论“拦、蓄、引、用”措施在枹木寨水利工程的综合运用

许朝友

(贵州省思南县水务局，贵州 思南 565100)

1 工程概况

1.1 工程概况

思南县枹木寨水利工程位于铜仁市思南县凉水井镇枹木寨村，距县城32km，是一个跨区域调水解决人饮供水工程。

该工程主要由新建枹木寨水库、总干渠、肖家湾隧洞、杨家湾水厂等部分组成，即在新建枹木寨水库经引水总干渠进入洞坎拦水堰，通过肖家湾隧洞进入杨家湾水厂，利用供水管网向孙家坝片区供水。

枹木寨水利工程任务主要以供水为主；枹木寨水库校核洪水位774.42m，总库容241万m3，洞坎拦水堰校核洪水位754.24m，总库容0.87万m3，规划供水人口9.7万人，枹木寨水库等别均为Ⅳ等，工程规模属小(1)型。

工程建成后，有效解决孙家坝片区工程性严重缺水问题，每年可供用水量532万m3，解决孙家坝片区9.7万人的饮水问题。

1.2 工程总布置

水源工程包括新建枹木寨水库和洞坎拦水堰，枹木寨水库包括大坝、溢洪道、取水口等建筑物建设和水库淹没处理；输水工程包括新建引水总干渠2500m和肖家湾隧洞；供水工程包括新建孙家坝水厂和供水管网工程。

2 工程布局总体思路

由于地形地势条件的限制，受水区孙家坝镇周边水源仅有杨家湾水库，且规模无法达到供水水需求，需要另找新的水源点单独补给或联合补给。结合水资源规划，在孙家坝片区东北面枹木寨规划新建小(1)型枹木寨水库，距杨家湾水厂直线距离约4.6km，受老岩顶至花尖山山脉阻隔，无法通过自流引水，采用在枹木寨建坝成库，利用明渠、隧洞将水引至杨家湾水厂，有效克服了孙家坝受水区地理位置的劣势，解决了孙家坝片区的缺水难题。

3 “蓄、拦、引、用”措施的综合运用

3.1 “蓄”在工程中的运用

“蓄”即在水源点建坝成库蓄水，本工程受水区由于收到地形地势条件的限制，受水区孙家坝片区周边水源仅有杨家湾水库，位置较低，且设计规模和扩建也无法达到新增用水需求，这使得必须要需要新的可靠水源。

在枹木寨建坝成库，拦蓄河道基流和积蓄雨水，再根据供水需求经过输水系统向新建的孙家坝水厂，实行联合调度运行，满足孙家坝受水区的用水需求。

枹木寨水库大坝为浆砌石重力坝，坝轴线长170.0m，大坝由溢流坝和非溢流坝组成，坝顶高程775.10m，坝顶宽4.0m，坝基高程为745.0m；最大坝高为31m，总库容241万m3，正常蓄水位以下库容175万m3，正常蓄水位772m，兴利库容165万m3，工程等别为Ⅳ等，工程规模属小(1)型，水源工程枢纽永久性建筑物大坝、溢洪道、取水口等建筑物级别为4级，大坝等主体建筑物的设计洪水标准为30a一遇，校核洪水标为200a一遇，消能防冲按20a一遇设计。

在坝体河床右岸坝身部位高程755m、751.5m分别布置了坝身取水口和放空底孔。放空底孔坝身埋设φ600钢管，钢管长22m，管壁厚8mm，钢管周围为50cm厚C20混凝土，出口设φ600闸阀为检修闸阀，在检修闸阀后接φ600蝶阀作为工作闸阀。取水口则在坝前设置了进水塔(包括拦污栅和事故闸门等)，底孔孔身设φ800的钢管，周围为50cm厚C20混凝土，出口用φ800蝶阀作为工作闸阀，后接水库总干渠。

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3.2 “拦”在工程中的运用

“拦”是在新建枹木寨水库蓄水并利用下游总干渠引水至肖家湾隧洞，由于地形地势情况在进入隧洞进口前采用拦水堰拦蓄措施，有效将冲沟内的水引入肖家湾隧洞，最充分、有效的利用水资源。

枹木寨水库库水通过右岸755m高程的放水闸阀放入下游的总干渠渠首，取水流量为1.25m3/s，渠道向南沿乡村公路外侧、磨石溪右岸傍山而行，在桩号0+560处跨过乡村公路折向西后经肖家湾村寨，总干渠总长2500m，渠道全部为傍山明渠。受肖家湾实际地形影响，在总干渠末端与肖家湾隧洞之间，靠隧洞进口前需结合地形新建洞坎拦水堰，以有效拦蓄总干渠及冲沟来水引入隧洞。

洞坎拦水堰大坝为浆砌石重力坝，坝轴线长25.0m，坝顶高程755.0m，坝顶宽2m，坝基高程为748.0m，最大坝高7.0m。大坝由溢流坝和非溢流坝组成，左岸6.0m为非溢流坝，中间12.0m为溢流坝段，右岸7.0为非溢流坝；在坝体河床偏左岸749.97m高程设φ500的钢管作放空底孔，坝身埋设φ500钢管，钢管长5m，管壁厚8mm，钢管周围为50cm厚C20混凝土，出口设φ500闸阀作为工作闸阀。

在坝体左岸751.693m高程设1.1×1.3孔口使总干渠水进入拦水堰内，为了不使洪水倒灌总干渠，在拦水堰前设1个控制闸门，闸门尺寸为1.1×1.3m，采用为平面铸铁闸门，与闸门配套的启闭机选用一台螺杆启闭机，型号SLQ-20KN，操作方式为手动。

3.3 “引”在工程中的运用

“引”在文章中的含义是引水，即在该工程设计中通过兴建新建枹木寨水库和引、输水设施将水引至杨家湾水厂，孙家坝片区实现受水区全覆盖。

具体布置：在位于孙家坝受水区东北部的枹木寨新建大坝蓄水，在水库大坝下游取水，通过2.5km长的总干渠将水引至肖家湾隧洞，引水流量0.962m3/s，在隧洞前设置了洞坎拦水堰，通过洞长L=3.05km的肖家湾隧洞将水引至杨家湾水厂，从而实现从新建枹木寨水库向已建杨家湾片区调水的目的。因此该工程“引”的重点就是水库与水厂之间的引水隧洞—肖家湾隧洞，通过3km的肖家湾隧洞解决了孙家坝片区一带由于山脉地势、地形形成阻隔的影响。肖家湾隧洞进口前的洞坎拦水堰正常水位与总干道末端渠道设计水面高程相同，隧洞引洞坎溪洪水5.0m3/s的水位与拦水堰顶同高，隧洞进口底板高程751.12m。

隧洞进口位于洞坎溪左岸，进口距拦水堰上游面约13m处，采用岸边塔式进水。进水口包括喇叭口、闸门井及渐变段三部分，均为钢筋混凝土结构。

2)隧洞布置

隧洞进口布置在洞坎溪上，出口布置在唐池坡，隧洞比降i=1/500，其进口底板高程为751.12m，洞长3048m，出口高程为745.024m，根据工程地质条件，隧洞为城门洞形，成形断面B×h=1.8×2.2m，洞顶为半圆拱结构，侧墙及洞顶采用30cm厚的C15混凝土衬砌，底板采用10cm厚的C15混凝土。洞顶需进行回填灌浆，隧洞每12m设一道伸缩缝，缝内设止水。

3)隧洞水力计算

隧洞为无压隧洞，隧洞供水过水流量为1.22m3/s，引洪流量为5.0m3/s，比降i=1/500,隧洞水力计算按明渠均匀流计算，计算公式如下：

(1)

式中：Q为设计过水流量，m3/s；n为糙率系数，取n=0.015；R为水力半径，m；ω为过水面积，m2；i为渠道比降。

计算结果见表1。

表1 肖家湾隧洞水力要素表

根据肖家湾隧洞水力计算，隧洞出口高程为745.024m，设计流量时隧洞出口水面高程为745.425m，引洪时隧洞出口水面高程为746.324m[1]。

4)隧洞结构设计

洞身衬砌：隧洞轴线位置基岩为奥陶系中统十字铺组泥灰岩，宝塔组龟裂纹灰岩，志留系下统石牛栏组泥灰岩、泥页岩，中上统韩家店群泥页岩；二叠系下统梁山组灰岩夹页岩，栖霞组、茅口组、吴家坪组、长兴组灰岩、燧石结核灰岩，岩石产状稳定，倾向HWW，倾角35°-60°(在隧洞出口段稍缓)，通过地段无断裂构造，岩石完整性好。在整个隧洞开挖过程中将可能遇到冒顶、垮塌、掉块等不良地质现象，且进出口应特别注意及时支护或超前支护，整个隧洞需作相应的临时支撑，部分隧洞衬砌类型：采用C15混凝土衬砌，厚度为30cm。衬砌分缝每12m设一道伸缩缝，并设止水。水工隧洞混凝土衬砌段，作了回填灌浆处理，自较低端开始，向较高的段推进。灌浆压力0.2-0.3MPa[2]。

3.4 “用”在工程中的运用

“用”在文中的含义是利用，即在该工程设计中除新建枹木寨水库和引输水设施外，在输水尾端修建一座水处理厂，经处理后利用管网向孙家坝片区受水区供水，充分利用水源高程和采取部分泵提满足群众用水需求，同时也减少了新建工程的投资和运行成本，创造节约型水利工程。

杨家湾水厂建设在肖家湾隧洞出口，是以枹木寨水库为水源，新建2.0万m3/d孙家坝水厂及安装输水管管网；厂平面设计高程730.4m高程，水厂出水压力可覆盖孙家坝片区大部分区域，高区部分采用分级提水解决。

工程主要建设内容：1、新建2.0万m3/d孙家坝水厂一座，厂区建设内容有新建配水混合池1座， 管式混合器井1座、斜管沉淀池2座、 气水反冲滤池 1座、反冲洗泵房1座、 出水加压泵房1座、加氯加药间1座(含加氯加药一套)、500 m3清水池2座、综合楼办公大楼1300m2、机修间及仓库1座、出水计量井2座、浓缩池1座 排水池、排泥池2座、 污泥脱水机房、污泥调节池(含污泥处理系统1套)等；2、输水管网工程：安装K9级DN500球墨铸铁管1598.7m， DN400球墨铸铁管1030.73m、 安装dn160PE管(1.6Mpa)620.4m、dn200PE管(1.6Mpa)2366.5m、dn315PE管(1.6Mpa)882m。

4 结 语

思南县枹木寨水利工程根据孙家坝片区需水情况、已建水利设施以及运行状况并结合地形地质等条件；充分利用新建水利工程水源高程与供水片区需求高程相结合，克服了当地客观不利的自然条件，采取“蓄、拦、引、用”等有效工程措施，形成跨区域调水，联合调度运行，有效解决了孙家坝片区由于地形地势等不利因素长期造成的工程性缺水问题，创造了贵州喀斯特岩溶山跨区域调水、节约型水利工程的较好范例。