驷马山引江灌溉工程志(4)

工程。起自和县金银浆，向东南经驷马山切岭、石桥镇、乌江镇直至乌江口（驻马河口）人长江，全长27.4公里。引江水道设计灌溉流量为230立方米每秒，乌江口设计灌溉水位为6.8米，金银浆设计灌溉水位为9.8米。根据灌溉要求的引江水道设计断面及滁河金银浆设计洪水位12.8米，乌江口设计洪水位9.6米，引江水道的设计排洪流量为525立方米每秒。 2、乌江枢纽：包括抽水站、节制闸及简易船闸三项。抽水站控制灌溉面积365.4万亩，其中直灌面积324万亩，灌溉设计流量230立方米每秒。设计进水位为6.3米，设计出水位为10.7米，最低进水位2.8米，最低出水位8.6米。装机 10台×1600千瓦，总容量1 6000千瓦。节制闸设计排洪流量525立方米每秒，设计洪水位闸上10. 45米，闸下9.96米，最高通航水位10. 35米，下闸酋设计最低通航水位2.8米。枢纽的上游滁河侧最高防洪水位11．0米，下游长江一侧最高防洪水位11. 15米。

3、襄河口闸枢纽：包括节制闸、船闸两项。节制闸没有确定排洪设计流量，按原河道排洪能力框算；设计洪水位，闸上12. 65米，闸下12. 55米；灌溉设水位，闸上9.7米，闸下8.5米；最低灌溉水位闸上7.0米，闸下 6.8米。船闸通航水位，上闸首设计最低7.0米，最高9.7米；下闸酋设计最低6.0米，最高 9.7米。

4、汊河集闸枢纽：包括节制闸、船闸两项。节制闸设计排洪流量1260立方米每秒，校核排洪流量1 550立方米每秒。设计洪水位闸上11.2米，闸下11.1米。灌溉设计水位闸上7～7.5米，闸下5.0米。船闸为六级航道标准，上闸首设计最低通航水位6.5米，最高9.0米；下闸首设计最低通航水位5.0米，最低校核水位3.5米。

5、滁河干流中游（上段）河道疏竣工程：为利用滁河输水灌溉、结合排洪航运的综合治理工程。起自滁河一级站闸下经古河、赤镇、金银浆抵襄河口止，全长54公里。按灌溉输水要求，采取疏竣、退堤、局部裁弯取直措施。金银浆以下河段为驷马山引江灌溉工程中游干渠，长47公里，控制灌溉面积245万亩，其中直灌面积204万亩。渠道设计流量148～110立方米每秒；金银浆以下为驷马山引江灌溉工程下游干渠，设计灌溉流量80立方米每秒。金银浆灌溉设计水位9.8米，滁河一级站闸下设计水位8．O米，襄河口闸上设计水位9.7米。按设计灌溉流量和水位要求设计断面，滁河一级站闸下设计洪水位15.4米，金银浆设计洪水位12.8米条件下，相应排洪流量700～850立方米每秒。 （二）第二期七项骨干工程的规划数据

l、滁河一级站（晋集大王庄）：以灌溉为主，兼顾排洪和通航的综合治理工程。包括抽水站、节制闸两项（船闸未建，位置预留）。抽水站控制灌溉面积为191.7万亩，其中直灌面积150万亩。设计灌溉流量105.2立方米每秒，装机流量120立方米每秒。设计进水位8.0米，出水位16.5米；校核进水位6.5米，出水位16.0米。装机5台×3000千瓦一总容量15000千瓦。节制闸设计排洪流量780立方米每秒，设计洪水位闸上15.8米，闸下15.4米，校核排洪流量1000立方米每少，校核洪水位闸上17.44米，闸下17.2米。

2、滁河二级站（田布赵）：抽水站控制灌溉面积178万亩，其中直灌面积137万亩；设计灌溉流量100立方米每秒，装机流量110立方米每秒。设计进水位16.1米，出水位25米；校核进水位14.2米，出水位23.7米。装机5台×3000千瓦，总容量15000千瓦。 3、滁河三级站（刘桥）：抽水站控制灌溉面积171万亩，其中直灌面积130万亩。设计灌溉流量91立方米每秒，装机流量105立方米每秒。设计进水位24.6米，出水位33.6米；校核进水位23.1米，出水位32.6米。装机5台×3000千瓦，总容量为15000千瓦。 4、滁河四级站（谢湾）：抽水站控制灌溉面积134.7万亩，其中直灌面积93万亩。设计灌溉流量65.4立方米每秒，装机流量为71.4立方米每秒。设计进水位33.0米，出水位49.4米。装机7台×2500千瓦，总容量1 7500千瓦。

5、二级站引水河，是利用滁河老河道输水灌溉，兼顾排洪的综合治理工程。起自滁河一级站，经新桥抵滁河二级站，全长23公里。新桥以上河道弯曲，断面狭小，采取裁弯取

直措施。新桥以下河道顺直，断面较宽，采取老河扩疏措施。河道整治后，全长17.4公里。设计灌溉流量110～120立方米每秒，设计水位16.5—16,1米。河道设计洪水位19.41～15.8米，其相应设计排洪流量580～490立方米每秒。

6、肥定干渠：肥定干渠跨江淮分水岭，自滁河二级站出水池起，经滁河三级站和滁河四级站，在唐井切岭段跨越江淮分水岭，到定远江巷水库止，全长38公里。全线分二、三、四级三段干渠，均为人工开挖新渠。四级干渠中的唐井切岭段，切深10米以上的长度为2公里。

7、定远江巷水库：是发展驷马山引江灌溉工程上游定远灌区的一项重点工程。为调蓄当地径流并为驷马山引江水源进行反调节的大型水库。位于池河上游江巷附近，集水面积735平方公里。在1977年曾编报过扩大初设文件，并已完成大坝部分土方工程，因大坝土方质量极差，大坝工程今后需另行研究。有关规划数据如下：水库总库容4.3亿立方米，其中调节库容1.82亿立方米，（含驷马山引长江水的反调节库容0．54～0.71亿立方米），相应的设计洪水位48.22米，百年一遇洪水位49.8米。兴利水位46.8米，反调节水位为44～44.5米，设计死水位为41.5米，坝顶高程51.5米，最大坝高19.2米。水库建成后，结合灌区内12座中型水库，灌溉保证率可由原定75%提高到90%，灌溉面积可由原定41.4万亩增加到107万亩。

第三章 设计

根据省生产指挥组和省水利局（省水电局）的部署，驷马山引江灌溉骨干程分两期进行，设计工作也参照工程分期实施意见分为二期。第一期工程项目有乌江枢纽，引江水道，滁河中游上段疏浚，襄河口闸枢纽，汉河集闸枢纽。第二期工程项目有：滁河一级站枢纽，滁河二级站，滁河三级站，滁河四级站．二级站引水河，肥定干渠，定远江巷水库。两期合计12个项目以及相应的输变电工程

乌江枢纽和引江水道的设计由安徽省驷马山引江灌溉工程指挥部、安徽省水利工程纵队设计院、滁县地区水利局、合肥工业大学等单位派人组成的临时设计组承担；襄河口闸枢纽、汉河集闸枢纽由滁县地区水利局负责；滁河中游上段疏浚工程设计由省水电局设计院负责，两地区工程指挥部和有关县水电局派员参加；滁河一级站由安徽省驷马山引江灌溉工程指挥部和安徽省驷马山引江工程管理处负责没计，省水利局设计院以及巢湖、滁县两地区派设计人员参加，第二期工程中的其他5项骨干工程设计以安徽省水利设计院为主完成。

设计文件和施工详图都是在规划报告或计划任务书经水电部批准后施工单位又急于等待开工的短期内完成的。都是任务重，时间紧，特别在“文化大革命”初期，大多数技术人员下放农村后设计力量严重不足的情况下进行的。省、地、县三级水利部门的设计人员紧密协作，艰苦工作，边勘探、边设计、边施工，设计部门成立了工地设计小组，不分日夜，加班加点，及时提供设计图纸，保证了施工单位的需要。在设计工作中，设计人员努力推广先进经验，采用新技术，并且创造了一些新的成功经验。

驷马山引江灌溉工程的特点是抽水灌溉，并且总扬程高，流量大。因此抽水站设计是驷马山引江骨干工程设计的重点，而泵型选择又是抽水站设计的关键。对此，设计单位一直把抽水站设计放在突出位置。根据乌江抽水站的设计流量和设计扬程，设计人员访问了当时国内有关单位已建和在建抽水站的各种水泵，收集了资料，进行比较和选型，采用了湖北省南套沟排涝站初建的CJ -2.8型泵，并且进行了装置模型试验，选择了工况最佳、装置效率最高的进出水流道尺寸。对乌江抽水站出水流道的断流和起动装置，大胆地放弃了当时国内大型轴流泵抽水站普遍采用的虹吸管驼峰结构以及真空破坏阀和一套抽真空设备，参考安徽省城西湖抽水站拍门的断流形式，在乌江站每台机组的出口用了8扇小拍门，由于缺乏经验，也难于对小拍门的联结构件进行精确计算，设计断面偏小，在运用中经常断裂脱落，经管理

处与设计院多次试验改进后，这个问题得到了解决，断流形式基本上是成功的，简化了厂房的布置和结构，节约了投资，方便了管理和运用。滁河一级站水泵选型时，国内尚无中等扬程和较大流量的型号，经工地设计组与上海水泵厂和上海电机厂多次研究选型，并经水泵模型试验论证后，试制成功了3HL - 000混流泵，水泵效率高，进水流道淹没水深要求不大，厂房基础开挖较浅，降低了造价，经运行实践证明这种泵型获得了完全的成功。为国产大型水泵增加了新的型号，填补了水泵型号中的空白。在二级站和三级站设计中，选用了相同 型号的水泵。在总结乌江站出水流道每台机组采用8扇小拍门的断流装置经验和存在联结构件断面单薄、强度不足、运用中常常发生断裂脱落事故以后，设计人员在一级站采用了改进的每台机组两块大拍门，在二级站采用了每台机组两块、每块两节的两阶段拍门，在滁河三级站采用了快速油压直升门。经过运行实践，证明一级站和二级站的大拍门形式基本上是成功的。三级站的油压快速门开停机时开启与关闭时间达不到设计要求，不能保证机组安全运行。

引江水道在设计定线放样时，因河线在皖、苏省界附近，跨和县和江浦两县，安徽省驷马山工程指挥部和江苏省以及江浦县水利部门多次研究，现场查勘，对省界附近的河线，分段提出了多个方案进行比较，在经济合理的原则下，尊重江苏省和江浦县水利部门的意见，协商确定了设计河线，发扬了团结治水精神。在引江水道切岭段的断面设计时，只采用了常规设计中惯用的钻孔土壤试验的物理力学性质指标，分析计算确定了横断面的边坡，没有考虑在深切岭的土层原来处于超压密状态，开挖减载后，力学性质产生变化，土壤长期暴露在大气中受反复干湿变化，以及两岸潜水从边坡出逸对岸坡稳定等因素的影响，导致1974年起陆续发生4起边坡严重变形和开裂。经管理处采取减载或排水措施后，已暂时稳定。滁河中游上段疏浚跨两个地区4个县的堤防退建和农田挖压，在坚持治水原则的前提下，省、地、县领导以及省、地两级指挥部和水利部门。经过现场查勘，广泛征求意见，尊重科学，服从大局，进行必要的河道裁弯、堤防退建和加高培厚。由于滁河中游上段河床比降较平缓，圩区地面也较平坦，为尽量减少从滁河中游上段向一级站引水时对两岸圩区排水的影响，从晋集到金银浆段采用了高程3.5来的平底渠道，加之河道管理薄弱，堤坡和岸坡的水土流失，以及山区小溪流夹带的泥沙，沉积在滁河中游上段，从1976年到1981年已疏浚的河道中平均已淤积0.6米深，在一级站引水河已淤积1至2米深，降低了河道输水能力。 在一、二、三站抽水站厂房设计中，采用了一些新技术和新结构，降低了造 价。但是厂房底板是整块大底板，长度过长，建成后因收缩变形等因素产生了不 同程度的裂缝。

乌江船闸原设计标准是六级航道。施工图设计时考虑滁河以后采用机械疏浚 时最小的挖泥船能够进出，闸室宽度由7米增加到11米，闸室长度由100米减小 到60米。实践证明闸室长度太短，远不能适应航运需要，管理运用的困难较大。

第一节 第一期骨干工程设计

一、乌江枢纽

乌江枢纽是驷马山引江灌溉工程中当江水位低于河水位时可提引长江水灌 溉，当江水位高于河水位时又可自流引江灌溉的渠首。包括抽水站、节制闸、船 闸各一座。

（一）枢纽位置选择

驻马河口附近为圩区，根据地质勘探资料，地层中淤泥较厚。乌江镇北是丘陵岗边，属黄土地基，土壤紧密，与大湾子以西和县圩内大小湾子和许大庄西三处枢纽位置方案比较后，选用乌江镇北方案。选定方案具有：地基条件好；位于巢县、含山、和县到南京的原有公路旁，交通方便，便于机泵设备等大件运输；大批建筑材料可通过水运直达工地；乌江镇位于

枢纽以下可不受上游灌溉水位的影响；乌江镇上原驻马河东侧的排水道和许大庄西的一部分圩区侧面来水可自流排向枢纽下游；施工场地宽广等优点。但从枢纽到乌江口江边的引河较长，比大湾子等方案要增加40—50万立方米土方，运用期间引江的泥沙淤积量要大一些。 （二）工程地质

乌江镇北、许大庄以南，是丘陵岗边，土质为强度坚硬的重粉质壤土，高程12米以下至37.8米是强度极坚的泥砾层（夹卵石的淤质重壤土），-37.8米为砂质基岩。许大庄以西土质为强度中下的中粉质壤土。大湾子以下至驻马河口部分地基的上层为中粉质壤土，中等强度，下层为灰色重粉质壤土、粉质粘土和轻粉质壤土组成的淤泥层，强度极软。 （三）枢纽布置

在设计中研究比较了两个方案：站闸合一方案，平面上站闸合一，船闸放在排洪道西侧；站闸分列方案，站、闸、船闸三项工程分列，节制闸和抽水站设在新河中间，抽水站在节制闸的东侧，中间以圬工空心导流墩相连，船闸在节制闸的西侧，以土堤分隔。因站闸合一方案，底孔泄洪时管理运用较复杂，施工亦较困难，决定采用站闸分列方案。乌江枢纽平面布置见图3 -1-1。

乌江枢纽是包括拦蓄上游径流、提水、自流引水、排洪、通航等综合功能的建筑群，整体布置主要考虑了四个因素：一是选定枢纽位置基础地质最好；二是布置紧凑，节约投资；三是在苏皖两省交界处要有利团结治水；四是考虑管理运行安全方便。为枢纽施工导流开挖的撇洪沟以东属江苏地界，管理处放在西岸。枢纽布局确定后，由省水科所承担了水工模型试验，主要试验：节制闸和船闸泄洪能力；导流堤布置和长度的轮廓尺寸；节制闸消能布置；枢纽定床流态试验和动床冲刷试验；节制闸事故运行试验以及乌江大桥过洪试验等。供设汁进行修改的试验成果主要有： 1、流态和防冲试验

(1)定床流态试验结果：乌江枢纽布置特点为闸窄渠宽，F游水位z蜒化大，原设计布置在排洪期闸站的上、下游出现迥流区（站上游约在0+50--0+200范围，站下游约在0+20～0+150范围），压缩主流造成单宽流量集中，F游水位越高迥流越甚。所以在无水跃之排洪期是闸站下游渠道消能防冲主要控制条件，采用水工试验验证的消能型式布置，在排洪流量500立方米每秒、650立方米每秒时，扩散基本均匀，迥流影响不大，水平向流量不均系数分别为1. 08、1.10，垂直流速分布系数分别为0. 78、0.86，海漫末端最大底流速分别为1.65、1.95米每秒，故节制闸上、下游原设计的浆砌块石改为混凝土，表面放温度钢筋。

(2)动床试验：认为采用的消能布置较优。当宣泄525立方米每秒流量时，抗冲最深处为高程-2．O米，冲刷形式基本对称于闸中心线，冲坑末端达0+110米；当宣泄650立方米每秒流量时，最深处冲至高程-4．O米，冲坑形状对称于闸中心线，-2．o米高程作等高线冲坑末端达0+130米，零高程作等高线冲坑末端达o+150米。 2、乌江船闸试验

(1)上闸首消能试验：在水位差小于7米，又有帷墙的输水型式，是一种比较简单经济的方案，对结合泄洪的船闸更为有利。 下游水位低于4米，门底缘受到约50厘米浪高冲击，可能引起震动；当下游水位在4.0～4.75米时，门下“L”型止水下部所出现的负压振荡可能引起震动。

(2)船闸泄洪试验：当船闸泄洪150立方米每秒时，水位差0.735米，下游水位10米左右，平均流速为1.6米每秒，中间表速4.1米每秒，闸前半部出现“ 《”形折波，高0.4米；水位差0.9米时，中间表速3.8米每秒，闸前半部出现“《”形折波高1.4～1.5米。 3、节制闸上、下游轮廓尺寸试验结果

(1)导流堤：上游右岸导流堤布置为1：1.5～1：2.5之扭曲面，长25.4米。试验证明表流速较平顺；下游右岸导堤坡脚向右退2米有利水流扩散；翼墙下游以长20米(1：1.5～1：

2.5)扭曲面连接，改善了水流扩散，缩小回流范围。

(2)翼墙和导流墩：上游右岸翼墙和导流墩首部均布置成X2／l02+y2/52=1之椭圆曲线，消除了由于横向水流造成的分离和立柱漩涡。导流墩首部直线段由设计8.5米缩短至2.5米，可减少侧壅水影响，并缩小了站前迥流区。下游翼墙和导流墩尾部型式采用与边墩相切的弧形缓变扩张，曲率半径为68.7米，平均扩张角为10度。

(3)闸下消能布置：通过消能试验比较，选用修改布置。在各级水力条件下，保证了淹没水跃形成，右侧消力齿消杀，闸前来流不对称，单宽流量集中的大量能量，使齿后和尾坎前段范围内形成缓流区，促成尾坎末端为表流；右侧扩散分流墩向左侧分出一股能量较大的水流（保持底流流态）顶冲站前回流获得了水平扩散的均匀性。

(4)海漫形式：要求长20.7米的水平段和长12米以1：6（自0.00～-2.0米高程）斜坡之海漫，对减轻海漫末端底部流速是有效的；另外海漫末端（负2.0米高程）左侧底边线向左扩张至导流墩中线位置，并以1:10扩散角向下游扩展，有利于减轻倾斜海漫末端水流受侧向收缩增加单宽流量的危害。

4、节制闸事故运行时的情况试验

修改后的消能布置，曾分别对1#、3#、5#孔不能开启情况下进行了模型试验。观测表明：当下游尾水位为5.2米时，任一孔不能开启，而又保持闸下发生淹没水跃，此时所能宣泄的最大流量190立方米每秒，启门高度为2.0米，观测过程中发现最不利的单孔关闭为第一孔关闭，此时两侧迥流压缩较厉害，单宽流量集中，海漫末端局部底速达1.7米每秒。 5、乌江大桥过洪情况的模型试验

当流量494立方米每秒时，在来流平顺状态，其墩头处有局部壅高，墩尾处未发现主流漩涡；当泄洪流量600立方米每秒时，在来流平顺状态，墩头有局部壅高，墩尾未发现主流漩涡。

（四）水力设计要素

1、抽水站（等级为Ⅱ级建筑物）见表3 -1-2。 （五）泵站设计

1、水泵和主机机型选择

根据乌江抽水站抽水流量大和扬程变化幅度宽的要求，水泵选型设计基本参数见表3-1-5，选用大型轴流泵较为适宜，搜集了国内当时有关大型轴流泵资料，有PVP160型，ZL135-8型，CJ2.8型，CJ3.0型四种，比较认为CJ3.0型扬程太低，ZL135-8型在7、8月份最小扬程时不能正常抽水，仅有江都一、二站的PVP160型和湖北南套沟排涝站的CJ-2.8型符合要求。又按照本站设计、最大、最小三种代表性工况进行性能和经济比较见表3-1-6。

从以上两表比较结果看出：CJ-2.8泵作为本站选用的泵型是比较经济合理的，故选用8台CJ-2.8型轴流泵，配用1600千瓦同步立式电动机。后来考虑定远灌区的要求，选用10台CJ-2.8型轴流泵，并配用10台1 600千瓦同步立式电动机。

选定水泵后，委托华东水利学院进行装置效率模型试验，选择进出水流道尺寸，使运行工况最佳，装置效率最高。

水泵停机后，为防止出水池的水倒流冲向水泵叶轮，使机组倒转，造成飞逸，以免发生烧毁推力轴承和电动机的事故。当时国内采用虹吸管驼峰结构和拍门两种断流形式。乌江站的设计中曾对一台机组用8扇小拍门和虹吸管驼峰两个方案比较：拍门方案可节省500立方米钢筋混凝土以及一台真空破坏阀和相应的抽真空系统设备等，在投资上10台机组约可节省15—18万元。在运行可靠方面：虹吸管方案要求能在正常停止机组运转，使真空破坏阀及时配合供气断流，在突然停机时也能使真空破坏阀自动控制，及时动作，确保机泵安全。在运行效率方面，不论出水池水位高低，开机时水都要翻越虹吸管驼峰，且管道长，摩阻大，增加了起动力矩和扬程损失；拍门方案出水管道短，损失小，操作简单，工作可靠，每台机

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