九龍水庫引水建筑物的設(shè)計與布置

黃 濤，馮 華

(黑龍江省八五四農(nóng)場水務(wù)局，黑龍江虎林158403)

1 引水建筑物的設(shè)計與布置

九龍水庫引水導(dǎo)流洞主要功能為工業(yè)供水和環(huán)境供水，兼有在水庫施工期間施工導(dǎo)流的作用。供水最大引用流量0.848 m3/s，施工導(dǎo)流設(shè)計流量為35.54 m3/s。

引水建筑物的布置，需要對左岸與右岸進(jìn)行方案比較。如果布置在右岸，則輸水管線需要穿過鐵路路基，勢必會對鐵路路基造成一定的影響。最后選定在左岸布置引水建筑物，輸水管線可以從鐵路橋橋孔通過。引水建筑物布置在左岸，溢洪道的右側(cè)，輸水管線不需跨河，輸水管線短。本著開挖小、引水洞基礎(chǔ)盡量落在基巖上的原則，將引水洞軸線選在壩軸線的0+122.54 m樁號處，并使洞軸線與壩軸線垂直。

引水導(dǎo)流洞工程主要包括進(jìn)口引渠、取水口、涵洞、交通橋、消力池、海漫、出水管等部分。

1.1 進(jìn)口引渠

引渠全長42.25 m，底寬15 m，邊坡1:1，設(shè)計坡降1:17.65，引渠與河道平順連接。取水口兩側(cè)采用混凝土弧型擋土墻兼做導(dǎo)流墻，半徑15 m，圓心角72°，使進(jìn)水口形成良好的進(jìn)水條件，底板采用混凝土底板。

進(jìn)水渠兩側(cè)采用50 cm厚的漿砌塊石護(hù)砌，下面鋪設(shè)20 cm厚的碎石墊層，20 cm厚的粗砂墊層。進(jìn)水渠底采用漿砌塊石護(hù)砌厚50 cm，在卵石混合土地面上鋪設(shè)一層碎石墊層厚20 cm。

1.2 取水口

1.2.1 設(shè)計原則

考慮施工導(dǎo)流及施工圍堰，取水口設(shè)計成塔式取水口，取水口距壩軸線67.9 m。取水口段長12 m，主要由閘門及攔污柵的布置所決定，清污機工作需要攔污柵傾斜一定的角度，所以設(shè)計攔污柵與水平面的交角為85.5°。

取水口段寬度為5.9 m，根據(jù)施工導(dǎo)流水位和流量確定導(dǎo)流進(jìn)水口底坎高程為255.20 m，閘孔尺寸為2.3 m×2.3 m×1孔。

壩前設(shè)計洪水位293.47 m與死水位265.00 m之差28.47 m。根據(jù)分層取水原則及供水實際情況確定分2層取水，第1層取水口頂高程為273.50 m，第2層取水口頂高程為264.00 m，各層取水閘門孔口尺寸均為2.3 m×2.0 m×1孔。

運用期根據(jù)庫區(qū)不同水位，分別開啟不同部位閘門引水。

1.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

塔式取水口由底板、邊墩、胸墻及閘門共同組成一封閉式取水口。在供水閘門前設(shè)攔污柵。閘門后設(shè)排氣孔。取水塔啟閉平臺高程與壩頂高程同高，為295.50 m，在壩頂與取水塔啟閉平臺之間設(shè)交通橋，橋?qū)?.5 m，橋面板由混凝土柱支承，交通橋混凝土柱基礎(chǔ)坐落在涵洞兩側(cè)邊墻上，啟閉平臺上設(shè)有排架，排架上放置卷揚式啟閉機，滿足閘門啟閉要求[1]。

1.2.3 取水塔防凍處理

冬季取水塔周圍水面冰層會產(chǎn)生很大的冰壓力，因為閘門不能承受冰壓力，并且過大的冰壓力會威脅到取水塔的穩(wěn)定，所以需要考慮融冰或破冰措施。

1.3 涵洞

涵洞施工期主要功能是施工導(dǎo)流，施工導(dǎo)流流量35.54 m3/s，運用期主要功能為工業(yè)供水和環(huán)境供水，最大引用流量0.848 m3/s。所以根據(jù)施工導(dǎo)流流量及壩斷面形式擬定涵洞長157.00 m，斷面尺寸由2.3 m×2.3 m×1孔混凝土方涵漸變?yōu)橹睆溅?2.2 m混凝土圓涵，根據(jù)庫區(qū)死水位及地質(zhì)剖面圖確定涵洞進(jìn)口底板頂高程為255.20 m，設(shè)計出口底板頂高程254.00 m，設(shè)計比降為1∶131。因該涵洞位于壩下，為防止不均勻沉陷，將涵洞底板以下的卵石混合土及強風(fēng)化巖層全部清除，直到弱風(fēng)化基巖，其間回填素混凝土。

為增大涵洞與黏土心墻接觸面積，考慮受力條件將與黏土心墻接觸的涵洞邊壁放緩，頂厚1.0 m，根部厚1.2 m。

1.4 交通橋

壩頂與取水塔啟閉平臺之間設(shè)交通橋，橋面高程為 295.50 m，橋面寬 4.5 m，橋長 65m，每跨長13 m，共分5跨。

橋面采用預(yù)制混凝土空心板梁，面層澆注瀝青混凝土。橋面板由混凝土排架柱支承，排架柱基礎(chǔ)落在涵洞兩側(cè)邊墻上，排架柱直徑分別為1.20 m、1.00 m。

1.5 出口消能防沖設(shè)計

在施工導(dǎo)流期，涵洞出口需接消力池，再接海漫段，然后接下游河道。施工導(dǎo)流完成后，在涵洞出口處設(shè)置閘閥段。所以需綜合考慮消力池與閘閥段的設(shè)計。

消力池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，消力池寬度為15 m，從涵洞出口到消力池末端長度為10 m。海漫為塊石、礫石、粗砂結(jié)構(gòu)，塊石厚30 cm，碎石厚20 cm，粗砂厚10 cm，海漫段寬度為15 m，長度為10 m，邊坡為1∶1，海漫末端接入主河道。

施工導(dǎo)流完成后，在原消力池的基礎(chǔ)上，修建閥門控制室。

施工導(dǎo)流完成后，在閥門控制室下游接Φ=1.0 m的玻璃鋼管，滿足環(huán)境供水要求，玻璃鋼管的末端接到溢洪道的尾渠，利用溢洪道的尾渠導(dǎo)入下游。

在閥門控制室出口處設(shè)置軟墊層，長10 m，碎石20 cm，砂礫石10 cm，玻璃鋼管最后用土埋上。玻璃鋼管的出口用混凝土進(jìn)行護(hù)砌，出口底高程為253.90 m。

施工導(dǎo)流完成后，涵洞出口處設(shè)閥門控制室。控制室平面尺寸:10.48 m×15.00 m，底板高程252.80 m，高10.80 m。室內(nèi)設(shè)偏心異徑管(DN2200X1000)與涵洞出口鋼法蘭連接。

室內(nèi)布置2道電動閘閥控制環(huán)境放流鋼管;布置1道電動閘閥及1道電動蝶閥控制工業(yè)供水鋼管;布置2條DN1000輸水鋼管，其中1條作為更換超聲波流量計時的備用鋼管。

控制室外設(shè)流量計井，平面尺寸6.20 m×8.00 m，底板高程252.80 m，井高3.70 m，布置1臺DN1000超聲波流量計，計量水庫出水。遠(yuǎn)期預(yù)留DN700法蘭與遠(yuǎn)期工業(yè)輸水管相接。

2 結(jié)語

在九龍水庫樞紐布置設(shè)計中，結(jié)合本工程開發(fā)的特點，引水建筑物的壩下涵洞建基面置于弱風(fēng)化基巖，其間回填素混凝土，并將壩下涵洞與黏土心墻接觸的涵洞邊壁放緩，并在施工過程中嚴(yán)格要求，目前大壩已經(jīng)蓄水，此部位未出現(xiàn)滲漏點，引水建筑物的布置是合理的。

[1]朱索貴，朱萬清，孫友臣，韓清科.宋集屯水庫引水建筑物設(shè)計施工中借個問題的探討[J].黑龍江水利科技，1998，26(01):56.