(云南省紅河州水利水電勘察設計研究院， 云南 蒙自 661100)

俄垤水庫他龍倒虹吸進口段設計優(yōu)化

張繼武

(云南省紅河州水利水電勘察設計研究院， 云南 蒙自 661100)

俄垤水庫他龍倒虹吸，是紅河州已建倒虹吸工程中管線最長、水頭最高的輸水管道。本文根椐倒虹吸進口段的地形、地質(zhì)條件和施工條件，在保證倒虹吸安全、經(jīng)濟合理的原則下，對進口段的平面布置進行了優(yōu)化設計，對泄水道的位置進行了改線。優(yōu)化后的進口平面布置更為合理，減少了工程量，節(jié)約了投資，使倒虹吸運行更經(jīng)濟安全。

他龍倒虹吸； 進口平面布置； 進口段設計； 泄水道

1 工程概況

紅河縣俄垤水庫位于縣城以南55km的寶華鄉(xiāng)俄垤村。水庫總庫容3010萬m3、設計灌溉面積3751.33hm2。該工程是一座以農(nóng)業(yè)灌概為主、兼顧下游防洪、城鄉(xiāng)供水和發(fā)電的中型水利樞紐工程。他龍倒虹吸是俄垤水庫續(xù)建配套工程，位于縣城東南面迤薩鎮(zhèn)轄區(qū)內(nèi)，距紅河縣城18km。他龍倒虹吸的主要任務是解決迤薩灌區(qū)1845.93hm2耕地灌溉、2萬城鎮(zhèn)人口的供水和農(nóng)村人蓄飲水問題。他龍倒虹吸全長11032m，設計流量1.77～0.39m3/s，加大流量2.3～0.51m3/s，最大壓力水頭653.54m，軸線傾角0°～42°12’，鋼管內(nèi)徑0.9～0.6m，水頭較低段采用Q235鋼板制作，管壁厚8～18mm，高水頭段采用Q345鋼板制作，管壁厚16～26mm。沿管線設鎮(zhèn)墩153座，支墩1442個，伸縮節(jié)147道，進人孔47個，排補氣閥14道，通氣孔1道，沖沙閘16道，放水閘5道，分水閘4道。他龍倒虹吸由進口段、管身段、出口段組成。

2 進口段原設計情況

進口段原設計由漸變擴散段、沉沙池、進水室、沖沙閘、溢流堰、泄水道組成。

漸變擴散段和沉沙池共長20m，與渠道連接從底寬為1.5m的梯形斷面漸變擴散至6m后接沉沙池，沉沙池斷面采用斜坡復式斷面，底板高程1080.18～1079.28m，水面高程1081.28m。緊接沉沙池布置進水室，進水室由閘門控制段和閘后斜坡段組成，采用C15鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。閘門控制段設1.5m×1.5m平面定輪鋼閘門一道，采用5t手電動螺桿機啟閉。

沖沙閘布置在溢流堰右側(cè)，安裝0.8m×0.8m平板定輪鋼閘門及3t手動螺桿機控制。

溢流堰布置在沉沙池左側(cè)，設計流量為2.5m3/s，溢流堰長度為7m，堰面為梯形堰修圓，采用鋼筋混凝土及漿砌石結(jié)構(gòu)，堰后為一側(cè)槽式泄水道(長399m)，根據(jù)地形地質(zhì)條件，采用陡槽跌坎相間的泄流方式，下泄水流經(jīng)側(cè)槽交入陡槽，經(jīng)二次消能后泄入沖溝，見圖1。

圖1 原設計進口平面布置

3 存在問題

a.泄水道放線開挖揭露后，發(fā)現(xiàn)0+294～0+398段基礎為較厚的殘坡積松散層，抗沖刷能力低，且此段坡度較大，穩(wěn)定性差。在此地層上建泄水道，基礎、邊坡處理費用高，需增加投資35萬元，且下游還存在不安全隱患。

b.工程勘測、設計期間，泄水道下游為沖溝河灘。近幾年來，附近村鎮(zhèn)人口增加，泄水道末端沖溝以下河灘已開墾成糧田，且部分村民已將住房建到灘地邊，原設計泄水軸線已不能滿足安全泄水要求。

c.建設單位提出要解決進口水池附近三個村莊的人畜飲水及灌溉用水問題，需在進口水池中適當位置增設取水口。

d.進口水池上游前一段明渠常有耕作土滑入渠道，淤積渠道和進口水池。

4 優(yōu)化設計

根據(jù)上述存在的問題，對倒虹吸進口水池周圍的地形進行認真查勘，在渠道上游502m(里程19+158m)處有一天然沖溝，沖溝平均坡降i=0.327, 沖溝底寬1～3m，基巖為大理巖夾片麻巖全強風化層半堅硬巖組，上段為基本穩(wěn)定地段Ⅱ～中等穩(wěn)定地段Ⅲ，下段為基本穩(wěn)定地段Ⅱ。且基巖裸露，抗沖刷能力強，對局部稍加處理即可滿足泄水要求。為此，提出了使進口水池多余水流經(jīng)上游502m渠道回流至沖溝泄水的設想。經(jīng)過認真分析研究，確定了優(yōu)化方案，具體修改原設計如下:

4.1 修改進口水池

取消原設計進口水池中沖沙閘、溢流堰及泄水道，在水池正向增設取水口，采用φ600伸縮蝶閥控制，滿足附近村莊人畜飲水及灌溉用水；對原水池邊墻加高1m, 滿足最高水位1082.245m要求。修改后的進口段由漸變擴散段、進水室、人畜飲水及灌溉用水取水閘組成。修改后的水池長20m，寬10m，深3m，倒虹吸管保持側(cè)向進水不變。

4.2 改造進口水池上游前一段明渠(長502m)

進口水池上游明渠為盤山梯形斷面漿砌石渠，于1998年興建，設計流量2.5m3/s，底坡1/1000，斷面底寬1.5m，邊坡系數(shù)0.2，渠深1.45m，靠山側(cè)山高坡陡，且沿渠堤大部分種有農(nóng)作物，耕作土?；涞角纼?nèi)，淤積渠道和進口水池。為保證進口水池多余水流經(jīng)上游502m渠道回流至渠道沉沙池，經(jīng)溢流堰泄入沖溝，故加高渠道邊墻0.65～0.15m，滿足回流泄水要求。為解決此段渠道和進口水池淤積問題，采用翻拱處理，拱為圬工結(jié)構(gòu)，半圓形斷面，拱厚0.3m，見圖2。

圖2 渠道改造橫剖面

4.3 渠道上建沉沙池，采用天然沖溝泄水沖沙

在渠道沖溝(里程19+158m)處建沉沙池，使進口水池多余水流經(jīng)改造好的502m暗渠回流至沉沙池，經(jīng)溢流堰泄入沖溝。新建沉沙池由溢流堰、沖沙閘及沖沙深槽組成，根據(jù)已建渠道和沖溝處的地形地質(zhì)情況，選擇側(cè)向泄水、側(cè)向沖沙的布置方式，沉沙池布置成長12m、寬7m、深2.7m的矩形，為了滿足水流平順流暢，有利于沉沙、沖沙、排沙要求，沉沙池設側(cè)向坡，以便沖沙時底板所淤泥沙能滑進沖沙深槽由沖沙水流帶走；溢流堰布置于左側(cè)，堰長9.0m，堰面為梯形修圓，采用鋼筋混凝土及漿砌石結(jié)構(gòu)，堰后為一正槽式泄水道漸變段，漸變段長15m，由11m漸變成寬2.0m，漸變段后接長20m、寬2.0m的C20鋼筋混凝土泄槽。沖沙閘布置在溢流堰右側(cè)，長2.5m，寬2.0m，高3.3m，孔口尺寸為0.8m×0.8m，安裝0.8m×0.8m平板定輪鋼閘門及3t手動螺桿機一套，沖砂閘采用C15鋼筋混凝土澆筑，沖沙后的水流交入泄水道漸變段經(jīng)泄槽泄入天然沖溝，見圖3。

圖3 沉沙池、泄水道平面布置

工程優(yōu)化后減少開挖土方工程量1683m3、 開挖石方工程量3714m3、M7.5漿砌石工程量2480m3；增加M7.5漿砌毛條石拱圈567m3、 C15混凝土110m3,節(jié)約投資49.9萬元。

5 結(jié) 語

俄垤水庫他龍倒虹吸進口段的布置設計根椐現(xiàn)場的地形地貌、地質(zhì)以及施工中發(fā)現(xiàn)的不良地質(zhì)情況，進行綜合分析，對原設計進行優(yōu)化，在保證倒虹吸運行安全、管理方便的同時，節(jié)省了工程投資，便于施工，取得了較好的經(jīng)濟效益。

他龍倒虹吸工程于2006年10月15日完工,2008年9月24日順利通過省級驗收，2013年7月獲全國優(yōu)秀水利水電工程勘測設計銀獎，經(jīng)過近6年運行，進口水池的各建筑物運行良好，倒虹吸進口水流平順流暢，多余水流比較平緩地回流至沉沙池泄入沖溝，沉沙、沖沙效果較好，沖溝經(jīng)泄水考驗已較穩(wěn)定，達到了優(yōu)化的目的，建設單位對優(yōu)化后的進口水池的布置設計較為滿意?！?/p>

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