萬(wàn)金工業(yè)供水渠擬建溢流明渠方案設(shè)計(jì)

□蔡 翔 □王清霞 □董洋波（安陽(yáng)市萬(wàn)金渠管理處）

1.萬(wàn)金渠基本情況

萬(wàn)金渠始建于公元672年，距今已有1300多年的歷史，歷史上以農(nóng)灌為主，建國(guó)后逐步發(fā)展成為具有工農(nóng)業(yè)供水、城市防汛、灌溉補(bǔ)源等多種效益的水利設(shè)施。萬(wàn)金渠從彰武水庫(kù)引水，全長(zhǎng)19.845km，設(shè)計(jì)灌溉面積19.8hm2，設(shè)計(jì)流量14.5m3/s。萬(wàn)金渠不僅擔(dān)負(fù)著農(nóng)業(yè)灌溉,并且兼顧著河南省大型企業(yè)安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司和安陽(yáng)大唐電廠的工業(yè)供水，以及安陽(yáng)市的城市防洪除澇和安陽(yáng)市城市的環(huán)境用水任務(wù)。長(zhǎng)期以來(lái)，萬(wàn)金渠管理處堅(jiān)持“保證工業(yè)供水，服務(wù)農(nóng)業(yè)灌溉”的工作思路，為安陽(yáng)市經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)。

2.王邵村閘的現(xiàn)狀及缺陷

王邵村閘是萬(wàn)金渠上的一個(gè)主要的節(jié)制閘，位于萬(wàn)金主干渠電廠渠進(jìn)口處，主要擔(dān)負(fù)著安陽(yáng)市的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、城市生態(tài)供水和城市防汛的水量調(diào)節(jié)任務(wù)，對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市的生態(tài)環(huán)境及安全度汛起著舉足輕重的作用，尤以安鋼、電廠工業(yè)供水調(diào)節(jié)為重。

為保證安陽(yáng)市的支柱企業(yè)安鋼、電廠的工業(yè)供水安全，所以引彰武水庫(kù)水量至王邵村閘門(mén)處，根據(jù)用水戶安鋼、電廠用水量大小由工作人員對(duì)閘門(mén)進(jìn)行調(diào)節(jié)，經(jīng)電廠渠向北流入工業(yè)供水專用渠道。近年來(lái)，由于安鋼電廠的工業(yè)用水量實(shí)行按表計(jì)量，導(dǎo)致工業(yè)用水量非常不穩(wěn)定，兩廠用水量最大時(shí)可達(dá)2.5m3/s，最小時(shí)可至0.3m3/s，波動(dòng)量很大。在工業(yè)供水過(guò)程中，由于用水量極不穩(wěn)定造成了以下幾個(gè)弊端：

2.1 當(dāng)夜間出現(xiàn)水量驟變時(shí)，若值班人員沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)水量變化情況，極易影響正常工業(yè)用水。

2.2 水量變化無(wú)常，導(dǎo)致王邵村節(jié)制閘啟閉比較頻繁，長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行，致使啟閉機(jī)絲杠扭曲變形，啟閉機(jī)底座出現(xiàn)裂縫，如不及時(shí)維修，任其長(zhǎng)期帶病運(yùn)行，對(duì)安全供水和防汛任務(wù)將造成極大的安全隱患。

2.3 當(dāng)水位超過(guò)2.3 m時(shí)，容易造成段邵村排水管道倒流，淹沒(méi)村中道路，給村民的出行帶來(lái)極大的不便。

2.4 晚上用水量變化時(shí)，深夜工作人員還要到馬路對(duì)面的王邵村節(jié)制閘進(jìn)行調(diào)水，增加了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，為工作人員的人身安全埋下了隱患。

為從根本上解決上述難題，提高工業(yè)供水的調(diào)度效率，減少啟閉機(jī)的啟閉次數(shù)，減輕職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作人員的安全系數(shù)，為安鋼、電廠的工業(yè)供水安全提供有力的保障，我們?cè)O(shè)想在王邵村閘上修建一條溢流明渠，使其能對(duì)工業(yè)供水量進(jìn)行一定程度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，減少由于水量不穩(wěn)定造成的一系列弊端。

3.擬建溢流明渠方案設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)安鋼、電廠大量的水量記錄數(shù)據(jù)顯示，一般情況下電廠渠的水位在2m左右時(shí)，就能滿足安鋼、電廠供水需求。根據(jù)這一結(jié)論，設(shè)想在萬(wàn)金渠與電廠渠之間修建一條溢流明渠，在電廠渠水位超過(guò)2m時(shí)，通過(guò)擬建的溢流明渠將多余水量自動(dòng)排入萬(wàn)金渠，當(dāng)電廠渠內(nèi)的水位＜2m時(shí)，來(lái)水全部供安鋼、電廠工業(yè)用水。

擬建的溢流明渠位于萬(wàn)金渠與電廠渠分水處，依自然地形，設(shè)計(jì)為“L”型，呈西北、東南走向，西北高，東南低，有一定的相對(duì)落差，將電廠渠水位超過(guò)2 m的水量自動(dòng)排入萬(wàn)金渠，如圖1所示。

3.1 溢流明渠入口設(shè)計(jì)

溢流明渠入口處設(shè)計(jì)主要是確定入口處的明渠斷面寬度，太寬容易使水流排放量過(guò)多，造成不必要的浪費(fèi)，引起供水量不足，不能保證正常的工業(yè)供水量；太窄又不能在水位超過(guò)2m時(shí)水量順利下泄。經(jīng)過(guò)大量計(jì)算，合理分析，擬定明渠寬為1m，渠墻厚0.3m，渠深為1m?？紤]到泄水入萬(wàn)金渠處水流對(duì)渠道的沖擊力，在渠底鋪設(shè)直徑12mm的螺紋鋼，縱向6根，橫向9根，以減少水流的沖刷力，防止地基的不均勻沉陷，造成渠底破壞，提高在水流作用下渠道的穩(wěn)定性。

圖1 溢流明渠入口橫斷面圖

考慮到如果安鋼和電廠加大用水，臨時(shí)需要電廠渠水位超過(guò)2m運(yùn)行時(shí)，無(wú)法滿足其用水量要求的缺陷，或者是如果上游來(lái)水量過(guò)大，溢流明渠來(lái)不及排泄多余的水量，容易造成水量涌堵、抬高水位的危險(xiǎn)，擬定在入口處設(shè)置一小型閘門(mén)，作為輔助閘門(mén)，用來(lái)臨時(shí)啟閉閘門(mén)控制排放水量的大小，調(diào)節(jié)電廠渠水位，如果有長(zhǎng)時(shí)間的較大水量，則直接開(kāi)啟萬(wàn)金渠王邵村閘門(mén)進(jìn)行水量調(diào)節(jié)。

3.2 溢流明渠段設(shè)計(jì)

當(dāng)水流進(jìn)入溢流明渠之后，由于入口處和出口處存在一定的相對(duì)落差，長(zhǎng)時(shí)間的沖刷，很容易形成沖刷坑，為防止這一情況的發(fā)生，在水流出閘室處建一座長(zhǎng)2 m、高30 cm的消力坎，以減弱水流的沖刷力。

3.3 溢流明渠出口設(shè)計(jì)

出口處必須考慮的問(wèn)題是，如何減弱下泄水流對(duì)萬(wàn)金渠底造成的沖擊力。在溢流明渠出口處的渠底，鋪設(shè)直徑12 mm的螺紋鋼，縱向11根，橫向4根，以減少水流的沖刷力。在入萬(wàn)金渠處的萬(wàn)金渠渠底，用20 cm厚的C25混凝土作墊層，上面澆筑25 cm厚的C30混凝土，拋投大塊石護(hù)底，以增大糙率和抗沖能力，混合袋裝砂料填筑進(jìn)行防護(hù)。

3.4 施工要求及調(diào)水方案

擬建的溢流明渠，要避開(kāi)汛期進(jìn)行施工，以免影響防汛和正常的工業(yè)供水。在施工期間，必須保證正常的工業(yè)供水不間斷，先進(jìn)行明渠段和出口段的施工，待其全部完工，混凝土初凝后，再進(jìn)行入口處的施工。

在入口處進(jìn)行施工時(shí)，先與安鋼、電廠兩個(gè)工業(yè)用水企業(yè)協(xié)商，向萬(wàn)金渠下泄部分流量，待渠道水位下降至施工要求時(shí)，對(duì)安鋼進(jìn)水閘開(kāi)啟度進(jìn)行調(diào)整，使其流速增加，維持流量在水位降低的情況下保持不變，以滿足兩廠的生產(chǎn)用水量，待工程全部完式后恢復(fù)正常供水。

4.建成后的效果預(yù)測(cè)

如果在萬(wàn)金渠王邵村閘上擬建一條溢流明渠后，當(dāng)上游來(lái)水致電廠渠水位超過(guò)2m時(shí)，多余的水量經(jīng)溢流排水渠道自動(dòng)排入萬(wàn)金渠；當(dāng)上游來(lái)水水位低于2m時(shí)，水量直接流入電廠渠供安鋼、電廠工業(yè)供水使用。通過(guò)這一擬建的溢流明渠，可以提高工業(yè)供水的調(diào)度效率，減少啟閉機(jī)的操作頻率，減輕職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作人員的安全系數(shù)，為安鋼、電廠的工業(yè)供水安全提供了有力的保障。