1、设计过程概述
洼地水库工程于2016年3月份正式开始与阿克苏院合作共同开展设计工作，阿克苏院主要负责勘测、水文工作，我公司主要负责可研阶段主体报告编制及设计工作。截止2017年11月底，在业主单位、各级主管部门以及设计单位的通力协作下完成了黄委会的审核，基本结束了该项目可研阶段工作。主要设计过程如下：
2016年3～4月期间，先后三次与项目业主商讨工程任务、规模以及总体方案等，并于规设局专家踏勘现场，讨论设计方案。明确了总体设计思路和方案后尽快编制项目设计工作大纲，全面开展可研报告的编制工作。
2016年7月完成了可研报告初稿，初稿主要设计方案是根据可用水资源的不同设上下两座调节水库，上库利用洪水资源，下库利用冬闲水。初稿在温宿县水利局组织相关专家进行了初步技术咨询，会议提出要严格按照“三条红线”控制指标进行水资源平衡计算，按照流域规划调整洼地水库任务、规模以及方案等。
2017年4月，在水利厅规设局对修改后的可研报告进行了初步审查。设计单位按照初步审查意见对报告进行修改完善。
2017年9月，黄委会在郑州组织召开了该项目的审核会议，经过一个多月的修改完善顺利完成了可研报告的审核。
2、工程概况
洼地水库工程的主要任务是灌溉、工业供水，兼顾向台兰河地下水库补水。水库引水注入式水库，设计总库容5582万m³，主要由引水工程、注入式水库工程和供水工程组成。设计引水流量40m³/s，设计供水流量11.3m³/s。
根据相关规范规定，引水工程和注入式水库工程等别为Ⅲ等，主要建筑物为3级设计，次要建筑物为4级设计；供水工程中的渠首建筑物为水库内的塔式取水口，按3级建筑物设计。供水渠道及渠系建筑物按4级建筑物设计。
3、设计要点
⑴ 引水枢纽
由于引水枢纽所处河段为山区向平原区的过渡区，主河道为宽浅式U型槽，河道纵坡较陡，流速较大，且主流分岔、摆动明显。并且坝址处还牵扯到原新龙口建筑物。因此，引水枢纽的布置方案要综合考虑集流、引水、防砂排沙、泄洪、生态水下放、与现有建筑物结合等多方面因素。
在引水枢纽方案讨论前，设计人员首先参观了国电拦河闸和新龙口枢纽。目的是通过对已建枢纽的参观对河道的一些基本特性和适应当地条件的渠首工程进行感性认识，以便于对本工程引水枢纽方案的确定。参观完后发现突出的特点就是河道泥沙含量很大，所有渠首工程布置的重点都在防砂排沙上。而新龙口为了引水在溢流坝上游修建导流堤汇流，在泄洪闸后专门修建了一段环形弯道，加速形成环流后通过弯道末端的正向冲沙闸冲砂，进水闸在冲沙闸左侧侧向引水。通过现场查看，环形弯道内淤积物较少，少量淤积出现在弯道进口处和凸岸一侧，且多为粗颗粒甚至卵石、块石淤积，弯道内处冲刷磨损破坏，进水闸及闸后渠道内冲刷磨蚀严重，渠底散落卵石及块石。由此说明环形弯道冲砂效果较好，推移质大部分下排，基本保证了进水闸门前清，同时由于流速大、泥沙含量高，水流对弯道冲耐磨蚀严重。再者由于进水闸前挡沙坎高度偏低，闸后无二次沉沙排砂设施，导致部分推移质随水流直接入渠。渠道流速大，对渠道冲刷磨蚀严重。
已建工程在运行中反映出的问题正是我们在方案设计最好的经验教训。本工程引水枢纽方案就处在如何解决在有限的水量下既满足引水又能有效防砂冲沙的矛盾中，尤其是引洪调蓄工程，水沙矛盾更为突出。
在方案设计中我们充分借鉴新龙口的导流堤和环流弯道。中小水导流至泄冲闸和进水闸前，满足引水流量的条件下多余水量冲沙，大水从河道中间溢流坝下泄。这是解决了集流、引水、泄洪以及初步排沙。接下来是如何有效防砂排沙，这就要从进水口上做文章。为了有效拦截推移质入渠提出了在进水口设两级拦沙坎方案，第一级拦沙坎拦挡主要推移质，第二级拦沙坎拦挡过坎推移质和迅速沉淀的粗颗粒物，第二级拦沙坎后设沉沙池解决部分悬移质，并在第二级拦沙坎处设涡流排沙底孔，沉沙池内设无控制排沙管和末段排沙底孔。整个进水口通过两级拦沙坎和沉沙池有效阻挡了推移质入渠、减少了悬移质入渠，降低泥沙对引水渠道的磨蚀破坏，减小水库死库容。
在引水枢纽设计中贯穿始末的中心思想就是引水、排沙，本次设计在借鉴前人成功经验的同时也做了部分改进，实际效果有待后续运行验证。但本次设计就枢纽运行方式研究深度不够，由于本工程是一个引洪调蓄工程，洪水的发生、量级以及过程等都是很难准确预测的，在不同流量级别下如何有效发挥引水和冲沙的功能没有制定出一个系统、可靠的运行方案，这也是下一阶段枢纽设计中重点研究的一个问题。
⑵ 沉沙池
本工程沉沙池设计的一个突出问题是引水流量大、泥沙量大但冲沙水量很有限，面临的是尽量沉沙但又无水冲沙的局面。有利条件是地形广阔，天然纵坡陡，布置沉沙池基本不受局限，有水力冲沙的天然优势。
沉沙池的设计重点在于沉沙和冲淤，沉沙要尽量降低流速，冲沙要保证足够流速。这就要求充分理解泥沙在沉沙池中的运动规律，根据泥沙沉降规律设置排孔。在本工程沉沙池设计中结合经验设置了3道无控制排沙管和末段冲沙底孔，通过长流水无间断下排部分泥沙防止淤死，通过冲沙闸定期排沙恢复沉沙容积。
泥沙的运动和沉降特性是一个比较复杂的问题，需要理论、模型试验和实际工程经验相结合，通过长时间的研究、总结才能做出合理的设计。本工程是在理论计算的基础上根据工程经验确定设计方案，其沉沙和排沙效果还需实际运行验证。
⑶ 引水、供水渠道
渠道主要特点是流量大、纵坡陡、流速急，渠道设计的重点在于如何消能，保证渠道运行安全。本工程设计利用渠道宽浅式结构，单宽流量小的特点，大胆的采用了落差达10m的陡坡式集中效能方式，同时陡坡采用半填半挖式基础使得渠道挖填交替过渡，很好的解决了土方挖填平衡问题。
⑷ 水库
库址选择在古木别孜背斜形成的残丘北侧冲洪积条形洼地内，属于山前倾斜平原区地形。本工程水库总库容5500多万m³，属于规模较大的平原区注入式水库，地层岩性为中等强透水砂砾石层，相对隔水层埋深大于50m，库盆型式、坝线布置、防渗结构等主要方案的确定与蒸发渗漏损失、土石方平衡等密切相关。
在进行方案讨论时对于水库坝型、防渗结构型式等均认为是比较成熟可靠的，技术上无较大难度，对库盆采用何种形式就出现了两种主张，一种是库盆方案必须要遵守土石方平衡原则；另一种是弱化土石方平衡条件，强调库盆面积、水量损失以及工程投资三者的平衡。在对提出的近十几个方案比较设计过程中得出的普遍结论是坝高一定的情况下库盆面积与工程投资呈反比关系，库盆面积越小，挖深越大，弃方越多，投资大幅增加。并且挡水坝体约有1/3是利用了残丘体的，节省了填方量的同时增加了弃方量。反之要想土石方基本平衡，库盆将是面积约400万平米的超大型人工水池，长款比例极不协调。且库盆过大，造成的渗漏、蒸发损失量也较大。
之后在报告修改过程中进一步研究方案，调整坝线，使高填方坝段与残丘体之间形成一定范围的弃渣区，适当增加填方坝段长度，弃渣与坝体和残丘体连成一体，既满足弃渣要求，又能有效延长填方坝段的渗径，增强坝体渗流稳定性。
在水库工程的设计过程中做的最多的一项工作就是不停的提出方案、修改方案、寻找规律，从不同的控制条件中选择最佳平衡点。设计方案的确定往往不是某一个条件就能决定的，要从大量的反复调整修改中总结规律，熟能生巧。另外一个很深刻的体会就是要做出一个好的设计成果就一定要有耐心，反复修改很容易让一个人失去耐心，但最成功的设计往往就是在反复修改中诞生的。
总之，洼地水库工程的设计经历对所有参与的设计人员来说不仅仅是技术水平的提升，更重要的是思维模式的转变。要认真研究当地工程的设计特点，不能将设计工作像模板一样定格为某种样式，一定要结合实际。
