九龙水库引水建筑物的设计与布置

黄 涛，冯 华

(黑龙江省八五四农场水务局，黑龙江虎林158403)

1 引水建筑物的设计与布置

九龙水库引水导流洞主要功能为工业供水和环境供水，兼有在水库施工期间施工导流的作用。供水最大引用流量0.848 m3/s，施工导流设计流量为35.54 m3/s。

引水建筑物的布置，需要对左岸与右岸进行方案比较。如果布置在右岸，则输水管线需要穿过铁路路基，势必会对铁路路基造成一定的影响。最后选定在左岸布置引水建筑物，输水管线可以从铁路桥桥孔通过。引水建筑物布置在左岸，溢洪道的右侧，输水管线不需跨河，输水管线短。本着开挖小、引水洞基础尽量落在基岩上的原则，将引水洞轴线选在坝轴线的0+122.54 m桩号处，并使洞轴线与坝轴线垂直。

引水导流洞工程主要包括进口引渠、取水口、涵洞、交通桥、消力池、海漫、出水管等部分。

1.1 进口引渠

引渠全长42.25 m，底宽15 m，边坡1:1，设计坡降1:17.65，引渠与河道平顺连接。取水口两侧采用混凝土弧型挡土墙兼做导流墙，半径15 m，圆心角72°，使进水口形成良好的进水条件，底板采用混凝土底板。

进水渠两侧采用50 cm厚的浆砌块石护砌，下面铺设20 cm厚的碎石垫层，20 cm厚的粗砂垫层。进水渠底采用浆砌块石护砌厚50 cm，在卵石混合土地面上铺设一层碎石垫层厚20 cm。

1.2 取水口

1.2.1 设计原则

考虑施工导流及施工围堰，取水口设计成塔式取水口，取水口距坝轴线67.9 m。取水口段长12 m，主要由闸门及拦污栅的布置所决定，清污机工作需要拦污栅倾斜一定的角度，所以设计拦污栅与水平面的交角为85.5°。

取水口段宽度为5.9 m，根据施工导流水位和流量确定导流进水口底坎高程为255.20 m，闸孔尺寸为2.3 m×2.3 m×1孔。

坝前设计洪水位293.47 m与死水位265.00 m之差28.47 m。根据分层取水原则及供水实际情况确定分2层取水，第1层取水口顶高程为273.50 m，第2层取水口顶高程为264.00 m，各层取水闸门孔口尺寸均为2.3 m×2.0 m×1孔。

运用期根据库区不同水位，分别开启不同部位闸门引水。

1.2.2 结构设计

塔式取水口由底板、边墩、胸墙及闸门共同组成一封闭式取水口。在供水闸门前设拦污栅。闸门后设排气孔。取水塔启闭平台高程与坝顶高程同高，为295.50 m，在坝顶与取水塔启闭平台之间设交通桥，桥宽4.5 m，桥面板由混凝土柱支承，交通桥混凝土柱基础坐落在涵洞两侧边墙上，启闭平台上设有排架，排架上放置卷扬式启闭机，满足闸门启闭要求[1]。

1.2.3 取水塔防冻处理

冬季取水塔周围水面冰层会产生很大的冰压力，因为闸门不能承受冰压力，并且过大的冰压力会威胁到取水塔的稳定，所以需要考虑融冰或破冰措施。

1.3 涵洞

涵洞施工期主要功能是施工导流，施工导流流量35.54 m3/s，运用期主要功能为工业供水和环境供水，最大引用流量0.848 m3/s。所以根据施工导流流量及坝断面形式拟定涵洞长157.00 m，断面尺寸由2.3 m×2.3 m×1孔混凝土方涵渐变为直径Φ 2.2 m混凝土圆涵，根据库区死水位及地质剖面图确定涵洞进口底板顶高程为255.20 m，设计出口底板顶高程254.00 m，设计比降为1∶131。因该涵洞位于坝下，为防止不均匀沉陷，将涵洞底板以下的卵石混合土及强风化岩层全部清除，直到弱风化基岩，其间回填素混凝土。

为增大涵洞与黏土心墙接触面积，考虑受力条件将与黏土心墙接触的涵洞边壁放缓，顶厚1.0 m，根部厚1.2 m。

1.4 交通桥

坝顶与取水塔启闭平台之间设交通桥，桥面高程为 295.50 m，桥面宽 4.5 m，桥长 65m，每跨长13 m，共分5跨。

桥面采用预制混凝土空心板梁，面层浇注沥青混凝土。桥面板由混凝土排架柱支承，排架柱基础落在涵洞两侧边墙上，排架柱直径分别为1.20 m、1.00 m。

1.5 出口消能防冲设计

在施工导流期，涵洞出口需接消力池，再接海漫段，然后接下游河道。施工导流完成后，在涵洞出口处设置闸阀段。所以需综合考虑消力池与闸阀段的设计。

消力池为钢筋混凝土结构，消力池宽度为15 m，从涵洞出口到消力池末端长度为10 m。海漫为块石、砾石、粗砂结构，块石厚30 cm，碎石厚20 cm，粗砂厚10 cm，海漫段宽度为15 m，长度为10 m，边坡为1∶1，海漫末端接入主河道。

施工导流完成后，在原消力池的基础上，修建阀门控制室。

施工导流完成后，在阀门控制室下游接Φ=1.0 m的玻璃钢管，满足环境供水要求，玻璃钢管的末端接到溢洪道的尾渠，利用溢洪道的尾渠导入下游。

在阀门控制室出口处设置软垫层，长10 m，碎石20 cm，砂砾石10 cm，玻璃钢管最后用土埋上。玻璃钢管的出口用混凝土进行护砌，出口底高程为253.90 m。

施工导流完成后，涵洞出口处设阀门控制室。控制室平面尺寸:10.48 m×15.00 m，底板高程252.80 m，高10.80 m。室内设偏心异径管(DN2200X1000)与涵洞出口钢法兰连接。

室内布置2道电动闸阀控制环境放流钢管;布置1道电动闸阀及1道电动蝶阀控制工业供水钢管;布置2条DN1000输水钢管，其中1条作为更换超声波流量计时的备用钢管。

控制室外设流量计井，平面尺寸6.20 m×8.00 m，底板高程252.80 m，井高3.70 m，布置1台DN1000超声波流量计，计量水库出水。远期预留DN700法兰与远期工业输水管相接。

2 结语

在九龙水库枢纽布置设计中，结合本工程开发的特点，引水建筑物的坝下涵洞建基面置于弱风化基岩，其间回填素混凝土，并将坝下涵洞与黏土心墙接触的涵洞边壁放缓，并在施工过程中严格要求，目前大坝已经蓄水，此部位未出现渗漏点，引水建筑物的布置是合理的。

[1]朱索贵，朱万清，孙友臣，韩清科.宋集屯水库引水建筑物设计施工中借个问题的探讨[J].黑龙江水利科技，1998，26(01):56.