新疆小山口二級電站引水渠道工程設計

丁 旭

（黃河勘測規劃設計有限公司，鄭州450003）

1 工程概況

小山口二級水電站位于巴音郭楞蒙古自治州境內的開都河下游和靜縣境內，在小山口電站（在建）下游7.5km。

小山口二級水電站為無壓引水式電站，直接從小山口水電站的左岸電站廠房尾水渠引水，電站裝機容量3×16.5MW。由于小山口電站尾水渠位于開都河左岸，因此小山口二級水電站引水及發電建筑物均布置在開都河左岸。經過相關技術、經濟比較，小山口二級電站引水建筑物采用引水明渠，引水流量196.5m3/s，為梯形明渠，渠道總長6096.22m。

2 地形地質條件

引水渠道布置在開都河的左岸灘地及Ⅲ級階地上，左岸灘地整體較為平坦，高程1243.0～1283.8m，Ⅲ級階地較為開闊平坦，階面高程1266.0～1307.0m。工程區內揭露地層為砂卵石層和砂壤土層 （厚度6.0～10.0m）和第三系（N1t）地層，主要巖性為泥質砂巖、（砂質）泥巖、砂巖互層。引水線路沿線覆蓋層滲透性強，基巖具有膨脹性和凍脹性，因此，在渠道工程設計時應考慮防滲、排水、保溫及抗凍脹等工程措施。

3 渠道工程設計

3.1 渠道布置

引水渠道為梯形明渠，沿開都河左岸灘地和階地布置。渠線主要根據渠道水位沿地形高程，盡量減少占壓耕地及兼顧土石方平衡等因素進行布置［1］。渠道總長6096.22m，底寬3.8m，邊坡系數2，渠底縱坡1/5000，為非自動調節渠道。

3.2 斷面

根據不同的地貌單元將引水線路分為兩大段：

3.2.1 灘區段

渠道長2320m，呈近東西向布置，在樁號0+062.5～0+630和1+262～1+662間為挖方段， 在樁號2+112～2+173之間為填方段，其他為半填半挖段。渠底高程1272.35～1271.93m。

3.2.2 階地段

渠道長3748m，呈東西向布置。其中樁號2+382～4+000段為挖方渠道，樁號4+000～5+300段為半挖半填段，樁號5+250～6+129.22段為填方渠道。渠底高程1271.93～1271.137m。

3.3 襯砌

3.3.1 灘區段

樁號0+062.5～1+450之間渠道渠底高程低于渠外地下水位，渠底板和護坡就易發生浮托破壞，考慮該段渠道采用渠坡暗管［2］（軟式透水管）自流+渠底逆止閥排水措施降低地下水，渠坡暗管逆止式集水箱布置間距30m，渠底中心設逆止式排水閥一排，間距為10m。同時考慮該段渠前700m渠基為泥質粉砂巖和泥巖的渠段可能發生凍脹破壞，對該類渠道抗凍脹設計采用1.0m砂礫石換填［3］保溫防護，鋪設方式從上至下依次為襯砌板、土工膜、砂礫石層。

3.3.2 階地段

渠道下水位均低于渠道底板高程，一般不需采取排水措施。但考慮渠內水外滲可能導致地下水位局部抬升，影響渠道檢修期穩定，考慮采用排水措施，具體布置方式同灘區段渠道排水設計。同時，考慮2+350～4+650渠段渠基為泥質粉砂巖和泥巖，渠水外滲可能引發凍脹破壞，對該段渠道也采取了保溫措施，設計采用7cm厚保溫苯板保溫防護。鋪設方式：從上至下依次為襯砌板、土工膜、保溫板、砂礫石墊層。

各段引水渠道均采用現澆混凝土板加復合土工膜防滲［4］的形式，渠底、渠坡0.1m厚混凝土板襯砌，縱、橫向伸縮縫間距為2.5m；渠坡角處設0.5m×0.5m混凝土齒墻；沿渠道縱向每隔30m設一道0.5m×0.5m的混凝土隔墻；渠坡頂處設預制混凝土路緣石。復合土工膜［5］規格兩布一膜，規格300g/0.6mm/300g，土工膜下設20mm砂漿找平層，土工膜上設20mm砂漿保護層。混凝土等級均為C20，抗凍等級F200，抗滲等級W6。

3.4 渠坡防護

為了匯集和排除渠道坡面雨水，防止渠坡沖蝕危及渠道安全，需對渠道坡面進行防護。

3.4.1 渠坡防護范圍及措施

渠坡防護范圍包括渠道一級馬道以上的二、三級岸坡。渠坡防護采用坡面排水和工程防護措施。

3.4.2 坡面防護

渠道岸坡的坡面迎水面采用空窗型漿砌石護坡，特點是自重大、抗傾覆能力強，對護坡基礎的小規模變形具有高度的適應性。以14.5m×7.5m為一整體砌筑，空窗采用3.0m×3.0m布置，砌石最薄處寬0.5m，厚0.4m，埋入土中0.3m，外露0.1m。背坡采用方格型漿砌石護坡，以14.0m×9.0m為一整體砌筑，采用間距4.0m菱形布置，砌石寬0.5m，厚0.4m，埋入土中0.3m，外露0.1m。護坡均鋪設在砂礫石基面上，避免暴雨情況下邊坡的水土流失。

3.4.3 坡面排水

在挖方段渠道，為了有效排除降雨在渠道坡面上產生的徑流，需要在坡面上設置排水溝，排水溝分橫向和縱向兩種，橫向排水溝與渠道水流方向垂直，設置在各級坡面及馬道上，間距70m；縱向排水溝與渠道水流方向平行，設置在各級馬道靠近坡腳一側，縱、橫向排水溝相互貫通。

縱、橫向排水溝均采用C15混凝土矩形槽，一級馬道排水溝縱向寬40cm，橫向寬45cm，溝深均為50cm，厚15cm；橫向排水溝穿過一級馬道時，在溝頂設置鋼筋混凝土蓋板，板長50cm，板寬75cm，厚10cm，底層設雙向受力鋼筋。二、三級馬道排水溝寬30cm，溝深30cm，厚10cm；橫向排水溝不設蓋板。

3.5 渠外防護堤及安全防護

3.5.1 防護堤

為了保證渠道內的水質，防止渠道左岸洪水入渠，以及泥沙、塵土、廢物進入渠道，在本挖方渠段需設置防護堤。防護堤設置在距堤頂2.00m處，防護堤高1.0m，頂寬1.0m，內、外邊坡均為1∶1.75。

3.5.2 安全防護設計

3.5.2.1 防護圍欄

為加強引水渠道的保護，在渠道管理范圍線上布置防護圍欄，圍欄材料采用金屬網，每隔2m設一根預制混凝土柱，柱體斷面0.15m×0.15m，柱體高3m，其中埋入地面以下1.0m，柱間用金屬網連接。

3.5.2.2 下渠臺階

為方便引水渠道檢修，沿渠道每隔2000m設一下渠臺階，左右岸相錯500m，臺階踏步從挖方渠道的一級馬道或填方渠道的堤頂開始，順坡向下布置至渠底，臺階踏步與渠道邊坡襯砌混凝土結合，級寬0.3m，級高0.15m，臺階凈寬1.0m。混凝土厚度0.1m，混凝土標號同渠道混凝土襯砌。

4 結語

（1）小山口二級電站地處嚴寒地區，引水渠道地質條件較差，覆蓋層滲透性強，基巖多具有凍脹性，且挖方渠道段地下水位較高，對引水渠道的結構設計要求較高，進行渠道襯砌結構設計時，應考慮渠道防滲、保溫、排水及抗凍脹等工程措施。

（2）通過文中采取的工程措施，目前水電站已經投入運行，引水渠道運行良好，取得了較好的經濟效益。

［1］SL/T205—97，水電站引水渠道及前池設計規范［S］.

［2］GB50286—98，堤防工程設計規范［S］.

［3］SL23—91，渠系工程抗凍脹設計規范［S］.

［4］SL18—2004，渠道防滲工程技術規范［S］.

［5］SL/T231—1998，聚乙烯（PE）土工膜防滲工程技術規范［S］.