基于改造阿伦河灌区渠首拦河坝的设计方案

崔凤友，孙和强

（1.齐齐哈尔市水利勘测设计研究院，黑龙江齐齐哈尔 161000;2.齐齐哈尔市防汛抗旱指挥部办公室，黑龙江齐齐哈尔 161000）

1 前言

堆石（柳条）拦河坝作为一种就地取材，施工方便，投资少的原始型水源渠首工程，对我省的农业灌溉事业的发展起到了非常重要的作用。据有关资料统计，我省灌溉中小以上以上灌区有坝引水渠首260座，目前留有200多座仍然靠堆石（柳条）拦河坝蓄水灌溉，这类原始型渠首，经不起泥沙淤积、冰凌碰撞和洪水淘刷，工程岁修频繁，大修不断，造成冬季备料维修的状态，消耗大量的人力、物力，使受益区人民群众背上了沉重的资金和劳力投入负担，影响了灌溉效益的发挥，为了发展农业生产，整顿改造堆石（柳条）坝渠首，已成为目前农业水利建设的重要任务。

为了解决堆石（柳条）拦河坝运行及管理上存在的问题，近年来我省的水利工作者借鉴了其他兄弟省区在此类工程改造上的先进技术和管理经验，结合我省对拦河坝工程在运行和管理上的要求，提出了许多改造堆石（柳条）拦河坝的好方法，加快了该类工程的改造和建设步伐。为了寻找一种既经济又比较现实的堆石（柳条）坝改造方案，本文结合阿伦河灌区渠首拦河坝改造设计，提出了利用全闸改造工程结构，与目前其它改造方案相比较，具有投资少、改造快、管理运行方便等优点，现将有关设计情况介绍如下：

2 基本情况

阿伦河灌区渠首拦河坝位于齐齐哈尔市梅里斯达斡尔族区卧牛吐达斡尔族镇三道罕村附近的阿伦河下游段，渠首控制设计灌溉面积1 267 hm2，是梅里斯达斡尔族区一处重要的自流引水灌区。该灌区始建于日伪时期，1973年以前渠首为柳条坝，1973年后改建为拦河闸。1983年后，由于管理不善，各项配套设施不完善，拦河闸水毁，不能使用。为了使水田得到灌溉，由于受到资金限制，由当地群众投资、投劳重新恢复了柳条坝。柳条坝长30 m，平均坝高3.0 m，顶宽3.0 m左右，顶高程154.40 m，引渠位于上游左侧80 m处，设计引水流量2.5 m3/s，坝右岸为自然滩地，平均高程 154.60～154.70 m，滩地宽1.3 km。

阿伦河灌区渠首以上流域面积6 700 km2，阿伦河那吉站设计洪水采用《松花江流域防洪规划》水文协调成查，资料应用到1998年，特大值处理3次洪水，首位洪水重现期113 a，求算出该渠首各频率设计洪水，见表1，平槽流量42.4 m3/s。

表1 阿伦河设计洪水成果表

结合近20 a拦河坝实际运行及观察，该拦河坝工程主要存在以下问题：

1）坝肩滩地冲刷严重

由于阿伦河河道宽一般20～30 m。拦河坝顶高程基本与滩地齐平，当上游河道发生平槽流量时，坝上、下游水位差最大，常常造成坝肩水毁和滩地冲沟，根据实际运行，平均没年发生2～3次坝肩水毁或滩地冲刷破坏，严重影响了拦河坝主体工程的安全运行。

2）修复工程量大，施工困难

由于多年来的运行，渠首附近已造成几处较大冲沟，为保证灌区正常引水，不但主河道修筑柳条坝，而且几道河汊也要修筑柳条坝，工程量非常大，交通不便。全部用人工来完成，给当地农民造成很大的负担。

3）坝前河道落淤严重

阿伦河河道比降较陡，柳条坝不具备冲砂设施，造成坝前淤积严重，影响了河道的泄洪能力。

4）运行管理困难

由于柳条坝每年都受到不同程度的水毁，因此，每年投入的维修管理费用很大。预计每年30万元～50万元。

3 改造方案的拟定及比较

3.1 改造方案的拟定

3.1.1 拦河闸改造方案

拦河闸改造方案主要由进口段（岸墙、铺盖）、闸室、出口段等组成。

1）进口段。

进口段布置采用两种型式，上游为长25.0 m的混凝土板护砌段，下游（闸室前）为长8 m的钢筋混凝土铺盖，厚0.3 m，进口段翼墙及岸墙均采用悬臂式结构，墙顶宽0.3 m，底宽0.9 m，前后趾板宽4.5 m，厚0.25～1.0 m。

2）闸室

闸室结构采用开敞式，考虑今后的运用调度方便，设为3孔，每孔净宽4.5 m，设计墩宽0.75～1.0 m，闸室上设工作桥和交通桥。

3）出口段

出口段主要为护坦、海漫及防冲槽，下游翼墙采用八字形，扩散角为3.6°，墙体采用悬臂式结构，尺寸同上游翼墙。消力池深0.75 m，底板厚0.5 m，池长为16 m，在8 m处设工作缝。海漫段采用厚0.35 m的干砌石护底，护坡采用现浇混凝土板，末端设防冲槽。

3.1.2 堆石坝

根据现有河道，坝长30 m，平均坝高3.0 m。坝顶宽1.5 m，顶高程154.40 m，上游边坡1∶2，下游边坡1∶5，左右两岸做块石护砌，坝下设块石护底，增设冲砂闸，孔宽3.0 m。

3.1.3 闸坝结合方案

该方案设矮坝，坝高为1.0 m，与闸结合，右侧设冲砂闸，孔宽3.0 m，其它结构同于拦河闸方案。

3.2 方案比较

阿伦河枯水期流量小，水位很难满足灌溉要求，必须靠拦河坝雍高水位，而溢流坝不适合该渠首工程。根据以上几种改造方案，分别就其排水、泄洪、冲砂，运行管理及工程投资等方面，进行综合比较，比较结果认为，拦河闸是该拦河工程最优方案，其主要优点是：

1）排冰效果好

阿伦河凌汛期流量小，水深浅，冰块尺寸不大，可将拦河闸打开排冰，其效果优于其它方案，闸前不易形成冰坝。

2）满足泄洪要求

由于本方案闸底板高程平于河底，平槽流量时，水位雍高仅为0.11 m，不影响河道的正常泄洪。

3）投资省

本方案工程量偏小，投资相对省，见表2。

4）减少闸前淤积

由于闸底板高程平于河底，使坝址处过水断面加大，减少雍水高度，闸流速变化小。悬移质落淤量也将减少，不至于因逐年淤积河道而影响河道的行洪能力。

5）运行管理方便

本方案完全采用了人工直接控制的闸结构，起降灵活，水位满足灌溉要求时，将闸门全部打开，不影响泄洪。

表2 方案比较表

4 结语

1）本文通过对阿伦河灌区渠首拦河坝改造方案的比较，提出了适合本工程特点的结构型式即拦河闸工程。

2）拦河闸工程有效地降低了坝顶高程，避免了大流量时发生的冲刷破坏，具备较好的泄洪、防冲性能。

3）工程量和投资均略少于其他具有相同性能的拦河坝改造方案，通过工程实践，相信拦河闸工程将成为一种老渠首拦河坝改造的较好形式之一。

4）拦河闸工程需解决好滩地稳定问题，应增加固滩工程，以防止河道改道。