張美英，丁保衛(wèi)，高姜玲

（山東省東營(yíng)市水利局水文管理站，257091，東營(yíng)）

山東省東營(yíng)市地處黃河最下游，黃河是當(dāng)?shù)刂饕墓┧?。黃河下游引黃灌區(qū)的引水能力與黃河來水水位及河槽高程密切相關(guān)。自小浪底水庫建成運(yùn)行后，通過運(yùn)用調(diào)水調(diào)沙措施，積極恢復(fù)和維持黃河下游中水河槽穩(wěn)定，大大改善了黃河下游水情和河口生態(tài)，對(duì)穩(wěn)定入海流路起到積極的作用。與此同時(shí)，各引黃灌區(qū)在黃河利津站來水200m3/s時(shí)出現(xiàn)引水困難。為緩解引水困難造成的供水矛盾，東營(yíng)市于2006年春建成王莊灌區(qū)閘前泵站，2010年春建成宮家灌區(qū)閘前泵站，深受當(dāng)?shù)厝罕姎g迎。當(dāng)前，東營(yíng)市其他大中型灌區(qū)面臨同樣困難。本文對(duì)兩處灌區(qū)泵站進(jìn)行了技術(shù)分析。

一、黃河來水與引黃閘前水位分析

以黃河利津站來水和宮家灌區(qū)閘前水位為例。

宮家引黃閘位于黃河左岸宮家斷面以下300m處，相應(yīng)大堤樁號(hào)為300+137，距下游最近水文站——利津站13.8 km。利津站以下為黃河尾閭段。尾閭河道沖淤變化受多種因素影響，其中來水來沙條件為主要因素，同時(shí)還受河口區(qū)海洋動(dòng)力的影響，兩者相互作用形成河口及其以上河道的沿程或溯源沖淤等特點(diǎn)。

1.河道沖淤分析

河道的沖淤受多種因素影響，主要影響因素是全年來水來沙和汛期調(diào)水調(diào)沙等情況。通過對(duì)1996—2007年宮家斷面沖淤情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其主槽及河底平均高程自2002年調(diào)水調(diào)沙以來是逐年降低的。

2.設(shè)計(jì)引水位分析

設(shè)計(jì)引水位相應(yīng)大河流量為洛口200m3/s、利津 100m3/s，內(nèi)插得引黃閘處引水位相應(yīng)大河流量為110m3/s。

對(duì)利津水文站自小浪底水庫運(yùn)用以來非汛期水位流量關(guān)系進(jìn)行分析，利津站斷面及宮家引黃閘相應(yīng)水位見表1。

由表1可見，小浪底水庫調(diào)水調(diào)沙以來黃河利津站斷面同流量下水位是逐步下降的，根據(jù)小浪底水庫運(yùn)行方案預(yù)測(cè)，近幾年仍為連續(xù)沖刷期。

在主河槽下切、水位下降和灌區(qū)節(jié)水改造時(shí)渠首抬高等因素的綜合影響下，王莊灌區(qū)自2005年春開始，在黃河流量200m3/s以下時(shí)出現(xiàn)引水困難；宮家引黃閘2008、2009年春連續(xù)出現(xiàn)嚴(yán)重引水困難。

二、設(shè)計(jì)基本思路

設(shè)置閘前泵站是緩解黃河小流量低水位情況下引黃閘引水困難的應(yīng)急措施，在工程規(guī)模確定、總體布局、圍堰及降水、基坑支護(hù)、地基處理等方面要依據(jù)引黃閘具體情況充分論證。

1.規(guī)模確定

自流閘的設(shè)計(jì)流量應(yīng)滿足引黃閘引水需求，采用與引黃閘相同的設(shè)計(jì)流量。泵站設(shè)計(jì)流量依據(jù)灌區(qū)實(shí)際控制面積、種植作物、一次灌水定額、灌溉周期、灌溉水利用系數(shù)及灌區(qū)多年春季實(shí)際引水情況綜合確定。

2.總體布局

在確保原有引黃閘工程安全的基礎(chǔ)上，充分考慮施工安全、方便，便于管理，滿足美觀要求。

3.機(jī)泵選型

要綜合考慮設(shè)備技術(shù)、運(yùn)行安全、裝置效率。在泵站處于平均揚(yáng)程時(shí)，水泵運(yùn)行在最高效率區(qū)；處在設(shè)計(jì)揚(yáng)程時(shí)，滿足泵站設(shè)計(jì)流量，水泵運(yùn)行在高效率區(qū)；處在最高或最低揚(yáng)程時(shí)，水泵能夠安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，配套電機(jī)不超載。機(jī)組安裝、檢修方便，便于維護(hù)和管理。

表1 利津斷面、宮家引黃閘處水位表(大沽高程)

4.圍堰及降水

充分考慮場(chǎng)地允許條件，盡可能減小對(duì)原工程破壞，結(jié)合基礎(chǔ)處理工藝，按照便于施工的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。在宮家泵站設(shè)計(jì)中，采用高壓噴射注漿法進(jìn)行截滲和支護(hù)，達(dá)到既能安全施工，又對(duì)原護(hù)坡拆除最小的效果。

三、工程概況

1.王莊灌區(qū)閘前泵站

王莊灌區(qū)是列入國(guó)家續(xù)建配套與節(jié)水改造計(jì)劃的大型引黃灌區(qū)，控制面積19.2萬hm2，引黃閘設(shè)計(jì)流量80m3/s，閘前引水流道長(zhǎng)110m(含引黃閘扭坡)，引水流道平均底寬30m。泵站位于王莊引黃閘上游連接段，平行于水流方向兩岸對(duì)稱布置，為側(cè)向進(jìn)水、側(cè)向出水。在黃河大堤二灘內(nèi)布置輸水箱涵，并對(duì)引黃閘原16孔攔沙閘門進(jìn)行改造。由泵站主體、輸水箱涵、出水閘、機(jī)組設(shè)備及管道、輸變電、配電及管理站、攔沙閘等部分組成，設(shè)計(jì)流量30m3/s，總裝機(jī)容量2000kW。

2.宮家引黃閘前泵站

宮家灌區(qū)是利津縣管理的唯一的中型引黃灌區(qū)，控制面積2.6萬hm2。泵站及自流閘采取垂直水流方向布置，由連接段、自流閘、泵室、出水池、箱式變電站等部分組成。自流閘設(shè)計(jì)流量30m3/s，泵站設(shè)計(jì)流量18m3/s，選用6臺(tái)900QZB—125潛水軸流泵，泵站總裝機(jī)容量960kW。

四、技術(shù)要點(diǎn)

1.王莊灌區(qū)閘前泵站基本情況及問題

①泵室選型。利用引黃閘前16孔攔沙閘，將泵站平行于水流方向在兩岸對(duì)稱布置，進(jìn)出水方式為側(cè)向進(jìn)水、側(cè)向出水。該布置形式對(duì)引黃閘的引水條件幾乎沒有影響，但泵站進(jìn)出水條件一般。

②泵型選擇。泵站選用了10臺(tái)1000QGL—130型潛水貫流泵，該泵具有效率高、泵室底高程高、節(jié)省投資、基坑開挖淺等優(yōu)點(diǎn)。在黃河高水位時(shí)，泵室經(jīng)常充滿水，而水泵的檢查、維修、更換均需要人下到泵室內(nèi)，管理不便。隨著泵站使用時(shí)間的延長(zhǎng)，這個(gè)問題越來越突出。

③施工方案。采用了常規(guī)的滲井與井點(diǎn)相結(jié)合的降水和大開挖，效果較好，施工方便，但原黃河工程拆除較大，恢復(fù)相對(duì)困難。

2.宮家灌區(qū)閘前泵站技術(shù)改進(jìn)及應(yīng)用

①泵站設(shè)計(jì)基本條件。泵站位于宮家引黃閘前，與王莊灌區(qū)閘前泵站相比，閘前引水流道短——不足50m(含引黃閘扭坡)，引水流道狹窄，平均底寬14 m，泵站相對(duì)位置狹小。由于既要同時(shí)布置自留閘、泵室及上下游連接段，又不能影響現(xiàn)有引黃閘和控導(dǎo)工程——壩頭的安全，在總體布局上有一定難度。

②技術(shù)特點(diǎn)。根據(jù)宮家閘前地形特點(diǎn)，借鑒王莊閘前泵站建設(shè)經(jīng)驗(yàn)及不足，宮家閘前泵站在設(shè)計(jì)中采取了3項(xiàng)主要措施。

一是自流閘與泵室采用 “一”字形工程布局方案，垂直于水流方向布設(shè)，自流閘位于中間，滿足絕大部分時(shí)間自流要求，泵室分列兩側(cè)，在滿足自流和水泵間距最小要求的基礎(chǔ)上，最大限度地減少建筑物寬度，減少對(duì)引黃閘前壩頭的影響。

二是泵型選用潛水軸流泵，每3臺(tái)泵共用一個(gè)泵室，結(jié)合泵室上部的排架及起吊設(shè)備，方便機(jī)泵檢查、維修、更換。同時(shí)泵室為濕式，電機(jī)為潛水電機(jī)，黃河水位較高時(shí)，對(duì)泵站無不利影響。

三是施工技術(shù)改進(jìn)。為避免常規(guī)降水和大開挖對(duì)引黃閘和壩頭產(chǎn)生破壞，設(shè)計(jì)中結(jié)合基礎(chǔ)處理采用高壓噴射注漿法進(jìn)行截滲和支護(hù)。具體做法是泵室、自流閘室及出水池基礎(chǔ)根據(jù)計(jì)算采用深3 m的高壓噴射樁，既提高了地基承載力，又阻止了外河水的繞滲(施工時(shí)圍堰外與基坑底最大水頭差為6.8 m)；基坑周圍采用深14 m的高壓噴射樁進(jìn)行支護(hù)，根據(jù)計(jì)算要布置3排樁，同時(shí)最內(nèi)側(cè)一排樁埋設(shè)φ100mm的鋼管以加強(qiáng)樁的剛度，基坑深8.1 m的設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期效果。

五、推廣前景

閘前泵站工程是緩解黃河下游引黃灌區(qū)因河床下切導(dǎo)致引黃閘引水困難的有效途徑。目前，東營(yíng)市共有大中型引黃灌區(qū)10處，除雙河灌區(qū)外，其他引黃閘如麻灣、曹店、勝利等都存在春季引水困難的問題，如果黃河主槽繼續(xù)下切，水位繼續(xù)下降，都存在修建閘前泵站的可能性。在規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工管理等方面均可充分借鑒王莊、宮家引黃閘前泵站的成功經(jīng)驗(yàn)，在工程規(guī)模確定、總體布局、圍堰及降水、基坑支護(hù)、地基處理等關(guān)鍵因素方面，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行技術(shù)論證。

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