基于改造阿倫河灌區渠首攔河壩的設計方案

崔鳳友，孫和強

（1.齊齊哈爾市水利勘測設計研究院，黑龍江齊齊哈爾 161000;2.齊齊哈爾市防汛抗旱指揮部辦公室，黑龍江齊齊哈爾 161000）

1 前言

堆石（柳條）攔河壩作為一種就地取材，施工方便，投資少的原始型水源渠首工程，對我省的農業灌溉事業的發展起到了非常重要的作用。據有關資料統計，我省灌溉中小以上以上灌區有壩引水渠首260座，目前留有200多座仍然靠堆石（柳條）攔河壩蓄水灌溉，這類原始型渠首，經不起泥沙淤積、冰凌碰撞和洪水淘刷，工程歲修頻繁，大修不斷，造成冬季備料維修的狀態，消耗大量的人力、物力，使受益區人民群眾背上了沉重的資金和勞力投入負擔，影響了灌溉效益的發揮，為了發展農業生產，整頓改造堆石（柳條）壩渠首，已成為目前農業水利建設的重要任務。

為了解決堆石（柳條）攔河壩運行及管理上存在的問題，近年來我省的水利工作者借鑒了其他兄弟省區在此類工程改造上的先進技術和管理經驗，結合我省對攔河壩工程在運行和管理上的要求，提出了許多改造堆石（柳條）攔河壩的好方法，加快了該類工程的改造和建設步伐。為了尋找一種既經濟又比較現實的堆石（柳條）壩改造方案，本文結合阿倫河灌區渠首攔河壩改造設計，提出了利用全閘改造工程結構，與目前其它改造方案相比較，具有投資少、改造快、管理運行方便等優點，現將有關設計情況介紹如下：

2 基本情況

阿倫河灌區渠首攔河壩位于齊齊哈爾市梅里斯達斡爾族區臥牛吐達斡爾族鎮三道罕村附近的阿倫河下游段，渠首控制設計灌溉面積1 267 hm2，是梅里斯達斡爾族區一處重要的自流引水灌區。該灌區始建于日偽時期，1973年以前渠首為柳條壩，1973年后改建為攔河閘。1983年后，由于管理不善，各項配套設施不完善，攔河閘水毀，不能使用。為了使水田得到灌溉，由于受到資金限制，由當地群眾投資、投勞重新恢復了柳條壩。柳條壩長30 m，平均壩高3.0 m，頂寬3.0 m左右，頂高程154.40 m，引渠位于上游左側80 m處，設計引水流量2.5 m3/s，壩右岸為自然灘地，平均高程 154.60～154.70 m，灘地寬1.3 km。

阿倫河灌區渠首以上流域面積6 700 km2，阿倫河那吉站設計洪水采用《松花江流域防洪規劃》水文協調成查，資料應用到1998年，特大值處理3次洪水，首位洪水重現期113 a，求算出該渠首各頻率設計洪水，見表1，平槽流量42.4 m3/s。

表1 阿倫河設計洪水成果表

結合近20 a攔河壩實際運行及觀察，該攔河壩工程主要存在以下問題：

1）壩肩灘地沖刷嚴重

由于阿倫河河道寬一般20～30 m。攔河壩頂高程基本與灘地齊平，當上游河道發生平槽流量時，壩上、下游水位差最大，常常造成壩肩水毀和灘地沖溝，根據實際運行，平均沒年發生2～3次壩肩水毀或灘地沖刷破壞，嚴重影響了攔河壩主體工程的安全運行。

2）修復工程量大，施工困難

由于多年來的運行，渠首附近已造成幾處較大沖溝，為保證灌區正常引水，不但主河道修筑柳條壩，而且幾道河汊也要修筑柳條壩，工程量非常大，交通不便。全部用人工來完成，給當地農民造成很大的負擔。

3）壩前河道落淤嚴重

阿倫河河道比降較陡，柳條壩不具備沖砂設施，造成壩前淤積嚴重，影響了河道的泄洪能力。

4）運行管理困難

由于柳條壩每年都受到不同程度的水毀，因此，每年投入的維修管理費用很大。預計每年30萬元～50萬元。

3 改造方案的擬定及比較

3.1 改造方案的擬定

3.1.1 攔河閘改造方案

攔河閘改造方案主要由進口段（岸墻、鋪蓋）、閘室、出口段等組成。

1）進口段。

進口段布置采用兩種型式，上游為長25.0 m的混凝土板護砌段，下游（閘室前）為長8 m的鋼筋混凝土鋪蓋，厚0.3 m，進口段翼墻及岸墻均采用懸臂式結構，墻頂寬0.3 m，底寬0.9 m，前后趾板寬4.5 m，厚0.25～1.0 m。

2）閘室

閘室結構采用開敞式，考慮今后的運用調度方便，設為3孔，每孔凈寬4.5 m，設計墩寬0.75～1.0 m，閘室上設工作橋和交通橋。

3）出口段

出口段主要為護坦、海漫及防沖槽，下游翼墻采用八字形，擴散角為3.6°，墻體采用懸臂式結構，尺寸同上游翼墻。消力池深0.75 m，底板厚0.5 m，池長為16 m，在8 m處設工作縫。海漫段采用厚0.35 m的干砌石護底，護坡采用現澆混凝土板，末端設防沖槽。

3.1.2 堆石壩

根據現有河道，壩長30 m，平均壩高3.0 m。壩頂寬1.5 m，頂高程154.40 m，上游邊坡1∶2，下游邊坡1∶5，左右兩岸做塊石護砌，壩下設塊石護底，增設沖砂閘，孔寬3.0 m。

3.1.3 閘壩結合方案

該方案設矮壩，壩高為1.0 m，與閘結合，右側設沖砂閘，孔寬3.0 m，其它結構同于攔河閘方案。

3.2 方案比較

阿倫河枯水期流量小，水位很難滿足灌溉要求，必須靠攔河壩雍高水位，而溢流壩不適合該渠首工程。根據以上幾種改造方案，分別就其排水、泄洪、沖砂，運行管理及工程投資等方面，進行綜合比較，比較結果認為，攔河閘是該攔河工程最優方案，其主要優點是：

1）排冰效果好

阿倫河凌汛期流量小，水深淺，冰塊尺寸不大，可將攔河閘打開排冰，其效果優于其它方案，閘前不易形成冰壩。

2）滿足泄洪要求

由于本方案閘底板高程平于河底，平槽流量時，水位雍高僅為0.11 m，不影響河道的正常泄洪。

3）投資省

本方案工程量偏小，投資相對省，見表2。

4）減少閘前淤積

由于閘底板高程平于河底，使壩址處過水斷面加大，減少雍水高度，閘流速變化小。懸移質落淤量也將減少，不至于因逐年淤積河道而影響河道的行洪能力。

5）運行管理方便

本方案完全采用了人工直接控制的閘結構，起降靈活，水位滿足灌溉要求時，將閘門全部打開，不影響泄洪。

表2 方案比較表

4 結語

1）本文通過對阿倫河灌區渠首攔河壩改造方案的比較，提出了適合本工程特點的結構型式即攔河閘工程。

2）攔河閘工程有效地降低了壩頂高程，避免了大流量時發生的沖刷破壞，具備較好的泄洪、防沖性能。

3）工程量和投資均略少于其他具有相同性能的攔河壩改造方案，通過工程實踐，相信攔河閘工程將成為一種老渠首攔河壩改造的較好形式之一。

4）攔河閘工程需解決好灘地穩定問題，應增加固灘工程，以防止河道改道。