博斯騰湖東泵站輸水工程建設(shè)方案比選

梁新平，張麗霞

(新疆兵團勘測設(shè)計院(集團)有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830000)

1 工程規(guī)模及任務(wù)

1.1 工程規(guī)模

博斯騰湖東泵站輸水工程新建輸水干渠38.8 km，設(shè)計流量45 m3/s，加大54 m3/s；新建公路橋5座，納洪口11座(底寬為8 m、12 m、18 m三種)；對達吾提閘進行改擴建(設(shè)計流量為40 m3/s)。本工程輸水能力為45 m3/s，下游受益面積40.5×104畝，工程規(guī)模為中型工程，工程等別為三等。主要建筑物輸水渠道為3級建筑物，達吾提閘和納洪口為4級建筑物，臨時建筑物為5級。

1.2 工程任務(wù)

向塔里木河干流下游的兵團第二師塔里木墾區(qū)輸送生產(chǎn)、生活用水，改善灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，保護塔河下游生態(tài)環(huán)境；與博斯騰湖西泵站互為備用，提高孔雀河灌區(qū)灌溉保證率；豐水期增加博斯騰湖出流量，降低博斯騰湖水位，減輕防洪壓力。

1.3 工程規(guī)模

(1)渠道工程

東泵站輸水干渠規(guī)模為設(shè)計流量45 m3/s，加大流量54 m3/s。

(2)達吾提閘改、擴建工程

達吾提閘原設(shè)計流量為23 m3/s，加大流量為28 m3/s。根據(jù)孔雀河流域用水和塔河下游生產(chǎn)、生活、生態(tài)用水的要求，以及博斯騰湖湖濱區(qū)防洪要求，孔雀河下泄流量為150 m3/s。

博斯騰湖東泵站建成后，東、西泵站設(shè)計出流量為90 m3/s，加大出流流量為110 m3/s，則要求達吾提閘出流量必須達到40 m3/s，即達吾提閘改擴建規(guī)模。

(3)公路橋

本工程橋梁均位于沿博湖湖濱38.8 km渠道上，均為干線公路橋，根據(jù)干線公路的交通要求，均按汽—20設(shè)計，掛—100校核。按雙車道設(shè)計，橋?qū)挒? m。

(4)納洪口

納洪口流量的確定由洪水溝的流量確定，根據(jù)沿渠各洪水溝的流量，確定納洪口按三種流量進行設(shè)計，即0.5 m3/s、1 m3/s、2 m3/s。

2 輸水工程及主要建筑物工程地質(zhì)條件

2.1 渠道工程地質(zhì)條件

樁號：0+000～3+600，該段地表巖性為黃色長石和石英混合型細砂，含少量粉砂，層厚約1～4 m，下伏第四系湖積層 (Q3-4L)稍具層理，灰黃色，稍濕稍密。

樁號：3+600～16+200，地表多為幾十厘米不等的砂壤土鹽堿殼，下伏上更新統(tǒng)——全新統(tǒng)湖相沉積(Q3+4L)的細砂，灰黃色，稍濕稍密，夾有少量粉砂及姜結(jié)石。

樁號：16+200～29+550，地層巖性為黃褐色粉砂、細砂、砂壤土，地表堿殼呈白色或黃褐色，以下地層巖性主要為粉砂、粉細砂。

樁號：29+550～32+500，表層為Q4al-pl沖洪積物，地層巖性為灰黃色的礫砂、中細砂，下伏Q4l湖積細砂。

樁號：32+500～38+800，巖性為灰黃色礫砂、細砂、碎石，排列混雜，中砂填充，下伏第三系砂巖，砂巖全風(fēng)化。

2.2 建筑物工程地質(zhì)條件

該段渠道建筑物主要有11個納洪口、5座橋、1座閘。納洪口工程地質(zhì)條件同渠道樁號處，現(xiàn)就5座橋和1座閘的工程地質(zhì)條件敘述如下：

擬建橋處出露地層主要為風(fēng)積細砂、砂質(zhì)粉土、粉砂、礫砂，地下水位位于地表以下1.5～5 m，建議基礎(chǔ)埋深大于2 m，承載力標準值為100 Kpa。

達吾提閘處出露地層主要第四系沖積以及淤積粉細砂、粉土，地下水位位于地表以下1.0 m，建議基礎(chǔ)埋深大于2 m，承載力標準值為80 Kpa。

2.3 水文地質(zhì)條件

該輸水干渠渠段地下水為第四系孔隙潛水，水位位于地表以下0.65～4.35 m，大部分渠段水位在地表以下1～3 m。

3 輸水工程渠線選擇及工程總體布置

3.1 輸水線路方案

共計兩個方案，具體如下：

方案一：輸水渠道沿博湖湖濱38.14 km到達蓮花湖附近后，由節(jié)制分水閘分成兩部分，一部分進入東泵站輸水工程中段——長9.85 km的庫魯克山隧洞，然后進入東泵站輸水工程下段——沿山前沖積扇經(jīng)過庫爾勒經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)12.7 km長的渠道，最后投入希尼爾水庫。另一部分水經(jīng)孔雀河老河道下泄，經(jīng)孔雀河第一分水樞紐進入庫塔干渠總干渠，投入希尼爾水庫。

方案二：輸水渠道沿湖濱38.8 km到蓮花湖后投入達吾提閘下游，再進入孔雀河，經(jīng)鐵門關(guān)水庫、孔雀河第一分水樞紐后，進入庫塔干渠總干渠。

3.2 輸水線路方案論證

方案一：優(yōu)點是可直接輸水至希尼爾水庫，通過庫塔干渠東干渠直接向塔里木河下游輸水，實現(xiàn)了短距、快速、高效向塔河輸水的目的；在輸水高峰期(如孔雀河灌區(qū)灌溉高峰期和博斯騰湖高水位期)，由于分成兩股水向庫爾勒市、尉犁縣及塔里木河下游輸水，可在一定程度上減輕孔雀河的輸水、泄洪壓力，保證安全輸水；由于形成一個單獨的系統(tǒng)向下游輸水，各方面的影響較小，便于工程管理；渠道經(jīng)過庫爾勒經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，增加了一道水面景觀，并可改善開發(fā)區(qū)的小區(qū)氣候。缺點是造價較高；開鑿隧洞必定導(dǎo)致施工難度加大。

方案二：優(yōu)點是水量全部經(jīng)鐵門關(guān)和石灰窯兩級電站向下游輸送，可增加鐵門關(guān)、石灰窯兩極電站的發(fā)電效益；投資較一方案少。缺點是由于通過天然河道輸水，輸水損失較方案一大；孔雀河承擔了全部的輸水任務(wù)，增加孔雀河的輸水壓力；增加了孔雀河流經(jīng)庫爾勒市、尉犁縣段的防洪壓力。

3.3 輸水線路方案比較

3.3.1 工程造價比較

方案一、方案二主要工程投資比較詳見表1。

3.3.2 方案比選

由于投資總額的限制，工程比較內(nèi)容未包含鐵門關(guān)水庫以下工程項目。但要實現(xiàn)博斯騰湖順利向塔里木河下游輸水，仍須清除鐵門關(guān)水庫以下的輸水障礙。現(xiàn)僅從上述兩方案涉及到的部分工程項目的投資來看，方案一由于需開鑿隧洞，投資較方案二大，施工難度也大。但它具有管理方便、同農(nóng)業(yè)灌溉矛盾小、可實現(xiàn)高效、快速、安全向塔河輸水，減輕孔雀河庫爾勒市、尉犁縣段的防洪壓力，同時對庫爾勒市城市經(jīng)濟的發(fā)展、社會的穩(wěn)定以及環(huán)境的改善有著巨大的促進作用等優(yōu)點，因此方案一不失為一個好方案。而方案二具有投資省、施工難度小等優(yōu)點。由于塔里木河近期綜合治理工程為限額設(shè)計，投資控制較嚴，考慮到方案二的首部工程項目均包含在方案一之中，方案二上段也可謂方案一的一期工程，故本次工程選擇方案一進行建設(shè)。

表1 主要工程投資比較

4 輸水渠道結(jié)構(gòu)型式比選

4.1 渠道結(jié)構(gòu)型式

由于渠道上段沿線地下水位較低，為防止?jié)B漏，須進行防滲處理。下段渠道地下水位教高，不需作防滲處理。渠道防滲形式的確定，對工程造價的影響較大。因此輸水渠道的防滲形式采用以下二種方案：

優(yōu)點：選用砼板防滲，渠床抗沖能力強，渠道穩(wěn)定，輸水速度快，損失小；渠道占地小，僅為土渠的1/3左右；渠道建筑物規(guī)模小；便于管理。

缺點：渠道混凝土工程量大，運行中不注意地下水的處理，易產(chǎn)生凍脹破壞。

優(yōu)點：防滲效果好，渠道滲漏量少，干渠水利用率高；施工較方便，三材用料少。

缺點：渠道斷面較大，渠道占地面積大，渠道上的建筑物如橋的工程量較大；渠道邊坡上易長草，如不及時清除，影響渠道過水；渠道抗沖性能差。

4.2 方案比選

方案一、二主要工程量詳見表2。通過方案工程量比較可以看出，方案一、方案二造價相差不大，方案一施工難度小于方案二，抗沖能力好，管理方便，占地面積小，防滲效果較二方案差。方案二占地面積大于方案一，管理不方便，抗沖能力差。該渠線下段地下水位高，渠道不防滲，其滲漏量不會很大。經(jīng)綜合比較選擇方案一，即：上段采用砼板防滲、下段不防滲方案。

表2 主要工程量比較

5 結(jié)語

開展水利工程方案比選，對于優(yōu)化工程設(shè)計、降低工程投資、改善工程運行條件影響重大。通過對博斯騰湖東泵站輸水工程線路方案與渠道襯砌方案進行比選，有效的降低了工程投資，改善了工程建成后的運行管理條件，這對于其他類似水利工程的設(shè)計也具有一定的參考指導(dǎo)意義。