博斯腾湖东泵站输水工程建设方案比选

2022-10-18梁新平张丽霞

地下水 2022年5期

梁新平，张丽霞

(新疆兵团勘测设计院(集团)有限责任公司，新疆乌鲁木齐 830000)

1 工程规模及任务

1.1 工程规模

博斯腾湖东泵站输水工程新建输水干渠38.8 km，设计流量45 m3/s，加大54 m3/s；新建公路桥5座，纳洪口11座(底宽为8 m、12 m、18 m三种)；对达吾提闸进行改扩建(设计流量为40 m3/s)。本工程输水能力为45 m3/s，下游受益面积40.5×104亩，工程规模为中型工程，工程等别为三等。主要建筑物输水渠道为3级建筑物，达吾提闸和纳洪口为4级建筑物，临时建筑物为5级。

1.2 工程任务

向塔里木河干流下游的兵团第二师塔里木垦区输送生产、生活用水，改善灌区农业生产条件，保护塔河下游生态环境；与博斯腾湖西泵站互为备用，提高孔雀河灌区灌溉保证率；丰水期增加博斯腾湖出流量，降低博斯腾湖水位，减轻防洪压力。

1.3 工程规模

(1)渠道工程

东泵站输水干渠规模为设计流量45 m3/s，加大流量54 m3/s。

(2)达吾提闸改、扩建工程

达吾提闸原设计流量为23 m3/s，加大流量为28 m3/s。根据孔雀河流域用水和塔河下游生产、生活、生态用水的要求，以及博斯腾湖湖滨区防洪要求，孔雀河下泄流量为150 m3/s。

博斯腾湖东泵站建成后，东、西泵站设计出流量为90 m3/s，加大出流流量为110 m3/s，则要求达吾提闸出流量必须达到40 m3/s，即达吾提闸改扩建规模。

(3)公路桥

本工程桥梁均位于沿博湖湖滨38.8 km渠道上，均为干线公路桥，根据干线公路的交通要求，均按汽—20设计，挂—100校核。按双车道设计，桥宽为7 m。

(4)纳洪口

纳洪口流量的确定由洪水沟的流量确定，根据沿渠各洪水沟的流量，确定纳洪口按三种流量进行设计，即0.5 m3/s、1 m3/s、2 m3/s。

2 输水工程及主要建筑物工程地质条件

2.1 渠道工程地质条件

桩号：0+000～3+600，该段地表岩性为黄色长石和石英混合型细砂，含少量粉砂，层厚约1～4 m，下伏第四系湖积层 (Q3-4L)稍具层理，灰黄色，稍湿稍密。

桩号：3+600～16+200，地表多为几十厘米不等的砂壤土盐碱壳，下伏上更新统——全新统湖相沉积(Q3+4L)的细砂，灰黄色，稍湿稍密，夹有少量粉砂及姜结石。

桩号：16+200～29+550，地层岩性为黄褐色粉砂、细砂、砂壤土，地表碱壳呈白色或黄褐色，以下地层岩性主要为粉砂、粉细砂。

桩号：29+550～32+500，表层为Q4al-pl冲洪积物，地层岩性为灰黄色的砾砂、中细砂，下伏Q4l湖积细砂。

桩号：32+500～38+800，岩性为灰黄色砾砂、细砂、碎石，排列混杂，中砂填充，下伏第三系砂岩，砂岩全风化。

2.2 建筑物工程地质条件

该段渠道建筑物主要有11个纳洪口、5座桥、1座闸。纳洪口工程地质条件同渠道桩号处，现就5座桥和1座闸的工程地质条件叙述如下：

拟建桥处出露地层主要为风积细砂、砂质粉土、粉砂、砾砂，地下水位位于地表以下1.5～5 m，建议基础埋深大于2 m，承载力标准值为100 Kpa。

达吾提闸处出露地层主要第四系冲积以及淤积粉细砂、粉土，地下水位位于地表以下1.0 m，建议基础埋深大于2 m，承载力标准值为80 Kpa。

2.3 水文地质条件

该输水干渠渠段地下水为第四系孔隙潜水，水位位于地表以下0.65～4.35 m，大部分渠段水位在地表以下1～3 m。

3 输水工程渠线选择及工程总体布置

3.1 输水线路方案

共计两个方案，具体如下：

方案一：输水渠道沿博湖湖滨38.14 km到达莲花湖附近后，由节制分水闸分成两部分，一部分进入东泵站输水工程中段——长9.85 km的库鲁克山隧洞，然后进入东泵站输水工程下段——沿山前冲积扇经过库尔勒经济技术开发区12.7 km长的渠道，最后投入希尼尔水库。另一部分水经孔雀河老河道下泄，经孔雀河第一分水枢纽进入库塔干渠总干渠，投入希尼尔水库。

方案二：输水渠道沿湖滨38.8 km到莲花湖后投入达吾提闸下游，再进入孔雀河，经铁门关水库、孔雀河第一分水枢纽后，进入库塔干渠总干渠。

3.2 输水线路方案论证

方案一：优点是可直接输水至希尼尔水库，通过库塔干渠东干渠直接向塔里木河下游输水，实现了短距、快速、高效向塔河输水的目的；在输水高峰期(如孔雀河灌区灌溉高峰期和博斯腾湖高水位期)，由于分成两股水向库尔勒市、尉犁县及塔里木河下游输水，可在一定程度上减轻孔雀河的输水、泄洪压力，保证安全输水；由于形成一个单独的系统向下游输水，各方面的影响较小，便于工程管理；渠道经过库尔勒经济技术开发区，增加了一道水面景观，并可改善开发区的小区气候。缺点是造价较高；开凿隧洞必定导致施工难度加大。

方案二：优点是水量全部经铁门关和石灰窑两级电站向下游输送，可增加铁门关、石灰窑两极电站的发电效益；投资较一方案少。缺点是由于通过天然河道输水，输水损失较方案一大；孔雀河承担了全部的输水任务，增加孔雀河的输水压力；增加了孔雀河流经库尔勒市、尉犁县段的防洪压力。

3.3 输水线路方案比较

3.3.1 工程造价比较

方案一、方案二主要工程投资比较详见表1。

3.3.2 方案比选

由于投资总额的限制，工程比较内容未包含铁门关水库以下工程项目。但要实现博斯腾湖顺利向塔里木河下游输水，仍须清除铁门关水库以下的输水障碍。现仅从上述两方案涉及到的部分工程项目的投资来看，方案一由于需开凿隧洞，投资较方案二大，施工难度也大。但它具有管理方便、同农业灌溉矛盾小、可实现高效、快速、安全向塔河输水，减轻孔雀河库尔勒市、尉犁县段的防洪压力，同时对库尔勒市城市经济的发展、社会的稳定以及环境的改善有着巨大的促进作用等优点，因此方案一不失为一个好方案。而方案二具有投资省、施工难度小等优点。由于塔里木河近期综合治理工程为限额设计，投资控制较严，考虑到方案二的首部工程项目均包含在方案一之中，方案二上段也可谓方案一的一期工程，故本次工程选择方案一进行建设。

表1 主要工程投资比较

4 输水渠道结构型式比选

4.1 渠道结构型式

由于渠道上段沿线地下水位较低，为防止渗漏，须进行防渗处理。下段渠道地下水位教高，不需作防渗处理。渠道防渗形式的确定，对工程造价的影响较大。因此输水渠道的防渗形式采用以下二种方案：

优点：选用砼板防渗，渠床抗冲能力强，渠道稳定，输水速度快，损失小；渠道占地小，仅为土渠的1/3左右；渠道建筑物规模小；便于管理。

缺点：渠道混凝土工程量大，运行中不注意地下水的处理，易产生冻胀破坏。

优点：防渗效果好，渠道渗漏量少，干渠水利用率高；施工较方便，三材用料少。

缺点：渠道断面较大，渠道占地面积大，渠道上的建筑物如桥的工程量较大；渠道边坡上易长草，如不及时清除，影响渠道过水；渠道抗冲性能差。

4.2 方案比选

方案一、二主要工程量详见表2。通过方案工程量比较可以看出，方案一、方案二造价相差不大，方案一施工难度小于方案二，抗冲能力好，管理方便，占地面积小，防渗效果较二方案差。方案二占地面积大于方案一，管理不方便，抗冲能力差。该渠线下段地下水位高，渠道不防渗，其渗漏量不会很大。经综合比较选择方案一，即：上段采用砼板防渗、下段不防渗方案。