万金工业供水渠拟建溢流明渠方案设计

□蔡 翔 □王清霞 □董洋波（安阳市万金渠管理处）

1.万金渠基本情况

万金渠始建于公元672年，距今已有1300多年的历史，历史上以农灌为主，建国后逐步发展成为具有工农业供水、城市防汛、灌溉补源等多种效益的水利设施。万金渠从彰武水库引水，全长19.845km，设计灌溉面积19.8hm2，设计流量14.5m3/s。万金渠不仅担负着农业灌溉,并且兼顾着河南省大型企业安阳钢铁股份有限公司和安阳大唐电厂的工业供水，以及安阳市的城市防洪除涝和安阳市城市的环境用水任务。长期以来，万金渠管理处坚持“保证工业供水，服务农业灌溉”的工作思路，为安阳市经济建设做出了重要贡献。

2.王邵村闸的现状及缺陷

王邵村闸是万金渠上的一个主要的节制闸，位于万金主干渠电厂渠进口处，主要担负着安阳市的工业、农业、城市生态供水和城市防汛的水量调节任务，对工农业生产和城市的生态环境及安全度汛起着举足轻重的作用，尤以安钢、电厂工业供水调节为重。

为保证安阳市的支柱企业安钢、电厂的工业供水安全，所以引彰武水库水量至王邵村闸门处，根据用水户安钢、电厂用水量大小由工作人员对闸门进行调节，经电厂渠向北流入工业供水专用渠道。近年来，由于安钢电厂的工业用水量实行按表计量，导致工业用水量非常不稳定，两厂用水量最大时可达2.5m3/s，最小时可至0.3m3/s，波动量很大。在工业供水过程中，由于用水量极不稳定造成了以下几个弊端：

2.1 当夜间出现水量骤变时，若值班人员没有及时发现水量变化情况，极易影响正常工业用水。

2.2 水量变化无常，导致王邵村节制闸启闭比较频繁，长期超负荷运行，致使启闭机丝杠扭曲变形，启闭机底座出现裂缝，如不及时维修，任其长期带病运行，对安全供水和防汛任务将造成极大的安全隐患。

2.3 当水位超过2.3 m时，容易造成段邵村排水管道倒流，淹没村中道路，给村民的出行带来极大的不便。

2.4 晚上用水量变化时，深夜工作人员还要到马路对面的王邵村节制闸进行调水，增加了工作人员的劳动强度，为工作人员的人身安全埋下了隐患。

为从根本上解决上述难题，提高工业供水的调度效率，减少启闭机的启闭次数，减轻职工的劳动强度，提高工作人员的安全系数，为安钢、电厂的工业供水安全提供有力的保障，我们设想在王邵村闸上修建一条溢流明渠，使其能对工业供水量进行一定程度的自动调节，减少由于水量不稳定造成的一系列弊端。

3.拟建溢流明渠方案设计

通过对安钢、电厂大量的水量记录数据显示，一般情况下电厂渠的水位在2m左右时，就能满足安钢、电厂供水需求。根据这一结论，设想在万金渠与电厂渠之间修建一条溢流明渠，在电厂渠水位超过2m时，通过拟建的溢流明渠将多余水量自动排入万金渠，当电厂渠内的水位＜2m时，来水全部供安钢、电厂工业用水。

拟建的溢流明渠位于万金渠与电厂渠分水处，依自然地形，设计为“L”型，呈西北、东南走向，西北高，东南低，有一定的相对落差，将电厂渠水位超过2 m的水量自动排入万金渠，如图1所示。

3.1 溢流明渠入口设计

溢流明渠入口处设计主要是确定入口处的明渠断面宽度，太宽容易使水流排放量过多，造成不必要的浪费，引起供水量不足，不能保证正常的工业供水量；太窄又不能在水位超过2m时水量顺利下泄。经过大量计算，合理分析，拟定明渠宽为1m，渠墙厚0.3m，渠深为1m。考虑到泄水入万金渠处水流对渠道的冲击力，在渠底铺设直径12mm的螺纹钢，纵向6根，横向9根，以减少水流的冲刷力，防止地基的不均匀沉陷，造成渠底破坏，提高在水流作用下渠道的稳定性。

图1 溢流明渠入口横断面图

考虑到如果安钢和电厂加大用水，临时需要电厂渠水位超过2m运行时，无法满足其用水量要求的缺陷，或者是如果上游来水量过大，溢流明渠来不及排泄多余的水量，容易造成水量涌堵、抬高水位的危险，拟定在入口处设置一小型闸门，作为辅助闸门，用来临时启闭闸门控制排放水量的大小，调节电厂渠水位，如果有长时间的较大水量，则直接开启万金渠王邵村闸门进行水量调节。

3.2 溢流明渠段设计

当水流进入溢流明渠之后，由于入口处和出口处存在一定的相对落差，长时间的冲刷，很容易形成冲刷坑，为防止这一情况的发生，在水流出闸室处建一座长2 m、高30 cm的消力坎，以减弱水流的冲刷力。

3.3 溢流明渠出口设计

出口处必须考虑的问题是，如何减弱下泄水流对万金渠底造成的冲击力。在溢流明渠出口处的渠底，铺设直径12 mm的螺纹钢，纵向11根，横向4根，以减少水流的冲刷力。在入万金渠处的万金渠渠底，用20 cm厚的C25混凝土作垫层，上面浇筑25 cm厚的C30混凝土，抛投大块石护底，以增大糙率和抗冲能力，混合袋装砂料填筑进行防护。

3.4 施工要求及调水方案

拟建的溢流明渠，要避开汛期进行施工，以免影响防汛和正常的工业供水。在施工期间，必须保证正常的工业供水不间断，先进行明渠段和出口段的施工，待其全部完工，混凝土初凝后，再进行入口处的施工。

在入口处进行施工时，先与安钢、电厂两个工业用水企业协商，向万金渠下泄部分流量，待渠道水位下降至施工要求时，对安钢进水闸开启度进行调整，使其流速增加，维持流量在水位降低的情况下保持不变，以满足两厂的生产用水量，待工程全部完式后恢复正常供水。

4.建成后的效果预测

如果在万金渠王邵村闸上拟建一条溢流明渠后，当上游来水致电厂渠水位超过2m时，多余的水量经溢流排水渠道自动排入万金渠；当上游来水水位低于2m时，水量直接流入电厂渠供安钢、电厂工业供水使用。通过这一拟建的溢流明渠，可以提高工业供水的调度效率，减少启闭机的操作频率，减轻职工的劳动强度，提高工作人员的安全系数，为安钢、电厂的工业供水安全提供了有力的保障。