截潜流坝在清原的应用

截潜流坝在清原的应用

1新型拦河洪水结构清原县的灌溉工程主要是水库旁路灌溉和河道旁路灌溉，大多数灌溉工程都是河岸旁路排水灌溉。这主要是清原县的地理位置所决定的,清原县地处辽宁省东部,为典型的山区县,河道高程低,耕地高程高,要进行农田灌溉,就要修建拦河引水工程抬高水位进行灌溉。在清原县拦河引水的结构型式有单支点翻板闸、双支点翻板闸、戽流闸和叠板闸等几种型式。近几年来,随着全球气候的变化,洪水频发。上述几种拦河引水工程的修建影响河道的正常行洪,如同在河道内设置了行洪障碍,抬高了洪水水位,使得洪水不能安全下泄,河道两岸的耕地被冲毁。为解决这一问题,采取何种拦河引水方式的问题就提了出来。经过几年的探索,并结合清原县的实际情况,提出了一种新的拦河引水型式即截潜流坝型式,它的优势在于以下几个方面:(1)有效地解决了拦河与行洪的问题,截潜流坝是在河道河床以下修筑坝体,顶高程与河底平齐,不抬高河床,使得洪水能够安全下泄。(2)截潜流坝与其它坝型相比,减少了水面蒸发损失,水的利用率有了很大的提高。(3)与一般的地面拦河引水工程相比,淤积少,使用寿命长。(4)截潜流坝的工艺简单,投资少,有利于在有条件的地区推广。2清原县农村农村拦河洪水成因分析清原满族自治县地处辽宁省东北部的山区县,素有八山一水半分田半分道路和庄园之称。地理位置为东经124°20′06″～125°28′58″,北纬41°47′52″～42°28′25″,东部与吉林省的东丰、海龙、辉发河县毗邻,西部和抚顺,铁岭县接壤,南部与新宾县交界,北部与开原、西丰县相依。全县东西长96.40km,南北宽75.30km,总面积3921km2。辖9镇5乡,计14个乡镇。沈吉铁路,国道202线,贯穿我县中部。全县14个乡镇,188个行政村,总人口26万人,有汉、满、蒙、回、朝鲜等13个民族。2012年底实有耕地面积55.5万亩,其中水田19.5万亩,多年平均降雨862.1mm。清原县现有水田19.5万亩,主要的灌溉方式是在河道内修筑拦河工程进行引水灌溉,属有坝引水工程。而这些引水灌溉工程在上个世纪五、六十年代就有,而在上个世纪八、九十年代这种引水灌溉工程更是遍地开花,无论是大型河流还是中小型河流上都有。该县是浑、清、柴、柳的发源地,据不完全统计,截止到2012年底,该县在各个河流上的拦河引水灌溉工程就有近190多座,有坝引水灌溉工程占了97%以上,截潜流坝只有不到3%。有坝引水灌溉工程虽然解决了农田灌溉的问题,但是工程的设计标准与河道的设计标准不同,遇到洪水时抬高了河道水位,拦河引水工程成了阻碍河道行洪的障碍物,致使河堤被冲毁,大面积的农田被洪水冲刷,产生了严重的损失。而截潜流坝是在河道内垂直于河道开挖截水槽,通过工程措施解决灌溉问题,顶部高程与河底平齐,不会产生抬高水位,从而在汛期使洪水能够安全下泄,即保护了河堤安全,也保护了农田的安全。3截潜流坝工程截潜流坝又称地下拦河坝。是在河底砂卵石层内,垂直河道主流修建截水墙,同时在截水墙上游修筑集水渠道,将地下水引入集水渠道的取水工程。适用于谷底宽度不大、河底砂卵石层厚度不大、而潜流量又较大的地段。集水渠道的透水壁外一般应设置反滤层,渠道坡度以1/50～1/200为宜。集水井设置于渠道出口处,集水井的深度应低于渠道0.5m,以便沉砂。截潜流工程是综合开发河道地表和地下径流的一种地下集水工程,其一般由截水墙、进水部分、集水井、输水部分等组成。其工程类型按截潜流的完成程度,可分为完整式和非完整式两种,完整式截水墙穿透含水层,非完整式没有穿透含水层,只拦截了部分地下水径流。截潜流坝有以下优点:(1)截潜流坝工程所引的灌溉用水为干旱时期地下潜流,多在河流上,在河道断流时截地下潜流,保证农田的灌溉用水。(2)截潜流坝的引水建筑物修建在河堤外,减少了洪水对引水建筑物的威胁。(3)截潜流坝渗渠里的水,经过河道内砂砾料的过滤和净化,减少了有害于作物生长的有害物质,有利于作物的生长。(4)截潜流坝能够增加可利用的水资源量,保证农田灌溉有足够的水量,能够实现增产增收。(5)截潜流坝不易被大自然和人为破坏,平时无需专人看护。(6)需要的大部分建筑材料可就地取材,易于在山丘区的中小河流上建造推广。4截潜坝工程1浇注、混凝土根据清原县的地质情况,岩层埋深比较浅,一般都在1～2m左右,在进行集水渠设计时,下游的截水墙基础都与基岩相接,达到完全截水的目的,集水渠基础采用浆砌石结构,其顶面浇注10cm混凝土,增加防渗效果。截水墙下游采用石笼子海漫进行消能。上游采用预制混凝土块进行砌筑,采用花墙式,混凝土块的大小为50×40×20cm,花墙孔为20×20cm。集水渠盖板采用预制钢筋混凝土板结构,盖板的尺寸为180×50×15cm。盖板采用水泥沙浆砌筑,每隔15m左右盖板不采用水泥沙浆砌筑,留出1m的距离,以便来年灌溉前进行集水渠的清淤。集水渠的渠底高程与灌溉渠道的渠道高程一致,集水渠渠道坡降是顺着取水方向,根据清原县的实际情况,集水渠渠底坡降设计为2/1000～1/200。2集水沉砂池结构特点集水沉砂池是灌溉和沉沙为一体的结构,结构型式为钢筋混凝土结构,外形结构尺寸为200×200cm,集水沉砂池内部结构尺寸为100×100cm,并设两扇铸铁闸门,靠近集水渠侧设检修闸门一扇,一扇为灌溉控制闸门。集水沉砂池顶部设置盖板,留进人孔,并设置爬梯,以便清淤时使用。集水沉砂池底比集水渠底低30～50cm,以便灌溉时沉沙。3混凝土承插条直线上为了减少洪水对集水沉沙池的冲击,设计时把集水沉沙池放置在河堤外,与集水渠在一条直线上,怎样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的预制混凝土承插管横穿河堤,一端与集水渠相连,一端与集水沉沙池相接,连接处用混凝土封堵,防止水的渗漏,管底铺设50cm厚的浆砌石基础,管上修筑河堤。4滤料级配设计反滤料分三层排列,墙体的反滤料,层间厚度,外厚里薄、上厚下薄,粒径排列是外细里粗、上细下粗。对滤料级配要求,一般不使含水层中大于0.25mm的粗砂粒径进入反滤层内。排列次序是第一层铺块石层,厚度为0.5m,粒径为20cm左右,第二层是卵石层,厚度为1.0m,粒径为8cm左右。第三层是沙砾石层,厚度为1.2m,粒径小于2cm。5使用中的问题和解决办法5.1使用中的问题清原县位于辽宁省的东部,是典型的山区县,大部分拦河引水工程距离村屯较远,这就给维护和管理上带来了不便。(1)重、微观的原因截潜流坝输水工程的金属结构,经多年运行,启闭机锈蚀严重,启闭不灵活,甚至毁坏,导致闸门打不开关不严的现象。由于是山区河道,比降大,洪水期间泥沙淤积集水渠,大量泥沙淤积,导致输水能力下降,影响了下游农田的灌溉。(2)启闭机失效,影响农田灌溉由于农民对工程疏于管理,只用不管,没有指派专人管理,导致启闭机锈蚀、毁坏、丢失,集水渠中的泥沙无人清理,导致输水能力下降,影响下游的农田灌溉。5.2泥沙的清理和控制在维护和管理方面,指派专人进行维护和管理,对集水渠及集水沉沙池中淤积的泥沙进行定期的清理。对启闭设备定期进行润滑,闸门定期进行检修,统一进行放水管理。并对主体工程定期进行检查,发现问题及时解决,保证下游农田能够及时得到灌溉。6引导水进水,增加了粮食的生产率清原县现有截潜流坝5座,每座截潜流坝工程投资在20万元左右,而每座截潜流坝工程灌溉面积都在500亩以上,有的甚至达到千亩以上。由于受到极端气候的影响,近几年来干旱少雨,春旱频繁发生,河道断流,河水在河床以下形成潜流,由于没有工程措施,河水从河床下流走,农田得不到灌溉。例如在土口子乡拐磨沟流域有一座拐磨沟拦河引水工程,结构型式为叠板闸,为地上拦河引水工程,下游需要此工程灌溉的农田有近千亩,由于春旱,河道断流,没有足够的水源来灌溉,导致下游是水田插不上秧,拦河引水工程成了摆设,不得不用提水来灌溉,提水灌溉不仅浪费了能源,而且也增加了农民的负担,灌溉用水量也得不到保证,出现了争水现象。同一流域,拐磨沟拦河引水工程上游,相距500m处修建了一座截潜流坝工程,其下游需要灌溉的农田有800余亩。在春季干旱,河道出现断流的情况下,由于采用了截潜流的工程措施,有效地拦蓄了地下径流,保证了灌溉用水量,下游的农田得到了充足的