楼庄子水库引水洞拦污栅建设方案探析

2023-03-15张晓龙

陕西水利 2023年2期

张晓龙

（头屯河楼庄子水库工程建设管理局，新疆昌吉 831100）

楼庄子水库位于头屯河上游硫磺沟镇以南 25 km 处，是一座以灌溉、防洪和城市及工业供水为主要任务的水库工程[1］。为了确保乌鲁木齐城市供水保证率，需要在引水洞进口处设置便于清理的拦污栅。

1 概况

头屯河发源于天山山脉中部的喀拉乌成山北坡，东与乌鲁木齐河相邻，西与三屯河接壤，头屯河干流全长 190 km[2］。头屯河流域总面积为 2885 km2，其中山区流域面积为 1638 km2[3］，楼庄子水库位于头屯河上游中低山区，距乌鲁木齐市 89 km，水库集水面积为 1174 km2[4］。引水洞布置在大坝右岸，进口自然边坡走向为 SW236°，地形坡度 53°，表层覆盖层厚约 3 m，下部基岩为中侏罗统（J2（X+S））灰绿色砂泥岩互层，岩层产状 5°SE ∠10°，强风化层厚度约为 3 m～5 m，弱风化层厚度约为 4 m～22 m[5］。

2 问题的提出

头屯河汛期漂浮物量大，具有流动、组成复杂、分散、聚焦、缠绕、下沉等多重特性。严重威胁水库运行安全和乌鲁木齐市城市供水安全。所以需要在引水洞进口处设置便于清理的拦污栅，防止漂浮物等杂物进入引水洞；需要改进引水洞内的供水管岔口拦污栅拦污能力，防止较小杂物进入供水管堵塞活塞式工作阀门。

本工程引水洞已贯通，进水口事故闸井浇筑完毕，支管、阀门安装完毕。鉴于目前工程情况，需在引水洞进口设置拦污设施（包含活动拦污栅和固定拦污栅），在供水管道增加拦污栅。

3 引水洞进口拦污方案

3.1 引水洞盲洞进口处设置活动拦污栅（方案一）

本方案沿进口上方边坡倾斜布置拦污栅一孔，拦污栅轨道延伸至事故闸井平台，孔口尺寸为4 m×4 m（孔宽×孔高），栅条间距20 cm。采用定轮支承；拦污栅通过闸井平台的卷扬式启闭机操作，为防止启闭机钢丝绳长期浸泡在水中，启闭机通过拉杆连接拦污栅。

拦污栅通过设置在栅体底部的耙齿，将堆积于栅前的污物捞起，提至闸井平台后，人工清理堆积于耙齿上和卡在栅条间的污物。拦污栅仅能拦截和清理几何尺寸和质量较小的污物，如树枝，杂草等，小型动物尸体等。尺寸和质量较大的污物，如整棵树木，大石块，大型动物如牛、骆驼等的尸体等，会冲击拦污栅体，或阻挡过水断面增大水头差，危及拦污栅结构强度，且无法有效清理，甚至会卡住拦污栅导致无法提起。根据现场情况，引水洞进口为喇叭式进口，洞脸为铅直面，需在进口重新浇筑混凝土作为轨道基础，混凝土顶高程为1363.3 m。1363.3 m 以上至1401.5 m 高程范围，拦污栅轨道采用钢结构支撑架支撑。钢结构支撑架基座采用钢筋混凝土板，混凝土板采用锚索和锚筋桩锚固定。锚索布置于基座混凝土两侧。

3.2 引水洞盲洞进口处设置固定拦污栅（方案二）

为增大过水面积，盲肠段进口固定式拦污栅采用球面网箱，网孔尺寸为40 cm×40 cm。由于球面网箱过流面积远大于盲洞进口面积，部分孔口堵塞，短时间不会引起过高的水头差，待水库水位降至死水位附近时，乘坐船只至进口后人工清污和检修网箱。现状引水洞进口两侧为混凝土八字墙，底板为素混凝土，该方案需对底板混凝土拆除，重新浇筑钢筋混凝土，球面网箱底部可锚筋固定在混凝土板上。引水洞进口球面拦污网箱见图1。