那仁苏供水工程闸线布置方案比选分析

胡尔买提·木拉提

（新疆托里县水利局，新疆 托里834500）

1 项目区概况

托里县那仁苏供水工程位于新疆准噶尔盆地西北缘断山区，那仁苏河发源于准噶尔盆地西北部的玛依勒山南坡，河流呈西北—东南走向。那仁苏河流域大部分区域属于低山区，由于受准噶尔盆地气候影响，气候干旱，降水偏少，蒸发量大，四季分明，冬季寒冷，夏季炎热。

2 工程概况

本工程采用首部泵站加压结合重力式输水方式，将那仁苏河河水通过管道引至托里县城的供水工程，解决托里县城、县城周边十五个村的生活用水及水厂周边规划建设1125 亩林地的绿化用水。拦河闸位于那仁苏河出山口处，主要由非溢流段、溢流堰段和冲砂闸段组成。

拦河闸最大过闸流量为146.0 m3/s。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》[1]（SL 252-2017）的规定，拦河闸主要建筑物为3 级，永久性次要建筑物4 级，临时建筑物5 级。设计洪水采用20 年一遇洪水标准，相应设计洪峰流量为103 m3/s；校核洪水采用50 年一遇洪水标准，相应设计洪峰流量为146 m3/s。

3 工程总布置

拦河闸位于那仁苏河出山口处，主要由非溢流段、溢流堰段和冲砂闸段组成。拦河闸设计流量Q5%=103 m3/s，校核流量Q2%=146 m3/s。拦河闸轴线总长120.3 m，其中溢流段长79.23 m，闸室段长4.8 m，非溢流段长36.27 m。为便于河道冲砂，冲砂闸布置靠河床左岸的主河道上，垂直水流方向布置。冲砂闸采用竖井式进口接涵洞的形式，竖井内设工作闸和检修闸各1 座，闸门均采用平板钢闸门，闸门孔口尺寸均为2.0 m（宽）×2.5 m（高）。冲砂闸两侧与溢流段衔接，溢流段为开敞式溢流堰，堰型采用克-奥Ⅱ型曲线实用堰，堰顶高程1680.3 m，溢流段堰宽75.23 m，最大堰高15.3 m，其中河床以上10.3 m，河床以下5.0 m。非溢流段为重力式挡墙结构，顶高程1682.5 m，顶部宽度为1 m。为满足后期运行及检修要求，左岸非溢流段至竖井工作平台设交通桥，交通桥荷载为公路Ⅱ级，形式为T型结构，每10 m 设桥墩。拦河闸作为挡水建筑物，为保证泵站安全、有效运行需持续提供一定的水头，本次设计对拦河闸基础采取固结灌浆和帷幕灌浆处理，基座底部进行固结灌浆，固结灌浆设置九排，排距2 m，孔距2 m，深度为5 m。帷幕灌浆孔沿混凝土基座布置一排，布置在靠上游固结灌浆孔的中间，坝轴线范围内灌浆深度按岩石吸水率ω＜10 Lu 以下5 m 控制。从水源地保护考虑堰顶高程1680.3 m 上游回水以外200 m、下游高程1680.3 m 以外200 m 范围内设铁艺围栏，围栏总长度11.5 km。

4 拦河闸闸址比选

根据拦河闸总体布置、工程地质条件、与泵站的总体布置方案，从河道断面的径流量、工程地形条件、施工难度、运行管理、引水条件等方面综合考虑。通过现场踏勘，下游取水点河道长度1 km 范围内有两处断面具有建闸条件，本次设计对两处闸址进行比选。上闸址位于三河汇合口处，下闸址位于上闸址下游0.8 km 处。

图1 上下游闸址平面布置图

1）地形条件

上闸址区位于中低山区，该段河道较顺直，河床坡降较缓，平均纵坡约1%。河谷底高程1670 m，河谷底宽70 m，现代河床宽2 m～5 m，河谷呈“U”型，两岸岸坡陡立。下闸址区位于中低山区，该段河道较顺直，河床坡降较缓，平均纵坡约1%。河谷底高程1662 m，河谷底宽90 m，现代河床宽2 m～5 m，河谷呈“U”型，两岸岸坡陡立。上、下闸址地形条件均具有建拦河闸条件，但下闸址河床高程较上闸址低10 m 左右，河床宽度较上闸址长约20 m，下闸址位于狭长的河谷内，泵站位置确定只能选择在闸后河床一侧建设泵站，泵站在满足最低运行水位、后期提高供水保证率及运行安全等方面，拦河闸修建高度要高于上闸址5 m 左右。泵房需考虑防洪处理，且水泵扬程比上闸址高12 m左右，增加后期运行费用。故上闸址较优。

2）地质条件

上闸址：左岸岸坡在高程1677 m 以上基岩裸露，基岩岸坡陡峻，度约80°，岩体表层0.3 m～1.0 m 较为破碎，风化强烈，呈碎裂镶嵌结构。岸坡在高程1677 m 以下堆积有坡积物，为岸坡上基岩风化后碎石散落堆积，其结构较为松散，具有明显的架空现象，推测厚度达5 m。河床宽约70 m，地形平坦。河床覆盖层岩性为第四系全新统冲积砾石层，揭露厚度约3.0 m。砾石层下为中粒钾质花岗岩，为硬质岩，根据钻探岩芯，基岩顶面0.3 m～1.0 m 较为破碎，风化强烈。河床段透水率q 小于10 Lu 位于基岩面以下10 m～12 m。右岸岸坡基岩裸露，在高程1682 m 以上地形为平台，宽约50 m；在高程1682 m 以下基岩岸坡陡峻，坡度约80°，岩性为中粒钾质花岗岩，属硬质岩。

下闸址：左岸岸坡在高程1676 m 以上基岩裸露，基岩岸坡陡峻，坡度约70°，岩体表层0.3 m～1 m 较为破碎，风化强烈，呈碎裂镶嵌结构。岸坡在高程1676 m 以下堆积有坡积物，为岸坡上基岩风化后碎石散落堆积，其结构较为松散，具有明显的架空现象，推测厚度达5 m。河床宽约70 m，地形平坦。河床覆盖层岩性为第四系全新统冲积砾石层，夹有粉土层，覆盖层厚度约3.5 m，砾石层下为中粒钾质花岗岩，为硬质岩，根据钻探岩芯，基岩顶面0.3 m～1.0 m 较为破碎，风化强烈。河床段透水率q 小于10 Lu 位于基岩面以下15 m～17 m。右岸岸坡基岩裸露，在高程1676 m 以上地形为平台，宽约百米；在高程1676 m 以下基岩岸坡近直立，但其高度不大，高约10 m；岩性为中粒钾质花岗岩，属硬质岩。

上、下闸址地质条件基本相同，均满足建闸条件。但下闸址河床段覆盖层厚度较厚，增加了基础开挖量，且河床段透水率q小于10 Lu 线较深，增加了灌浆深度及工程量。故上闸址较优。

3）总体布置

上闸址位于三河汇合口处，闸址上游左右岸地形较为平坦，泵站布置在拦河闸上游左岸较为平坦位置，可布置为井室泵站，通过引水管道从拦河闸上游挡水高程以下取水至泵站，泵站旁结合管理房一并考虑。结合泵站进场路可延伸至拦河闸。下闸址结合拦河闸布置，泵站只能布置在拦河闸后河床右岸，管理房需布置在上游1 km 左右位置，需单独修建拦河闸及泵站进场路。

从上、下闸址拦河闸和泵站总体布置，上闸址在总体布置从工程投资，运行安全，引水条件运行管理方便程度上均要优于下闸址。

4）施工条件

上闸址各项施工运距短，基础处理难度小，进场道路施工难度小。下闸址施工面有限，需要修建山区进场道路1 km 左右，同时需修建1 m 左右的供水管线，该段管线为满足安全运行检修，需在拦河闸挡水高度以上修建，施工难度大。拦河闸基础处理较大，泵站施工与拦河闸同时施工存在干扰。而上闸址施工面宽阔，泵站及拦河闸施工不存在干扰，且施工各项运距较短，拦河闸及供水管道施工难度较下闸址小。

5）运行管理

上闸址的管理房可就近布置与泵站旁，距离拦河闸均较近，且管理周边较为平坦。下闸址位于山区，没有布置管理房条件，需在上游平坦位置修建管理房，此布置运行管理极为不便。上闸址总体布置较为紧凑，管理较为方便。

6）工程投资

上闸址：工程投资23565.66 万元，其中拦河闸1355.45 万元，泵站350.63 万元，输水管线18039.65 万元，其它部分3819.93 万元。下闸址：工程投资25632.51 万元，其中拦河闸1396.32 万元，泵站321.53 万元，输水管线19894.73 万元，其它部分4019.93 万元。上闸址总投资比下闸址低2000 万元左右。

通过以上几方面进行比选，上闸址优于下闸址，故推荐上闸址方案。

5 结语

通过上述闸址比选分析，从工程条件、地质条件、工程总体布置、施工条件、运行管理及工程投资等方面比较，上闸址具有优良的建闸条件和地形优势，便于施工，工期短，布置上较为紧凑，便于管理，工程投资比下闸址低2000 万元，节省资金，且运行方面更加安全，故本阶段推荐上闸址为推荐闸址。