許琳林（北票市龍?zhí)端畮旃芾硖?，遼寧朝陽122100）

水庫倒虹吸進口段優(yōu)化設(shè)計

許琳林
（北票市龍?zhí)端畮旃芾硖帲|寧朝陽122100）

結(jié)合遼寧龍?zhí)端畮斓购缥こ淌┕嵗?，在參照施工地實際地質(zhì)狀況與施工條件的前提下，依照運行安全、經(jīng)濟合理原則，對倒虹吸進口段施工設(shè)計進行優(yōu)化研究，對泄水槽位置進行了改線。經(jīng)過設(shè)計優(yōu)化，進口段布設(shè)更加合理，在確保運行效果的同時，降低施工成本，縮短施工周期，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益的顯著提升。

水庫；倒虹吸；進口段；設(shè)計優(yōu)化

1 工程概述

龍?zhí)端畮斓靥庍|寧北票市西管鄉(xiāng)，水庫總?cè)萘? 000萬m3，是一座以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼顧水力發(fā)電、城鄉(xiāng)供水與下游防汛的中型水利工程。倒虹吸為龍?zhí)端畮炖m(xù)建配套工程，距離縣城20 km，主要用于下屬灌區(qū)1 650 hm2耕地灌溉及周邊城鄉(xiāng)生活用水供給。整個倒虹吸工程全長8 625 m，流量設(shè)計為0.5~1.6 m3/s，最大壓力水頭453 m。軸線傾角2°~39°，鋼管內(nèi)徑600~900 mm，水頭較低段選用Q235型鋼板制作，水頭較高段選用Q345鋼板制作。沿管線布設(shè)支墩1 400個，伸縮節(jié)150道，補排氣閥15道、放水閘6道、分水閘4道、沖沙閘15道。整個倒虹吸由進口段、管身段與出口段三部分組成。

2 倒虹吸進口段原設(shè)計分析

倒虹吸進口段原設(shè)計包括漸變擴散段、沉沙池、沖沙閘、進水室、溢流堰、泄水道等組成構(gòu)建。其中漸變擴散段與沉沙池長25 m，以梯形漸變斷面聯(lián)通渠道與沉砂池，底部寬度由1.5 m逐漸增大至6 m。沉砂池斷面為復(fù)式斜坡型，底部高程為250.2~279 m，水面高程282.5 m。沉砂池下連進水室，由閘門段與斜坡段構(gòu)成，選用C15鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其中閘門段一道布設(shè)尺寸1 500 mm×1 500 mm的輪崗閘門，通過5t電動螺桿機進行控制。

溢流堰布設(shè)于沉砂池左側(cè)，流量設(shè)計為2.6 m3/s，全長8 m，斷面為梯形修圓堰，通過漿砌石與鋼筋混凝土澆筑施工。堰后連接長350 m泄水槽，利用地形特點，選用陡槽跌坎相間的泄流方法，泄流經(jīng)側(cè)槽流入陡槽，二次消能后流入沖溝。

沖沙閘位于溢流堰右側(cè)，布設(shè)有800 mm×800 mm輪崗閘門，3 t手動螺桿機進行控制。

3 工程問題分析

1）經(jīng)由泄水槽開挖揭露顯示，樁號0+256~樁號0+367段地基為大厚度松散層，抵抗水流沖刷能力較差，同時該段地勢陡峭，地層穩(wěn)定性低。在此地段開挖布設(shè)泄水槽，地基與邊坡施工、維護費用高昂，須追加50萬投資。此外，下游仍可能存在有其他不穩(wěn)定安全隱患。

2）工程開測與設(shè)計時，泄水槽下游尚未沖溝河灘，但隨著今年當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展，泄水槽沖溝鎖鏈河灘被開發(fā)為農(nóng)田，且有部分當?shù)鼐用裨诤訛﹥砂缎藿ǚ课?，原有泄水軸線設(shè)計無法滿足泄水安全標準。

3）工程單位希望進口水池能夠?qū)Ω浇迩f進行生活用水與農(nóng)業(yè)用水供給，需在進口水池合理增設(shè)取水口。

4）進口水池上游存在耕田土落入明渠，堵塞渠道與進口水池現(xiàn)象。

4 設(shè)計優(yōu)化

針對上述工程問題，對水庫倒虹吸周邊地形再次開展全面勘測，在渠道上游450 m處發(fā)現(xiàn)天然沖溝一處，溝內(nèi)坡降均值i=0.33，溝底寬度2~4 m，沖溝基巖為全強風化層半堅硬巖層。經(jīng)驗證，沖溝上段基巖穩(wěn)定程度達基本穩(wěn)定Ⅱ~中等穩(wěn)定Ⅲ；下段基巖穩(wěn)定性達基本穩(wěn)定Ⅱ，同時基巖裸露性良好，具備較強抗沖刷性，僅需對局部加以修整便可滿足泄水標準。因此，針對性提出將水池多余水量，通過上游450 m渠道運輸至沖溝泄水的方案。此方案經(jīng)詳實分析研究，具備可實施性，確定為倒虹吸進口段優(yōu)化方案，具體設(shè)計優(yōu)化如下：4.1進口水池設(shè)計優(yōu)化

修改原方案進口水池設(shè)計，去除進口水池沖沙閘、泄水槽、溢流堰三個構(gòu)件，于水池上部正方向上設(shè)置取水口，選用直徑600 mm伸縮蝶閥進行控制，以供給周邊村莊生活及農(nóng)業(yè)用水；增加水池邊墻高度1 m，使其能夠達到最高水位需求。原設(shè)計優(yōu)化修改后，倒虹吸進口段由漸變擴散段、進水室、取水閘組共同構(gòu)成。水池尺寸變位長寬高20 m×10 m×3 m，倒虹吸管道維持側(cè)向進水。

4.2 進口水池上游明渠改造

進口水池上游明渠全長450 m，為漿砌石盤山渠，渠道斷面為梯形。明渠建成于2005年，流量設(shè)計值為2.5 m3/s，底坡比1∶1 000，斷面下部寬1 500 mm，渠道深度1 450 mm，邊坡系數(shù)為0.2。由于明渠靠山側(cè)地形陡峭，且渠道兩側(cè)岸堤多為農(nóng)田，種有農(nóng)作物，導(dǎo)致農(nóng)田耕地土經(jīng)?；渲撩髑?nèi)，引起渠道與進口水池的堵塞。為確保進口水池多余水量能夠經(jīng)由明渠進入沖溝內(nèi)，對明渠兩側(cè)邊墻進行加高作業(yè)，加高高度0.2~0.7 m，具體數(shù)值依據(jù)實地地形選擇，同時對渠道進行翻拱處理，變明渠為暗渠，以有效治理渠道與進口水池的堵塞問題，翻拱結(jié)構(gòu)采用圬工結(jié)構(gòu)，斷面為半圓形斷面，拱厚為300 mm。

4.3 修建沉砂池，通過天然沖溝進行泄水沖沙

在渠道上游沖溝出修建沉沙池，位置里程為19+150 m，以確保進口水池多余水量能夠經(jīng)由改造后的450 m暗渠回流至沉砂池后，再經(jīng)由溢流堰進入天然沖溝。新建沉砂池構(gòu)成組建包括沖沙閘、溢流堰、沖沙槽三部分，依據(jù)現(xiàn)有渠道及天然沖溝周邊地勢地形，采用側(cè)向沖沙。側(cè)向泄水的布設(shè)方法。沉砂池修建為矩形，尺寸為長寬高12 m× 7 m×2.7 m，沉砂池內(nèi)部布設(shè)側(cè)向坡道，以確保水流流通的順暢，并便于底部淤積泥沙可以順利被水流帶走，從而滿足沉沙、沖沙、排沙要求。

溢流堰布設(shè)于沉沙池左側(cè)，全長9 m，斷面選用梯形修園型，通過漿砌石與鋼筋混凝土澆筑修建；堰后連接一泄水槽漸變段，漸變段全長15 m，底部由11 m逐步縮減為2 m；漸變段后連泄槽，泄槽長寬為20 m×2 m，采用C20鋼筋混凝土澆筑而成。

沖沙閘布設(shè)于溢流堰左側(cè)，尺寸為長寬高2.5 m×2 m×3.3 m，閘口尺寸為800 mm×800 mm，布設(shè)定論鋼閘門，閘門通過3t手控螺桿機進行控制，沖沙閘施工選用C15鋼筋混凝土澆筑而成。經(jīng)過沖沙處理的水流經(jīng)由泄水槽漸變段流入泄槽后再流入天然沖溝。

4.4 優(yōu)化效果分析

倒吸虹進口段，原設(shè)計經(jīng)優(yōu)化修改后，施工土方開挖量降低1 650 m3、石方開挖量降低3 600 m3、M7.5漿砌石施工量降低2 400 m3；M7.5漿砌毛條石拱圈使用量增加560 m3、C15混凝土使用量增加120 m3。整體對比節(jié)約施工成本55萬元，縮短施工期2周。

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