成。

1）進(jìn)口段。

進(jìn)口段布置采用兩種型式，上游為長(zhǎng)25.0 m的混凝土板護(hù)砌段，下游（閘室前）為長(zhǎng)8 m的鋼筋混凝土鋪蓋，厚0.3 m，進(jìn)口段翼墻及岸墻均采用懸臂式結(jié)構(gòu)，墻頂寬0.3 m，底寬0.9 m，前后趾板寬4.5 m，厚0.25～1.0 m。

2）閘室

閘室結(jié)構(gòu)采用開敞式，考慮今后的運(yùn)用調(diào)度方便，設(shè)為3孔，每孔凈寬4.5 m，設(shè)計(jì)墩寬0.75～1.0 m，閘室上設(shè)工作橋和交通橋。

3）出口段

出口段主要為護(hù)坦、海漫及防沖槽，下游翼墻采用八字形，擴(kuò)散角為3.6°，墻體采用懸臂式結(jié)構(gòu)，尺寸同上游翼墻。消力池深0.75 m，底板厚0.5 m，池長(zhǎng)為16 m，在8 m處設(shè)工作縫。海漫段采用厚0.35 m的干砌石護(hù)底，護(hù)坡采用現(xiàn)澆混凝土板，末端設(shè)防沖槽。

3.1.2 堆石壩

根據(jù)現(xiàn)有河道，壩長(zhǎng)30 m，平均壩高3.0 m。壩頂寬1.5 m，頂高程154.40 m，上游邊坡1∶2，下游邊坡1∶5，左右兩岸做塊石護(hù)砌，壩下設(shè)塊石護(hù)底，增設(shè)沖砂閘，孔寬3.0 m。

3.1.3 閘壩結(jié)合方案

該方案設(shè)矮壩，壩高為1.0 m，與閘結(jié)合，右側(cè)設(shè)沖砂閘，孔寬3.0 m，其它結(jié)構(gòu)同于攔河閘方案。

3.2 方案比較

阿倫河枯水期流量小，水位很難滿足灌溉要求，必須靠攔河壩雍高水位，而溢流壩不適合該渠首工程。根據(jù)以上幾種改造方案，分別就其排水、泄洪、沖砂，運(yùn)行管理及工程投資等方面，進(jìn)行綜合比較，比較結(jié)果認(rèn)為，攔河閘是該攔河工程最優(yōu)方案，其主要優(yōu)點(diǎn)是：

1）排冰效果好

阿倫河凌汛期流量小，水深淺，冰塊尺寸不大，可將攔河閘打開排冰，其效果優(yōu)于其它方案，閘前不易形成冰壩。

2）滿足泄洪要求

由于本方案閘底板高程平于河底，平槽流量時(shí)，水位雍高僅為0.11 m，不影響河道的正常泄洪。

3）投資省

本方案工程量偏小，投資相對(duì)省，見表2。

4）減少閘前淤積

由于閘底板高程平于河底，使壩址處過水?dāng)嗝婕哟?，減少雍水高度，閘流速變化小。懸移質(zhì)落淤量也將減少，不至于因逐年淤積河道而影響河道的行洪能力。

5）運(yùn)行管理方便

本方案完全采用了人工直接控制的閘結(jié)構(gòu)，起降靈活，水位滿足灌溉要求時(shí)，將閘門全部打開，不影響泄洪。

表2 方案比較表

4 結(jié)語

1）本文通過對(duì)阿倫河灌區(qū)渠首攔河壩改造方案的比較，提出了適合本工程特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)型式即攔河閘工程。

2）攔河閘工程有效地降低了壩頂高程，避免了大流量時(shí)發(fā)生的沖刷破壞，具備較好的泄洪、防沖性能。

3）工程量和投資均略少于其他具有相同性能的攔河壩改造方案，通過工程實(shí)踐，相信攔河閘工程將成為一種老渠首攔河壩改造的較好形式之一。

4）攔河閘工程需解決好灘地穩(wěn)定問題，應(yīng)增加固灘工程，以防止河道改道。