樓莊子水庫引水洞攔污柵建設方案探析

張曉龍

（頭屯河樓莊子水庫工程建設管理局，新疆 昌吉 831100）

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

1 概況

頭屯河發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 190 km[2］。頭屯河流域總面積為 2885 km2，其中山區流域面積 為 1638 km2[3］，樓莊子水庫位于頭屯河上游中低山區，距烏魯木齊市 89 km，水庫集水面積為 1174 km2[4］。引水洞布置在大壩右岸，進口自然邊坡走向為 SW236°，地形坡度 53°，表層覆蓋層厚 約 3 m，下部基巖為中侏羅統（J2（X+S））灰綠色砂泥巖互層，巖層產狀 5°SE ∠10°，強風化層厚度約為 3 m～5 m，弱風化層厚度約為 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、組成復雜、分散、聚焦、纏繞、下沉等多重特性。嚴重威脅水庫運行安全和烏魯木齊市城市供水安全。所以需要在引水洞進口處設置便于清理的攔污柵，防止漂浮物等雜物進 入引水洞；需要改進引水洞內的供水管岔口攔污柵攔污能力，防止較小雜物進入供水管堵塞活塞式工作閥門。

本工程引水洞已貫通，進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，需在引水洞進口設置攔污設施（包含活動攔污柵和固定攔污柵），在供水管道增加攔污柵。

3 引水洞進口攔污方案

3.1 引水洞盲洞進口處設置活動攔污柵（方案一）

本方案沿進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，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的卷揚式啟閉機操作，為防止啟閉機鋼絲繩長 期浸泡在水中，啟閉機通過拉桿連接攔污柵。

攔污柵通過設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量較小的污物，如樹枝，雜草等，小型動物尸體等。尺寸和質量較大的污物，如整棵樹木，大石塊，大型動物如牛、駱駝等的尸體等，會沖擊攔污柵體，或阻擋過水斷面增大水頭差，危及攔污柵結構強度，且無法有效清理，甚至會卡住攔污柵導致無法提起。 根據現場情況，引水洞進口為喇叭式進口，洞臉為鉛直面，需在進口重新澆筑混凝土作為軌道基礎，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構支撐架支撐。鋼結構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。

3.2 引水洞盲洞進口處設置固定攔污柵（方案二）

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

圖1 引水洞進口球面攔污網箱示意圖

3.3 主要工程量

兩種方案的建設工程量見表1。

表1 工程建設量比較

續表1

3.4 進口攔污方案比較

為了確保進口攔污方案建設科學，現從工程布置、地形地質條件、結構穩定、施工條件、運行管理、工程費用進行方案比較，具體見表2 。

表2 攔污方案比選

根據以上對比分析，結合工程建成投入運行以后的運行管理要求，初步確定方案——引水洞盲洞進口設置活動攔污柵為推薦方案。

4 管道進口增加攔污柵

4.1 工業供水管進口設置攔污柵

目前已經在工業供水管進口處設置了柵條，柵條凈距140 mm，為進一步改善岔口攔污能力，減小柵條凈距，柵條凈距調整為70 mm。

4.2 冬季放水管支管進口設置攔污柵

目前已經在冬季放水管進口處設置了柵條，柵條凈距140 mm，為進一步改善岔口攔污能力，應減小柵條凈距，將柵條凈距調整為70 mm，以提高其攔污能力。

4.3 管道進口攔污柵工程量及工程費用

工業供水管進口攔污柵1 個，購置費0.84 萬元，安裝費0.17 萬元，合計工程費1.01 萬元。冬季放水管進口攔污柵1 個，購置費0.36 萬元，安裝費0.07 萬元，合計工程費0.43 萬元。攔污柵防腐1 個，0.72 萬元。工程總費用為2.16 萬元。

5 結論及建議

5.1 結論

根據進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：引水洞盲洞進口設置活動攔污柵為推薦方案。各管道進口采用柵條間距加密的措施。

5.2 建議

（1）工程施工前應提前對邊坡進行加固處理，確保在邊坡穩定的情況下，進行攔污柵基礎的施工。

（2）施工過程中嚴格遵循相關規程規范的要求進行施工，確保施工安全和施工質量。

（3）攔污柵建成投入運行后，應加強巡視和監測，密切關注邊坡和建筑物的穩定性。