對金溝河渠首樞紐工程改建的幾點建議

宋傳江

（新疆維吾爾自治區金溝河流域管理處，新疆 沙灣 832100）

對金溝河渠首樞紐工程改建的幾點建議

宋傳江

（新疆維吾爾自治區金溝河流域管理處，新疆 沙灣 832100）

金溝河渠首樞紐工程是金溝河的重要控制性工程，文章就金溝河渠首樞紐由于受新疆高寒地區和多泥沙等自然地理因素影響，存在泥沙處理不暢、結構布置無法滿足運行要求和建筑物老化破損等問題進行了分析，并從合理布置建筑物結構形式、提高建筑物混凝土等級標準和增加泥沙淤積處理能力等方面，對工程改建提出了建議，以期為金溝河渠首樞紐改建工程提供參考。

金溝河；渠首樞紐工程；改建

1 工程概況

金溝河發源于天山山脈的依連哈比爾尕山北麓，地處新疆塔城地區沙灣縣境內，流域總面積2626km2，多年平均徑流量為3.54億 m3。金溝河渠首樞紐工程位于金溝河出山口處，始建于1959年，1962年竣工投入運行，是一座以農業灌溉為主的費爾干式（人工彎道式）引水樞紐工程。工程主要承擔向兵團第八師和沙灣縣的供水任務，工程以下所轄農業灌溉面積65萬畝。

工程由進水閘、泄洪沖砂閘、泄洪閘、自潰壩及上下游連接段組成，為Ⅲ等中型水利工程。1988年和2001年因渠首樞紐工程處河流泥沙淤積，嚴重影響樞紐工程運行分別實施了樞紐工程底板和人行橋加高。

2 存在的問題及原因分析

2.1 抵抗風險能力低

由于金溝河河水中泥沙含量大，受季節性來水影響，泥沙無法經樞紐工程及時處理，在樞紐工程前河床引水河段和后排水段末端大量淤積，不斷抬高河床，當遇較大洪水時過流能力不足，工程抵御突發性洪水和自然災害的能力明顯減弱，給工程的運行帶來安全隱患。

根據八家戶水文站資料統計和推算，金溝河出山口處多年平均懸疑質輸沙量為（75.5×104）t，多年平均推移大量質輸沙量為（11.3×104）t，多年平均輸沙量為（86.8×104）t，由于金溝河來水量主要集中6～8月份，約占全年來水量的 70%左右，且年內分配極不均勻，因此除汛期部分泥沙被攜帶到下游河道外，其他大部分泥沙均因來水量小和水流挾沙能力不足在樞紐工程前后斷面淤積，每年汛前和汛后只能借助機械進行清理，增加了運行成本，且作用效果不明顯，泥沙很快達到原淤積高度。

2.2 樞紐工程破損嚴重

由于樞紐工程混凝土設計標準偏低，建筑物混凝土強度、抗凍和抗滲能力嚴重不足，雖閘底和閘墩混凝土的鉆取芯樣進行軸心抗壓強度絕大部分及加彈強度均大于原設計15MPa強度等級，但混凝土設計只相當于現在的 C15，F100，W3的標準。因此，樞紐工程在實際管理運行中，進水閘、泄洪沖砂閘閘墩及閘底板混凝土沖磨十分嚴重，閘墩處沖磨掏空最深處達30～40cm，牛腿混凝土有掉角現象，上下游面護岸的漿砌石也沖磨損壞較為嚴重。

每年需花費大量財力和物力進行修補和處理，處理后運行效果同樣不太理想，維修部位一般只能保證1～2年的使用壽命，而其他部位也在不停的破損。頻繁的維修制約了工程運行管理效果的發揮。同時樞紐工程設備如閘門及啟閉機系統存在閘門變形、啟閉機漏油、斷齒、鋼絲繩斷及啟閉機震動異常等問題，每年必須定期維護2～3次。樞紐工程無法滿足目前安全使用要求。

2.3 樞紐布置不合理

金溝河渠首樞紐工程采用費爾干式設計原理，即樞紐工程通過在閘前設有人工彎道式環流斷面的形式，以達到正面引水、側面排砂的目的。由于設計的人工彎道斷面較寬，河道來水較小且分散，攜砂能力被減弱和消失，多年使用人工彎道起不到應有的作用，泥沙在彎道凸岸一直到閘前大量淤積，即使遭遇大水，受來水時間較短的原因，攜砂能力十分有限，排砂能力達不到設計效果。

針對水流攜砂能力不足，金溝河采取了在閘前增加導流墻束窄斷面的措施，但由于水流主力在引水側，導致大量泥沙進入引水干渠，加劇了渠道的磨損，同時由于閘前大部分泥沙無法排除，造成了安全隱患，因此，費爾干式渠首正面引水和側面排砂的布置形式不適合目前金溝河渠首樞紐工程運行的要求。

3 改建措施及建議

金溝河渠首樞紐工程由于建設和使用均較早，到現在已使用 53年了，通過多年運行主要是存在設計標準偏低、抵抗自然災害能力弱、設計布置不合理和泥沙處理不暢等問題，通過以上原因分析，建議在金溝河渠首樞紐工程改建設計中可以采取以下措施。

3.1 合理規劃布置樞紐工程形式

根據金溝河渠首樞紐工程多年運行管理經驗和借鑒新疆多泥沙渠首布置形式成功案例，建議改建樞紐工程采取正面排砂、側面引水的布置形式，在滿足設計引水和防洪標準的前提下，束窄閘前河道引水斷面，設計并延長引水閘和泄洪閘間前后導流墻，以提高樞紐工程攜砂排砂的能力。

3.2 提高樞紐工程混凝土強度等級標準

由于金溝河泥沙中粗顆粒較大，部分顆粒直徑達到 60～80cm，對樞紐工程運行造成極大的破壞，普通標準混凝土根本無法滿足其抗撞要求，同時由于水流中顆粒物含量多，長期磨損建筑物，造成混凝土磨損、磨穿，降低了樞紐工程強度。因此設計金溝河渠首樞紐改建工程，其混凝土標準必須滿足抗沖撞、抗磨損和新疆高寒地區抗凍脹變形的高要求。

3.3 增加樞紐工程前后泥沙淤存能力

由于金溝河渠首樞紐工程經多年運行，泥沙在樞紐工程前后大量淤積，形成了較厚的淤積層，如改建中考慮清淤則投資較大，且效果作用不明顯。建議在改建中在原閘底板高程基礎上提高閘底板設計高度 2～3m，以在樞紐工程前后形成一定的淤積庫容，以達到良好處理泥沙的同時和有效延長樞紐工程使用壽命的目的。

4 結語

金溝河渠首樞紐工程是保障金溝河下游兵團第八師和沙灣縣工農業用水的重要控制性樞紐工程，其運行工況的好壞直接影響著灌區工農業生產和人民群眾的生產生活，對流域水資源配置和促進地方經濟發展起著舉足重輕的作用。

因此，改建金溝河渠首樞紐工程是十分必要的，通過改建，金溝河渠首樞紐工程將更具適用性、耐久性和可靠性，將有效解決長期困擾金溝河運行的泥沙淤積問題，使泥沙得到較好處理，增強建筑物抗破壞的能力，極大提高工程使用壽命，通過引水和排砂作用的良好發揮，達到為運行管理提供保障和為灌區提供良好服務的目的。

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［3］錢軍民，陳臣.淺談軟基地質對金溝河工程建設影響與處理［J］.水利技術監督，2012（04）.

［4］錢新妮，陳臣.淺談疊渠方案在金溝河工程建設中的應用與評價［J］.水利技術監督，2012（05）.

［5］魯兵，何文權.金溝河流域渠首泥沙處理及綜合利用［J］.水利規劃與設計.2013（04）.

TV61

：B

：1008-1305（2015）05-0080-02

10.3969/j.issn.1008-1305.2015.05.029

宋傳江（1969年—），男，高級工。