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摘要 通过对解放渠首地质情况、渗漏情况、冲刷情况、稳定情况进行分析，提出对该工程改扩建的建议。
关键词 解放渠首；水文地质情况；工程现状；总体布局
中图分类号 S277.7 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）10-0214-01
1 工程水文地质条件
1.1 工程地质条件
清水河流域位于天山北麓准噶尔盆地南缘凹陷区的前山丘陵地带，解放渠首处于清水河上游右岸，海拔1 128～3 000 m，相对高差为200～330 m，山势较陡，沟谷切割强烈。山体由中生代地层组成，左岸山顶多呈尖角状，冲沟较发育，植被稍发育，右岸为高基座阶地，相对高差为150 m，受构造运动的影响，区内形成几排平行排列的前山背斜构造，前山带隆起抬升，由于中新生代地层主要为泥岩、砂岩等，在外动力地质作用的侵蚀下，形成低山丘陵地貌，地貌上表现为馒头山体或梁状地形与洼地相间地形，地表均为厚层黄土覆盖，地形起伏，沟梁相间，地形切割较微弱，常常呈“U”形沟谷，冲沟切割不深，总地势较为平缓。根据《中国地震动参数区划图（GB18306-2001）》渠首所处地震烈度为Ⅷ度，动峰值加速度为0.30 g，属区域稳定性较差。
1.2 水文地质条件
清水河的水源主要是冰川积雪融水补给为主，降雨补给为辅，并且有少量山间泉水补给，枯水期径流主要靠地下水补给。清水河水量补给几乎全部来源于冰川积雪融雪。
气候特点：春秋时间短，冬季严寒，夏季酷热，热量充足，降水量较少，且南北不均，气候干燥，蒸发量大，属典型的大陆性气候，多年平均降雨量554.2 mm。
渠首位于清水河中上游的河床右岸，地下水埋深1.0 m左右，属孔隙潜水，水文地质条件简单，地下水类型为HCO3-Ca型水，水质良好，解放渠首位于清水河乡南约500 m的河床右岸，国防公路在其东侧通过。
2 工程现状
河床宽度50 m，纵坡为2.5%，且均由第四系全新统冲积卵石层组成，厚度约15.0 m左右，稍密—中密状，颗粒多呈浑圆状，含漂砾，不均匀系数为69，曲率系数为1.7，级配良好，一般粒径为20～80 mm。根据颗分成果，粒径大于200 mm颗粒含量为16%，卵石含量为51%，砾石含量为22%，砂含量为12%，不具冻胀性，综合考虑承载力特征值为300 kPa，变形模量为29.0 MPa，工程地质条件较好，而两岸发育Ⅰ级堆积阶地，并构成河床岸坡，右岸阶面宽度20～30 m，上覆厚度小于0.5 m的低液限粉土，下覆巨厚的第四系全新统冲积卵石层，稍密—中密状，级配良好，综合考虑承载力特征值为300 kPa，下覆基岩埋深约15.0 m，为侏罗系中统砂岩，饱和抗压强度为39 MPa，属中硬岩，工程地质条件较好。右岸Ⅰ级堆积阶地坡角处，由第四系全新统冲积卵石层组成，稍密—中密状，坡度约80°，稳定性差，存在边坡稳定问题。左渠堤为人工堆筑卵石，青灰色，松散状，并且与河床相邻，无任何防护工程，洪水期存在冲刷破坏问题，因此放水渠存在渗漏、边坡稳定及冲刷破坏[1]。
3 建议与结论
由于解放渠首位于清水河乡南约500 m的河床右岸，国防公路在其东侧通过，渠首改建为拦河单孔引水、冲砂、溢流坝式，下接150 m长的放水渠，海拔高程为1 128～1 134 m，两侧为高耸的山体，基岩裸露，坡度为50°～70°。因此，建议解放渠首采用拦河闸坝式取水枢纽布置形式，包括溢流堰、引水闸、泄洪冲沙闸、导沙槽、导流堤及上、下游河道整治等[2]。
对解放渠首工程进行鉴定后得出如下结论：①溢流堰均由第四系全新统冲积卵石层组，成工程地质条件较好。②闸基存在渗透稳定问题，陡坡末端及岸坡存在冲刷破坏现象，建议闸基采取工程措施延长渗透路径，减小渗透比降。并在陡坡末端设置消能及防冲设施。另渠首上、下游河道两岸一定距离需进行护坡处理，基础埋深不小于2.3 m。③放水渠由卵石组成，属强透水层，需进行防渗处理，不存在冻胀问题。④另左渠堤为人工堆筑卵石，并且与河床相邻，无任何防护工程，洪水期存在冲刷破坏问题，建议清除重新回填碾压，相对密度不小于0.75，并进行护坡处理，基础埋深不小于2.3 m。⑤地下水埋深为0.5～1.5 m，属孔隙潜水，渗透系数（k）为37.2 m/d，为强透水层，存在基坑排水问题。⑥地表水、地下水水质良好，对普通水泥无腐蚀性。⑦浆砌石料，位于清水河河床内，储量、质量满足要求。
4 工程总体布置
（1）溢流坝采用曲线型实用堰，堰长38 m，拦河而建，坝轴线与水流方向垂直，下游堰坡采用坡比为1∶0.7的直线段，堰坡末端由反弧曲线与下游护坦连接，护坦为C20F200细石砼砌筑卵石结构，底板厚0.5 m，單层卵石砌筑，卵石粒径不小于0.5 m。为防止洪水淘刷下游护坦，危及堰体运行安全，在护坦末端设置格宾笼抛石海漫。格宾笼抛石海漫厚1.0 m，箱体填充大卵石，要求卵石短边粒径不小于0.3 m。溢流坝下游护坦与海漫及下游左岸导流堤连接。
（2）引水闸共1孔，引水闸布置在河道右岸，与水流方向成30°夹角，其左侧接泄洪冲沙闸，右侧由翼墙与河道右岸导流堤相接。引水闸由闸室控制段、陡坡段及消力池段组成。闸室段采用整体开敞式钢筋砼结构。闸墩前部设检修闸槽，以便引水闸检修使用。检修闸槽上设有检修便桥，两侧设置防护栏杆，检修便桥后设启闭机排架，启闭机平台下方设交通桥，交通桥两侧设栏杆。由于引水闸出口与下游引水渠道相接，将对下游渠道产生破坏作用，为降低水流对渠道的冲刷，考虑引水闸的出流情况，以及水闸的稳定，建议在引水闸闸室尾部设陡坡和消力池与下游渠道相连，陡坡坡度1∶3，陡坡后接消力池。
（3）泄洪冲沙闸共1孔，布置在河床右岸，其左侧接溢流坝，右侧接引水闸，轴线与溢流堰轴线垂直，与引水闸夹角。冲沙闸由导沙槽、闸室控制段、泄槽段及海漫段组成。导沙槽位于泄洪冲沙闸前，末端与泄洪冲沙闸相接。
（4）渠首上游右岸设砼板护岸，护岸始端与河道上游原护岸连接，末端与引水闸翼墙连接；渠首下游右岸设浆砌石护岸，其始端与冲沙闸后翼墙连接，末端与下游引水闸翼墙连接；渠首下游左岸设砼板护岸，护岸始端与溢流堰下游翼墙相连，末端与左岸岸坡相连[3-4]。
（5）闸室采用彩钢房结构。水位观测设备选用水尺、自记水位计和电测水位计。水尺直接涂绘在上下游导流堤及冲沙闸闸墩前端，自记水位计安装在闸房内。
（6）流量监测采用量水堰或流速仪观测。在引水闸后距引水渠道始端约30 m位置（要求渠道顺直，水流流态平稳，无较大变化）设置流量监测采用量水堰观测。
5 参考文献
[1] 权勇智.高压喷射灌浆处理坝基渗漏技术在玛纳斯县旱卡子滩水库中的应用[J].现代农业科技，2010（15）：290-291.
[2] 白建华.现有渠首滩地防洪存在问题及应采取的对策[J].黑龙江水利科技，2007（1）：109-110.
[3] 尚升，滕希华，尚静.引黄济青渠首工程面临的主要问题及解决对策[J].山东水利，2008（9）：33-34.
[4] 李生会，许文娟.水库蓄水后岸坡泥岩滑坡的原因及处理方法[J].现代农业科技，2012（2）：261，267.
关键词 解放渠首；水文地质情况；工程现状；总体布局
中图分类号 S277.7 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）10-0214-01
1 工程水文地质条件
1.1 工程地质条件
清水河流域位于天山北麓准噶尔盆地南缘凹陷区的前山丘陵地带，解放渠首处于清水河上游右岸，海拔1 128～3 000 m，相对高差为200～330 m，山势较陡，沟谷切割强烈。山体由中生代地层组成，左岸山顶多呈尖角状，冲沟较发育，植被稍发育，右岸为高基座阶地，相对高差为150 m，受构造运动的影响，区内形成几排平行排列的前山背斜构造，前山带隆起抬升，由于中新生代地层主要为泥岩、砂岩等，在外动力地质作用的侵蚀下，形成低山丘陵地貌，地貌上表现为馒头山体或梁状地形与洼地相间地形，地表均为厚层黄土覆盖，地形起伏，沟梁相间，地形切割较微弱，常常呈“U”形沟谷，冲沟切割不深，总地势较为平缓。根据《中国地震动参数区划图（GB18306-2001）》渠首所处地震烈度为Ⅷ度，动峰值加速度为0.30 g，属区域稳定性较差。
1.2 水文地质条件
清水河的水源主要是冰川积雪融水补给为主，降雨补给为辅，并且有少量山间泉水补给，枯水期径流主要靠地下水补给。清水河水量补给几乎全部来源于冰川积雪融雪。
气候特点：春秋时间短，冬季严寒，夏季酷热，热量充足，降水量较少，且南北不均，气候干燥，蒸发量大，属典型的大陆性气候，多年平均降雨量554.2 mm。
渠首位于清水河中上游的河床右岸，地下水埋深1.0 m左右，属孔隙潜水，水文地质条件简单，地下水类型为HCO3-Ca型水，水质良好，解放渠首位于清水河乡南约500 m的河床右岸，国防公路在其东侧通过。
2 工程现状
河床宽度50 m，纵坡为2.5%，且均由第四系全新统冲积卵石层组成，厚度约15.0 m左右，稍密—中密状，颗粒多呈浑圆状，含漂砾，不均匀系数为69，曲率系数为1.7，级配良好，一般粒径为20～80 mm。根据颗分成果，粒径大于200 mm颗粒含量为16%，卵石含量为51%，砾石含量为22%，砂含量为12%，不具冻胀性，综合考虑承载力特征值为300 kPa，变形模量为29.0 MPa，工程地质条件较好，而两岸发育Ⅰ级堆积阶地，并构成河床岸坡，右岸阶面宽度20～30 m，上覆厚度小于0.5 m的低液限粉土，下覆巨厚的第四系全新统冲积卵石层，稍密—中密状，级配良好，综合考虑承载力特征值为300 kPa，下覆基岩埋深约15.0 m，为侏罗系中统砂岩，饱和抗压强度为39 MPa，属中硬岩，工程地质条件较好。右岸Ⅰ级堆积阶地坡角处，由第四系全新统冲积卵石层组成，稍密—中密状，坡度约80°，稳定性差，存在边坡稳定问题。左渠堤为人工堆筑卵石，青灰色，松散状，并且与河床相邻，无任何防护工程，洪水期存在冲刷破坏问题，因此放水渠存在渗漏、边坡稳定及冲刷破坏[1]。
3 建议与结论
由于解放渠首位于清水河乡南约500 m的河床右岸，国防公路在其东侧通过，渠首改建为拦河单孔引水、冲砂、溢流坝式，下接150 m长的放水渠，海拔高程为1 128～1 134 m，两侧为高耸的山体，基岩裸露，坡度为50°～70°。因此，建议解放渠首采用拦河闸坝式取水枢纽布置形式，包括溢流堰、引水闸、泄洪冲沙闸、导沙槽、导流堤及上、下游河道整治等[2]。
对解放渠首工程进行鉴定后得出如下结论：①溢流堰均由第四系全新统冲积卵石层组，成工程地质条件较好。②闸基存在渗透稳定问题，陡坡末端及岸坡存在冲刷破坏现象，建议闸基采取工程措施延长渗透路径，减小渗透比降。并在陡坡末端设置消能及防冲设施。另渠首上、下游河道两岸一定距离需进行护坡处理，基础埋深不小于2.3 m。③放水渠由卵石组成，属强透水层，需进行防渗处理，不存在冻胀问题。④另左渠堤为人工堆筑卵石，并且与河床相邻，无任何防护工程，洪水期存在冲刷破坏问题，建议清除重新回填碾压，相对密度不小于0.75，并进行护坡处理，基础埋深不小于2.3 m。⑤地下水埋深为0.5～1.5 m，属孔隙潜水，渗透系数（k）为37.2 m/d，为强透水层，存在基坑排水问题。⑥地表水、地下水水质良好，对普通水泥无腐蚀性。⑦浆砌石料，位于清水河河床内，储量、质量满足要求。
4 工程总体布置
（1）溢流坝采用曲线型实用堰，堰长38 m，拦河而建，坝轴线与水流方向垂直，下游堰坡采用坡比为1∶0.7的直线段，堰坡末端由反弧曲线与下游护坦连接，护坦为C20F200细石砼砌筑卵石结构，底板厚0.5 m，單层卵石砌筑，卵石粒径不小于0.5 m。为防止洪水淘刷下游护坦，危及堰体运行安全，在护坦末端设置格宾笼抛石海漫。格宾笼抛石海漫厚1.0 m，箱体填充大卵石，要求卵石短边粒径不小于0.3 m。溢流坝下游护坦与海漫及下游左岸导流堤连接。
（2）引水闸共1孔，引水闸布置在河道右岸，与水流方向成30°夹角，其左侧接泄洪冲沙闸，右侧由翼墙与河道右岸导流堤相接。引水闸由闸室控制段、陡坡段及消力池段组成。闸室段采用整体开敞式钢筋砼结构。闸墩前部设检修闸槽，以便引水闸检修使用。检修闸槽上设有检修便桥，两侧设置防护栏杆，检修便桥后设启闭机排架，启闭机平台下方设交通桥，交通桥两侧设栏杆。由于引水闸出口与下游引水渠道相接，将对下游渠道产生破坏作用，为降低水流对渠道的冲刷，考虑引水闸的出流情况，以及水闸的稳定，建议在引水闸闸室尾部设陡坡和消力池与下游渠道相连，陡坡坡度1∶3，陡坡后接消力池。
（3）泄洪冲沙闸共1孔，布置在河床右岸，其左侧接溢流坝，右侧接引水闸，轴线与溢流堰轴线垂直，与引水闸夹角。冲沙闸由导沙槽、闸室控制段、泄槽段及海漫段组成。导沙槽位于泄洪冲沙闸前，末端与泄洪冲沙闸相接。
（4）渠首上游右岸设砼板护岸，护岸始端与河道上游原护岸连接，末端与引水闸翼墙连接；渠首下游右岸设浆砌石护岸，其始端与冲沙闸后翼墙连接，末端与下游引水闸翼墙连接；渠首下游左岸设砼板护岸，护岸始端与溢流堰下游翼墙相连，末端与左岸岸坡相连[3-4]。
（5）闸室采用彩钢房结构。水位观测设备选用水尺、自记水位计和电测水位计。水尺直接涂绘在上下游导流堤及冲沙闸闸墩前端，自记水位计安装在闸房内。
（6）流量监测采用量水堰或流速仪观测。在引水闸后距引水渠道始端约30 m位置（要求渠道顺直，水流流态平稳，无较大变化）设置流量监测采用量水堰观测。
5 参考文献
[1] 权勇智.高压喷射灌浆处理坝基渗漏技术在玛纳斯县旱卡子滩水库中的应用[J].现代农业科技，2010（15）：290-291.
[2] 白建华.现有渠首滩地防洪存在问题及应采取的对策[J].黑龙江水利科技，2007（1）：109-110.
[3] 尚升，滕希华，尚静.引黄济青渠首工程面临的主要问题及解决对策[J].山东水利，2008（9）：33-34.
[4] 李生会，许文娟.水库蓄水后岸坡泥岩滑坡的原因及处理方法[J].现代农业科技，2012（2）：261，267.