淺析衛(wèi)星灌區(qū)渠首沖沙泄洪閘工程

楊慶華

(齊齊哈爾市水利勘測設(shè)計(jì)研究院，黑龍江 齊齊哈爾市 161006)

1 工程簡介

衛(wèi)星灌區(qū)是黑龍江省北部跨齊齊哈爾市和黑河市兩大行政區(qū)的大型引水灌溉工程。渠首工程地理位置在E125°57′，N48°32′。灌區(qū)位于訥謨爾河中下游，行政所屬為五大連池市團(tuán)結(jié)鄉(xiāng)、和平鎮(zhèn)、太平鄉(xiāng)的一部分，克山縣北興鎮(zhèn)一部分，訥河市九井鎮(zhèn)、訥南鎮(zhèn)一部分。衛(wèi)星灌區(qū)引水渠渠首位于訥謨爾河中游土泥淺附近，距訥謨爾河上游的大型水庫山口水庫142km。灌區(qū)總土地面積3.02×104hm2，灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積2.17×104hm2。

2 工程布局

為解決灌區(qū)渠道淤積及訥謨爾河行洪能力。通過多年運(yùn)行的觀測，選擇在距溢流壩左岸180m處設(shè)置沖沙泄洪閘，位置與溢流壩同一軸線。該處下游165m處有一主叉河道，沖沙泄洪閘下游海漫段與之連接，使泄流順暢進(jìn)入訥謨爾河主河道，達(dá)到?jīng)_沙泄洪目的。渠首工程包括溢流壩、沖沙泄洪閘、灘地溢流堰、土壩、渠首左岸防洪堤。

訥謨爾河衛(wèi)星渠首處20a一遇洪峰流量1910m3/s，50a一遇洪峰流量2790m3/s，平槽流量263m3/s。

2.1 沖沙泄洪閘流量及高程的確定

1)溢流壩壩頂高程的確定：

溢流壩現(xiàn)狀平均壩頂高程239.70m，壩長92m。壩頂高程確定的原則：灌溉期沖沙泄洪閘、灘地溢流堰不過流，滿足衛(wèi)星灌區(qū)引水流量及水位的同時(shí)還是要滿足下游灌區(qū)用水流量。

衛(wèi)星干渠渠首水位239.90m，根據(jù)引渠設(shè)計(jì)推求到溢流壩處水位為240.21m,試算壩頂高程滿足下游灌區(qū)用水流量28.16m3/s為止，確定壩頂高程為239.85m。

2)灘地溢流堰堰頂高程的確定：

灘地溢流堰現(xiàn)狀平均堰頂高程240.00m，堰長1061m。堰頂高程確定的原則：渠首處過平槽流量時(shí)，灘地溢流堰不過流，溢流壩、沖沙泄洪閘過流，上游水位即為灘地溢流堰堰頂高程。

上游水位為240.21m，確定灘地溢流堰堰頂高程為240.21m。

3)沖沙泄洪閘堰頂高程的確定：

堰頂高程確定的原則：①在一般情況下，為了多泄水、多沖砂，沖砂閘閘檻高程宜與河底齊平。②當(dāng)河流含沙量較大，而河床本身也經(jīng)常處于淤積情況時(shí)，閘底板高程可適當(dāng)抬高，但要低于進(jìn)水閘底板高程。

由于渠首處河流含沙量大淤積較嚴(yán)重故設(shè)沖砂閘，經(jīng)實(shí)測河床多年平均底高程為236.70m，衛(wèi)星干渠進(jìn)水閘閘底板高程237.55m，綜合考慮沖沙泄洪閘閘底板高程定為237.00m。

4)流量計(jì)算公式：

采用寬頂堰流公式：

(1)

式中：m為流量系數(shù)；σ為淹沒系數(shù)；B0為總凈寬；H0為堰上水深[1]。

表1 渠首各工程過流量統(tǒng)計(jì)表

2.2 渠首沖沙泄洪閘布置

沖沙泄洪閘為新建工程，其作用主要體現(xiàn)在：第一沖沙：減少渠首及引渠淤積，春汛過水避免對溢流壩面破壞。第二泄洪：非灌溉期、汛期及大于灌溉流量時(shí)泄洪，提高下游河道水位，減小溢流壩、溢流堰過流時(shí)上下游水位差，有利于河道穩(wěn)定。位于溢流壩左岸180m，樁號0+272處，與溢流壩同一軸線。

1)沖沙泄洪閘位置選擇：

由于衛(wèi)星渠首范圍大，渠首工程分散，擬定渠首沖沙泄洪閘位置有不同方案進(jìn)行比選。

方案Ⅰ：沖沙泄洪閘位置擬定在現(xiàn)有進(jìn)水閘附近原河道支岔上，建三孔泄水閘，每孔凈寬10m，閘底高程237.0m，可渲泄流量200m3/s，將主河道引到衛(wèi)星干渠進(jìn)水閘附近，縮短引渠長度，使沖沙泄洪閘和進(jìn)水閘工程集中，便于管理。

方案Ⅱ：沖沙泄洪閘布置在溢流壩左岸70m處，與溢流壩同一軸線，閘壩結(jié)合，泄洪集中，可保持現(xiàn)狀主河槽不改道。

方案Ⅲ：將沖沙泄洪閘位置選擇在距溢流壩左岸180m處，與溢流壩同一軸線，該處下游165m處有一主叉河道，與沖沙泄洪閘下游海漫段連接，使泄流順暢進(jìn)入訥謨爾河主河道，達(dá)到?jīng)_沙泄洪目的。

方案比較：本次通過現(xiàn)場勘察，從實(shí)測渠首及引渠現(xiàn)狀看，多年來引渠淤積量較小，沖沙泄洪閘不必靠近衛(wèi)星干渠進(jìn)水閘，且方案Ⅰ工程量、投資較大，此方案不可取。方案Ⅱ保證原主河道不改道，三升分干渠正常引水。但該方案閘址處多年維修加固溢流壩堆砌石方量較大，塊石埋深較深，沖沙泄洪閘施工時(shí)開挖困難，此方案不可取。方案Ⅲ將閘址左移選擇距溢流壩左岸180m處，與溢流壩同一軸線，既能使泄流順暢泄入訥謨爾河主河道，又不改變主河槽達(dá)到泄洪沖沙目的，同時(shí)施工容易，節(jié)省投資，因此沖沙泄洪閘位置選擇方案Ⅲ。

2)沖沙泄洪閘閘孔凈寬的確定：

渠首處過平槽流量時(shí)，由溢流壩、沖沙泄洪閘共同承擔(dān)，經(jīng)計(jì)算溢流壩過流量為33m3/s,泄洪沖砂閘過流量為230m3/s，經(jīng)計(jì)算閘孔凈寬為30m，選定閘孔為3孔，單孔凈寬10m[2]。

3)總體布置：

沖沙泄洪閘由進(jìn)口段、閘室段、消力池段及海漫段組成，總長度90.9m。

①進(jìn)口段：由12.96m長干砌石段和9.54m鋼筋混凝土鋪蓋組成。鋼筋混凝土鋪蓋段厚0.6m，底寬順?biāo)鞣较蛴?9m漸變到34m，底高程237.00，兩側(cè)為鋼筋混凝土擋土墻。

②閘室段：由閘底板、閘墩、工作橋及交通橋組成。

閘室長10m，寬分三孔，每孔凈寬10m，總寬34m，中墩分縫，根據(jù)河底高程確定進(jìn)口段閘底板高程為237.00m。

邊墩為扶臂式，頂寬1.0m，底寬1.8m，中墩為矩形，寬2.0m，根據(jù)兩側(cè)土壩現(xiàn)有頂高程，確定邊墩頂高程為242.78m。

閘墩上游部位設(shè)工作閘門，閘墩下游部位設(shè)交通橋，橋頂高程242.78m，橋面寬5m，長35m，為梁板式結(jié)構(gòu)。

③消力池段，長20m，寬由34m漸變到41m，池底厚1.0-0.8m，底板頂高程235.70m，消力池深1.0m。消力池兩側(cè)為懸臂式擋土墻，墻頂高程242.78m，漸降至239.80m。

④海漫段長35m，寬41m，頂高程236.70m，兩側(cè)采用塊石護(hù)坡，海漫末端設(shè)防沖槽，底高程234.70m，底寬2m，深度2.0m。

3 結(jié) 語

灌區(qū)以訥謨爾河為灌溉水源，水質(zhì)優(yōu)良，且地勢平坦，土質(zhì)肥沃，發(fā)展水稻灌溉具有得天獨(dú)厚的自然條件。渠首工程的配套與改造對改善灌區(qū)生產(chǎn)條件，擴(kuò)大灌溉面積，增加糧食產(chǎn)量，具有十分重要的意義。