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南水北调中线工程中的渡槽

2016-12-23

黄河黄土黄种人·水与中国 2016年11期
关键词:青兰渡槽沙河

渡槽又称高架渠、过水桥,两端与渠道衔接,是一组由桥渠、隧道或沟渠构成的输水系统。渡槽通常架设于山谷、洼地、河流之上,用于通水、通行和通航,还用来把远处的水引至水量不足的城镇、农村以供饮用和灌溉。

世界上较早的渡槽诞生于中东和西亚地区。公元前700余年,亚美尼亚已有渡槽。公元前19年,在今法国境内修建了槽长274米的蓬迪加尔渡槽,为块石干砌拱形结构,如今成为法国一处人文景观。

罗马第一条供水渡槽是建于公元前312年的阿庇渡槽,第十条也是最后一条则是公元226年建成的阿历山大渡槽;最长最壮观的是建于公元前114年的马西亚渡槽,虽然水源离罗马仅仅37公里,但引水工程本身长达92公里。这是因为引水工程要保持一定坡度依地形地貌蜿蜒曲折地修建之故。

中国最古老的渡槽距今已有2000余年,早期修建的渡槽多为木石结构。郦道元《水经注》有西汉长安未央宫“飞渠引水入城”之说,“飞渠”即为现在的饮水工程。20世纪30年代出现了钢筋混凝土饮水工程,60年代以后,随着大型灌区工程发展,各种轻型结构渡槽、大跨度拱式渡槽被广泛采用,预制装配式施工方法也得到推广,结构形式、优选理论、新型材料、电子计算机技术及先进施工技术等已开始应用。

南水北调工程中,有40余座引水跨越山谷和江河的渡槽,而南水北调中线工程拥有21座渡槽,占整个东、中、西线工程渡槽总量的50%。南水北调中线工程由汉江中上游的湖北丹江口水库引水,重点解决北京、天津、石家庄、郑州等沿线20多座大中城市缺水问题,并兼顾沿线生态环境和农业用水,干渠总长1432公里。南水北调中线工程采取明渠全立交式输水,在遇河流、公路时,通常会采用倒虹吸、渡槽的形式“跨”过去。

湍河渡槽,位于河南省邓州市十林镇与赵集镇之间,距邓州市26公里,是南水北调中线工程总干渠第一个大型控制性工程,也是世界上最大的U形渡槽。渡槽长1030米,主要建筑物由右岸渠道连接段、进口渐变段、进口闸室段、进口连接段、槽身段、出口连接段、出口闸室段、出口渐变段、左岸渠道连接段9段组成,在右岸渠道连接段右侧还设有退水闸一座。该工程总投资2.6亿元。

湍河渡槽槽身为相互独立的3槽预应力现浇混凝土U形结构,共18跨,单跨度40米,单跨槽身重量达1600吨。设计流量为350立方米每秒,加大流量为420立方米每秒,是迄今为止国内同类工程中跨度最大、单跨过水断面最大、单跨重量最大的输水工程。

沙河渡槽,位于河南省平顶山市鲁山县境内,被称为“世界上综合规模最大”的渡槽工程。工程起点为鲁山县薛寨村北,终点为鲁山坡东侧三街村西。由9050米渡槽和2888.1米渠道组成。沙河渡槽宛如一条蜿蜒的空中巨龙,跨过沙河、大郎河,“驮载”着从汉江、丹江口而来的清水一路向北。沙河和大郎河河面之上采取梁式渡槽的方法,沙河至大郎河、大郎河至鲁山坡段则采用箱式渡槽的方法。全长11.9多公里的沙河渡槽,设计流量为320立方米每秒,加大流量为380立方米每秒,水位为6.7米。U形槽身一次成型,单跨度达30米,一槽高8.3~9.2米,单片槽体重1200吨。沙河河床上U形渡槽长1675米。

洺河渡槽,位于河北省邯郸市永年县境内,总长930米,是一座大型河渠交叉建筑物,由渡槽、节制闸、退水闸、检修闸、排水闸组成的综合枢纽工程。总投资2.2亿元。它与太行余脉擦肩而过,飞悬于干涸的洺河之上。

据悉,该渡槽是世界上最大的单跨三槽一联三向预应力渡槽。单槽净宽7米,净高6.8米,设计流量230立方米每秒,加大流量250立方米每秒,40米跨槽身,每跨承重达5600吨。

洺河渡槽共有17个槽墩,每根槽墩均深入河底6米多,槽墩之下还有14根灌注桩支撑着,仅一根槽墩就能承受3万多吨重量。地震设计抗烈度为7度。洺河渡槽共有16跨,这意味着即使是千余辆满载负荷的大卡车同时从槽内通过,渡槽也能承受得住。

青兰渡槽,是邯郸市区跨青兰高速的渡槽。渡槽槽身长63米,单从长度和工程量来讲,只能说是一些大型渡槽的“小兄弟”。由于总干渠在规划阶段对青兰渡槽段工程分配额外水头,且需兼顾已建高速公路引线工程布置,给渡槽的设计带来极大困难。为此,工程设计人员创新性地提出了过水断面为梯形,槽身结构为分离式扶壁梯形,在顺流向平面上呈不对称斜平行四边形布置渡槽结构。这种结构布置使江水经过青兰渡槽时不会有水头损失,确保了总干渠全程自流的态势。同时,这种分离式扶壁梯形渡槽,属国内首例。

南水北调中线工程可缓解华北地区水资源危机,为河南、河北、北京、天津生活、工业增加供水64亿立方米,增供农业用水30亿立方米。渡槽作为一种水利设施,在这项引水工程中发挥着重要作用。

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