塔里木河帕滿水庫引水改造工程設(shè)計要點的理解

趙新偉

摘 要：帕滿水庫坐落于新疆阿克蘇地區(qū)，主要是負責周邊地區(qū)的農(nóng)牧業(yè)灌溉，是一種平原灌注式的水庫，水庫水的來源是附近的塔里木河，將塔里木河的天然形成的洼地作為水庫的底盤，由于地勢特殊，河勢具有不穩(wěn)定性，因此需要在引水處設(shè)置專門的防護改造工程，必要的情況下還可以在上一個彎道處設(shè)計適當?shù)墓こ倘p緩水流速率，確保引水口是處于一個正常運行的工作狀態(tài)。引水口閘室主要分為3孔，單孔凈寬度為2m，凈長度為9m，高度為4.29m。在閘室的上游設(shè)立一個長達12m的鋼筋混凝土工程，再配合上閘室下游設(shè)立的10m長消力池、6m長漿砌石海漫以及12m長的干砌石海漫，海漫的末尾處建設(shè)1m深的拋石防沖槽，以達到渠道的總流量不變，水流保持明渠恒流的狀態(tài)，整個工程設(shè)置的各個方面要達到要求中的不沖不淤。

關(guān)鍵詞：帕滿水庫 河勢 引水渠道

1.工程概況

帕滿水庫位于新疆的沙雅縣，地區(qū)屬于周邊的一個牧場的右邊，在塔里木河的上邊，塔里木河的水流灌入其中，整個水庫的長度約為40km，南北長度約為15km，水庫中的水被周邊的3鄉(xiāng)4場所共用，即克蘇地區(qū)種羊場、庫車縣塔里木鄉(xiāng)、庫車縣草湖牧場、庫車縣食品牧場等七個用水的對象。整體面積占地約為123萬畝，擁有自然草場40萬畝。水庫引水口建于上世紀六十年代，為無壩引水。輸水由引水渠、1號閘、2號閘、泄洪渠、導(dǎo)流堤等建筑物組成。由于引水口河床連年下切，枯水期，引水口引水困難，且該處汛期水流頂沖、大溜掃邊，守護引水口防洪壓力較大，年年汛期搶險。

工程建設(shè)的主要內(nèi)容分為導(dǎo)流堤、護岸、引水閘和引水渠道等幾方面。導(dǎo)流堤主要是用于大河的彎道流經(jīng)處，長度約1.5千m，下方接上一個護岸，導(dǎo)流堤和大河流經(jīng)的渠道呈現(xiàn)一個弓形，弓形的圓弧半徑為100m，主要作用是幫助洪水順利、平緩的向下傾瀉，防止水流滿溢；導(dǎo)流堤的頂部可以順利的防護十年一遇的大洪水，確保安全和穩(wěn)定。護岸圍繞河岸邊坡為核心，與周邊的河勢保持海拔一致，在取水口的附近與引水渠的邊坡進行高度的無縫連接，保持水流穩(wěn)定，上游設(shè)立的護岸約為600m，相比于下游的200m要長很多；護岸的高度按照二十年一遇的洪水水位設(shè)定。引水閘分為整個護岸和閘室，寬度在6m左右，初步設(shè)想的引水量可以實現(xiàn)21.39m3/s。

引水的渠道主要分布在護岸和塔里木河的兩側(cè)，護岸在上，塔里木河在右，由于結(jié)合目前當?shù)馗闪髦卫淼墓?jié)約生態(tài)水的政策，右邊又同時作為輸水堤，對應(yīng)起干流右岸沙雅縣文化渠道水堤。依據(jù)塔里木河堤防所遵守的高度標準，堤頂?shù)母叨纫话阍O(shè)為10年一遇的洪水水位再增高1m，左堤則是由渠道最大深度決定，整體的渠道的長度約為8.25km。

2.工程建設(shè)必要性

2.1河勢分析

新其滿-英巴扎河段的右端就是現(xiàn)在正在建設(shè)的新引水口，為帕滿水庫又一個新的引水口，其上段距離新其滿水站12km左右。這個河段主要是屬于游蕩型和彎曲型的過渡河段，地層巖性主要為第四系全新統(tǒng)沖洪積粉砂、壤土、砂壤土、粉質(zhì)粘土，分布廣泛。帕滿水庫新設(shè)立的引水口主要是安排在了塔里木河的上游地段，是一種典型的游蕩型引水口。通過對過去幾十年的河道地形進行分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，20世紀末的時候，新其滿水文站河段的下端擁有著一個角度十分大的彎道，不過后面三個河段的地勢基本趨于一致，只是在新建的引水口出彎頂存在較大的起伏。在通過對2002年和2006年的河勢圖分析可得，彎頂?shù)母叨仍诙潭痰?年時間里下降了將近800m，每年平均下降200m，由于彎頂?shù)南陆邓俣冗^快，就增加了河勢的不確定性。所以，我們需要在新建的引水口處設(shè)立一些防護護岸工程，甚至在必要的時候可以在引水口的上一個彎道設(shè)立適當?shù)姆雷o工程，確保引水口的正常工作和運行。

2.2工程區(qū)存在的主要工程地質(zhì)問題

工程區(qū)的土粒主要是處于0.075mm-0.005mm大小之間的，主要屬于細粒土和凍脹性土，結(jié)構(gòu)較為的松散，其抗沖性能較差，渠道及建筑物存在抗沖穩(wěn)定性問題；建筑物基礎(chǔ)存在滲透穩(wěn)定性問題；場地表層土對混凝土具有強腐蝕性，很容易對混凝土結(jié)構(gòu)造成損害，因此在工設(shè)計時我們將其清除掉。工程區(qū)地下水、地表水均對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有強腐蝕性，區(qū)內(nèi)土為季節(jié)性凍土，設(shè)計時應(yīng)進行抗凍脹處理需要采取適當?shù)拇胧┤ミM行維護和避免?？辈鞎r區(qū)內(nèi)的地下水位要一直保證在渠底設(shè)計的高度之下，可以保證施工的途中不會出現(xiàn)基坑積水的情況。不過在建設(shè)渠道時沿線的地下水位會由于季節(jié)、塔里木河水位、周邊水庫水位等多方面因素的變化，導(dǎo)致水位下降，因此施工的時候要注意這方面的問題。再加上渠基和渠堤土存在著輕微的中等滲水性，周圍的地下水的水位會略微的低于渠底設(shè)計的高度，施工的時候要注意模擬渠道可能出現(xiàn)的滲漏現(xiàn)象。

2.3工程現(xiàn)狀存在的問題及建設(shè)的必要性

帕滿水庫主要的工作方式就是從塔里木河引水到水庫，在分流到其他用水地區(qū)，現(xiàn)在的帕滿水庫已經(jīng)建成了帕滿水庫、水庫引水渠、1號閘門、2號閘門和水庫退洪渠等工程構(gòu)成，目前主要存在以下一些需要克服的難關(guān)，隨著塔里木河的水量大量下泄，就導(dǎo)致水庫的引水口河床出現(xiàn)下切，使得在枯水季節(jié)引水更加困難；帕滿水庫引水渠的上游和下游積蓄淤泥，再加上同時的渠道土質(zhì)較為松軟，一旦經(jīng)受較強的沖擊，就會出現(xiàn)嚴重的渠道變形，使得邊坡侵蝕嚴重。

3.主要建筑物設(shè)計

3.1引水閘的設(shè)計

引水閘主要使用的是開敞性的平底板，然后在工程過程中現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，閘底板的高度和引水渠的渠底基本要保持一致，基本為962.07m，閘頂高度按照20年一遇的水位去制定，水位超高的情況具體考慮設(shè)計時水平河道淤泥上抬的情況，經(jīng)過初步的計算后，我們得出采取966.36m高，和護岸的頂部高度保持一致。閘室主要分為3孔，每一個孔的凈寬度是2m，閘室的長度約為9m，高度為4.29m。在閘室的前端部分建設(shè)一條鋼筋混凝土建成的12m鋪蓋，在其下方則對應(yīng)的鋪設(shè)消力池10m長和漿砌石海漫6m長，在漿砌石海漫的尾部要挖一個拋石防沖槽，1m深就足夠。上段的混凝土鋪蓋和水閘周邊土坡主要是利用的混凝土扭面技術(shù)，而消力池的兩端則和閘墩連為一體，海漫地段利用漿砌石扭面達成和下游地段平緩過度的目的，扭面的長度設(shè)計為18m左右。利用公式計算引水閘閘孔下引的水流量大約是在21.39 m3/s，閘孔凈寬度為6m，為了方便人員的管理和使用，將引水閘的閘孔數(shù)量選為奇數(shù)個，每一個閘孔的寬度為2m，一共設(shè)立的3個閘孔。在引流量較小的時候，只需要兩邊的閘孔部分打開即可，中間的閘孔完全打開，不過在加大水流流量的情況下，就需要3個閘孔同時的完全打開才可以引如此大的流量。每一級的引水流量和水位相互對應(yīng)，要能夠滿足過流的要求，適當?shù)倪x擇閘孔的直徑。消力池的深度則主要的采取0.5m，長度設(shè)計為10m，閘底板采用25%的斜坡和消力池相連接。

3.2引水渠道的設(shè)計

引水渠主要使用梯形的截面，渠道底寬由引水量決定，渠深由引水量和超高確定，左堤頂?shù)母叨扔智兰哟罅髁繋淼乃罡淖儧Q定，右堤頂?shù)母叨葎t由堤防的標準來設(shè)立。第一段渠道縱坡設(shè)計，渠道的長度一共為8.25km，尾端的高度為90.40m，渠底的縱坡為0.213‰。我們設(shè)定渠道在途中的流量不變，水流一直保持均勻流，水面平行于渠底線。渠首設(shè)計的引水位為964.32m，尾端為962.56m。第二渠道縱坡、根據(jù)工程實際情況來看，渠道的縱坡大約設(shè)定在0.213‰左右較好。渠道的斷面主要是由引水流量決定，加大流量就會帶來渠頂?shù)脑黾印?/p>

4.結(jié)語

在對帕滿水庫進行地理研究之后，我們制定了一套關(guān)于新引水口的建設(shè)方案，并給出了配套工程的完成方法和設(shè)計，希望可以解決當?shù)卦诳菟谟盟щy的情況，建設(shè)新引水口不僅可以提高灌溉用水的穩(wěn)定性，還可以有效改善當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，給灌區(qū)人民提供一個更加良好的發(fā)展環(huán)境，幫助他們實現(xiàn)經(jīng)濟的迅速增長和脫貧致富的目標。

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