塔里木河帕满水库引水改造工程设计要点的理解

赵新伟

摘 要：帕满水库坐落于新疆阿克苏地区，主要是负责周边地区的农牧业灌溉，是一种平原灌注式的水库，水库水的来源是附近的塔里木河，将塔里木河的天然形成的洼地作为水库的底盘，由于地势特殊，河势具有不稳定性，因此需要在引水处设置专门的防护改造工程，必要的情况下还可以在上一个弯道处设计适当的工程去减缓水流速率，确保引水口是处于一个正常运行的工作状态。引水口闸室主要分为3孔，单孔净宽度为2m，净长度为9m，高度为4.29m。在闸室的上游设立一个长达12m的钢筋混凝土工程，再配合上闸室下游设立的10m长消力池、6m长浆砌石海漫以及12m长的干砌石海漫，海漫的末尾处建设1m深的抛石防冲槽，以达到渠道的总流量不变，水流保持明渠恒流的状态，整个工程设置的各个方面要达到要求中的不冲不淤。

关键词：帕满水库 河势 引水渠道

1.工程概况

帕满水库位于新疆的沙雅县，地区属于周边的一个牧场的右边，在塔里木河的上边，塔里木河的水流灌入其中，整个水库的长度约为40km，南北长度约为15km，水库中的水被周边的3乡4场所共用，即克苏地区种羊场、库车县塔里木乡、库车县草湖牧场、库车县食品牧场等七个用水的对象。整体面积占地约为123万亩，拥有自然草场40万亩。水库引水口建于上世纪六十年代，为无坝引水。输水由引水渠、1号闸、2号闸、泄洪渠、导流堤等建筑物组成。由于引水口河床连年下切，枯水期，引水口引水困难，且该处汛期水流顶冲、大溜扫边，守护引水口防洪压力较大，年年汛期抢险。

工程建设的主要内容分为导流堤、护岸、引水闸和引水渠道等几方面。导流堤主要是用于大河的弯道流经处，长度约1.5千m，下方接上一个护岸，导流堤和大河流经的渠道呈现一个弓形，弓形的圆弧半径为100m，主要作用是帮助洪水顺利、平缓的向下倾泻，防止水流满溢；导流堤的顶部可以顺利的防护十年一遇的大洪水，确保安全和稳定。护岸围绕河岸边坡为核心，与周边的河势保持海拔一致，在取水口的附近与引水渠的边坡进行高度的无缝连接，保持水流稳定，上游设立的护岸约为600m，相比于下游的200m要长很多；护岸的高度按照二十年一遇的洪水水位设定。引水闸分为整个护岸和闸室，宽度在6m左右，初步设想的引水量可以实现21.39m3/s。

引水的渠道主要分布在护岸和塔里木河的两侧，护岸在上，塔里木河在右，由于结合目前当地干流治理的节约生态水的政策，右边又同时作为输水堤，对应起干流右岸沙雅县文化渠道水堤。依据塔里木河堤防所遵守的高度标准，堤顶的高度一般设为10年一遇的洪水水位再增高1m，左堤则是由渠道最大深度决定，整体的渠道的长度约为8.25km。

2.工程建设必要性

2.1河势分析

新其满-英巴扎河段的右端就是现在正在建设的新引水口，为帕满水库又一个新的引水口，其上段距离新其满水站12km左右。这个河段主要是属于游荡型和弯曲型的过渡河段，地层岩性主要为第四系全新统冲洪积粉砂、壤土、砂壤土、粉质粘土，分布广泛。帕满水库新设立的引水口主要是安排在了塔里木河的上游地段，是一种典型的游荡型引水口。通过对过去几十年的河道地形进行分析，我们可以发现，20世纪末的时候，新其满水文站河段的下端拥有着一个角度十分大的弯道，不过后面三个河段的地势基本趋于一致，只是在新建的引水口出弯顶存在较大的起伏。在通过对2002年和2006年的河势图分析可得，弯顶的高度在短短的4年时间里下降了将近800m，每年平均下降200m，由于弯顶的下降速度过快，就增加了河势的不确定性。所以，我们需要在新建的引水口处设立一些防护护岸工程，甚至在必要的时候可以在引水口的上一个弯道设立适当的防护工程，确保引水口的正常工作和运行。

2.2工程区存在的主要工程地质问题

工程区的土粒主要是处于0.075mm-0.005mm大小之间的，主要属于细粒土和冻胀性土，结构较为的松散，其抗冲性能较差，渠道及建筑物存在抗冲稳定性问题；建筑物基础存在渗透稳定性问题；场地表层土对混凝土具有强腐蚀性，很容易对混凝土结构造成损害，因此在工设计时我们将其清除掉。工程区地下水、地表水均对钢筋混凝土结构具有强腐蚀性，区内土为季节性冻土，设计时应进行抗冻胀处理需要采取适当的措施去进行维护和避免。勘察时区内的地下水位要一直保证在渠底设计的高度之下，可以保证施工的途中不会出现基坑积水的情况。不过在建设渠道时沿线的地下水位会由于季节、塔里木河水位、周边水库水位等多方面因素的变化，导致水位下降，因此施工的时候要注意这方面的问题。再加上渠基和渠堤土存在着轻微的中等渗水性，周围的地下水的水位会略微的低于渠底设计的高度，施工的时候要注意模拟渠道可能出现的渗漏现象。

2.3工程现状存在的问题及建设的必要性

帕满水库主要的工作方式就是从塔里木河引水到水库，在分流到其他用水地区，现在的帕满水库已经建成了帕满水库、水库引水渠、1号闸门、2号闸门和水库退洪渠等工程构成，目前主要存在以下一些需要克服的难关，随着塔里木河的水量大量下泄，就导致水库的引水口河床出现下切，使得在枯水季节引水更加困难；帕满水库引水渠的上游和下游积蓄淤泥，再加上同时的渠道土质较为松软，一旦经受较强的冲击，就会出现严重的渠道变形，使得边坡侵蚀严重。

3.主要建筑物设计

3.1引水闸的设计

引水闸主要使用的是开敞性的平底板，然后在工程过程中现浇钢筋混凝土结构，闸底板的高度和引水渠的渠底基本要保持一致，基本为962.07m，闸顶高度按照20年一遇的水位去制定，水位超高的情况具体考虑设计时水平河道淤泥上抬的情况，经过初步的计算后，我们得出采取966.36m高，和护岸的顶部高度保持一致。闸室主要分为3孔，每一个孔的净宽度是2m，闸室的长度约为9m，高度为4.29m。在闸室的前端部分建设一条钢筋混凝土建成的12m铺盖，在其下方则对应的铺设消力池10m长和浆砌石海漫6m长，在浆砌石海漫的尾部要挖一个抛石防冲槽，1m深就足够。上段的混凝土铺盖和水闸周边土坡主要是利用的混凝土扭面技术，而消力池的两端则和闸墩连为一体，海漫地段利用浆砌石扭面达成和下游地段平缓过度的目的，扭面的长度设计为18m左右。利用公式计算引水闸闸孔下引的水流量大约是在21.39 m3/s，闸孔净宽度为6m，为了方便人员的管理和使用，将引水闸的闸孔数量选为奇数个，每一个闸孔的宽度为2m，一共设立的3个闸孔。在引流量较小的时候，只需要两边的闸孔部分打开即可，中间的闸孔完全打开，不过在加大水流流量的情况下，就需要3个闸孔同时的完全打开才可以引如此大的流量。每一级的引水流量和水位相互对应，要能够满足过流的要求，适当的选择闸孔的直径。消力池的深度则主要的采取0.5m，长度设计为10m，闸底板采用25%的斜坡和消力池相连接。

3.2引水渠道的设计

引水渠主要使用梯形的截面，渠道底宽由引水量决定，渠深由引水量和超高确定，左堤顶的高度又渠道加大流量带来的水深改变决定，右堤顶的高度则由堤防的标准来设立。第一段渠道纵坡设计，渠道的长度一共为8.25km，尾端的高度为90.40m，渠底的纵坡为0.213‰。我们设定渠道在途中的流量不变，水流一直保持均匀流，水面平行于渠底线。渠首设计的引水位为964.32m，尾端为962.56m。第二渠道纵坡、根据工程实际情况来看，渠道的纵坡大约设定在0.213‰左右较好。渠道的断面主要是由引水流量决定，加大流量就会带来渠顶的增加。

4.结语

在對帕满水库进行地理研究之后，我们制定了一套关于新引水口的建设方案，并给出了配套工程的完成方法和设计，希望可以解决当地在枯水期用水困难的情况，建设新引水口不仅可以提高灌溉用水的稳定性，还可以有效改善当地的生态环境，给灌区人民提供一个更加良好的发展环境，帮助他们实现经济的迅速增长和脱贫致富的目标。

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