王 琦

(新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆 乌鲁木齐 830000)

我国水资源丰富，水电能源排名世界前列，截止到2016年我国全国用水量达到了5800多亿m3，但我国人均水资源占有量仅占世界平均水平的25%[1- 2]，拦河引水枢纽工程的建设，可有效存蓄水源，提高居民水资源利用率，提高城市经济发展水平[3]，而目前我国拦河枢纽工程建设规模与难度均排名世界前列，由于工程投资较高，施工难度较大，在投入使用前，应根据当地地质、地势及下垫面具体情况，制订完善的、适用于该工程的运行管理模式[4]，对拦河引水枢纽进行科学管理，制定合理的应急措施，以确保工程完整、安全地运行，充分发挥工程效益，更好地服务于地方经济社会发展。但如今国内引水枢纽运行过程中仍存在较多的问题，比如泥沙淤积问题、闸门放水问题等，严重影响了拦河枢纽工程的效益和使用寿命[5]。本研究作者根据自身多年从事水利工程的经验，根据实际工程中具体运行情况，结合伊犁地区的实际环境，阐明了拦河枢纽工程运行过程应注重的几个实际问题，提出具体的解决措施。

1 拦河引水枢纽运行过程安全关键问题

图1为拦河引水枢纽平面示意图。拦河引水枢纽运行过程中普遍存在较多的问题，比如泄洪闸泄水不均匀，从而造成河床两岸冲刷严重、闸门启闭运行不合理，导致水流紊乱严重、闸门闸前水位过高，超出了闸门承受范围，缩短了使用寿命等。

图1 拦河引水枢纽工程平面示意图

1.1 泥沙淤积问题

拦河引水枢纽工程在运行管理工作中，枢纽根据汛期洪水进行联合调度运行，以保障汛期顺利度过，但由于河流中泥沙含量较大，尤其汛期水量丰富，河流中的泥沙含量达到最高[6]，导致汛期过后监测人员发现拦河闸闸前推移质泥沙淤积严重，而且清除较困难，泥沙过度淤积严重影响了闸前水位计采集数据的准确性，导致得出的数据无法真实反映闸前水位的深度，有可能影响水库调度方案的制定及应力分析计算，有可能造成严重的损失[7]；同时，闸前泥沙淤积严重将改变了河道来水的水流形态，无法正确制定闸门启闭时间，导致闸门开启时泄流水流不均匀，出现折冲水流，致使闸后自然河道两岸护坡被冲刷严重。

本研究以实际工程中流量2500m3/h、1500m3/h和1000m3/h为3种工况，其水位分别为3.57m、2.25m和0.50m，计算了拦河引水枢纽闸前段泥沙淤积速率，以期可以估算不同工况下的闸前泥沙淤积速率，为泥沙淤积后的水位-流量曲线制定提供理论基础，泥沙淤积速率采用下式计算[8]：

式中，Ur—回流强度，m/s；R—回流区水力半径，m；J—回流区纵向水面比降；ω—泥沙沉速，cm/s。

表1为拦河引水枢纽工程泥沙淤积速率计算表，由表1可知，3种工况下，拦河引水枢纽工程闸前段淤积速率较大，随着时间推移，闸前明渠段淤积泥沙将不断累积，将影响枢纽工程正常运行，必须做好优化方案[9]。

表1 拦河引水枢纽工程泥沙淤积速率计算表

1.2 水工建筑物沉降观测问题

沉降观测工作是拦河引水枢纽工作的重中之重，若拦河枢纽出现不均匀沉降，可能导致闸室底板出现裂缝，当不均匀沉降达到一定程度时，可能导致上部结构损坏，因此在拦河引水枢纽工程运行中，必须准确地观测拦河引水枢纽水工建筑物的沉降量。通过观测，可以监测建筑物的沉降变位情况，不但为今后提供计算提供数据，提高准确性，而且能及时发现异常情况，采取措施，保证工程的安全运行，通过定期进行沉降观测，可以为水工建筑物的安全鉴定工作提供数据。

1.3 枢纽闸后人工整治段自然河道两岸护坡冲刷问题

由于2016年伊犁地区降水量较多，造成相比往年的河道来水量和洪水量大，8月份拦河引水枢纽最大来水量达到2000m3/s，导致闸后人工整治段自然河道两岸护坡冲刷严重，同时危及护坡两岸庄稼地及供水渠道的运行安全，应及时想好补救措施，避免出现不必要的损失。

2 相关问题解决方案

2.1 泥沙淤积问题解决方案

(1)当汛期过后水位开始回落时，及时调整闸门开度，用孔流的方式开启个别闸门，提高闸前水位，对淤积泥沙的位置进行自然冲刷，在保持枢纽工程结构不变，投资不增加的前提下，最大程度清除泥沙淤积情况，同时避免了人工清除，工作效率大幅度提高，最大程度降低了运行成本。

(2)当闸前发生泥沙淤积现象后，原有的水位-流量曲线已无法符合实际工作情况，必须重新率定拦河引水枢纽水位-流量关系曲线，时刻监控闸前水位的变化，得出的水位-流量曲线也可为后续工作提供计算基础。

2.2 水工建筑物沉降观测问题解决方案

使用水准仪将拦河引水枢纽工程观测条件较好的水准基点高程681.3400作为主基点和校核点，开始将高程引到拦河闸建筑物上预埋的六个沉降观测点进行往返复测，复测结果高差误差均小于0.1mm，再录入软件进行数据比对看是否发生沉降。观测沉降时，应该注意的问题是：每次观测时间都应严格遵守固定的观测时间，同时观测时应注意天气及温度的变化，尽量保证一个周期内观测的外界环境条件一致；观测人员、观测路线、观测点位要固定，降低误差；将每次观测的沉降结果及时报告相关部门，当建筑物24h连续沉降量超过1mm时要及时通知相关部门采取补救措施。

运用上述方法，进行拦河枢纽工程实际沉降量观测与计算。下表为实际运行工作中观测到的5个观测点相对高程变化及沉降计算。取基准点相对高程为50m，由表2、表3可知，采用上文中所述的方法，测出的各观测点相对高程24h沉降值均在1mm以内，表明上述方法是正确可行的。

表2 各观测点相对高程表 单位：m

表3 各观测点沉降计算表 单位：mm/d

2.3 两岸护坡冲刷问题解决方案

为解决闸后人工整治段自然河道两岸护坡冲刷问题，同时保障施工难度最低、施工投资最小，目前主要采用2种手段来整治河道两岸护坡。

(1)向两岸护坡投注铅丝笼，制成挑坝将水流形态改变，减少河水对两岸护坡的冲力。

(2)用防洪编织袋装土，制成挡水墙，防护两岸护坡被进一步冲刷。在进行施工补救措施的同时，应做好安全警示标识工作：在两岸护坡设立明显的安全警示标识标牌，同时在两岸护坡范围边界设立安全警示提示围栏，防止居民进入被冲刷的护坡内，保障居民的人身安全。

3 拦河引水枢纽运行相关建议

3.1 充分考虑实际问题

在设计施工过程中应充分考虑可能存在的泥沙淤积问题与护坡冲刷问题，提高设计施工质量，减少出现问题后进行补救的现象[10]。同时提高工程运行管理水平，在日常工作中对枢纽工程进行合理的维护，及时消除工程缺陷，做好记录，总结积累经验和教训，确保工程长期安全运行。

3.2 加强枢纽信息化管理制度建设

正确快速的观测并计算水工建筑物沉降，影响了枢纽工程安全运行。因此，必须改进传统的量测技术，掌握科学合理快速的量测方法，提高测量精度与工作效率。同时，应加快拦河引水枢纽工程信息化系统的建立，包括管理系统、数据储存系统和通讯系统等，自动测量数据并计算储存，对枢纽工程进行全方位自动化监测，早日实现拦河引水枢纽工程自动化管理[11]。

4 结语

近年来，我国建立了许多拦河引水枢纽工程，投资较大，建设难度较高，也取得了不错的经济效益。拦河引水枢纽工程的安全运行直接关系到居民的财产与人身安全。本文研究了在运行过程中存在的泥沙淤积、沉降观测和护坡冲刷问题，并根据实际运行情况提出了相应对策，对指导实际枢纽工程运行有重要意义。在实际工程中，应重视设计施工的质量，加强管理水平，并运用如今先进的科学管理措施，实现拦河引水枢纽工程全方法自动化管理，确保工程安全长期运行。同时，在今后的研究中，应从拦河闸前泥沙淤积等值线分布图方面出发，制定不同枢纽类型的泥沙淤积等值线分布图，更好地指导枢纽工程运行。

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