那仁蘇供水工程閘線布置方案比選分析

胡爾買提·木拉提

（新疆托里縣水利局，新疆 托里834500）

1 項目區概況

托里縣那仁蘇供水工程位于新疆準噶爾盆地西北緣斷山區，那仁蘇河發源于準噶爾盆地西北部的瑪依勒山南坡，河流呈西北—東南走向。那仁蘇河流域大部分區域屬于低山區，由于受準噶爾盆地氣候影響，氣候干旱，降水偏少，蒸發量大，四季分明，冬季寒冷，夏季炎熱。

2 工程概況

本工程采用首部泵站加壓結合重力式輸水方式，將那仁蘇河河水通過管道引至托里縣城的供水工程，解決托里縣城、縣城周邊十五個村的生活用水及水廠周邊規劃建設1125 畝林地的綠化用水。攔河閘位于那仁蘇河出山口處，主要由非溢流段、溢流堰段和沖砂閘段組成。

攔河閘最大過閘流量為146.0 m3/s。根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》[1]（SL 252-2017）的規定，攔河閘主要建筑物為3 級，永久性次要建筑物4 級，臨時建筑物5 級。設計洪水采用20 年一遇洪水標準，相應設計洪峰流量為103 m3/s；校核洪水采用50 年一遇洪水標準，相應設計洪峰流量為146 m3/s。

3 工程總布置

攔河閘位于那仁蘇河出山口處，主要由非溢流段、溢流堰段和沖砂閘段組成。攔河閘設計流量Q5%=103 m3/s，校核流量Q2%=146 m3/s。攔河閘軸線總長120.3 m，其中溢流段長79.23 m，閘室段長4.8 m，非溢流段長36.27 m。為便于河道沖砂，沖砂閘布置靠河床左岸的主河道上，垂直水流方向布置。沖砂閘采用豎井式進口接涵洞的形式，豎井內設工作閘和檢修閘各1 座，閘門均采用平板鋼閘門，閘門孔口尺寸均為2.0 m（寬）×2.5 m（高）。沖砂閘兩側與溢流段銜接，溢流段為開敞式溢流堰，堰型采用克-奧Ⅱ型曲線實用堰，堰頂高程1680.3 m，溢流段堰寬75.23 m，最大堰高15.3 m，其中河床以上10.3 m，河床以下5.0 m。非溢流段為重力式擋墻結構，頂高程1682.5 m，頂部寬度為1 m。為滿足后期運行及檢修要求，左岸非溢流段至豎井工作平臺設交通橋，交通橋荷載為公路Ⅱ級，形式為T型結構，每10 m 設橋墩。攔河閘作為擋水建筑物，為保證泵站安全、有效運行需持續提供一定的水頭，本次設計對攔河閘基礎采取固結灌漿和帷幕灌漿處理，基座底部進行固結灌漿，固結灌漿設置九排，排距2 m，孔距2 m，深度為5 m。帷幕灌漿孔沿混凝土基座布置一排，布置在靠上游固結灌漿孔的中間，壩軸線范圍內灌漿深度按巖石吸水率ω＜10 Lu 以下5 m 控制。從水源地保護考慮堰頂高程1680.3 m 上游回水以外200 m、下游高程1680.3 m 以外200 m 范圍內設鐵藝圍欄，圍欄總長度11.5 km。

4 攔河閘閘址比選

根據攔河閘總體布置、工程地質條件、與泵站的總體布置方案，從河道斷面的徑流量、工程地形條件、施工難度、運行管理、引水條件等方面綜合考慮。通過現場踏勘，下游取水點河道長度1 km 范圍內有兩處斷面具有建閘條件，本次設計對兩處閘址進行比選。上閘址位于三河匯合口處，下閘址位于上閘址下游0.8 km 處。

圖1 上下游閘址平面布置圖

1）地形條件

上閘址區位于中低山區，該段河道較順直，河床坡降較緩，平均縱坡約1%。河谷底高程1670 m，河谷底寬70 m，現代河床寬2 m～5 m，河谷呈“U”型，兩岸岸坡陡立。下閘址區位于中低山區，該段河道較順直，河床坡降較緩，平均縱坡約1%。河谷底高程1662 m，河谷底寬90 m，現代河床寬2 m～5 m，河谷呈“U”型，兩岸岸坡陡立。上、下閘址地形條件均具有建攔河閘條件，但下閘址河床高程較上閘址低10 m 左右，河床寬度較上閘址長約20 m，下閘址位于狹長的河谷內，泵站位置確定只能選擇在閘后河床一側建設泵站，泵站在滿足最低運行水位、后期提高供水保證率及運行安全等方面，攔河閘修建高度要高于上閘址5 m 左右。泵房需考慮防洪處理，且水泵揚程比上閘址高12 m左右，增加后期運行費用。故上閘址較優。

2）地質條件

上閘址：左岸岸坡在高程1677 m 以上基巖裸露，基巖岸坡陡峻，度約80°，巖體表層0.3 m～1.0 m 較為破碎，風化強烈，呈碎裂鑲嵌結構。岸坡在高程1677 m 以下堆積有坡積物，為岸坡上基巖風化后碎石散落堆積，其結構較為松散，具有明顯的架空現象，推測厚度達5 m。河床寬約70 m，地形平坦。河床覆蓋層巖性為第四系全新統沖積礫石層，揭露厚度約3.0 m。礫石層下為中粒鉀質花崗巖，為硬質巖，根據鉆探巖芯，基巖頂面0.3 m～1.0 m 較為破碎，風化強烈。河床段透水率q 小于10 Lu 位于基巖面以下10 m～12 m。右岸岸坡基巖裸露，在高程1682 m 以上地形為平臺，寬約50 m；在高程1682 m 以下基巖岸坡陡峻，坡度約80°，巖性為中粒鉀質花崗巖，屬硬質巖。

下閘址：左岸岸坡在高程1676 m 以上基巖裸露，基巖岸坡陡峻，坡度約70°，巖體表層0.3 m～1 m 較為破碎，風化強烈，呈碎裂鑲嵌結構。岸坡在高程1676 m 以下堆積有坡積物，為岸坡上基巖風化后碎石散落堆積，其結構較為松散，具有明顯的架空現象，推測厚度達5 m。河床寬約70 m，地形平坦。河床覆蓋層巖性為第四系全新統沖積礫石層，夾有粉土層，覆蓋層厚度約3.5 m，礫石層下為中粒鉀質花崗巖，為硬質巖，根據鉆探巖芯，基巖頂面0.3 m～1.0 m 較為破碎，風化強烈。河床段透水率q 小于10 Lu 位于基巖面以下15 m～17 m。右岸岸坡基巖裸露，在高程1676 m 以上地形為平臺，寬約百米；在高程1676 m 以下基巖岸坡近直立，但其高度不大，高約10 m；巖性為中粒鉀質花崗巖，屬硬質巖。

上、下閘址地質條件基本相同，均滿足建閘條件。但下閘址河床段覆蓋層厚度較厚，增加了基礎開挖量，且河床段透水率q小于10 Lu 線較深，增加了灌漿深度及工程量。故上閘址較優。

3）總體布置

上閘址位于三河匯合口處，閘址上游左右岸地形較為平坦，泵站布置在攔河閘上游左岸較為平坦位置，可布置為井室泵站，通過引水管道從攔河閘上游擋水高程以下取水至泵站，泵站旁結合管理房一并考慮。結合泵站進場路可延伸至攔河閘。下閘址結合攔河閘布置，泵站只能布置在攔河閘后河床右岸，管理房需布置在上游1 km 左右位置，需單獨修建攔河閘及泵站進場路。

從上、下閘址攔河閘和泵站總體布置，上閘址在總體布置從工程投資，運行安全，引水條件運行管理方便程度上均要優于下閘址。

4）施工條件

上閘址各項施工運距短，基礎處理難度小，進場道路施工難度小。下閘址施工面有限，需要修建山區進場道路1 km 左右，同時需修建1 m 左右的供水管線，該段管線為滿足安全運行檢修，需在攔河閘擋水高度以上修建，施工難度大。攔河閘基礎處理較大，泵站施工與攔河閘同時施工存在干擾。而上閘址施工面寬闊，泵站及攔河閘施工不存在干擾，且施工各項運距較短，攔河閘及供水管道施工難度較下閘址小。

5）運行管理

上閘址的管理房可就近布置與泵站旁，距離攔河閘均較近，且管理周邊較為平坦。下閘址位于山區，沒有布置管理房條件，需在上游平坦位置修建管理房，此布置運行管理極為不便。上閘址總體布置較為緊湊，管理較為方便。

6）工程投資

上閘址：工程投資23565.66 萬元，其中攔河閘1355.45 萬元，泵站350.63 萬元，輸水管線18039.65 萬元，其它部分3819.93 萬元。下閘址：工程投資25632.51 萬元，其中攔河閘1396.32 萬元，泵站321.53 萬元，輸水管線19894.73 萬元，其它部分4019.93 萬元。上閘址總投資比下閘址低2000 萬元左右。

通過以上幾方面進行比選，上閘址優于下閘址，故推薦上閘址方案。

5 結語

通過上述閘址比選分析，從工程條件、地質條件、工程總體布置、施工條件、運行管理及工程投資等方面比較，上閘址具有優良的建閘條件和地形優勢，便于施工，工期短，布置上較為緊湊，便于管理，工程投資比下閘址低2000 萬元，節省資金，且運行方面更加安全，故本階段推薦上閘址為推薦閘址。