俄垤水库他龙倒虹吸进口段设计优化

(云南省红河州水利水电勘察设计研究院， 云南 蒙自 661100)

俄垤水库他龙倒虹吸进口段设计优化

张继武

(云南省红河州水利水电勘察设计研究院， 云南 蒙自 661100)

俄垤水库他龙倒虹吸，是红河州已建倒虹吸工程中管线最长、水头最高的输水管道。本文根椐倒虹吸进口段的地形、地质条件和施工条件，在保证倒虹吸安全、经济合理的原则下，对进口段的平面布置进行了优化设计，对泄水道的位置进行了改线。优化后的进口平面布置更为合理，减少了工程量，节约了投资，使倒虹吸运行更经济安全。

他龙倒虹吸； 进口平面布置； 进口段设计； 泄水道

1 工程概况

红河县俄垤水库位于县城以南55km的宝华乡俄垤村。水库总库容3010万m3、设计灌溉面积3751.33hm2。该工程是一座以农业灌概为主、兼顾下游防洪、城乡供水和发电的中型水利枢纽工程。他龙倒虹吸是俄垤水库续建配套工程，位于县城东南面迤萨镇辖区内，距红河县城18km。他龙倒虹吸的主要任务是解决迤萨灌区1845.93hm2耕地灌溉、2万城镇人口的供水和农村人蓄饮水问题。他龙倒虹吸全长11032m，设计流量1.77～0.39m3/s，加大流量2.3～0.51m3/s，最大压力水头653.54m，轴线倾角0°～42°12’，钢管内径0.9～0.6m，水头较低段采用Q235钢板制作，管壁厚8～18mm，高水头段采用Q345钢板制作，管壁厚16～26mm。沿管线设镇墩153座，支墩1442个，伸缩节147道，进人孔47个，排补气阀14道，通气孔1道，冲沙闸16道，放水闸5道，分水闸4道。他龙倒虹吸由进口段、管身段、出口段组成。

2 进口段原设计情况

进口段原设计由渐变扩散段、沉沙池、进水室、冲沙闸、溢流堰、泄水道组成。

渐变扩散段和沉沙池共长20m，与渠道连接从底宽为1.5m的梯形断面渐变扩散至6m后接沉沙池，沉沙池断面采用斜坡复式断面，底板高程1080.18～1079.28m，水面高程1081.28m。紧接沉沙池布置进水室，进水室由闸门控制段和闸后斜坡段组成，采用C15钢筋混凝土结构。闸门控制段设1.5m×1.5m平面定轮钢闸门一道，采用5t手电动螺杆机启闭。

冲沙闸布置在溢流堰右侧，安装0.8m×0.8m平板定轮钢闸门及3t手动螺杆机控制。

溢流堰布置在沉沙池左侧，设计流量为2.5m3/s，溢流堰长度为7m，堰面为梯形堰修圆，采用钢筋混凝土及浆砌石结构，堰后为一侧槽式泄水道(长399m)，根据地形地质条件，采用陡槽跌坎相间的泄流方式，下泄水流经侧槽交入陡槽，经二次消能后泄入冲沟，见图1。

图1 原设计进口平面布置

3 存在问题

a.泄水道放线开挖揭露后，发现0+294～0+398段基础为较厚的残坡积松散层，抗冲刷能力低，且此段坡度较大，稳定性差。在此地层上建泄水道，基础、边坡处理费用高，需增加投资35万元，且下游还存在不安全隐患。

b.工程勘测、设计期间，泄水道下游为冲沟河滩。近几年来，附近村镇人口增加，泄水道末端冲沟以下河滩已开垦成粮田，且部分村民已将住房建到滩地边，原设计泄水轴线已不能满足安全泄水要求。

c.建设单位提出要解决进口水池附近三个村庄的人畜饮水及灌溉用水问题，需在进口水池中适当位置增设取水口。

d.进口水池上游前一段明渠常有耕作土滑入渠道，淤积渠道和进口水池。

4 优化设计

根据上述存在的问题，对倒虹吸进口水池周围的地形进行认真查勘，在渠道上游502m(里程19+158m)处有一天然冲沟，冲沟平均坡降i=0.327, 冲沟底宽1～3m，基岩为大理岩夹片麻岩全强风化层半坚硬岩组，上段为基本稳定地段Ⅱ～中等稳定地段Ⅲ，下段为基本稳定地段Ⅱ。且基岩裸露，抗冲刷能力强，对局部稍加处理即可满足泄水要求。为此，提出了使进口水池多余水流经上游502m渠道回流至冲沟泄水的设想。经过认真分析研究，确定了优化方案，具体修改原设计如下:

4.1 修改进口水池

取消原设计进口水池中冲沙闸、溢流堰及泄水道，在水池正向增设取水口，采用φ600伸缩蝶阀控制，满足附近村庄人畜饮水及灌溉用水；对原水池边墙加高1m, 满足最高水位1082.245m要求。修改后的进口段由渐变扩散段、进水室、人畜饮水及灌溉用水取水闸组成。修改后的水池长20m，宽10m，深3m，倒虹吸管保持侧向进水不变。

4.2 改造进口水池上游前一段明渠(长502m)

进口水池上游明渠为盘山梯形断面浆砌石渠，于1998年兴建，设计流量2.5m3/s，底坡1/1000，断面底宽1.5m，边坡系数0.2，渠深1.45m，靠山侧山高坡陡，且沿渠堤大部分种有农作物，耕作土常滑落到渠道内，淤积渠道和进口水池。为保证进口水池多余水流经上游502m渠道回流至渠道沉沙池，经溢流堰泄入冲沟，故加高渠道边墙0.65～0.15m，满足回流泄水要求。为解决此段渠道和进口水池淤积问题，采用翻拱处理，拱为圬工结构，半圆形断面，拱厚0.3m，见图2。

图2 渠道改造横剖面

4.3 渠道上建沉沙池，采用天然冲沟泄水冲沙

在渠道冲沟(里程19+158m)处建沉沙池，使进口水池多余水流经改造好的502m暗渠回流至沉沙池，经溢流堰泄入冲沟。新建沉沙池由溢流堰、冲沙闸及冲沙深槽组成，根据已建渠道和冲沟处的地形地质情况，选择侧向泄水、侧向冲沙的布置方式，沉沙池布置成长12m、宽7m、深2.7m的矩形，为了满足水流平顺流畅，有利于沉沙、冲沙、排沙要求，沉沙池设侧向坡，以便冲沙时底板所淤泥沙能滑进冲沙深槽由冲沙水流带走；溢流堰布置于左侧，堰长9.0m，堰面为梯形修圆，采用钢筋混凝土及浆砌石结构，堰后为一正槽式泄水道渐变段，渐变段长15m，由11m渐变成宽2.0m，渐变段后接长20m、宽2.0m的C20钢筋混凝土泄槽。冲沙闸布置在溢流堰右侧，长2.5m，宽2.0m，高3.3m，孔口尺寸为0.8m×0.8m，安装0.8m×0.8m平板定轮钢闸门及3t手动螺杆机一套，冲砂闸采用C15钢筋混凝土浇筑，冲沙后的水流交入泄水道渐变段经泄槽泄入天然冲沟，见图3。

图3 沉沙池、泄水道平面布置

工程优化后减少开挖土方工程量1683m3、 开挖石方工程量3714m3、M7.5浆砌石工程量2480m3；增加M7.5浆砌毛条石拱圈567m3、 C15混凝土110m3,节约投资49.9万元。

5 结 语

俄垤水库他龙倒虹吸进口段的布置设计根椐现场的地形地貌、地质以及施工中发现的不良地质情况，进行综合分析，对原设计进行优化，在保证倒虹吸运行安全、管理方便的同时，节省了工程投资，便于施工，取得了较好的经济效益。

他龙倒虹吸工程于2006年10月15日完工,2008年9月24日顺利通过省级验收，2013年7月获全国优秀水利水电工程勘测设计银奖，经过近6年运行，进口水池的各建筑物运行良好，倒虹吸进口水流平顺流畅，多余水流比较平缓地回流至沉沙池泄入冲沟，沉沙、冲沙效果较好，冲沟经泄水考验已较稳定，达到了优化的目的，建设单位对优化后的进口水池的布置设计较为满意。★

DesignOptimizationofTalongInvertedSiphonInletSectioninEdieReservoir

ZHANG Ji-wu

(Yunnan Honghe Water Conservancy and Hydropower Survey and Design Institute, Mengzi 661100, China)

Talong Inverted Siphon Inlet Section in Edie Reservoir is the water transfer pipe with the longest pipeline and highest water head in constructed inverted siphon project in Honghe Prefecture. In the paper, plane layout of the inlet section is optimally designed under the principle of ensuring the safty and economic rationality of the inverted siphon according to topography, geological conditions and construction conditions in inverted siphon inlet section. Position of the spillway is rerouted. Optimized inlet plane layout is more rational, thereby reducing engineering quantity, saving investment, and making inverted siphon operate more economically and safely.

Talong inverted siphon; inlet plane layout; inlet section design; spillway

TV68

B

1005-4774(2014)09-0037-03