浅析卫星灌区渠首冲沙泄洪闸工程

杨庆华

(齐齐哈尔市水利勘测设计研究院，黑龙江 齐齐哈尔市 161006)

1 工程简介

卫星灌区是黑龙江省北部跨齐齐哈尔市和黑河市两大行政区的大型引水灌溉工程。渠首工程地理位置在E125°57′，N48°32′。灌区位于讷谟尔河中下游，行政所属为五大连池市团结乡、和平镇、太平乡的一部分，克山县北兴镇一部分，讷河市九井镇、讷南镇一部分。卫星灌区引水渠渠首位于讷谟尔河中游土泥浅附近，距讷谟尔河上游的大型水库山口水库142km。灌区总土地面积3.02×104hm2，灌区设计灌溉面积2.17×104hm2。

2 工程布局

为解决灌区渠道淤积及讷谟尔河行洪能力。通过多年运行的观测，选择在距溢流坝左岸180m处设置冲沙泄洪闸，位置与溢流坝同一轴线。该处下游165m处有一主叉河道，冲沙泄洪闸下游海漫段与之连接，使泄流顺畅进入讷谟尔河主河道，达到冲沙泄洪目的。渠首工程包括溢流坝、冲沙泄洪闸、滩地溢流堰、土坝、渠首左岸防洪堤。

讷谟尔河卫星渠首处20a一遇洪峰流量1910m3/s，50a一遇洪峰流量2790m3/s，平槽流量263m3/s。

2.1 冲沙泄洪闸流量及高程的确定

1)溢流坝坝顶高程的确定：

溢流坝现状平均坝顶高程239.70m，坝长92m。坝顶高程确定的原则：灌溉期冲沙泄洪闸、滩地溢流堰不过流，满足卫星灌区引水流量及水位的同时还是要满足下游灌区用水流量。

卫星干渠渠首水位239.90m，根据引渠设计推求到溢流坝处水位为240.21m,试算坝顶高程满足下游灌区用水流量28.16m3/s为止，确定坝顶高程为239.85m。

2)滩地溢流堰堰顶高程的确定：

滩地溢流堰现状平均堰顶高程240.00m，堰长1061m。堰顶高程确定的原则：渠首处过平槽流量时，滩地溢流堰不过流，溢流坝、冲沙泄洪闸过流，上游水位即为滩地溢流堰堰顶高程。

上游水位为240.21m，确定滩地溢流堰堰顶高程为240.21m。

3)冲沙泄洪闸堰顶高程的确定：

堰顶高程确定的原则：①在一般情况下，为了多泄水、多冲砂，冲砂闸闸槛高程宜与河底齐平。②当河流含沙量较大，而河床本身也经常处于淤积情况时，闸底板高程可适当抬高，但要低于进水闸底板高程。

由于渠首处河流含沙量大淤积较严重故设冲砂闸，经实测河床多年平均底高程为236.70m，卫星干渠进水闸闸底板高程237.55m，综合考虑冲沙泄洪闸闸底板高程定为237.00m。

4)流量计算公式：

采用宽顶堰流公式：

(1)

式中：m为流量系数；σ为淹没系数；B0为总净宽；H0为堰上水深[1]。

表1 渠首各工程过流量统计表

2.2 渠首冲沙泄洪闸布置

冲沙泄洪闸为新建工程，其作用主要体现在：第一冲沙：减少渠首及引渠淤积，春汛过水避免对溢流坝面破坏。第二泄洪：非灌溉期、汛期及大于灌溉流量时泄洪，提高下游河道水位，减小溢流坝、溢流堰过流时上下游水位差，有利于河道稳定。位于溢流坝左岸180m，桩号0+272处，与溢流坝同一轴线。

1)冲沙泄洪闸位置选择：

由于卫星渠首范围大，渠首工程分散，拟定渠首冲沙泄洪闸位置有不同方案进行比选。

方案Ⅰ：冲沙泄洪闸位置拟定在现有进水闸附近原河道支岔上，建三孔泄水闸，每孔净宽10m，闸底高程237.0m，可渲泄流量200m3/s，将主河道引到卫星干渠进水闸附近，缩短引渠长度，使冲沙泄洪闸和进水闸工程集中，便于管理。

方案Ⅱ：冲沙泄洪闸布置在溢流坝左岸70m处，与溢流坝同一轴线，闸坝结合，泄洪集中，可保持现状主河槽不改道。

方案Ⅲ：将冲沙泄洪闸位置选择在距溢流坝左岸180m处，与溢流坝同一轴线，该处下游165m处有一主叉河道，与冲沙泄洪闸下游海漫段连接，使泄流顺畅进入讷谟尔河主河道，达到冲沙泄洪目的。

方案比较：本次通过现场勘察，从实测渠首及引渠现状看，多年来引渠淤积量较小，冲沙泄洪闸不必靠近卫星干渠进水闸，且方案Ⅰ工程量、投资较大，此方案不可取。方案Ⅱ保证原主河道不改道，三升分干渠正常引水。但该方案闸址处多年维修加固溢流坝堆砌石方量较大，块石埋深较深，冲沙泄洪闸施工时开挖困难，此方案不可取。方案Ⅲ将闸址左移选择距溢流坝左岸180m处，与溢流坝同一轴线，既能使泄流顺畅泄入讷谟尔河主河道，又不改变主河槽达到泄洪冲沙目的，同时施工容易，节省投资，因此冲沙泄洪闸位置选择方案Ⅲ。

2)冲沙泄洪闸闸孔净宽的确定：

渠首处过平槽流量时，由溢流坝、冲沙泄洪闸共同承担，经计算溢流坝过流量为33m3/s,泄洪冲砂闸过流量为230m3/s，经计算闸孔净宽为30m，选定闸孔为3孔，单孔净宽10m[2]。

3)总体布置：

冲沙泄洪闸由进口段、闸室段、消力池段及海漫段组成，总长度90.9m。

①进口段：由12.96m长干砌石段和9.54m钢筋混凝土铺盖组成。钢筋混凝土铺盖段厚0.6m，底宽顺水流方向由39m渐变到34m，底高程237.00，两侧为钢筋混凝土挡土墙。

②闸室段：由闸底板、闸墩、工作桥及交通桥组成。

闸室长10m，宽分三孔，每孔净宽10m，总宽34m，中墩分缝，根据河底高程确定进口段闸底板高程为237.00m。

边墩为扶臂式，顶宽1.0m，底宽1.8m，中墩为矩形，宽2.0m，根据两侧土坝现有顶高程，确定边墩顶高程为242.78m。

闸墩上游部位设工作闸门，闸墩下游部位设交通桥，桥顶高程242.78m，桥面宽5m，长35m，为梁板式结构。

③消力池段，长20m，宽由34m渐变到41m，池底厚1.0-0.8m，底板顶高程235.70m，消力池深1.0m。消力池两侧为悬臂式挡土墙，墙顶高程242.78m，渐降至239.80m。

④海漫段长35m，宽41m，顶高程236.70m，两侧采用块石护坡，海漫末端设防冲槽，底高程234.70m，底宽2m，深度2.0m。

3 结 语

灌区以讷谟尔河为灌溉水源，水质优良，且地势平坦，土质肥沃，发展水稻灌溉具有得天独厚的自然条件。渠首工程的配套与改造对改善灌区生产条件，扩大灌溉面积，增加粮食产量，具有十分重要的意义。