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        塔里木河帕滿水庫引水改造工程設(shè)計要點的理解

        2019-06-02 17:00:04趙新偉
        珠江水運 2019年9期

        趙新偉

        摘 要:帕滿水庫坐落于新疆阿克蘇地區(qū),主要是負(fù)責(zé)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(dāng)?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(dá)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(dá)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(dá)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(jì)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(dāng)?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(biāo)準(zhǔn),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(jì)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(dāng)?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(xì)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(dāng)?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(yán)重的渠道變形,使得邊坡侵蝕嚴(yán)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(dá)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(dāng)?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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)?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(dāng)?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(biāo)。

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