先进技术工艺在南阳渠工程中的应用

先进技术工艺在南阳渠工程中的应用
王文进 王晓春 方立广

摘 要 甘肃省东乡南阳渠灌溉工程是解决干旱缺水，帮助民族地区脱贫致富的跨流域调水工程，工程区地形、地质条件极其复杂，在工程建设过程中采用了尾栅式消力池、消能箱、水泥土梅花桩、顶管法等先进技术和工艺，成功地解决了渠道稳定和高水头消能问题，取得了较好的效果。
关键词 复杂地质 尾栅式消力池 消能箱 水泥土梅花桩


　　一、工程概况

　　甘肃省东乡族自治县境内干旱少雨，植被稀疏，水土流失严重，自然灾害频繁，人民生活贫困，是国家级贫困县。干旱缺水是当地人民生活贫困的主要原因。

　　南阳渠灌溉工程是甘肃省东乡族自治县脱贫致富的关键性工程，项目的实施对解决当地城镇供水及农村饮水、提高人民的生活水平、促进安定团结、改善生态环境等都将起到积极作用。南阳渠灌溉工程是跨流域调水工程。工程区涉及和政、临夏、东乡3县，建成后可发展灌溉面积8133hm2，改善灌溉面积733hm2；解决8万人饮水困难，改善4万人饮水条件，解决32万头牲畜的饮水问题。

　　甘肃省东乡南阳渠灌溉工程属中型三等工程，主要内容包括水源工程、输配水工程和田间配套工程。水源工程即牙塘水库工程，总库容1920万m3，主要由大坝、溢洪道和泄洪输水洞组成。大坝结构形式为沥青混凝土心墙砂砾石坝，最大坝高57.2m，坝顶长度447m，坝顶宽度6m。溢洪道设计为开敞式宽顶堰，闸孔净宽12m，消能方式为一级消力池消能及二级挑流消能，正常泄流量183m3/s。泄洪输水洞洞径4m，全长370m。输配水工程包括总干渠、4条干渠条支渠。总干渠全长56.382km，最大设计流量4m3/s。包括隧洞13座，长28.993m(三心圆拱断面净尺寸173cm×l92cm或185cm×l99cm)；渡槽10座，长4.871km；陡坡4座，长 543m；暗渠全长4.434km；明渠全长15.683km；倒虹吸1座，长336.9m；泵站1座，总扬程91.25m，装机容量3150kW；4条干渠总长39.7km；14条支渠总长为158.6km。总干渠每年可向当地调水4000多万m3。

　　二、先进技术、工艺和材料的应用

　　极其复杂的地形、地质条件，使渠道稳定性成了工程设计和施工的技术难题；加之渠线布置在分水岭上，海拔较高，陡坡和泄水消能也成了设计和施工的重点难题。为了保证工程长期安全运行，在工程建设过程中，经过多次方案论证和专家咨询，在工程建设中采用了尾栅式消力池、消能箱、水泥土梅花桩、顶管法等先进技术、工艺和材料，解决了复杂地质条件下隧洞施工和渠道基础处理以及高水头消能等方面的大量技术问题，取得了比较理想的效果。

　　1.尾栅式消力池

　　南阳山陡坡全长310m，净落差55.49m，设计流速9.86m/s，流量4.0m3/s。南阳山陡坡工程的布置受到兰郎公路的限制，常规措施投资过大，效果也不理想，经过水工模型试验和方案优化，确定了一个具有创新性质的消力池方案——尾栅式消力池。尾栅式消力池是由放置在池中的一定位置的弧形消力墩、池尾的栅式尾坎和池后的二级消力墩组成。设置弧形消力墩可基本解决渠道初始放水过程中消力池的水流垂直跃起的问题，在较小级流量时，可起到控制稳定水跃跃首位置的作用，而在较大级流量时增加了消能的效果。池末尾栅的几何尺寸及角度经过优化后可保证在各级流量下池内均呈理想的小淹没水跃状态，在跃首位置几乎一样的情况下，尾栅设计可最大限度地降低池末尾水高度，均化池后水流流速，同时还有消能、稳水及保证冬季消力池内水流排空的作用。池后的二级消能墩的主要作用是保证在各级流量下，池后水流均能以缓流形式光滑与墩后水流相接。