截潛流壩在清原的應(yīng)用

1新型攔河洪水結(jié)構(gòu)清原縣的灌溉工程主要是水庫(kù)旁路灌溉和河道旁路灌溉，大多數(shù)灌溉工程都是河岸旁路排水灌溉。這主要是清原縣的地理位置所決定的,清原縣地處遼寧省東部,為典型的山區(qū)縣,河道高程低,耕地高程高,要進(jìn)行農(nóng)田灌溉,就要修建攔河引水工程抬高水位進(jìn)行灌溉。在清原縣攔河引水的結(jié)構(gòu)型式有單支點(diǎn)翻板閘、雙支點(diǎn)翻板閘、戽流閘和疊板閘等幾種型式。近幾年來(lái),隨著全球氣候的變化,洪水頻發(fā)。上述幾種攔河引水工程的修建影響河道的正常行洪,如同在河道內(nèi)設(shè)置了行洪障礙,抬高了洪水水位,使得洪水不能安全下泄,河道兩岸的耕地被沖毀。為解決這一問(wèn)題,采取何種攔河引水方式的問(wèn)題就提了出來(lái)。經(jīng)過(guò)幾年的探索,并結(jié)合清原縣的實(shí)際情況,提出了一種新的攔河引水型式即截潛流壩型式,它的優(yōu)勢(shì)在于以下幾個(gè)方面:(1)有效地解決了攔河與行洪的問(wèn)題,截潛流壩是在河道河床以下修筑壩體,頂高程與河底平齊,不抬高河床,使得洪水能夠安全下泄。(2)截潛流壩與其它壩型相比,減少了水面蒸發(fā)損失,水的利用率有了很大的提高。(3)與一般的地面攔河引水工程相比,淤積少,使用壽命長(zhǎng)。(4)截潛流壩的工藝簡(jiǎn)單,投資少,有利于在有條件的地區(qū)推廣。2清原縣農(nóng)村農(nóng)村攔河洪水成因分析清原滿族自治縣地處遼寧省東北部的山區(qū)縣,素有八山一水半分田半分道路和莊園之稱。地理位置為東經(jīng)124°20′06″～125°28′58″,北緯41°47′52″～42°28′25″,東部與吉林省的東豐、海龍、輝發(fā)河縣毗鄰,西部和撫順,鐵嶺縣接壤,南部與新賓縣交界,北部與開(kāi)原、西豐縣相依。全縣東西長(zhǎng)96.40km,南北寬75.30km,總面積3921km2。轄9鎮(zhèn)5鄉(xiāng),計(jì)14個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。沈吉鐵路,國(guó)道202線,貫穿我縣中部。全縣14個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),188個(gè)行政村,總?cè)丝?6萬(wàn)人,有漢、滿、蒙、回、朝鮮等13個(gè)民族。2012年底實(shí)有耕地面積55.5萬(wàn)畝,其中水田19.5萬(wàn)畝,多年平均降雨862.1mm。清原縣現(xiàn)有水田19.5萬(wàn)畝,主要的灌溉方式是在河道內(nèi)修筑攔河工程進(jìn)行引水灌溉,屬有壩引水工程。而這些引水灌溉工程在上個(gè)世紀(jì)五、六十年代就有,而在上個(gè)世紀(jì)八、九十年代這種引水灌溉工程更是遍地開(kāi)花,無(wú)論是大型河流還是中小型河流上都有。該縣是渾、清、柴、柳的發(fā)源地,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),截止到2012年底,該縣在各個(gè)河流上的攔河引水灌溉工程就有近190多座,有壩引水灌溉工程占了97%以上,截潛流壩只有不到3%。有壩引水灌溉工程雖然解決了農(nóng)田灌溉的問(wèn)題,但是工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與河道的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不同,遇到洪水時(shí)抬高了河道水位,攔河引水工程成了阻礙河道行洪的障礙物,致使河堤被沖毀,大面積的農(nóng)田被洪水沖刷,產(chǎn)生了嚴(yán)重的損失。而截潛流壩是在河道內(nèi)垂直于河道開(kāi)挖截水槽,通過(guò)工程措施解決灌溉問(wèn)題,頂部高程與河底平齊,不會(huì)產(chǎn)生抬高水位,從而在汛期使洪水能夠安全下泄,即保護(hù)了河堤安全,也保護(hù)了農(nóng)田的安全。3截潛流壩工程截潛流壩又稱地下攔河壩。是在河底砂卵石層內(nèi),垂直河道主流修建截水墻,同時(shí)在截水墻上游修筑集水渠道,將地下水引入集水渠道的取水工程。適用于谷底寬度不大、河底砂卵石層厚度不大、而潛流量又較大的地段。集水渠道的透水壁外一般應(yīng)設(shè)置反濾層,渠道坡度以1/50～1/200為宜。集水井設(shè)置于渠道出口處,集水井的深度應(yīng)低于渠道0.5m,以便沉砂。截潛流工程是綜合開(kāi)發(fā)河道地表和地下徑流的一種地下集水工程,其一般由截水墻、進(jìn)水部分、集水井、輸水部分等組成。其工程類型按截潛流的完成程度,可分為完整式和非完整式兩種,完整式截水墻穿透含水層,非完整式?jīng)]有穿透含水層,只攔截了部分地下水徑流。截潛流壩有以下優(yōu)點(diǎn):(1)截潛流壩工程所引的灌溉用水為干旱時(shí)期地下潛流,多在河流上,在河道斷流時(shí)截地下潛流,保證農(nóng)田的灌溉用水。(2)截潛流壩的引水建筑物修建在河堤外,減少了洪水對(duì)引水建筑物的威脅。(3)截潛流壩滲渠里的水,經(jīng)過(guò)河道內(nèi)砂礫料的過(guò)濾和凈化,減少了有害于作物生長(zhǎng)的有害物質(zhì),有利于作物的生長(zhǎng)。(4)截潛流壩能夠增加可利用的水資源量,保證農(nóng)田灌溉有足夠的水量,能夠?qū)崿F(xiàn)增產(chǎn)增收。(5)截潛流壩不易被大自然和人為破壞,平時(shí)無(wú)需專人看護(hù)。(6)需要的大部分建筑材料可就地取材,易于在山丘區(qū)的中小河流上建造推廣。4截潛壩工程1澆注、混凝土根據(jù)清原縣的地質(zhì)情況,巖層埋深比較淺,一般都在1～2m左右,在進(jìn)行集水渠設(shè)計(jì)時(shí),下游的截水墻基礎(chǔ)都與基巖相接,達(dá)到完全截水的目的,集水渠基礎(chǔ)采用漿砌石結(jié)構(gòu),其頂面澆注10cm混凝土,增加防滲效果。截水墻下游采用石籠子海漫進(jìn)行消能。上游采用預(yù)制混凝土塊進(jìn)行砌筑,采用花墻式,混凝土塊的大小為50×40×20cm,花墻孔為20×20cm。集水渠蓋板采用預(yù)制鋼筋混凝土板結(jié)構(gòu),蓋板的尺寸為180×50×15cm。蓋板采用水泥沙漿砌筑,每隔15m左右蓋板不采用水泥沙漿砌筑,留出1m的距離,以便來(lái)年灌溉前進(jìn)行集水渠的清淤。集水渠的渠底高程與灌溉渠道的渠道高程一致,集水渠渠道坡降是順著取水方向,根據(jù)清原縣的實(shí)際情況,集水渠渠底坡降設(shè)計(jì)為2/1000～1/200。2集水沉砂池結(jié)構(gòu)特點(diǎn)集水沉砂池是灌溉和沉沙為一體的結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)型式為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),外形結(jié)構(gòu)尺寸為200×200cm,集水沉砂池內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸為100×100cm,并設(shè)兩扇鑄鐵閘門,靠近集水渠側(cè)設(shè)檢修閘門一扇,一扇為灌溉控制閘門。集水沉砂池頂部設(shè)置蓋板,留進(jìn)人孔,并設(shè)置爬梯,以便清淤時(shí)使用。集水沉砂池底比集水渠底低30～50cm,以便灌溉時(shí)沉沙。3混凝土承插條直線上為了減少洪水對(duì)集水沉沙池的沖擊,設(shè)計(jì)時(shí)把集水沉沙池放置在河堤外,與集水渠在一條直線上,怎樣才能把集水渠中的水引到集水沉沙池中,采用的做法是用φ800mm的預(yù)制混凝土承插管橫穿河堤,一端與集水渠相連,一端與集水沉沙池相接,連接處用混凝土封堵,防止水的滲漏,管底鋪設(shè)50cm厚的漿砌石基礎(chǔ),管上修筑河堤。4濾料級(jí)配設(shè)計(jì)反濾料分三層排列,墻體的反濾料,層間厚度,外厚里薄、上厚下薄,粒徑排列是外細(xì)里粗、上細(xì)下粗。對(duì)濾料級(jí)配要求,一般不使含水層中大于0.25mm的粗砂粒徑進(jìn)入反濾層內(nèi)。排列次序是第一層鋪塊石層,厚度為0.5m,粒徑為20cm左右,第二層是卵石層,厚度為1.0m,粒徑為8cm左右。第三層是沙礫石層,厚度為1.2m,粒徑小于2cm。5使用中的問(wèn)題和解決辦法5.1使用中的問(wèn)題清原縣位于遼寧省的東部,是典型的山區(qū)縣,大部分?jǐn)r河引水工程距離村屯較遠(yuǎn),這就給維護(hù)和管理上帶來(lái)了不便。(1)重、微觀的原因截潛流壩輸水工程的金屬結(jié)構(gòu),經(jīng)多年運(yùn)行,啟閉機(jī)銹蝕嚴(yán)重,啟閉不靈活,甚至毀壞,導(dǎo)致閘門打不開(kāi)關(guān)不嚴(yán)的現(xiàn)象。由于是山區(qū)河道,比降大,洪水期間泥沙淤積集水渠,大量泥沙淤積,導(dǎo)致輸水能力下降,影響了下游農(nóng)田的灌溉。(2)啟閉機(jī)失效,影響農(nóng)田灌溉由于農(nóng)民對(duì)工程疏于管理,只用不管,沒(méi)有指派專人管理,導(dǎo)致啟閉機(jī)銹蝕、毀壞、丟失,集水渠中的泥沙無(wú)人清理,導(dǎo)致輸水能力下降,影響下游的農(nóng)田灌溉。5.2泥沙的清理和控制在維護(hù)和管理方面,指派專人進(jìn)行維護(hù)和管理,對(duì)集水渠及集水沉沙池中淤積的泥沙進(jìn)行定期的清理。對(duì)啟閉設(shè)備定期進(jìn)行潤(rùn)滑,閘門定期進(jìn)行檢修,統(tǒng)一進(jìn)行放水管理。并對(duì)主體工程定期進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決,保證下游農(nóng)田能夠及時(shí)得到灌溉。6引導(dǎo)水進(jìn)水,增加了糧食的生產(chǎn)率清原縣現(xiàn)有截潛流壩5座,每座截潛流壩工程投資在20萬(wàn)元左右,而每座截潛流壩工程灌溉面積都在500畝以上,有的甚至達(dá)到千畝以上。由于受到極端氣候的影響,近幾年來(lái)干旱少雨,春旱頻繁發(fā)生,河道斷流,河水在河床以下形成潛流,由于沒(méi)有工程措施,河水從河床下流走,農(nóng)田得不到灌溉。例如在土口子鄉(xiāng)拐磨溝流域有一座拐磨溝攔河引水工程,結(jié)構(gòu)型式為疊板閘,為地上攔河引水工程,下游需要此工程灌溉的農(nóng)田有近千畝,由于春旱,河道斷流,沒(méi)有足夠的水源來(lái)灌溉,導(dǎo)致下游是水田插不上秧,攔河引水工程成了擺設(shè),不得不用提水來(lái)灌溉,提水灌溉不僅浪費(fèi)了能源,而且也增加了農(nóng)民的負(fù)擔(dān),灌溉用水量也得不到保證,出現(xiàn)了爭(zhēng)水現(xiàn)象。同一流域,拐磨溝攔河引水工程上游,相距500m處修建了一座截潛流壩工程,其下游需要灌溉的農(nóng)田有800余畝。在春季干旱,河道出現(xiàn)斷流的情況下,由于采用了截潛流的工程措施,有效地?cái)r蓄了地下徑流,保證了灌溉用水量,下游的農(nóng)田得到了充足的