樓莊子水庫(kù)引水洞攔污柵建設(shè)方案探析

張曉龍

（頭屯河樓莊子水庫(kù)工程建設(shè)管理局，新疆 昌吉 831100）

樓莊子水庫(kù)位于頭屯河上游硫磺溝鎮(zhèn)以南 25 km 處，是一座以灌溉、防洪和城市及工業(yè)供水為主要任務(wù)的水庫(kù)工程[1］。為了確保烏魯木齊城市供水保證率，需要在引水洞進(jìn)口處設(shè)置便于清理的攔污柵。

1 概況

頭屯河發(fā)源于天山山脈中部的喀拉烏成山北坡，東與烏魯木齊河相鄰，西與三屯 河接壤，頭屯河干流全長(zhǎng) 190 km[2］。頭屯河流域總面積為 2885 km2，其中山區(qū)流域面積 為 1638 km2[3］，樓莊子水庫(kù)位于頭屯河上游中低山區(qū)，距烏魯木齊市 89 km，水庫(kù)集水面積為 1174 km2[4］。引水洞布置在大壩右岸，進(jìn)口自然邊坡走向?yàn)?SW236°，地形坡度 53°，表層覆蓋層厚 約 3 m，下部基巖為中侏羅統(tǒng)（J2（X+S））灰綠色砂泥巖互層，巖層產(chǎn)狀 5°SE ∠10°，強(qiáng)風(fēng)化層厚度約為 3 m～5 m，弱風(fēng)化層厚度約為 4 m～22 m[5］。

2 問題的提出

頭屯河汛期漂浮物量大，具有流動(dòng)、組成復(fù)雜、分散、聚焦、纏繞、下沉等多重特性。嚴(yán)重威脅水庫(kù)運(yùn)行安全和烏魯木齊市城市供水安全。所以需要在引水洞進(jìn)口處設(shè)置便于清理的攔污柵，防止漂浮物等雜物進(jìn) 入引水洞；需要改進(jìn)引水洞內(nèi)的供水管岔口攔污柵攔污能力，防止較小雜物進(jìn)入供水管堵塞活塞式工作閥門。

本工程引水洞已貫通，進(jìn)水口事故閘井澆筑完畢，支管、閥門安裝完畢。鑒于目前工程情況，需在引水洞進(jìn)口設(shè)置攔污設(shè)施（包含活動(dòng)攔污柵和固定攔污柵），在供水管道增加攔污柵。

3 引水洞進(jìn)口攔污方案

3.1 引水洞盲洞進(jìn)口處設(shè)置活動(dòng)攔污柵（方案一）

本方案沿進(jìn)口上方邊坡傾斜布置攔污柵一孔，攔污柵軌道延伸至事故閘井平臺(tái)，孔口尺寸為4 m×4 m（孔寬×孔高），柵條間距20 cm。采用定輪支承；攔污柵通過閘井平臺(tái)的卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)操作，為防止啟閉機(jī)鋼絲繩長(zhǎng) 期浸泡在水中，啟閉機(jī)通過拉桿連接攔污柵。

攔污柵通過設(shè)置在柵體底部的耙齒，將堆積于柵前的污物撈起，提至閘井平臺(tái)后，人工清理堆積于耙齒上和卡在柵條間的污物。攔污柵僅能攔截和清理幾何尺寸和質(zhì)量較小的污物，如樹枝，雜草等，小型動(dòng)物尸體等。尺寸和質(zhì)量較大的污物，如整棵樹木，大石塊，大型動(dòng)物如牛、駱駝等的尸體等，會(huì)沖擊攔污柵體，或阻擋過水?dāng)嗝嬖龃笏^差，危及攔污柵結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，且無法有效清理，甚至?xí)ㄗr污柵導(dǎo)致無法提起。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，引水洞進(jìn)口為喇叭式進(jìn)口，洞臉為鉛直面，需在進(jìn)口重新澆筑混凝土作為軌道基礎(chǔ)，混凝土頂高程為1363.3 m。1363.3 m 以上至1401.5 m 高程范圍，攔污柵軌道采用鋼結(jié)構(gòu)支撐架支撐。鋼結(jié)構(gòu)支撐架基座采用鋼筋混凝土板，混凝土板采用錨索和錨筋樁錨固定。錨索布置于基座混凝土兩側(cè)。

3.2 引水洞盲洞進(jìn)口處設(shè)置固定攔污柵（方案二）

為增大過水面積，盲腸段進(jìn)口固定式攔污柵采用球面網(wǎng)箱，網(wǎng)孔尺寸為40 cm×40 cm。由于球面網(wǎng)箱過流面積遠(yuǎn)大于盲洞進(jìn)口面積，部分孔口堵塞，短時(shí)間不會(huì)引起過高的水頭差，待水庫(kù)水位降至死水位附近時(shí)，乘坐船只至進(jìn)口后人工清污和檢修網(wǎng)箱。現(xiàn)狀引水洞進(jìn)口兩側(cè)為混凝土八字墻，底板為素混凝土，該方案需對(duì)底板混凝土拆除，重新澆筑鋼筋混凝土，球面網(wǎng)箱底部可錨筋固定在混凝土板上。引水洞進(jìn)口球面攔污網(wǎng)箱見圖1。

圖1 引水洞進(jìn)口球面攔污網(wǎng)箱示意圖

3.3 主要工程量

兩種方案的建設(shè)工程量見表1。

表1 工程建設(shè)量比較

續(xù)表1

3.4 進(jìn)口攔污方案比較

為了確保進(jìn)口攔污方案建設(shè)科學(xué)，現(xiàn)從工程布置、地形地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、施工條件、運(yùn)行管理、工程費(fèi)用進(jìn)行方案比較，具體見表2 。

表2 攔污方案比選

根據(jù)以上對(duì)比分析，結(jié)合工程建成投入運(yùn)行以后的運(yùn)行管理要求，初步確定方案——引水洞盲洞進(jìn)口設(shè)置活動(dòng)攔污柵為推薦方案。

4 管道進(jìn)口增加攔污柵

4.1 工業(yè)供水管進(jìn)口設(shè)置攔污柵

目前已經(jīng)在工業(yè)供水管進(jìn)口處設(shè)置了柵條，柵條凈距140 mm，為進(jìn)一步改善岔口攔污能力，減小柵條凈距，柵條凈距調(diào)整為70 mm。

4.2 冬季放水管支管進(jìn)口設(shè)置攔污柵

目前已經(jīng)在冬季放水管進(jìn)口處設(shè)置了柵條，柵條凈距140 mm，為進(jìn)一步改善岔口攔污能力，應(yīng)減小柵條凈距，將柵條凈距調(diào)整為70 mm，以提高其攔污能力。

4.3 管道進(jìn)口攔污柵工程量及工程費(fèi)用

工業(yè)供水管進(jìn)口攔污柵1 個(gè)，購(gòu)置費(fèi)0.84 萬(wàn)元，安裝費(fèi)0.17 萬(wàn)元，合計(jì)工程費(fèi)1.01 萬(wàn)元。冬季放水管進(jìn)口攔污柵1 個(gè)，購(gòu)置費(fèi)0.36 萬(wàn)元，安裝費(fèi)0.07 萬(wàn)元，合計(jì)工程費(fèi)0.43 萬(wàn)元。攔污柵防腐1 個(gè)，0.72 萬(wàn)元。工程總費(fèi)用為2.16 萬(wàn)元。

5 結(jié)論及建議

5.1 結(jié)論

根據(jù)進(jìn)口攔污方案比選分析成果，兩種方案各有利弊，本次初步確定方案一：引水洞盲洞進(jìn)口設(shè)置活動(dòng)攔污柵為推薦方案。各管道進(jìn)口采用柵條間距加密的措施。

5.2 建議

（1）工程施工前應(yīng)提前對(duì)邊坡進(jìn)行加固處理，確保在邊坡穩(wěn)定的情況下，進(jìn)行攔污柵基礎(chǔ)的施工。

（2）施工過程中嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)程規(guī)范的要求進(jìn)行施工，確保施工安全和施工質(zhì)量。

（3）攔污柵建成投入運(yùn)行后，應(yīng)加強(qiáng)巡視和監(jiān)測(cè)，密切關(guān)注邊坡和建筑物的穩(wěn)定性。