哈巴河哈拉西力克水閘安全評價分析

宋海波 水利部新疆水利水電勘測設計研究院

1.工程概況

哈拉西力克水閘位于新疆阿勒泰地區哈巴河縣庫勒拜鄉喀拉希力克村，地處哈巴河中下游河段，是一座以灌溉引水為主，兼顧防洪和生態的閘堰結合攔河式水閘，擔負庫勒拜鄉5000畝耕地灌溉及下游河谷林場及草場生態用水任務。工程主要建筑物由進水閘、泄洪沖沙閘、攔河溢流堰、上游連接段四部分組成。水閘在多年的運行過程中，存在著工程隱患。本文對哈拉西力克水閘進行安全評價分析，并對水閘在運行中暴露出來的問題提出有關建議，為工程除險加固提供依據。

2.工程安全檢測分析

哈拉西力克水閘受當時經濟及技術條件所限，工程建設采用邊設計、邊施工、邊調整的方式進行。設計缺乏控制性指標，存在采用水文系列不長、資料精度不高、地質勘探不詳、未進行閘下游消能防沖設計等問題。施工受當時條件的影響，砌筑材料主要采用人工拌合混凝土，只將閘基表層的泥土、樹根等清理后就直接在砂卵石基礎上施工，清基不砌底。經檢測，總體上整個工程混凝土剝落及麻面程度達到80%，金屬結構銹蝕程度達到70%，整個工程質量外觀較差，水閘樞紐混凝土強度值較低。

3.工程安全評價分析

3.1 防洪標準安全分析

3.1.1 安全超高的確定

水閘閘頂高程應根據擋水和泄水兩種運用情況確定。擋水時，正常蓄水位時安全超高值為0.4m，最高擋水位時安全超高值為0.3m。波浪的平均波高和平均波周期宜采用莆田公式進行計算。泄水時，設計洪水位時安全超高值為0.7m，校核洪水位時安全超高值為0.5m。

3.1.2 計算公式及參數

3.1.2.1 采用莆田公式對波浪的平均波高和平均波周期進行計算

式中：hm—平均波高，m；

Tm—平均波周期，s；

Lm—平均波長，m；

W—計算風速，m/s；

D—風區長度，m；

Hm—水域平均水深，m；

g—重力加速度，取9.81m/s2；

3.1.2.2 平均波浪爬高的計算

當單板的坡度系數m≤1.5時，正向來波在單坡上的平均波浪爬高Rm：

式中：Rm—平均波浪爬高，m；

K△—斜坡的糙率滲透性系數；

Kw—經驗系數；

hm—平均波高；

R0—為無風情況下，平均波高為1m時光滑不透水護面的爬高值；

3.1.2.3 風速計算

對本工程最不利的風向是NW，氣象站相應的多年平均最大風速為14m/s。正常運用條件下，設計風速采用多年平均年最大風速的1.5倍，即2 1 m/s；非常運用條件下，設計風速采用多年平均年最大風速，即14m/s。

經復核計算，閘頂與堤頂高程計算結果見表1，進水閘和沖沙閘設計閘頂高程、上游連接段護岸擋墻設計墻頂高程、進水閘和沖沙閘之間導水墻設計墻頂高程均不應低于475.05m，現狀進水閘閘頂高程、沖沙閘閘頂高程、右岸擋墻、左岸擋墻、導水墻墻頂高程均不滿足規范安全超高要求。

表1 閘頂與堤頂高程計算成果表

工程設計洪水標準為20年一遇，設計泄洪流量為135m3/s，設計洪峰流量為256.00m3/s，校核洪水標準為50年一遇，校核流量為303.00m3/s。在保證水閘樞紐安全超高的情況下，進水閘引水流量為1.20m3/s，沖沙閘過水流量為8.97m3/s，溢流堰過水流量為23.20m3/s，該水閘樞紐泄洪過流能力為33.37 m3/s，不能達到設計洪水和校核洪水標準。隨著上游河道淤積，洪水位不斷升高，對河道兩岸沖刷將加強，新的水土流失也逐年加大，極大威脅著下游群眾的財產和生命安全。

3.2 其他復核評價分析

對水閘樞紐的進水閘、沖沙閘、溢流堰進行滲流穩定、結構安全、抗震安全復核計算，并對水閘樞紐的進水閘、沖沙閘的金屬結構進行安全復核計算，存在以下問題。

①進水閘基底出口段及水平段、沖沙閘基底出口、溢流堰基底滲透出口段及水平段滲透坡降均大于允許坡降，不滿足標準要求。

②水閘樞紐中進水閘、沖沙閘及溢流堰下游均未設置消能防沖設施，經消能防沖安全復核計算，進水閘閘后為淹沒式水躍，不需要設置消能設施，而沖沙閘及溢流堰均為遠驅式水躍，需要設置消能設施。

③對水閘樞紐沖沙閘啟閉機進行安全復核計算，沖沙閘啟、閉門力均小于設備啟閉機啟、閉門力符合標準要求，但啟閉螺桿安全長度不足。

4.結論及建議

通過《水閘安全評價導則》，最終確定哈拉西力克水閘為四類閘，水閘管理單位須制定保閘安全應急措施。

（1）進水閘、沖沙閘閘頂高程，上游連接段護岸擋墻墻頂高程，進水閘和沖沙閘之間導水墻墻頂高程超高不足，加高閘頂、墻頂高度，并在上游適宜位置增加泄洪設施，使其滿足引水、擋水和泄洪沖沙要求。

（2）水閘樞紐應加長水平鋪蓋、加大閘基底部齒墻深度，滿足滲流安全穩定。

（3）沖沙閘和溢流堰下游設置消能防沖設施，加長海漫段，減少水流對下游建筑物及渠道、河道的沖刷。

（4）水閘樞紐中閘門建議采用鋼閘門且止水采用橡皮止水，經常維護鋼閘門及更換止水橡皮，啟閉機建議采用手電兩用螺桿啟閉機，配套螺桿長度預留安全長度。

（5）建議新增輸電線路，電力設施及電氣設備，對樞紐啟閉設備配備手電兩用及限位裝置，便于管理人員操作管理。

（6）建議新增觀測、監測、監控及自動化設施，新建防洪值班房。