小型水库采用旋转式卧涵设计创新实践

        摘要：江淮丘陵地区小型水库星罗棋布，面广量大，在防洪、灌溉、供水等方面与大、中型水库相辅相成，发挥了巨大的社会、经济和生态效益。但是绝大部分小型水库修建于20世纪五六十年代，由于受当时历史条件的限制，工程建设标准低,施工质量差,配套设施简陋不全。经过多年的运行,工程老化、失修失管等，工程隐患十分突出,不仅造成小型水库效益锐减，而且严重地威胁着下游人民生命财产的安全。本文根据我院近年来对小(2)型水库的放水设施进行改造，并采用了旋转式卧涵技术，取得了较好效果。

关键词：创新节水方便管理

一、序言

        我国是农业大国，水利工程的重要性在我国显得尤为突出，然而现行我国的水利工程建设年代久远、各方面技术和管理经验仍有部分比较落后。特别是小型的农田灌溉建筑物在建设设计上比较传统。如小水库放水涵闸涉及面广，对水源的保护非常重要。近几年国家大力发展水利公共事业，这将给我们现代水利人提供了一个开拓创新的机遇。

        肥东县地处江淮丘陵，易旱缺水，解放后为发展农业灌溉兴建中型水库四座、小（一）型水库40座、小（二）型水库179座，虽然起到很大灌溉供水作用，但在用水管理上存在不少问题。为此，本人带领设计院一班人从2009年起在肥东县小（二）型水库改造工作中对其中的22座设计中，对放水涵采用了旋转式的创新设计，通过近三年的运行实践，取得了意想不到的效果。

二、传统放水涵存在的问题

        本人从事水利工作三十多年，特别是小（二）型水库的水资源管理有深刻的认识。小（二）型水库一般属行政村管理。过去放水涵闸设计采用两种形式，一种是采用深水闸门，用启闭机控制，放水为水库底层水，水温低，不利水稻生长，无专人管理，启闭时经常造成螺杆弯曲或顶坏梁板；另一种是采用卧涵放水，虽然解决用表层水问题。但管理难，任何人都能去拔塞取水，形成有人开无人关的现象，造成水资源大量流失；甚至有时被人投入杂物堵塞，使卧涵整体报废。鉴于此，本人改进设计，将卧涵取两者优点，摒弃两者的缺点，改进出一种新型放水涵。改进后的新型旋转式放水涵经三年运行，群众反映较好，特推荐。

        本人结合最近几年小（二）型水库的设计，利用设计工作的平台，思考了这方面的问题，做出了一种既解决材料本身原因导致施工质量难以保证不漏水，又解决了无管理设施导致水资源浪费，并且无专业管理人员就能轻松管理的放水涵。

        新型放水涵头是在原来传统的卧涵基础上，同时又结合现代建筑材料和设计理念进行改进的，为我们新型放水涵的设计打好基础，因此从材料和设计方案上都有很大的差异。

       传统卧涵为斜卧“一”字型垂直于大坝布置，这种放水涵广泛用于我省各个地区，在过去的二三十年里发挥重要作用，随着社会的发展这种放水涵逐渐被钢筋砼闸门放水涵代替。由于其涵头主体结构为浆砌石结构，使用寿命不长，而且密水性不是很强，容易漏水造成基础软化，底板受力不均匀而断裂，轻则漏水严重，重则放水涵报废。在汛期经常出现险情，对大坝的安全存在较大安全隐患。从外形上看，该放水涵窄、长，呈台阶状，无放水涵管理控制设施，暴漏于外，全凭使用者和村民自觉保护。任何人都能拔开涵塞放水，这样不能有效的管理好水资源，同时对放水涵的本身安全和他人的安全也起不到较有力的防范。现代钢筋砼闸门涵改善了传统卧涵的材料施工缺陷和无管理缺陷，采用钢筋砼整体结构配备铸铁闸门螺杆启闭装置实施对水资源的管理控制。然而这种放水涵与我省小型水库的管理现状和管理能力很难兼容，经常因为管理者无专业能力不能正确使用启闭设备和保养设备，造成螺杆弯曲锈蚀最终闸门无法启闭，也不能很好的发挥钢筋砼闸门涵应有的功能，同时闸门放水取深层水，水温低对水稻生长不利。

        我结合这些问题全面的深入思考，想出一种解决以上问题的方案，在此做出一些简单的叙述，然后通过相关的图纸加以说明。

三、新型放水涵的设计思路与优点

        新型放水涵的设计思路是利用现在最有效的密水材料，采用最简单最实用的开启方式实施管理。放水涵头底板位于同一高程上，持力层受力相同，放水涵采用楼梯形式双排布置，底板和涵头均采用钢筋砼整体结构，工程施工质量就容易控制，不会造成漏水情况的发生，同时由于双排布置缩短了底板长度增加了底板的宽度，从造型上就好看了许多，又可以在涵头的上面加设管理房等设施，对涵头的涵塞管理方面起到了作用。涵塞采用圆形预制块在预制块上设置橡皮止水，同时将涵塞座设置为斜口式，配上止水设施，将保证涵塞漏水问题得到解决。整体放水涵头从外面看就是一座混凝土竖井结构，既美观又安全，与整个混凝土护坡大坝相协调。现附图予以说明。

四、设计和施工应注意的问题

4.1设计应注意的内容

4.1.1踏步高度

        旋转式卧涵的放水原理和老式卧涵的原理是一样的，通过踏步控制来放水，在设计的时候要注意根据不同的放水深度来确定踏步的高度和个数。踏步的高度一般控制在30-40cm，太低施工繁琐，没有太大的实际意义；太高的话，后期管理人员在放水时上下困难，同时太高的话，水压力大，再加上涵塞的自重，开启困难。踏步的个数宜设计为偶数，便于施工和管理。

4.1.2进水口高程

       旋转式卧涵进水口高程为最后一踏步的顶高程（见附图4-4）。所以，在工程设计时要注意这一点，旋转式卧涵的涵底高程并非实际能放水的水位高程，而是进水口高程才是能放水的水位高程。特别是拆除重建时，如群众要求涵底高程保持老放水涵底高程不变的话，旋转式卧涵的底高程就要相应降低。

        但是，旋转式卧涵底高程降低后，有时会发现下游出水口高程低于现有渠道的底高程，目前我院的解决方案是在下游出口设计沉井。

4.2施工应注意的内容

        旋转式卧涵的踏步比较小，内部空间较小。施工时有一定的难度。主要是模板安装难度较大，在施工时应根据实际情况，尽量利用已切割的模板，将模板尽量分割成满足尺寸要求的小块，便于安装和后期的拆除。另外，还应注意第一踏步的顶板为预制板，施工时要看清图纸，不能现浇。否则模板无法安装和拆除。

5、小结

         我院设计的旋转式卧涵，三年来在全县22座水库应用，从实际观察和水库管理人员座谈，我们总结体现为以下几点：

        1、卧涵形式结构上看，传统设计卧涵长条型，基础位于土坝斜坡面上，易变形开裂；新型设计为方型结构，基础位于同一底高程面上，从运行情况看，结构稳定，无变形、开裂问题。

        2、传统卧涵露天设计，涵塞为木或砼材质，止水差、易渗漏水，特别是放水后，盖塞不严，造成水资源浪费，放水亦不安全。现设计成方型旋转式，在卧涵上加设管理房，专人管理，专人开、关涵塞，有效的进行管理，不会造成水资源浪费，受灌区干、群接受。

        3、现设计卧涵取水库表层水灌溉，水温适宜水稻生长。肥东县八斗镇马岗水库原是深水闸门放水，现改为旋转式卧涵放水，深受村民欢迎。

        旋转式卧涵为方便管理人员开启，在涵塞上我院准备进一步改进完善，采用手动葫芦代替，更好地为农业灌溉服务。

[参考文献]：

1. 灌溉与排水渠系建设物设计规范
2. 中华人民共和国水利工程部分（2010年版）
3. 《水闸施工规范》SL27-91
4. 《灌区水工建筑物定型设计图集》安徽省水利厅编水利电力出版社

                                                                                                                                                                             (合肥市兴农水利勘察设计院)