新疆于田縣克里雅河解放渠首除險(xiǎn)加固工程導(dǎo)流方案研究

宋鑫（新疆兵團(tuán)勘測(cè)設(shè)計(jì)院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司新疆烏魯木齊830002）

新疆于田縣克里雅河解放渠首除險(xiǎn)加固工程導(dǎo)流方案研究

宋鑫
（新疆兵團(tuán)勘測(cè)設(shè)計(jì)院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司新疆烏魯木齊830002）

于田縣解放渠首承擔(dān)11.1萬畝灌溉面積任務(wù)及校核洪水740萬m3/s的防洪任務(wù)，因克里雅河常年有水，除險(xiǎn)加固工程施工導(dǎo)流困難，所以在以上因素的影響下，選擇合理可行的導(dǎo)流方案，對(duì)導(dǎo)流方式進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比選后確定最合適的方案，其結(jié)果可為同類水利工程提供工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

渠首；除險(xiǎn)加固；施工導(dǎo)流方式；導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)

1　工程概況

解放渠首位于新疆和田地區(qū)于田縣境內(nèi)的克里雅河上。地理位置座標(biāo)：東經(jīng)81°09′～82°51′，北緯35°14′～39°29′之間。引水樞紐距于田縣5km，距和田市約200km，距烏魯木齊市約1350km，有柏油路通行，交通條件十分便利。渠首承擔(dān)英巴格鄉(xiāng)、木尕拉鎮(zhèn)、奧依托格拉克鄉(xiāng)、喀拉汗農(nóng)場(chǎng)（勞改農(nóng)場(chǎng)），達(dá)里雅博依鄉(xiāng)等11.1萬畝灌溉面積的引水及防洪任務(wù)。

原解放渠首始建于1963年，結(jié)構(gòu)形式為閘堰結(jié)合，經(jīng)過三十幾年的運(yùn)行，由于堰前泥砂的淤積，基本無法利用。2000年7月18日至8月4日，于田境內(nèi)遭受建國以來罕見的特大洪水，解放渠首破損嚴(yán)重，仍能勉強(qiáng)運(yùn)行。2001年6月該渠首又遭遇大洪水，致使溢流堰、防洪堤沖毀。2001年7月進(jìn)行解放渠首水毀修復(fù)工程，渠首設(shè)計(jì)為閘堰結(jié)合形式，在泄洪閘與溢流堰間修筑橡膠壩，2002年3月12日于田縣提出《解放渠首橡膠壩改建工程的方案報(bào)告》，報(bào)告中將對(duì)渠首橡膠壩改造方案調(diào)整為改建10孔泄洪閘方案，于2002年改建完成。解放渠首為攔河式引水樞紐，由泄洪閘、溢流堰、引水閘、上下游整治段組成。

引水閘：共計(jì)3孔，閘室為開敞式鋼筋砼結(jié)構(gòu)。引水閘位于右岸，設(shè)計(jì)流量10m3/s，共計(jì)3孔，單孔凈寬2.5m，閘后接8m長消力池與解放干渠連接。

泄洪閘：位于主河道，共計(jì)11孔。閘室為開敞式鋼筋砼結(jié)構(gòu)，左側(cè)10孔單孔凈寬為3.2m，右側(cè)單孔凈寬3m，上游護(hù)坡長度為40m。閘后設(shè)有消力池，混凝土結(jié)構(gòu)，長× 寬×深為10m×43m×1.5m。海漫為漿砌石結(jié)構(gòu)，長×寬為15.5m×43m。下游兩側(cè)翼墻，左側(cè)翼墻長×高為7.8m×5.5m；右側(cè)翼墻長×高為45m×5.5m。

溢流堰：WES型溢流堰為混凝土結(jié)構(gòu)，寬×長為32.3m×76.75m，堰高2.1m，堰頂高程1390m。堰后設(shè)有消力護(hù)坦，長×寬為28m× 77m。下游左岸護(hù)坡26m，右岸護(hù)坡15m。

2010年和田地區(qū)水利局組織專家對(duì)該渠首進(jìn)行了安全鑒定，鑒定為三類閘，需對(duì)該渠首進(jìn)行除險(xiǎn)加固。［7］

2　除險(xiǎn)加固的問題

泄洪閘存在的主要問題是：（1）泄洪能力不足；（2）防沖墻下深不夠，未設(shè)置輔助消能設(shè)施；（3）無閘房；（4）閘門底止水破損，閘門無啟閉機(jī)設(shè)備；（5）無電器設(shè)備，無自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)及自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

進(jìn)水閘及沖砂閘存在的主要問題是：（1）閘體破損嚴(yán)重；（2）閘門破損嚴(yán)重；（3）啟閉設(shè)備螺桿彎曲，構(gòu)建缺失破損；（4）閘門底止水破損；（5）無電器設(shè)備，無自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)及自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

3　除險(xiǎn)加固工程內(nèi)容

考慮該渠首所處的地理位置、地形、地質(zhì)條件、施工、經(jīng)濟(jì)投資等因素，渠首在原址處進(jìn)行改建，改建方案進(jìn)行多方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后確定。

除險(xiǎn)加固方案為：拆除溢流堰，新增11孔泄洪閘，對(duì)老泄洪閘墩加高，并新增交通橋和啟閉設(shè)備；對(duì)上下游導(dǎo)流堤進(jìn)行延長并襯砌；對(duì)右岸進(jìn)水閘進(jìn)行拆除重建；對(duì)右岸退水閘進(jìn)行拆除重建；對(duì)人工彎道進(jìn)行拆除重建。

4　渠首施工導(dǎo)流方案確定

4.1導(dǎo)流時(shí)段

根據(jù)工程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)將圍堰擋水時(shí)段導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)取5年一遇，一期圍堰擋水時(shí)段為3月1日～6月15日，相應(yīng)設(shè)計(jì)流量為Q=48.2m3/s；二期圍堰擋水時(shí)段為8月20日～11月15日，相應(yīng)設(shè)計(jì)流量為Q=64. 4m3/s。采用土堆筑圍堰圍封主體建筑物，導(dǎo)流渠進(jìn)行導(dǎo)流。［7］

4.2導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

解放渠首工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型，主要建筑物級(jí)別為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL303-2004）有關(guān)規(guī)定，導(dǎo)流建筑物級(jí)別為5級(jí)，導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)［洪水重現(xiàn)期（年）］為10年～5年一遇。根據(jù)工程特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)將圍堰擋水時(shí)段導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)取5年一遇，一期圍堰擋水時(shí)段為3月1日至6 月15日，相應(yīng)設(shè)計(jì)洪水流量為Q=48.2m3/s；二期圍堰擋水時(shí)段為8月20日至11月15日，相應(yīng)設(shè)計(jì)流量為Q=64.4m3/s。［5］

4.3導(dǎo)流方式

根據(jù)地形地質(zhì)條件，作物灌溉時(shí)間、水文特性及工程總體布置，本次主要為圍堰封堵，利用導(dǎo)流渠在施工期進(jìn)行導(dǎo)流。由于河道常年有水、灌溉期不能停水等因素制約，全河段封堵，利用導(dǎo)流渠導(dǎo)流，從經(jīng)濟(jì)及技術(shù)方面均不合理，故本次采用原河床分期導(dǎo)流的方式進(jìn)行導(dǎo)流。導(dǎo)流分兩期。

一期導(dǎo)流：一期施工安排在當(dāng)年的3月～6月，此段施工期洪水設(shè)計(jì)流量為Q=48.2m3/s，一期安排將現(xiàn)狀溢流堰拆除，在溢流堰原址新建11孔泄洪閘，并將左岸上下游導(dǎo)流堤延長。一期圍堰滿足泄洪閘、左岸導(dǎo)流堤延長及消力池、海漫的施工，利用11孔老泄洪閘過流，引水閘不進(jìn)行封堵，一期圍堰設(shè)計(jì)長度820m。

二期導(dǎo)流：二期施工安排在當(dāng)年的8月至11月，此段施工期洪水設(shè)計(jì)流量為Q=64.4m3/s，二期施工安排更換老泄洪閘金屬結(jié)構(gòu)及啟閉設(shè)備、閘后消力池及海漫，引水閘的拆除重建，及人工彎道的拆除重建，二期圍堰封堵于老泄洪閘及人工彎道前，利用新建泄洪閘泄洪。二期圍堰設(shè)計(jì)長度580m。由于灌溉期內(nèi)不能停水，二期需在人工彎道旁新增一條導(dǎo)流渠道對(duì)灌區(qū)輸水，由于需占用耕地，本次考慮避開灌溉高峰期，從而減少導(dǎo)流渠過水?dāng)嗝妗?/p>

4.4導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)

4.4.1圍堰設(shè)計(jì)

1、堰頂高程確定

圍堰堰頂高程計(jì)算公式如下：

式中Hd——下游圍堰堰頂高程，m；

hd——下游水位高程，m；

ha——波浪爬高，m；

δ——圍堰的安全超高，m。

（1）波浪爬高計(jì)算

風(fēng)浪爬高計(jì)算采用《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）附錄A“波浪和護(hù)坡計(jì)算”中公式。風(fēng)資料采用于田縣氣象站的氣象資料，工程區(qū)多年平均最大風(fēng)速28m/s。按《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274－2001）規(guī)范5.3.5規(guī)定，正常運(yùn)用條件下的5級(jí)壩采用多年平均年最大風(fēng)速的1.5倍。［6］

（2）安全加高

根據(jù)《水利水電工程圍堰設(shè)計(jì)導(dǎo)則》DL/T 5087-1999中表7.1.1，Ⅳ-Ⅴ級(jí)圍堰堰頂安全加高取0.50m。

（3）堰頂高程計(jì)算

各不同時(shí)期圍堰堰頂高程計(jì)算：

經(jīng)計(jì)算，圍堰堰頂高程為1391.2m。［8］

2.圍堰斷面尺寸

一期圍堰長820m，堰頂高程1391.2m，圍堰最大高度3.3m，頂寬3m，迎水坡1∶1.5，背水坡1∶1.5。采用粉土填筑，迎水坡采用0.5mm塑膜防滲，塑膜，編制土袋護(hù)坡。

二期圍堰長580m，堰頂高程1391.2m，圍堰最大高度3.3m，頂寬3m，迎水坡1：1.5，背水坡1∶1.5。采用粉土填筑，迎水坡采用0.5mm塑膜防滲，編制土袋護(hù)坡。

4.4.2導(dǎo)流渠設(shè)計(jì)

（1）導(dǎo)流渠首、末端高程的確定

上下游圍堰波浪爬高計(jì)算表

導(dǎo)流渠首端由上游河道右岸開口引水。為保證導(dǎo)流渠河河道水位平順銜接，不出現(xiàn)雍水或降水，本次設(shè)計(jì)導(dǎo)流渠首端采用的渠底高程與河底高程齊平，為1390.31m。

導(dǎo)流渠末端投入解放干渠，解放干渠渠底高程為1389.43m，導(dǎo)流渠末端高程與引水渠渠底高程齊平，為1389.43m。

（2）導(dǎo)流渠渠底縱坡的確定

根據(jù)導(dǎo)流渠首末端渠底高程及導(dǎo)流渠長度即可得知導(dǎo)流渠縱坡為1/143。

（3）導(dǎo)流渠流量的確定

根據(jù)作物種植結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，二期施工時(shí)段設(shè)計(jì)流量為Q=0.9m3/s。即導(dǎo)流渠采用最大過流流量Q=0.9m3/s進(jìn)行設(shè)計(jì)。［1］

（4）導(dǎo)流渠斷面尺寸

根據(jù)確定的導(dǎo)流渠縱坡及導(dǎo)流導(dǎo)流流量，采用明渠均勻流計(jì)算公式計(jì)算，最終確定導(dǎo)流渠渠道長380m，渠底寬2m，渠深1m，渠道邊坡1：2，全斷面編織袋襯砌。

4.4.2導(dǎo)流工程量

施工導(dǎo)流工程量

5　結(jié)語

根據(jù)上述對(duì)工程設(shè)計(jì)的介紹，可以得到以下結(jié)論：選擇合理的導(dǎo)流方案，是保證主體工程施工的重要前提。導(dǎo)流方式在施工時(shí)段、占地、投資幾方面做綜合比較，最后選定最合適的導(dǎo)流方式。其結(jié)果可為同類水利工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。陜西水利

［1］中華人民共和國水利部《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50288－99），2001.

［2］中華人民共和國水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》（SL18－2004），2004.

［3］《水工建筑物抗冰凍設(shè)計(jì)規(guī)范》SL211-2006.

［4］《渠系工程抗凍脹設(shè)計(jì)規(guī)范》SL23-2006.

［5］《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL303-2004）.

［6］《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274－2001）.

［7］宋鑫.于田縣解放渠首除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)［J］.

［8］《水利水電工程圍堰設(shè)計(jì)導(dǎo)則》DL/T 5087-1999.

（責(zé)任編輯：唐紅云）

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