宋海波 水利部新疆水利水電勘測設(shè)計研究院

1.工程概況

哈拉西力克水閘位于新疆阿勒泰地區(qū)哈巴河縣庫勒拜鄉(xiāng)喀拉希力克村，地處哈巴河中下游河段，是一座以灌溉引水為主，兼顧防洪和生態(tài)的閘堰結(jié)合攔河式水閘，擔(dān)負(fù)庫勒拜鄉(xiāng)5000畝耕地灌溉及下游河谷林場及草場生態(tài)用水任務(wù)。工程主要建筑物由進(jìn)水閘、泄洪沖沙閘、攔河溢流堰、上游連接段四部分組成。水閘在多年的運行過程中，存在著工程隱患。本文對哈拉西力克水閘進(jìn)行安全評價分析，并對水閘在運行中暴露出來的問題提出有關(guān)建議，為工程除險加固提供依據(jù)。

2.工程安全檢測分析

哈拉西力克水閘受當(dāng)時經(jīng)濟(jì)及技術(shù)條件所限，工程建設(shè)采用邊設(shè)計、邊施工、邊調(diào)整的方式進(jìn)行。設(shè)計缺乏控制性指標(biāo)，存在采用水文系列不長、資料精度不高、地質(zhì)勘探不詳、未進(jìn)行閘下游消能防沖設(shè)計等問題。施工受當(dāng)時條件的影響，砌筑材料主要采用人工拌合混凝土，只將閘基表層的泥土、樹根等清理后就直接在砂卵石基礎(chǔ)上施工，清基不砌底。經(jīng)檢測，總體上整個工程混凝土剝落及麻面程度達(dá)到80%，金屬結(jié)構(gòu)銹蝕程度達(dá)到70%，整個工程質(zhì)量外觀較差，水閘樞紐混凝土強度值較低。

3.工程安全評價分析

3.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)安全分析

3.1.1 安全超高的確定

水閘閘頂高程應(yīng)根據(jù)擋水和泄水兩種運用情況確定。擋水時，正常蓄水位時安全超高值為0.4m，最高擋水位時安全超高值為0.3m。波浪的平均波高和平均波周期宜采用莆田公式進(jìn)行計算。泄水時，設(shè)計洪水位時安全超高值為0.7m，校核洪水位時安全超高值為0.5m。

3.1.2 計算公式及參數(shù)

3.1.2.1 采用莆田公式對波浪的平均波高和平均波周期進(jìn)行計算

式中：hm—平均波高，m；

Tm—平均波周期，s；

Lm—平均波長，m；

W—計算風(fēng)速，m/s；

D—風(fēng)區(qū)長度，m；

Hm—水域平均水深，m；

g—重力加速度，取9.81m/s2；

3.1.2.2 平均波浪爬高的計算

當(dāng)單板的坡度系數(shù)m≤1.5時，正向來波在單坡上的平均波浪爬高Rm：

式中：Rm—平均波浪爬高，m；

K△—斜坡的糙率滲透性系數(shù)；

Kw—經(jīng)驗系數(shù)；

hm—平均波高；

R0—為無風(fēng)情況下，平均波高為1m時光滑不透水護(hù)面的爬高值；

3.1.2.3 風(fēng)速計算

對本工程最不利的風(fēng)向是NW，氣象站相應(yīng)的多年平均最大風(fēng)速為14m/s。正常運用條件下，設(shè)計風(fēng)速采用多年平均年最大風(fēng)速的1.5倍，即2 1 m/s；非常運用條件下，設(shè)計風(fēng)速采用多年平均年最大風(fēng)速，即14m/s。

經(jīng)復(fù)核計算，閘頂與堤頂高程計算結(jié)果見表1，進(jìn)水閘和沖沙閘設(shè)計閘頂高程、上游連接段護(hù)岸擋墻設(shè)計墻頂高程、進(jìn)水閘和沖沙閘之間導(dǎo)水墻設(shè)計墻頂高程均不應(yīng)低于475.05m，現(xiàn)狀進(jìn)水閘閘頂高程、沖沙閘閘頂高程、右岸擋墻、左岸擋墻、導(dǎo)水墻墻頂高程均不滿足規(guī)范安全超高要求。

表1 閘頂與堤頂高程計算成果表

工程設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，設(shè)計泄洪流量為135m3/s，設(shè)計洪峰流量為256.00m3/s，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核流量為303.00m3/s。在保證水閘樞紐安全超高的情況下，進(jìn)水閘引水流量為1.20m3/s，沖沙閘過水流量為8.97m3/s，溢流堰過水流量為23.20m3/s，該水閘樞紐泄洪過流能力為33.37 m3/s，不能達(dá)到設(shè)計洪水和校核洪水標(biāo)準(zhǔn)。隨著上游河道淤積，洪水位不斷升高，對河道兩岸沖刷將加強，新的水土流失也逐年加大，極大威脅著下游群眾的財產(chǎn)和生命安全。

3.2 其他復(fù)核評價分析

對水閘樞紐的進(jìn)水閘、沖沙閘、溢流堰進(jìn)行滲流穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)安全、抗震安全復(fù)核計算，并對水閘樞紐的進(jìn)水閘、沖沙閘的金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全復(fù)核計算，存在以下問題。

①進(jìn)水閘基底出口段及水平段、沖沙閘基底出口、溢流堰基底滲透出口段及水平段滲透坡降均大于允許坡降，不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

②水閘樞紐中進(jìn)水閘、沖沙閘及溢流堰下游均未設(shè)置消能防沖設(shè)施，經(jīng)消能防沖安全復(fù)核計算，進(jìn)水閘閘后為淹沒式水躍，不需要設(shè)置消能設(shè)施，而沖沙閘及溢流堰均為遠(yuǎn)驅(qū)式水躍，需要設(shè)置消能設(shè)施。

③對水閘樞紐沖沙閘啟閉機進(jìn)行安全復(fù)核計算，沖沙閘啟、閉門力均小于設(shè)備啟閉機啟、閉門力符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但啟閉螺桿安全長度不足。

4.結(jié)論及建議

通過《水閘安全評價導(dǎo)則》，最終確定哈拉西力克水閘為四類閘，水閘管理單位須制定保閘安全應(yīng)急措施。

（1）進(jìn)水閘、沖沙閘閘頂高程，上游連接段護(hù)岸擋墻墻頂高程，進(jìn)水閘和沖沙閘之間導(dǎo)水墻墻頂高程超高不足，加高閘頂、墻頂高度，并在上游適宜位置增加泄洪設(shè)施，使其滿足引水、擋水和泄洪沖沙要求。

（2）水閘樞紐應(yīng)加長水平鋪蓋、加大閘基底部齒墻深度，滿足滲流安全穩(wěn)定。

（3）沖沙閘和溢流堰下游設(shè)置消能防沖設(shè)施，加長海漫段，減少水流對下游建筑物及渠道、河道的沖刷。

（4）水閘樞紐中閘門建議采用鋼閘門且止水采用橡皮止水，經(jīng)常維護(hù)鋼閘門及更換止水橡皮，啟閉機建議采用手電兩用螺桿啟閉機，配套螺桿長度預(yù)留安全長度。

（5）建議新增輸電線路，電力設(shè)施及電氣設(shè)備，對樞紐啟閉設(shè)備配備手電兩用及限位裝置，便于管理人員操作管理。

（6）建議新增觀測、監(jiān)測、監(jiān)控及自動化設(shè)施，新建防洪值班房。