雅嫩渠首枢纽改造工程设计

王守河，王 鹤，黄远泽，钟灿文

（1.黑龙江省龙江县水务局，黑龙江龙江县161100；2.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021）

1 工程概况

雅嫩灌区渠首枢纽工程位于龙江县东南部，灌区行政区划隶属于龙江县广厚乡，距龙江县城50 km处，地处雅鲁河下游，嫩江左岸一级阶地上，为雅鲁河与嫩江交汇的三角地带。雅嫩灌区拦河坝是在1955年柳条坝的基础上，经过几次维修加固成现在的砼封顶的堆石坝，坝体石头水蚀风化严重，块石破碎，结构松散。由于渠首工程不完善，不能起到枯水期的挡水作用及引水水位要求，使大量水资源不能充分利用，不能保证雅嫩灌区正常供水需求，影响农业生产。

由于天然河流纵横断面是长期水流作用的结果，它与河流的来水、来沙条件是相适应的，处于相对平衡状态。建坝后，改变了水流条件，坝址上下游河床发生变化，坝前流速减小，水流所挟悬移质泥沙大量淤积在坝前。主要存在问题有：

1）满足不了造床流量下泄,发生切滩改道情况。

2）溢流坝壅高水位，上下游水位差大，消能效果不好、冲坑深、两岸冲刷严重，一旦遇大洪水坝体不安全。

3）无排沙设施，坝前淤平后比降变缓，河幅展宽，引起水流散乱，造成引水困难。

2 渠首枢纽改造工程设计

2.1 设计标准

根据（GB50288—99）《灌溉与排水工程设计标准》和（SL252-2000）《水利水电等级划分及洪水标准》中有关规定，该灌区渠首改造工程设计灌溉面积为0.8727×104hm2，工程等别取为Ⅲ等，各子项建筑物工程依据其重要性和作用以及失事后所造成的损失和影响确定为3级，其设计洪水标准为20年一遇洪水，校核标准为50年一遇洪水。

雅鲁河遭遇20年一遇洪水和50年一遇洪水时，拦河闸过闸流量分别为971 m3/s和993 m3/s。根据（SL225—2001《水闸设计规范》中有关规定，工程等别取为Ⅲ等，主要建筑物为3即，次要建筑物为4级，临时性建筑物级别为5级，其洪水标准为20年一遇洪水，校核标准为50年一遇洪水。

综合《灌溉与排水工程设计标准》和《水闸设计规范》两种方法，确定的工程等别及洪水标准是一致的。即工程等别取为Ⅲ等，设计洪水标准为20年一遇洪水，校核标准为50年一遇洪水。

2.2 造床流量及稳定河宽

造床流量是指造床作用与多年流量过程的综合造床作用相当，对塑造河床形态起着控制作用的某一个流量。目前常用的方法，是采用水位与河漫滩相平时的流量，即所谓平滩流量作为造床流量。由于造床流量水位大致与河漫滩齐平，因此以平河漫滩水位的流量作为造床流量。为了避免原拦河坝上游淤积对河床的影响，选择原坝址下游100 m处的主河槽断面进行计算，平河漫滩水位为153.50 m，相应流量为433 m3/s，因此造床流量为433 m3/s。

稳定河宽采用阿尔图宁公式计算。

B=AQ0.5/J0.2

式中：B 为稳定河宽，m；Q 为造床流量，m3/s；J为河道比降；A 为系数，取 1.5（1.1～1.7）。稳定河宽为121.5 m。

2.3 渠首轴线选择及工程总体布置

2.3.1 渠首轴线选择

工程为灌区渠首改造工程，需新建壅泄水建筑物及干渠进水闸，原引水干渠轴线基本保持不变。在保证渠首功能前提下，为了节省投资，渠首轴线只能在原址及上下游附近做适当调整。根据现场地形地质条件，选择了原址下游60 m和原址上游50 m两个方案进行比较。详见表1。

表1 新建壅水建筑物轴线位置比较表

综上所述，原址上游50 m方案具有明显优势。同时，经现场勘查，渠首处左侧河岸因多年维修护砌比较稳定，且老的干渠进水闸经过多年运行，实践证明干渠进水闸布置在此引水效果较好，干渠运行的比较稳定。结合进水闸的布置，将新建壅泄水建筑物轴线选于原址上游50 m处。

2.3.2 渠首工程总体布置

该次设计在渠首轴线选定的基础之上，且在不带来新的上游防洪问题的原则下，对渠首壅泄水建筑物型式进行了方案比较，主要比较了拦河坝方案、拦河闸方案以及闸、坝结合方案。

1）拦河坝方案。在雅鲁河主河槽修建开敞式溢流坝，为了架设两岸交通桥，分8孔，每空净宽12 m，边墩厚1.2 m，中墩厚1.5 m，全坝长122.40 m，坝顶高程152.20 m。河水自由漫坝泄流。

2）拦河闸方案。在雅鲁河主河槽修建拦河闸，全坝长108.9 m，共分8孔，单孔净宽12 m，闸底板顶高程为150.0 m，边墩厚1.2 m，中墩厚1.5 m，设8孔旋转平板钢闸门，液压启闭机控制，顶部设交通桥。当雅鲁河水位低于152.7 m时，下闸拦截壅高水位；当水位超过152.7 m时，则逐渐开闸加大放流，直至闸门全开，漫顶泄流。根据坝前淤沙情况，不定时开启闸门排泄淤沙。

3）闸坝结合方案。在雅鲁河主河槽右岸修建开敞式溢流坝，为了架设两岸交通桥，分8孔，每空净宽12 m，边墩厚1.2 m，中墩厚1.5 m，溢流坝全长81.45 m，坝顶高程152.20 m。在主河槽左岸修建泄洪闸兼冲沙闸，闸全长40.95 m，分3孔，单孔净宽12 m，闸底板顶高程为150.0 m，闸墩厚1.2 m，设5孔旋转平板钢闸门，液压启闭机控制，顶部设枯水期交通桥。当雅鲁河水位低于152.7 m时，下闸拦截壅高水位；当水位超过152.7 m时，则逐渐开闸加大放流，直至闸门全开，漫顶泄流。根据坝前淤沙情况，不定时开启闸门排泄淤沙。三方案比较详见表2。

表2 渠首型式方案比选汇总表

拦河坝方案造价低，施工相对较简单，建成后便于管理，但该方案不能调节河道流量，导致干渠引水闸闸前水位不稳定，同时对河道主河槽现状产生淘刷影响，而且解决不了泥沙淤积问题。

闸、坝结合方案基本能解决拦河坝方案的缺点所带来的问题，该方案造价略高，建成后管理费用也比较大。

拦河闸方案完全能解决拦河坝方案的缺点所带来的问题，但该方案造价高，建成后管理费用也大。

因此，经技术经济比较，这次设计采用拦河闸方案。

3 结语

雅嫩渠首枢纽改造工程已于2012年完工，并投入使用，运行两年来，情况良好，河床、滩地趋于稳定；凌汛期保证渠首安全，利用泄洪闸控制水位在汛期泄流，排沙效果显著，避免了淤积问题，提高了灌溉保证率。

全闸型渠首枢纽在高寒地区的成功应用，解决了灌溉、过冰、排沙、泄洪等问题，为灌区渠首枢纽改造工程提供了新的可选择的方案。