基于洮南市四海泡水庫引水工程設計

劉 玲

(洮南市河道堤防管理站，吉林洮南137100)

1 工程概況

洮南市四海泡水庫位于吉林省洮南市安定鎮四海村境內，系平原水庫，集水面積37 km2，總庫容4 700萬m3，主要水源為引洮干渠引水。

該水庫始建于1974年，是由引洮干渠通過創業水庫供水和承擔分洪任務的水庫，以農民春季坐水種和灌溉為主，結合養魚和發展旅游業的綜合利用水庫。建庫以來，它已經在養魚、灌溉耕地、調節地方氣候、改善生態環境等方面發揮了重要作用。

水庫區域交通比較便利，工程區內有洮南到向海線公路通過，各鄉鎮到各村屯的鄉道與公路相通，縱橫交錯，四通八達，鄉道直通水庫。四海泡水庫的功能是以灌溉、養魚為主，兼有下游農田和村鎮的防洪。

由于近年水庫沒有進水，使引渠淤積嚴重，致使引洮分洪的水不能正常進入庫區，水庫不能正常發揮效益。另外，庫區周圍有大面積的耕地，地面高程低于正常蓄水位，如果水庫正常蓄水，將會把這些土地淹沒使周邊農戶的土地人均占有量減少。因此，需在庫區周圍筑壩，以保護現有耕地，確保水庫正常蓄水。

2 工程任務及規模

2.1 工程任務

本次四海泡水庫引水工程設計主要任務:

1)庫區進水口處開挖引水渠，以使引洮分洪的水能順利進入庫區。

2)在庫區266.7 hm2耕地周圍筑壩，用以水庫正常蓄水時擋水，不使耕地面積受損。

3)在引渠進口處修進水閘1座。

4)原有壩體簡易模袋護坡修復30 m。

5)原有壩體有420 m沒有做護坡處理，此次將其壩前坡用簡易模袋做護坡處理，用以防止風浪沖刷壩體。

2.2 工程規模

四海泡水庫集水面積37 km2，總庫容4 700萬m3，主要水源為引洮分洪干渠引水。水庫正常蓄水位158.20 m，相應庫容為4 100萬m3;設計洪水位為158.43 m，相應庫容4 700萬m3;死水位為157.00 m;相應庫容420萬 m3。

3 工程布置及建筑物設計

3.1 設計依據

3.1.1 工程等別及建筑物級別

根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252—2000)和《防洪標準》(GB50201—94)的規定，該水庫設計標準為10 a一遇洪水。水庫工程等別為Ⅳ等，主要建筑物為4級，次要建筑物為5級，臨時建筑物為5級。

3.1.2 設計基本資料

3.1.2.1 規程、規范及計算手冊:

1)《水利水電工程初步設計報告編制規程》DL5021—93;2)《水工建筑物抗冰凍設計規范》SL211—98;3)《碾壓式土石壩設計規范》SL274—2001;4)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252—2000);5)《防洪標準》(GB50201—94);6)《水閘設計規范》SL265—2001;7)《水力學計算手冊》;8)《水庫工程管理設計規范》(SL106—96);9)《水利水電土工合成材料應用技術規范》(SLT225—98);10)《水工建筑物荷載設計規范》DL5077—1997;11)《水工鋼筋混凝土結構設計規范》SL/F191—96。

3.1.2.2 水文地質設計參數

水庫所在地區的非汛期多年平均風速為WNW15.05 m/s，汛期多年平均風速為SSW10.57 m/s，最大凍土深度為2.0 m。本區基本地震烈度為Ⅳ度。

3.2 工程設計

本次引水工程主要設計內容包括:①引水渠道開挖;②引水渠進口引水閘;③新筑土壩填筑及簡易模袋護坡;④原壩壩體簡易模袋維修;⑤原壩壩體簡易模袋護坡。

3.2.1 引水渠工程設計

引水渠設計底寬8 m，渠內側邊坡1∶1.5，兩側土堤寬2 m，渠外側邊坡1∶1.5，渠道全長1 400 m。設計流量10 m3/s。

3.2.1.1 渠道水利計算

渠道設計流量為10 m3/s，渠道土質為黏性土，比降為1/2000，邊坡系數m=1.5查表知n=0.025計算如下:

1)根據Q=AC√Ri

擬選底寬為8 m，水深1.2 m，復核流量。

其中:過水斷面A=bh+mh2=11.76m2

濕周x=12.33m

水力半徑R=0.95

謝才系數C=R1/61/n=0.95

則Q=10.16m3/s滿足過流要求。

式中:Q為流量，m3/s;A為過水斷面面積，m2;C為謝才系數;X濕周，m。

由以上計算可知，渠道底寬8 m，邊坡1∶1.5，滿足要求。

3.2.1.2 土渠堤頂超高計算

計算公式為:

式中:⊿為堤頂超高，m;h渠道水深，m;經計算堤頂超高為0.5 m。

3.2.1.3 渠道深度計算

故渠道深為1.2m+0.5m=1.7m

3.2.2 引水閘設計

引水渠進口處設一座進水閘，閘門形式采用原洮南市創業水庫除險加固工程過閘流量為10 m3/s的閘門圖紙，閘門孔數為2孔。

進口段為八字型鋼筋混凝土翼墻，高2.3 m，底板采用厚為0.50 m的鋼筋混凝土護底，底板高程為157.60，混凝土墊層厚為0.10 m?；炷翗颂枮?C 20，F 200)，混凝土墊層標號為C 15。

閘室段閘底板、閘墩和閘架組成。閘底板高程為157.60 m，厚1.50 m，閘墩厚0.60 m。下設混凝土墊層，厚0.10 m。閘門采用鑄鐵平板閘門，尺寸為PGZ(1.65m×2.0m)(寬×高)，啟閉機采用螺桿手電兩用8t啟閉機?；炷翗颂枮?C 20，F 200)，混凝土墊層標號為C 15。

出口段連接段由消力池、擋土墻及海漫組成，消力池為鋼筋混凝土結構，消力池深0.5 m，底板厚0.5 m，擋土墻為鋼筋混凝土結構，海漫段為0.2m厚混凝土板塊，下設混凝土墊層，墊層厚為0.1 m?；炷翗颂枮?C 20，F 200)，混凝土墊層標號為C 15。出口處兩側用0.5×0.5×0.15m的混凝土板塊護坡。

3.2.3 土壩設計

3.2.3.1 壩體設計

為保護庫區耕地，需在耕地周圍修壩，用以擋水。壩體全長5 500 m，壩體參數采用《洮南市四海泡水庫除險加固工程初步設計》中的計算結果。壩頂高程為159.78 m，迎水坡邊坡為1∶2.5，背水坡過坡為1∶2，壩頂寬4 m。

3.2.3.2 壩體迎水坡簡易模袋護坡設計

壩體迎水坡采用簡易模袋護，平均厚度為20 cm;模袋下鋪無紡布;上部設素混凝土封頂，寬度為50 cm，深50 cm;下部設素混凝土腳槽深50 cm，底寬30 cm，頂寬80 cm;兩側用素混凝土封邊，寬50 cm，深50 cm;每個包中插一根φ12鋼筋。模袋混凝土標號為(C20，F200)。

3.2.3.3 原壩簡易模袋維修

原有壩體為簡易模袋護坡，經過多年運行，有30 m需重新處理，處理方法仍采用簡易模袋護坡，邊坡及尺寸按原壩模袋護坡尺寸。平均厚度為20 cm;模袋下鋪無紡布;上部設素混凝土封頂，寬度為50 cm，深50 cm;下部設素混凝土腳槽深50 cm，底寬30 cm，頂寬80 cm;兩側用素混凝土封邊，寬50 cm，深50 cm;每個包中插一根 φ12鋼筋。處理長度30 m。模袋混凝土標號為(C20，F200)。

3.2.3.4 原壩體護坡設計

原有壩體有420 m沒有做護坡處理，為了保證正常蓄水后的壩體安全，此次將這420 m用簡易模袋護坡，壩頂高程為159.78 m，迎水坡邊坡1∶2.5，模袋平均厚度為20 cm;模袋下鋪無紡布;上部設素混凝土封頂，寬度為50 cm，深50 cm;下部設素混凝土腳槽深50 cm，底寬30 cm，頂寬80 cm;兩側用素混凝土封邊，寬50 cm，深50 cm;每個包中插一根 φ12鋼筋。護坡長度420 m。模袋混凝土標號為(C20，F200)。

4 施工組織設計

4.1 施工條件

4.1.1 對外交通

水庫區域交通比較便利，工程區內有洮南到向海線公路，各鄉鎮到各村屯的鄉道與公路相通，縱橫交錯，四通八達，鄉道直通水庫。

4.1.2 工程布置

水庫引水工程包括:①引水渠道開挖;②進水閘;③新筑壩工程;④原有壩體簡易模袋維修;⑤原有壩體簡易模袋護坡工程。引水渠全長1 400 m，進水閘一座，設計過閘流量10 m3/s，新筑壩全長5 500 m，壩頂高程159.78 m，原有壩體簡易模袋維修30 m，原壩壩體簡易模袋護坡420 m。

4.1.3 施工場地條件

施工區為平原地形，施工場地寬闊。

4.1.4 建筑材料的來源及水電等的供應條件

本工程所需的主要建筑材料有水泥、鋼筋、砂、卵石、柴油、汽油、板枋材，除砂石外，其余材料均從洮南市購買?；炷链止橇闲璧戒鲜懈ｍ樻傎徺I，細骨料需到洮南市五家戶購買，交通便利，料場儲備能滿足工程用量要求。

工程施工用水、用電較方便。施工及生活用水全部使用地下水，施工用電部分可接水庫電源，其余部分采用40 KW柴油發電機組。

4.2 主體工程施工

4.2.1 土方工程

包括土方開挖和土方填筑，先進行開工前的準備工作，核實料場位置，修建相應的施工道路，備好施工設備等。在施工中采用機械與人工相結合的施工方法，以機械施工為主，采用74 kW推土機推土及碾壓整形，整形時配合人工。

土壩施工嚴格按照《碾壓土石壩設計規范》的有關規定進行施工。土壩填筑標準:黏性土壓實度≥0.96，非黏性土相對密度≥0.70。壩體填筑前，清除壩基表面的雜草、雜物等。填筑時，作業面應統一鋪土，統一碾壓，鋪料厚度每層30 cm，碾壓機械行走方向平行于壩軸線，機械碾壓不到的部位，應輔以夯具。壩身全斷面填筑完畢后，應作整坡壓實及削坡處理。

4.2.2 混凝土施工

閘及封邊、封頂、護腳混凝土施工采用0.4 m混凝土拌和機拌制混凝土，1.1 KW插入式振搗器振搗。

4.2.3 簡易模袋施工

簡易模袋施工前，應先將坡面壓實，整平，鋪無紡布，無紡布搭接長度為30 cm，后鋪模袋布，鋪完后用鐵釬進行固定。在灌注過程中，及時將袋內的氣體放凈，保證混凝土表面不出現氣泡現象。

4.3 施工總平面

施工總平面應注意的是:1)根據工程規模，施工地地條件，確定采用集中分散相結合的布置方式;2)場地布置即要便于施工，又要不影響施工區現有設施;3)充分利用管理處現有設施，減少臨時工程規模;4)施工布置盡量少占耕地。

5 環境影響評價

5.1 對地表水環境影響評價

水庫引水工程的實施，可有效提高洮兒河水水源的利用水平，緩解本地域的水量供需矛盾。使水庫的水源得到改善，減少水體的富營養化，提高水環境質量，保護原有濕地面積不再減少。同時，保護了周圍的266.7 hm2耕地不受蓄水影響，解決春播坐水種面積1 600 hm2，灌溉水田333.3 hm2，還可解決8萬頭大牲畜、15萬頭小牲畜的飲水問題。

5.2 地下水環境影響

隨著工程的實施，可以相對減少地下水開采量，抑制由于近年來持續干旱地下水位逐年降低。通過水庫蓄水量的增加，對區內的地下水有一定補充，并能有效穩定區域內地下水的礦化度，改善當地人畜的飲水水源。

5.3 生態環境影響

通過四海泡水庫引水工程的實施，改善了區域內自然保護區生態環境，近些年由于受全球氣候變化影響，特別是氣候變暖，區內降水減少，地面徑流減少，地下水補給減少，干旱擴大，局部地方出現了荒漠化。庫區水源得不到保障，四海泡水庫及周圍泡沼水位逐年下降，水面減少，周邊地區的濕地面積也相應減少。通過蓄水，保障水源供給，恢復濕地面積。使區內生態系統的水禽動物的食物供應得到豐富，促進生態平衡，使生態環境健康發展。

6 結語

四海泡水庫引水工程完工后，能夠充分利用水庫自身的條件，大力發展多種經營，實行濕地保護、農、林、漁、旅游共同發展的目標。