淺析衛星灌區渠首沖沙泄洪閘工程

楊慶華

(齊齊哈爾市水利勘測設計研究院，黑龍江 齊齊哈爾市 161006)

1 工程簡介

衛星灌區是黑龍江省北部跨齊齊哈爾市和黑河市兩大行政區的大型引水灌溉工程。渠首工程地理位置在E125°57′，N48°32′。灌區位于訥謨爾河中下游，行政所屬為五大連池市團結鄉、和平鎮、太平鄉的一部分，克山縣北興鎮一部分，訥河市九井鎮、訥南鎮一部分。衛星灌區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。灌區總土地面積3.02×104hm2，灌區設計灌溉面積2.17×104hm2。

2 工程布局

為解決灌區渠道淤積及訥謨爾河行洪能力。通過多年運行的觀測，選擇在距溢流壩左岸180m處設置沖沙泄洪閘，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，使泄流順暢進入訥謨爾河主河道，達到沖沙泄洪目的。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，滿足衛星灌區引水流量及水位的同時還是要滿足下游灌區用水流量。

衛星干渠渠首水位239.90m，根據引渠設計推求到溢流壩處水位為240.21m,試算壩頂高程滿足下游灌區用水流量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，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當河流含沙量較大，而河床本身也經常處于淤積情況時，閘底板高程可適當抬高，但要低于進水閘底板高程。

由于渠首處河流含沙量大淤積較嚴重故設沖砂閘，經實測河床多年平均底高程為236.70m，衛星干渠進水閘閘底板高程237.55m，綜合考慮沖沙泄洪閘閘底板高程定為237.00m。

4)流量計算公式：

采用寬頂堰流公式：

(1)

式中：m為流量系數；σ為淹沒系數；B0為總凈寬；H0為堰上水深[1]。

表1 渠首各工程過流量統計表

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泄洪，提高下游河道水位，減小溢流壩、溢流堰過流時上下游水位差，有利于河道穩定。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行比選。

方案Ⅰ：沖沙泄洪閘位置擬定在現有進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，將主河道引到衛星干渠進水閘附近，縮短引渠長度，使沖沙泄洪閘和進水閘工程集中，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，閘壩結合，泄洪集中，可保持現狀主河槽不改道。

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，使泄流順暢進入訥謨爾河主河道，達到沖沙泄洪目的。

方案比較：本次通過現場勘察，從實測渠首及引渠現狀看，多年來引渠淤積量較小，沖沙泄洪閘不必靠近衛星干渠進水閘，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，又不改變主河槽達到泄洪沖沙目的，同時施工容易，節省投資，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，由溢流壩、沖沙泄洪閘共同承擔，經計算溢流壩過流量為33m3/s,泄洪沖砂閘過流量為230m3/s，經計算閘孔凈寬為30m，選定閘孔為3孔，單孔凈寬10m[2]。

3)總體布置：

沖沙泄洪閘由進口段、閘室段、消力池段及海漫段組成，總長度90.9m。

①進口段：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，底寬順水流方向由39m漸變到34m，底高程237.00，兩側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，根據河底高程確定進口段閘底板高程為237.00m。

邊墩為扶臂式，頂寬1.0m，底寬1.8m，中墩為矩形，寬2.0m，根據兩側土壩現有頂高程，確定邊墩頂高程為242.78m。

閘墩上游部位設工作閘門，閘墩下游部位設交通橋，橋頂高程242.78m，橋面寬5m，長35m，為梁板式結構。

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，兩側采用塊石護坡，海漫末端設防沖槽，底高程234.70m，底寬2m，深度2.0m。

3 結 語

灌區以訥謨爾河為灌溉水源，水質優良，且地勢平坦，土質肥沃，發展水稻灌溉具有得天獨厚的自然條件。渠首工程的配套與改造對改善灌區生產條件，擴大灌溉面積，增加糧食產量，具有十分重要的意義。