山西省引沁入汾和川引水樞紐工程設(shè)計特點及難點處理

李 強

（臨汾市水利勘測設(shè)計院 山西 臨汾 041000）

1 前言

山西省引沁入汾和川引水樞紐工程位于臨汾市安澤縣和川鎮(zhèn)嶺南村東的沁河干流上，是一座以城市及工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有防洪等綜合利用的水利樞紐工程。樞紐總庫容 1756萬m3。

和川引水樞紐工程等別為Ⅲ等，主要建筑物大壩、泄洪排沙底孔為3級建筑物，次要建筑物為4級，臨時建筑物級別為5級。設(shè)計洪水標準為50年一遇，校核洪水標準為500年一遇。

和川引水樞紐工程是山西省35項應(yīng)急水源工程之一，屬省重點工程，該工程以城市及工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有防洪等綜合利用，是臨汾市引沁入汾的控制性工程，更是實現(xiàn)了半個世紀“兩河牽手”的夙愿。工程建成后，通過與澇河水庫共同調(diào)節(jié)，可增加農(nóng)業(yè)灌溉面積10.65萬畝，包括新發(fā)展灌溉面積2.0萬畝，恢復(fù)名譽水地8.65萬畝，年總引水量5900萬m3，年總供水量為5641萬m3,其中年農(nóng)業(yè)供水量2778萬m3，日均工業(yè)供水0.92m3/s，保證率P=95%的年均工業(yè)供水量2853萬m3，使水庫下游的防洪標準提高到二十年一遇。

2 工程設(shè)計特點

（1）工程總體布置科學(xué)合理，通過在主河槽布置的9孔泄洪排沙底孔，能夠?qū)崿F(xiàn)集中排沙和交替排沙，排沙效果顯著；

（2）結(jié)構(gòu)型式輕巧經(jīng)濟，防滲型式結(jié)合使用，細部結(jié)構(gòu)考慮全面，不僅節(jié)約投資，而且在工程運行安全以及運行管理方面也較有長足；

（3）泄洪排沙底孔檢修閘門啟閉設(shè)備采用門機，既滿足了工程的運行要求，又節(jié)約了工程投資，且充分考慮到工程整體的美觀性；

（4）V3-2滑坡體治理工程設(shè)計采用壓腳護坡+排水的優(yōu)化方案，能夠因地制宜，充分利用樞紐工程施工過程中的開挖棄料，不僅技術(shù)上是可行的，而且經(jīng)濟上是合理的，不失為一種一舉兩得的治理方案。

截止目前，工程運行情況良好，本工程設(shè)計達到了國家規(guī)范要求，并達到了預(yù)期的工程效益，為臨汾市的經(jīng)濟發(fā)展提供了良好的水利支撐。

圖1 和川引水樞紐平面圖

3 工程設(shè)計難點處理

3.1 工程總體布置設(shè)計難點處理

由于沁河屬多泥沙河流，庫區(qū)極易淤積造成有效庫容減少，影響水庫調(diào)節(jié)性能和建筑物的正常運用。

本著總體布置科學(xué)合理的原則，在工程的總體布置方案上反復(fù)推敲，精益求精，在主河槽集中布置9孔泄洪排沙底孔，使其具有泄洪能力大、排沙區(qū)域?qū)挼奶攸c。蓄水后可根據(jù)上游來水、來沙情況，采取汛期降低庫水位或泄空的運行方式，將庫區(qū)已淤積泥沙及來水中挾帶的泥沙排向下游，排沙時采用底孔全部開啟和交替開啟的運行方式，從而使泄洪排沙底孔有效排沙，以增大庫區(qū)槽庫容，也可采用異重流形式將泥沙排出庫外，以達到水力排沙減少淤積的目的。

工程運行以來，證明這種布置方式不但科學(xué)合理，而且排沙效果明顯，能有力保證工程的運行年限以及工程的效益發(fā)揮。

3.2 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計難點處理

（1）為操作方便，泄洪排沙底孔工作閘門啟閉機房設(shè)置于壩頂，啟閉機房下部與閘墩頂間采用三維桿件結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)輕巧，避免了粗笨的墩墻結(jié)構(gòu)，一方面節(jié)約了工程投資，另一方面從閘門檢修條件上也較為便利，且整體外觀簡潔明朗。

（2）由于樞紐大壩右壩段基巖埋深在890m左右，且上部覆土有一層砂質(zhì)透水層為減少壩基滲漏量，確保壩基滲透穩(wěn)定，設(shè)計中將該段帷幕頂高程以891.0m控制，而在帷幕頂部設(shè)高噴防滲墻截滲，高噴防滲墻結(jié)合壩端刺墻及防滲帷幕設(shè)置為兩道，第一道位于壩軸線下游1.25m處，與防滲帷幕軸線平行布置，樁號范圍仍為0+235～0+263，高噴墻頂高程899m，墻底高程890m，第二道高噴墻軸線與防滲帷幕軸線重合，并與防滲帷幕相接，墻頂高程899m，墻底高程890m。

（3）考慮到工程的運行安全、便捷，我們對工程的細部結(jié)構(gòu)，諸如壩頂構(gòu)造、各種功能的廊道系統(tǒng)、壩體止水系統(tǒng)、壩體排水及壩基抽排水系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)等方面根據(jù)規(guī)范要求及運行管理要求盡量考慮周全，為工程的運行安全便捷提供技術(shù)保障。

3.3 泄洪排沙底孔檢修門啟閉設(shè)備選擇難點處理

泄洪排沙底孔共布置9孔，底孔上游設(shè)置檢修閘門，下游設(shè)置工作閘門，尤其是檢修閘門的啟閉容量需要2×400kN，一是數(shù)量多，二是容量大，本著節(jié)約投資及運行便捷的原則，設(shè)計中選擇檢修閘門啟閉設(shè)備為2×400kN單向門機。從土建工程方面可省去壩頂上的啟閉機房等土建工程，大大減少土建工程量并減小施工難度，從金屬結(jié)構(gòu)工程方面可減少啟閉機和閘門數(shù)量從而達到節(jié)約投資的目的，另外從壩頂布置方面考慮，采用門機也更為美觀合理。

綜合以上幾方面考慮，采用門機較常規(guī)的卷揚式啟閉機更為經(jīng)濟適用，設(shè)計最終確定采用一臺MQ2×400kN單向門機，另外考慮到事故檢修門的使用機率較小，故將檢修閘門數(shù)量確定為2扇。

3.4 V3-2滑坡體處理設(shè)計難點處理

V3-2滑坡體為巖體滑坡，屬順層牽引式滑坡，邊坡在天然狀態(tài)下處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)，隨著雨水入滲導(dǎo)致坡體表面處于飽和狀態(tài)，或者地震作用下，穩(wěn)定性系數(shù)均小于1，斜坡有沿淺層潛在滑動面發(fā)生破壞的可能。

設(shè)計中根據(jù)滑坡體地形地質(zhì)情況，治理設(shè)計除了要求作好坡面排水以外，著重研究了抗滑樁和壓腳護坡兩個邊坡加固方案進行比選。V3-2滑坡體滑帶厚度不大，下盤巖體穩(wěn)定性較好，且抗滑樁為大截面壓彎構(gòu)件，能充分發(fā)揮材料的強度。但謝家?guī)X滑坡體前緣局部已經(jīng)失穩(wěn)，失穩(wěn)后局部穩(wěn)定狀態(tài)較差；而且抗滑樁豎井施工困難，工作人員井下作業(yè)施工條件和安全性相對較差，施工進度較慢；另外抗滑樁加固力集中，有坡面局部滑塌風(fēng)險。壓腳護坡方案雖然工程量及投資相對較大，但有利于解決樞紐工程的棄渣問題，施工進度較快，施工條件較好，且加固力分散布置，能有效防止次生滑面的發(fā)生。綜合分析，設(shè)計采用壓腳護坡方案。

總之，V3-2滑坡體治理工程設(shè)計能夠因地制宜，充分利用樞紐工程施工過程中的開挖棄料，不僅技術(shù)上是可行的，而且經(jīng)濟上是合理的，不失為一種一舉兩得的治理方案。

4 結(jié)語

為把山西省引沁入汾和川引水樞紐工程打造成山西省優(yōu)良工程，早日實現(xiàn)幾代水利人“兩河牽手”的夙愿，設(shè)計人員對工程的總體布置、方案比選、結(jié)構(gòu)型式、啟閉設(shè)備選擇、滑坡體處理等方面反復(fù)推敲，精益求精，優(yōu)化了設(shè)計方案；另外對泄洪排沙底孔進行了水工模型試驗，通過水工模型試驗來驗證工程設(shè)計和水力計算結(jié)果，最終通過各參建單位的大力協(xié)作，使設(shè)計藍圖得以變成現(xiàn)實，工程效益顯著，為臨汾市的經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮了舉足輕重的作用。陜西水利