那仁蘇供水工程閘線布置方案比選分析

胡爾買提·木拉提

（新疆托里縣水利局，新疆 托里834500）

1 項目區(qū)概況

托里縣那仁蘇供水工程位于新疆準(zhǔn)噶爾盆地西北緣斷山區(qū)，那仁蘇河發(fā)源于準(zhǔn)噶爾盆地西北部的瑪依勒山南坡，河流呈西北—東南走向。那仁蘇河流域大部分區(qū)域?qū)儆诘蜕絽^(qū)，由于受準(zhǔn)噶爾盆地氣候影響，氣候干旱，降水偏少，蒸發(fā)量大，四季分明，冬季寒冷，夏季炎熱。

2 工程概況

本工程采用首部泵站加壓結(jié)合重力式輸水方式，將那仁蘇河河水通過管道引至托里縣城的供水工程，解決托里縣城、縣城周邊十五個村的生活用水及水廠周邊規(guī)劃建設(shè)1125 畝林地的綠化用水。攔河閘位于那仁蘇河出山口處，主要由非溢流段、溢流堰段和沖砂閘段組成。

攔河閘最大過閘流量為146.0 m3/s。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》[1]（SL 252-2017）的規(guī)定，攔河閘主要建筑物為3 級，永久性次要建筑物4 級，臨時建筑物5 級。設(shè)計洪水采用20 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)設(shè)計洪峰流量為103 m3/s；校核洪水采用50 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)設(shè)計洪峰流量為146 m3/s。

3 工程總布置

攔河閘位于那仁蘇河出山口處，主要由非溢流段、溢流堰段和沖砂閘段組成。攔河閘設(shè)計流量Q5%=103 m3/s，校核流量Q2%=146 m3/s。攔河閘軸線總長120.3 m，其中溢流段長79.23 m，閘室段長4.8 m，非溢流段長36.27 m。為便于河道沖砂，沖砂閘布置靠河床左岸的主河道上，垂直水流方向布置。沖砂閘采用豎井式進(jìn)口接涵洞的形式，豎井內(nèi)設(shè)工作閘和檢修閘各1 座，閘門均采用平板鋼閘門，閘門孔口尺寸均為2.0 m（寬）×2.5 m（高）。沖砂閘兩側(cè)與溢流段銜接，溢流段為開敞式溢流堰，堰型采用克-奧Ⅱ型曲線實用堰，堰頂高程1680.3 m，溢流段堰寬75.23 m，最大堰高15.3 m，其中河床以上10.3 m，河床以下5.0 m。非溢流段為重力式擋墻結(jié)構(gòu)，頂高程1682.5 m，頂部寬度為1 m。為滿足后期運行及檢修要求，左岸非溢流段至豎井工作平臺設(shè)交通橋，交通橋荷載為公路Ⅱ級，形式為T型結(jié)構(gòu)，每10 m 設(shè)橋墩。攔河閘作為擋水建筑物，為保證泵站安全、有效運行需持續(xù)提供一定的水頭，本次設(shè)計對攔河閘基礎(chǔ)采取固結(jié)灌漿和帷幕灌漿處理，基座底部進(jìn)行固結(jié)灌漿，固結(jié)灌漿設(shè)置九排，排距2 m，孔距2 m，深度為5 m。帷幕灌漿孔沿混凝土基座布置一排，布置在靠上游固結(jié)灌漿孔的中間，壩軸線范圍內(nèi)灌漿深度按巖石吸水率ω＜10 Lu 以下5 m 控制。從水源地保護(hù)考慮堰頂高程1680.3 m 上游回水以外200 m、下游高程1680.3 m 以外200 m 范圍內(nèi)設(shè)鐵藝圍欄，圍欄總長度11.5 km。

4 攔河閘閘址比選

根據(jù)攔河閘總體布置、工程地質(zhì)條件、與泵站的總體布置方案，從河道斷面的徑流量、工程地形條件、施工難度、運行管理、引水條件等方面綜合考慮。通過現(xiàn)場踏勘，下游取水點河道長度1 km 范圍內(nèi)有兩處斷面具有建閘條件，本次設(shè)計對兩處閘址進(jìn)行比選。上閘址位于三河匯合口處，下閘址位于上閘址下游0.8 km 處。

圖1 上下游閘址平面布置圖

1）地形條件

上閘址區(qū)位于中低山區(qū)，該段河道較順直，河床坡降較緩，平均縱坡約1%。河谷底高程1670 m，河谷底寬70 m，現(xiàn)代河床寬2 m～5 m，河谷呈“U”型，兩岸岸坡陡立。下閘址區(qū)位于中低山區(qū)，該段河道較順直，河床坡降較緩，平均縱坡約1%。河谷底高程1662 m，河谷底寬90 m，現(xiàn)代河床寬2 m～5 m，河谷呈“U”型，兩岸岸坡陡立。上、下閘址地形條件均具有建攔河閘條件，但下閘址河床高程較上閘址低10 m 左右，河床寬度較上閘址長約20 m，下閘址位于狹長的河谷內(nèi)，泵站位置確定只能選擇在閘后河床一側(cè)建設(shè)泵站，泵站在滿足最低運行水位、后期提高供水保證率及運行安全等方面，攔河閘修建高度要高于上閘址5 m 左右。泵房需考慮防洪處理，且水泵揚程比上閘址高12 m左右，增加后期運行費用。故上閘址較優(yōu)。

2）地質(zhì)條件

上閘址：左岸岸坡在高程1677 m 以上基巖裸露，基巖岸坡陡峻，度約80°，巖體表層0.3 m～1.0 m 較為破碎，風(fēng)化強烈，呈碎裂鑲嵌結(jié)構(gòu)。岸坡在高程1677 m 以下堆積有坡積物，為岸坡上基巖風(fēng)化后碎石散落堆積，其結(jié)構(gòu)較為松散，具有明顯的架空現(xiàn)象，推測厚度達(dá)5 m。河床寬約70 m，地形平坦。河床覆蓋層巖性為第四系全新統(tǒng)沖積礫石層，揭露厚度約3.0 m。礫石層下為中粒鉀質(zhì)花崗巖，為硬質(zhì)巖，根據(jù)鉆探巖芯，基巖頂面0.3 m～1.0 m 較為破碎，風(fēng)化強烈。河床段透水率q 小于10 Lu 位于基巖面以下10 m～12 m。右岸岸坡基巖裸露，在高程1682 m 以上地形為平臺，寬約50 m；在高程1682 m 以下基巖岸坡陡峻，坡度約80°，巖性為中粒鉀質(zhì)花崗巖，屬硬質(zhì)巖。

下閘址：左岸岸坡在高程1676 m 以上基巖裸露，基巖岸坡陡峻，坡度約70°，巖體表層0.3 m～1 m 較為破碎，風(fēng)化強烈，呈碎裂鑲嵌結(jié)構(gòu)。岸坡在高程1676 m 以下堆積有坡積物，為岸坡上基巖風(fēng)化后碎石散落堆積，其結(jié)構(gòu)較為松散，具有明顯的架空現(xiàn)象，推測厚度達(dá)5 m。河床寬約70 m，地形平坦。河床覆蓋層巖性為第四系全新統(tǒng)沖積礫石層，夾有粉土層，覆蓋層厚度約3.5 m，礫石層下為中粒鉀質(zhì)花崗巖，為硬質(zhì)巖，根據(jù)鉆探巖芯，基巖頂面0.3 m～1.0 m 較為破碎，風(fēng)化強烈。河床段透水率q 小于10 Lu 位于基巖面以下15 m～17 m。右岸岸坡基巖裸露，在高程1676 m 以上地形為平臺，寬約百米；在高程1676 m 以下基巖岸坡近直立，但其高度不大，高約10 m；巖性為中粒鉀質(zhì)花崗巖，屬硬質(zhì)巖。

上、下閘址地質(zhì)條件基本相同，均滿足建閘條件。但下閘址河床段覆蓋層厚度較厚，增加了基礎(chǔ)開挖量，且河床段透水率q小于10 Lu 線較深，增加了灌漿深度及工程量。故上閘址較優(yōu)。

3）總體布置

上閘址位于三河匯合口處，閘址上游左右岸地形較為平坦，泵站布置在攔河閘上游左岸較為平坦位置，可布置為井室泵站，通過引水管道從攔河閘上游擋水高程以下取水至泵站，泵站旁結(jié)合管理房一并考慮。結(jié)合泵站進(jìn)場路可延伸至攔河閘。下閘址結(jié)合攔河閘布置，泵站只能布置在攔河閘后河床右岸，管理房需布置在上游1 km 左右位置，需單獨修建攔河閘及泵站進(jìn)場路。

從上、下閘址攔河閘和泵站總體布置，上閘址在總體布置從工程投資，運行安全，引水條件運行管理方便程度上均要優(yōu)于下閘址。

4）施工條件

上閘址各項施工運距短，基礎(chǔ)處理難度小，進(jìn)場道路施工難度小。下閘址施工面有限，需要修建山區(qū)進(jìn)場道路1 km 左右，同時需修建1 m 左右的供水管線，該段管線為滿足安全運行檢修，需在攔河閘擋水高度以上修建，施工難度大。攔河閘基礎(chǔ)處理較大，泵站施工與攔河閘同時施工存在干擾。而上閘址施工面寬闊，泵站及攔河閘施工不存在干擾，且施工各項運距較短，攔河閘及供水管道施工難度較下閘址小。

5）運行管理

上閘址的管理房可就近布置與泵站旁，距離攔河閘均較近，且管理周邊較為平坦。下閘址位于山區(qū)，沒有布置管理房條件，需在上游平坦位置修建管理房，此布置運行管理極為不便。上閘址總體布置較為緊湊，管理較為方便。

6）工程投資

上閘址：工程投資23565.66 萬元，其中攔河閘1355.45 萬元，泵站350.63 萬元，輸水管線18039.65 萬元，其它部分3819.93 萬元。下閘址：工程投資25632.51 萬元，其中攔河閘1396.32 萬元，泵站321.53 萬元，輸水管線19894.73 萬元，其它部分4019.93 萬元。上閘址總投資比下閘址低2000 萬元左右。

通過以上幾方面進(jìn)行比選，上閘址優(yōu)于下閘址，故推薦上閘址方案。

5 結(jié)語

通過上述閘址比選分析，從工程條件、地質(zhì)條件、工程總體布置、施工條件、運行管理及工程投資等方面比較，上閘址具有優(yōu)良的建閘條件和地形優(yōu)勢，便于施工，工期短，布置上較為緊湊，便于管理，工程投資比下閘址低2000 萬元，節(jié)省資金，且運行方面更加安全，故本階段推薦上閘址為推薦閘址。