喀什噶爾河流域樞紐病險(xiǎn)水閘的探討

艾拉提·托克遜

(新疆喀什噶爾河流域管理局，新疆 喀什 844000)

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喀什噶爾河流域樞紐病險(xiǎn)水閘的探討

艾拉提·托克遜

(新疆喀什噶爾河流域管理局，新疆 喀什 844000)

喀什噶爾河流域布哈拉引水樞紐建成至今已經(jīng)有20多年，運(yùn)行期間經(jīng)過(guò)多次地震破壞，目前仍在帶病運(yùn)作，并顯示出諸多安全隱患。對(duì)喀什噶爾河流域布哈拉引水樞紐病險(xiǎn)水閘存在問(wèn)題進(jìn)行了闡述，并分析了洪水標(biāo)準(zhǔn)所產(chǎn)生的后果及地震引發(fā)的老化破損嚴(yán)重等問(wèn)題，對(duì)這些存在的問(wèn)題提出了相應(yīng)的解決對(duì)策，為類同的工程提供參考。

病險(xiǎn)水閘；安全隱患；除險(xiǎn)加固建議

布哈拉引水樞紐是一個(gè)以灌溉為主的攔河引水建筑物，是克孜河下游最末一級(jí)引水樞紐。樞紐控制供水范圍有農(nóng)三師伽師總場(chǎng)，伽師三鄉(xiāng)、七鄉(xiāng)、九鄉(xiāng)、十鄉(xiāng)，和西克爾水庫(kù)的引水蓄水，灌區(qū)總?cè)丝?1.9萬(wàn)人。引水樞紐現(xiàn)設(shè)計(jì)灌溉面積50萬(wàn)畝，距離喀什市130 km，見(jiàn)圖1。

圖1 布哈拉引水樞紐

布哈拉引水樞紐工程屬中型Ⅲ等工程，其主要建筑物為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)。根據(jù)23年洪水系列(1958-1980年)原設(shè)計(jì)洪水頻率為50 a一遇，相應(yīng)流量為344 m3/s，校核洪水頻率為500 a一遇，相應(yīng)流量為569 m3/s。 工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.2 g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.45 s，其對(duì)應(yīng)震基本烈度為Ⅷ度。屬建筑抗震不利地區(qū)。

早期布哈拉舊址在現(xiàn)引水樞紐的下游0.75 km處，克孜河河床寬30～50 m，水面寬度20～30 m，水流切割深度1～1.2 m。當(dāng)時(shí)采用節(jié)制梢木壩雍水取水，為臨時(shí)梢木建筑物，經(jīng)多年運(yùn)行后，于1985年開(kāi)工對(duì)引水樞紐進(jìn)行了重建，1988年5月竣工運(yùn)行?，F(xiàn)在的布哈拉引水樞紐在原引水節(jié)制梢木壩上游段，考慮到該處是阿伽排干穿越克孜河涵洞所在地，單獨(dú)修建此涵洞當(dāng)時(shí)要花費(fèi)100多萬(wàn)元，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)方案比選，將該涵洞作為布哈拉引水樞紐上游鋪蓋進(jìn)口隔墻可節(jié)省大量投資，因此最終將樞紐的位置選在該處?，F(xiàn)狀樞紐由西克爾水庫(kù)引水閘、三鄉(xiāng)十鄉(xiāng)引水閘、泄洪沖沙閘、伽師總場(chǎng)引水閘、潰壩、 阿伽排干穿樞紐涵洞、青年渠過(guò)樞紐渡槽組成。

1 病險(xiǎn)水閘主要存在的問(wèn)題及成因

自1988年建成并達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)至2008年期間，引水樞紐因?yàn)榉篮闃?biāo)準(zhǔn)不足、多次地震造成的破壞和泥沙淤積等問(wèn)題，樞紐安全運(yùn)行一直未能得到保證。

1.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)分析

布哈拉引水樞紐工程原設(shè)計(jì)洪水頻率為50 a一遇，相應(yīng)流量為344 m3/s，校核洪水頻率為500 a一遇，相應(yīng)流量為569 m3/s。

從1958年至2005年克孜河洪水系列延長(zhǎng)并且在98年等又發(fā)生過(guò)特大洪水，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，平原區(qū)水閘防洪標(biāo)準(zhǔn)中型水閘設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期為30～20 a，校核洪水重現(xiàn)期100～50 a，根據(jù)布哈拉引水樞紐的重要性，該工程現(xiàn)行防洪標(biāo)準(zhǔn)取30 a一遇設(shè)計(jì)，100 a一遇校核。洪水直接引用經(jīng)新疆水利廳評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)的《克孜河防洪規(guī)劃-工程水文分析計(jì)算報(bào)告》里的成果，見(jiàn)下表1。

由表1可知，布哈拉引水樞紐根據(jù)延長(zhǎng)至2005年的洪水系列和現(xiàn)行防洪標(biāo)準(zhǔn)，30 a一遇的設(shè)計(jì)洪水650.2 m3/s，100 a一遇的校核洪水1 017 m3/s，說(shuō)明原設(shè)計(jì)已經(jīng)不滿足現(xiàn)行防洪標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 1990年至今連續(xù)經(jīng)歷多次地震破壞

雖然布哈拉引水樞紐在設(shè)計(jì)上考慮了地震破壞，按Ⅷ度設(shè)防，但工程所在地區(qū)地震發(fā)生頻繁，地震對(duì)樞紐建筑物的頻繁破壞比較嚴(yán)重。自1996年以來(lái)，新疆伽師地區(qū)共發(fā)生5級(jí)以上地震20余次。對(duì)布哈拉樞紐造成破壞較大的地震分述如下，見(jiàn)表2。

1.3 1998年樞紐遭遇洪水水毀

1998年6月1日克孜河爆發(fā)了前所未有的特大洪水，洪峰流量達(dá)1 750 m3/s，洪水造成一級(jí)電站攔河壩決堤，合二為一的洪水峰值達(dá)2 850 m3/s，超大洪水在布哈拉樞紐上游漫灘。日趨減小的洪水持續(xù)了一個(gè)半月，樞紐下游泄洪閘消力池段、海漫段底板和兩岸護(hù)坡嚴(yán)重水毀，基礎(chǔ)所下沉井大部分被毀，伽師總場(chǎng)引水閘下游扭面段護(hù)坡部分塌陷，消力池水毀，由于資金所限，至今未修復(fù)。

1.4 現(xiàn)狀閘前淤積較嚴(yán)重

布哈拉引水樞紐由于建在克孜河下游，為克孜河下游最末一級(jí)引水樞紐工程，這幾年由于上游引水量增加使得流經(jīng)該樞紐的水量大大減少，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查收集的資料顯示，近三年來(lái)流入布哈拉引水樞紐的流量均不超過(guò)150 m3/s。為滿足各用水單位分水口的引水需要致使設(shè)在主河道中的泄洪沖沙閘基本無(wú)法開(kāi)啟，從而使樞紐右岸閘前包括上游一段河道內(nèi)泥沙淤積非常嚴(yán)重，最高淤積深度2.6 m，寬度20 m，往上游長(zhǎng)度超過(guò)1.5 km，如果發(fā)生特大洪水，對(duì)整座樞紐建筑物的安全運(yùn)行將產(chǎn)生非常不利的影響，給工程安全度汛帶來(lái)極大壓力。

表1 引水樞紐現(xiàn)狀洪峰流量頻率計(jì)算成果表(1958-2005年) m3/s

表2 地震對(duì)引水樞紐造成破壞情況結(jié)果表

2 處理措施及建議

1)該樞紐設(shè)計(jì)、校核洪水標(biāo)準(zhǔn)不符合現(xiàn)行規(guī)范要求，防洪能力不足，建議增加潰壩溢洪道的寬度，同時(shí)需清理閘室及上游河道淤積泥沙，隨著引水樞紐上游克孜河兩岸的取水量增加布哈拉來(lái)水日益減少，為滿足各分水口的引水要求，泄洪沖沙閘幾乎不敢開(kāi)啟運(yùn)行，使得閘前及上游河道淤積較嚴(yán)重，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘推測(cè)發(fā)生特大洪水時(shí)不能滿足泄洪要求。為了確保樞紐防洪安全，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求提高設(shè)計(jì)、效核洪水標(biāo)準(zhǔn)，使其滿足洪標(biāo)準(zhǔn)的要求使工程安全運(yùn)行。

2)應(yīng)對(duì)樞紐工程進(jìn)行全面的除險(xiǎn)加固，對(duì)由地震造成的裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，更換已破壞的牛腿、交通橋板、欄桿、檢修橋板，對(duì)磨損缺失的砼進(jìn)行修補(bǔ)，更換鋼閘門(mén)、啟閉機(jī)等金屬設(shè)備，修復(fù)泄洪沖沙閘與伽師總場(chǎng)引水閘閘后的消能防沖設(shè)施， 增加防沖槽深度、在消力池或海漫末端增設(shè)板樁墻等工程措施來(lái)解決，全面排除各種安全隱患。

3)關(guān)于裂縫碳化的修補(bǔ)問(wèn)題，在確定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不會(huì)影響裂縫時(shí)，可以把裂縫內(nèi)的雜質(zhì)碎片清除干凈后，可以使用壓力方法進(jìn)行化學(xué)灌漿，也可視情況把裂縫鑿成V字型或倒梯形清洗后，用水泥砂漿或者丙乳砂漿等進(jìn)行嵌補(bǔ)。如果確定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差，以此導(dǎo)致的裂縫，則需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的受力計(jì)算，要視情況采用錨貼鋼板法等進(jìn)行加固。

4)閘門(mén)面板銹蝕后剩余厚度不符合設(shè)計(jì)要求，主梁彎曲，支臂失穩(wěn)，失去承載能力。工作閘門(mén)啟閉機(jī)已使用超過(guò)20年，啟閉機(jī)漏油嚴(yán)重，啟閉機(jī)齒輪磨損，離合面皮帶磨蝕，啟閉達(dá)不到額定能力。要檢查閘門(mén)和啟閉機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)合該樞紐金屬結(jié)構(gòu)使用年限，以確定該樞紐中金屬結(jié)構(gòu)是不是不能再繼續(xù)使用，為提高自動(dòng)化程度應(yīng)進(jìn)行全部更換。

5)更新觀測(cè)設(shè)施，加強(qiáng)工程管理，由于布哈拉引水樞紐樞紐設(shè)有水位、流量的觀測(cè)，但無(wú)沉降、揚(yáng)壓力、水流形態(tài)、沖刷及淤積等一般性觀測(cè)項(xiàng)目，以及水平位移、伸縮縫、裂縫、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、地基反力、墻后土壓力、混凝土碳化和冰凌等專門(mén)性觀測(cè)，同時(shí)缺少電測(cè)水位計(jì)等觀測(cè)儀器設(shè)備，無(wú)法檢測(cè)水閘的安全運(yùn)行。因此，需要對(duì)觀測(cè)設(shè)施實(shí)施全新改造，以適應(yīng)現(xiàn)代水利管理的需要。在具體實(shí)施過(guò)程中，要注意安全性，提高預(yù)防性能，不斷應(yīng)用最新的水利管理觀念，借助科學(xué)的管理方法，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，構(gòu)建科學(xué)、安全、合理、技術(shù)先進(jìn)的管理體系。

3 結(jié)語(yǔ)

在加固水閘時(shí)需要結(jié)合水閘的狀況，采取綜合措施，確定最佳加固方案。樞紐自1988年5月竣工以來(lái)至2012年這24年間，初期運(yùn)行可達(dá)到設(shè)計(jì)要求，這期間多次經(jīng)歷6級(jí)以上地震的破壞，建筑物及上下游連接段均發(fā)生不同程度的破壞，并且在1996年的運(yùn)行中發(fā)生過(guò)啟閉機(jī)失靈、啟閉力不夠、鋼絲繩斷裂等現(xiàn)象，經(jīng)緊急搶修恢復(fù)運(yùn)行，1998年6月1日克孜河發(fā)生特大洪水，樞紐水毀嚴(yán)重，泄洪沖沙閘和伽師總場(chǎng)引水閘閘后消力池段被沖毀，其消能防沖功能基本喪失，但由于資金限制沒(méi)有能徹底消除安全隱患。不僅需要加強(qiáng)安全方面的監(jiān)測(cè)，同時(shí)還需要在調(diào)度運(yùn)用等方面進(jìn)行完善調(diào)整，保證工程的順利進(jìn)行。

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TV66

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1004-1184(2016)06-0124-02

2016-07-11

艾拉提·托克遜(1974-)，男，新疆喀什人，高級(jí)工程師，主要從事防汛抗旱，信息化工作研究。