基于洮南市四海泡水库引水工程设计

刘 玲

(洮南市河道堤防管理站，吉林洮南137100)

1 工程概况

洮南市四海泡水库位于吉林省洮南市安定镇四海村境内，系平原水库，集水面积37 km2，总库容4 700万m3，主要水源为引洮干渠引水。

该水库始建于1974年，是由引洮干渠通过创业水库供水和承担分洪任务的水库，以农民春季坐水种和灌溉为主，结合养鱼和发展旅游业的综合利用水库。建库以来，它已经在养鱼、灌溉耕地、调节地方气候、改善生态环境等方面发挥了重要作用。

水库区域交通比较便利，工程区内有洮南到向海线公路通过，各乡镇到各村屯的乡道与公路相通，纵横交错，四通八达，乡道直通水库。四海泡水库的功能是以灌溉、养鱼为主，兼有下游农田和村镇的防洪。

由于近年水库没有进水，使引渠淤积严重，致使引洮分洪的水不能正常进入库区，水库不能正常发挥效益。另外，库区周围有大面积的耕地，地面高程低于正常蓄水位，如果水库正常蓄水，将会把这些土地淹没使周边农户的土地人均占有量减少。因此，需在库区周围筑坝，以保护现有耕地，确保水库正常蓄水。

2 工程任务及规模

2.1 工程任务

本次四海泡水库引水工程设计主要任务:

1)库区进水口处开挖引水渠，以使引洮分洪的水能顺利进入库区。

2)在库区266.7 hm2耕地周围筑坝，用以水库正常蓄水时挡水，不使耕地面积受损。

3)在引渠进口处修进水闸1座。

4)原有坝体简易模袋护坡修复30 m。

5)原有坝体有420 m没有做护坡处理，此次将其坝前坡用简易模袋做护坡处理，用以防止风浪冲刷坝体。

2.2 工程规模

四海泡水库集水面积37 km2，总库容4 700万m3，主要水源为引洮分洪干渠引水。水库正常蓄水位158.20 m，相应库容为4 100万m3;设计洪水位为158.43 m，相应库容4 700万m3;死水位为157.00 m;相应库容420万 m3。

3 工程布置及建筑物设计

3.1 设计依据

3.1.1 工程等别及建筑物级别

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)和《防洪标准》(GB50201—94)的规定，该水库设计标准为10 a一遇洪水。水库工程等别为Ⅳ等，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级，临时建筑物为5级。

3.1.2 设计基本资料

3.1.2.1 规程、规范及计算手册:

1)《水利水电工程初步设计报告编制规程》DL5021—93;2)《水工建筑物抗冰冻设计规范》SL211—98;3)《碾压式土石坝设计规范》SL274—2001;4)《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000);5)《防洪标准》(GB50201—94);6)《水闸设计规范》SL265—2001;7)《水力学计算手册》;8)《水库工程管理设计规范》(SL106—96);9)《水利水电土工合成材料应用技术规范》(SLT225—98);10)《水工建筑物荷载设计规范》DL5077—1997;11)《水工钢筋混凝土结构设计规范》SL/F191—96。

3.1.2.2 水文地质设计参数

水库所在地区的非汛期多年平均风速为WNW15.05 m/s，汛期多年平均风速为SSW10.57 m/s，最大冻土深度为2.0 m。本区基本地震烈度为Ⅳ度。

3.2 工程设计

本次引水工程主要设计内容包括:①引水渠道开挖;②引水渠进口引水闸;③新筑土坝填筑及简易模袋护坡;④原坝坝体简易模袋维修;⑤原坝坝体简易模袋护坡。

3.2.1 引水渠工程设计

引水渠设计底宽8 m，渠内侧边坡1∶1.5，两侧土堤宽2 m，渠外侧边坡1∶1.5，渠道全长1 400 m。设计流量10 m3/s。

3.2.1.1 渠道水利计算

渠道设计流量为10 m3/s，渠道土质为黏性土，比降为1/2000，边坡系数m=1.5查表知n=0.025计算如下:

1)根据Q=AC√Ri

拟选底宽为8 m，水深1.2 m，复核流量。

其中:过水断面A=bh+mh2=11.76m2

湿周x=12.33m

水力半径R=0.95

谢才系数C=R1/61/n=0.95

则Q=10.16m3/s满足过流要求。

式中:Q为流量，m3/s;A为过水断面面积，m2;C为谢才系数;X湿周，m。

由以上计算可知，渠道底宽8 m，边坡1∶1.5，满足要求。

3.2.1.2 土渠堤顶超高计算

计算公式为:

式中:⊿为堤顶超高，m;h渠道水深，m;经计算堤顶超高为0.5 m。

3.2.1.3 渠道深度计算

故渠道深为1.2m+0.5m=1.7m

3.2.2 引水闸设计

引水渠进口处设一座进水闸，闸门形式采用原洮南市创业水库除险加固工程过闸流量为10 m3/s的闸门图纸，闸门孔数为2孔。

进口段为八字型钢筋混凝土翼墙，高2.3 m，底板采用厚为0.50 m的钢筋混凝土护底，底板高程为157.60，混凝土垫层厚为0.10 m。混凝土标号为(C 20，F 200)，混凝土垫层标号为C 15。

闸室段闸底板、闸墩和闸架组成。闸底板高程为157.60 m，厚1.50 m，闸墩厚0.60 m。下设混凝土垫层，厚0.10 m。闸门采用铸铁平板闸门，尺寸为PGZ(1.65m×2.0m)(宽×高)，启闭机采用螺杆手电两用8t启闭机。混凝土标号为(C 20，F 200)，混凝土垫层标号为C 15。

出口段连接段由消力池、挡土墙及海漫组成，消力池为钢筋混凝土结构，消力池深0.5 m，底板厚0.5 m，挡土墙为钢筋混凝土结构，海漫段为0.2m厚混凝土板块，下设混凝土垫层，垫层厚为0.1 m。混凝土标号为(C 20，F 200)，混凝土垫层标号为C 15。出口处两侧用0.5×0.5×0.15m的混凝土板块护坡。

3.2.3 土坝设计

3.2.3.1 坝体设计

为保护库区耕地，需在耕地周围修坝，用以挡水。坝体全长5 500 m，坝体参数采用《洮南市四海泡水库除险加固工程初步设计》中的计算结果。坝顶高程为159.78 m，迎水坡边坡为1∶2.5，背水坡过坡为1∶2，坝顶宽4 m。

3.2.3.2 坝体迎水坡简易模袋护坡设计

坝体迎水坡采用简易模袋护，平均厚度为20 cm;模袋下铺无纺布;上部设素混凝土封顶，宽度为50 cm，深50 cm;下部设素混凝土脚槽深50 cm，底宽30 cm，顶宽80 cm;两侧用素混凝土封边，宽50 cm，深50 cm;每个包中插一根φ12钢筋。模袋混凝土标号为(C20，F200)。

3.2.3.3 原坝简易模袋维修

原有坝体为简易模袋护坡，经过多年运行，有30 m需重新处理，处理方法仍采用简易模袋护坡，边坡及尺寸按原坝模袋护坡尺寸。平均厚度为20 cm;模袋下铺无纺布;上部设素混凝土封顶，宽度为50 cm，深50 cm;下部设素混凝土脚槽深50 cm，底宽30 cm，顶宽80 cm;两侧用素混凝土封边，宽50 cm，深50 cm;每个包中插一根 φ12钢筋。处理长度30 m。模袋混凝土标号为(C20，F200)。

3.2.3.4 原坝体护坡设计

原有坝体有420 m没有做护坡处理，为了保证正常蓄水后的坝体安全，此次将这420 m用简易模袋护坡，坝顶高程为159.78 m，迎水坡边坡1∶2.5，模袋平均厚度为20 cm;模袋下铺无纺布;上部设素混凝土封顶，宽度为50 cm，深50 cm;下部设素混凝土脚槽深50 cm，底宽30 cm，顶宽80 cm;两侧用素混凝土封边，宽50 cm，深50 cm;每个包中插一根 φ12钢筋。护坡长度420 m。模袋混凝土标号为(C20，F200)。

4 施工组织设计

4.1 施工条件

4.1.1 对外交通

水库区域交通比较便利，工程区内有洮南到向海线公路，各乡镇到各村屯的乡道与公路相通，纵横交错，四通八达，乡道直通水库。

4.1.2 工程布置

水库引水工程包括:①引水渠道开挖;②进水闸;③新筑坝工程;④原有坝体简易模袋维修;⑤原有坝体简易模袋护坡工程。引水渠全长1 400 m，进水闸一座，设计过闸流量10 m3/s，新筑坝全长5 500 m，坝顶高程159.78 m，原有坝体简易模袋维修30 m，原坝坝体简易模袋护坡420 m。

4.1.3 施工场地条件

施工区为平原地形，施工场地宽阔。

4.1.4 建筑材料的来源及水电等的供应条件

本工程所需的主要建筑材料有水泥、钢筋、砂、卵石、柴油、汽油、板枋材，除砂石外，其余材料均从洮南市购买。混凝土粗骨料需到洮南市福顺镇购买，细骨料需到洮南市五家户购买，交通便利，料场储备能满足工程用量要求。

工程施工用水、用电较方便。施工及生活用水全部使用地下水，施工用电部分可接水库电源，其余部分采用40 KW柴油发电机组。

4.2 主体工程施工

4.2.1 土方工程

包括土方开挖和土方填筑，先进行开工前的准备工作，核实料场位置，修建相应的施工道路，备好施工设备等。在施工中采用机械与人工相结合的施工方法，以机械施工为主，采用74 kW推土机推土及碾压整形，整形时配合人工。

土坝施工严格按照《碾压土石坝设计规范》的有关规定进行施工。土坝填筑标准:黏性土压实度≥0.96，非黏性土相对密度≥0.70。坝体填筑前，清除坝基表面的杂草、杂物等。填筑时，作业面应统一铺土，统一碾压，铺料厚度每层30 cm，碾压机械行走方向平行于坝轴线，机械碾压不到的部位，应辅以夯具。坝身全断面填筑完毕后，应作整坡压实及削坡处理。

4.2.2 混凝土施工

闸及封边、封顶、护脚混凝土施工采用0.4 m混凝土拌和机拌制混凝土，1.1 KW插入式振捣器振捣。

4.2.3 简易模袋施工

简易模袋施工前，应先将坡面压实，整平，铺无纺布，无纺布搭接长度为30 cm，后铺模袋布，铺完后用铁钎进行固定。在灌注过程中，及时将袋内的气体放净，保证混凝土表面不出现气泡现象。

4.3 施工总平面

施工总平面应注意的是:1)根据工程规模，施工地地条件，确定采用集中分散相结合的布置方式;2)场地布置即要便于施工，又要不影响施工区现有设施;3)充分利用管理处现有设施，减少临时工程规模;4)施工布置尽量少占耕地。

5 环境影响评价

5.1 对地表水环境影响评价

水库引水工程的实施，可有效提高洮儿河水水源的利用水平，缓解本地域的水量供需矛盾。使水库的水源得到改善，减少水体的富营养化，提高水环境质量，保护原有湿地面积不再减少。同时，保护了周围的266.7 hm2耕地不受蓄水影响，解决春播坐水种面积1 600 hm2，灌溉水田333.3 hm2，还可解决8万头大牲畜、15万头小牲畜的饮水问题。

5.2 地下水环境影响

随着工程的实施，可以相对减少地下水开采量，抑制由于近年来持续干旱地下水位逐年降低。通过水库蓄水量的增加，对区内的地下水有一定补充，并能有效稳定区域内地下水的矿化度，改善当地人畜的饮水水源。

5.3 生态环境影响

通过四海泡水库引水工程的实施，改善了区域内自然保护区生态环境，近些年由于受全球气候变化影响，特别是气候变暖，区内降水减少，地面径流减少，地下水补给减少，干旱扩大，局部地方出现了荒漠化。库区水源得不到保障，四海泡水库及周围泡沼水位逐年下降，水面减少，周边地区的湿地面积也相应减少。通过蓄水，保障水源供给，恢复湿地面积。使区内生态系统的水禽动物的食物供应得到丰富，促进生态平衡，使生态环境健康发展。

6 结语

四海泡水库引水工程完工后，能够充分利用水库自身的条件，大力发展多种经营，实行湿地保护、农、林、渔、旅游共同发展的目标。