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        獨(dú)山縣堯弄水庫灌溉工程設(shè)計

        2014-04-02 20:09:57吳擎文
        黑龍江水利科技 2014年2期

        吳擎文

        (貴州省水利投資有限責(zé)任公司,貴陽550002)

        1 工程概況

        獨(dú)山縣堯弄水庫灌溉工程位于貴州省黔南布依族苗族自治州東南部,是以灌溉為主的水利工程,設(shè)計總灌溉面積為1 991 hm2的耕地,灌區(qū)包括獨(dú)山縣南部上司、甲里兩個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))的耕地。

        水庫位于縣境中部打羊鄉(xiāng)方村河支流馬降河上,壩址以上集雨面積23.9 km2,總庫容為1 140萬m3,正常蓄水位為961.50 m,正常蓄水位以下庫容為944萬m3,死水位為950.00 m,興利庫容為622萬m3,年總灌溉水量897萬m3。

        2 工程地質(zhì)

        庫區(qū)主要出露地層有石炭系下統(tǒng)巖關(guān)階湯粑溝段(C1y2)中厚層灰?guī)r、石英砂巖夾頁巖;大塘階舊司段C1d2,此段分兩層,第二層為中厚層灰?guī)r夾薄層泥質(zhì)灰?guī)r及炭質(zhì)頁巖,第一層為中厚層石英砂巖、砂質(zhì)泥巖及泥巖互層,間夾透鏡狀砂質(zhì)灰?guī)r,它是庫區(qū)和壩區(qū)出露的主要地層;水庫庫區(qū)大部分面積出露地層為大塘階舊司段碎屑巖,隔水性能好,無斷層切割,庫岸山體雄厚,無向鄰谷滲漏之慮;在干丹支流庫尾出露有巖關(guān)階湯粑溝段上部灰?guī)r,寬度達(dá)600m,河兩側(cè)無低鄰谷深切,地下分水嶺與地形分水嶺基本一致,不存在地下水襲奪現(xiàn)象,本工程成庫條件較好。庫區(qū)兩岸大多數(shù)是非可溶巖的緩坡地形,基巖無斷層切割,庫岸穩(wěn)定性較好。

        3 工程布置及主要建筑物

        主要包括2個方面的內(nèi)容:

        3.1 工程布置

        根據(jù)選定的壩址、壩型,大壩樞紐布置如下:工程主要由攔河壩、右岸溢洪道、左岸放空兼沖沙底孔(兼顧下放環(huán)境水)、庫首取水口、干渠、支渠及渠系建筑物組成。

        擋水壩為鋼筋混凝土面板堆石壩,壩頂高程為964.00 m,最大壩高46 m,壩頂長286.40 m;大壩右岸壩肩布置岸邊開敞式溢洪道,溢流堰凈寬20 m,校核洪水最大下泄流量為155 m3/s,溢洪道總長251.34 m;左岸布置放空兼沖沙底孔,并兼顧下放環(huán)境水,采用導(dǎo)流洞改造而成,底孔總長283.638 m;在庫首右岸距大壩900 m處布置取水口,采用鋼筋混凝土塔式取水,取水口后接無壓引水隧洞。上壩公路由左岸下游進(jìn)入,經(jīng)壩頂跨過溢洪道至取水口。

        根據(jù)選定的渠線,堯弄灌區(qū)渠系工程總布置如下:堯弄灌區(qū)由1 條干渠和7 條支渠組成。干渠從庫內(nèi)取水,全長17.71km,設(shè)計縱坡1/2500,渠首流量為1.424m3/s,7 條支渠分別布置在干渠的東西兩側(cè),支渠全長31.53 km。

        渠系建筑物分布為:干渠上共布置5 座隧洞、4座渡槽、6 座倒虹管,共計長度3.83 km;7 條支渠上根據(jù)地形地質(zhì)條件分別布置倒虹管,渡槽等建筑物,共計長度2.986 km。

        3.2 主要建筑物

        3.2.1 面板堆石壩

        3.2.1.1 大壩結(jié)構(gòu)設(shè)計

        混凝土面板堆石壩壩軸線方位角172.631°,壩頂高程964 m,壩頂長度286.40 m,防浪墻高程965.20 m,最大壩高46 m,壩頂寬6 m,上游壩坡為1∶1.4,下游坡度1∶1.3。

        壩體分區(qū)由上游至下游依次為等厚鋼筋混凝土面板、墊層、過渡層、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)及主堆石排水區(qū),并在上游設(shè)置蓋重區(qū)和鋪蓋區(qū),下游坡為大塊石護(hù)坡。

        大壩墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)的填筑料均可采用主石料場(干丹支流料場)的石料,運(yùn)距為2 km,巖性為C1y2灰?guī)r,巖石強(qiáng)度較高,下游堆石區(qū)除了可采用主石料場的石料外,為節(jié)省投資,可采用溢洪道部分開挖料和壩基開挖料[1]。

        混凝土防滲面板采用厚0.35 m等厚面板,強(qiáng)度等級為C25。面板內(nèi)配置單層雙向鋼筋,縱、橫向配筋率0.4%,在面板變形較大部位和張性縫部位適當(dāng)配置加強(qiáng)鋼筋。

        3.2.1.2 地基處理

        壩基開挖至強(qiáng)風(fēng)化下限處。趾板地基要求具有較好的可灌性,開挖深度:河床6 m,兩岸8 ~12 m。為避免周邊縫附近堆石體壓縮變形過大引起面板破壞,壩體趾板下游15 m水平范圍(約1/3 倍壩高)內(nèi)的基礎(chǔ)開挖至與趾板地基相同的高程,其余壩基范圍只須清除覆蓋層。

        對沿河床分布的F1 斷層進(jìn)行混凝土置換。為提高壩基承載能力,趾板地基需進(jìn)行固結(jié)灌漿處理。

        防滲帷幕采用水泥灌漿,防滲標(biāo)準(zhǔn)以呂榮值≤5Lu 控制帷幕下限,兩岸端點(diǎn)兼顧地下水位與水庫校核洪水位交點(diǎn),壩基部分帷幕沿趾板平段中部基礎(chǔ)布置。

        3.2.2 渠道設(shè)計

        灌區(qū)渠系由渠道和渠系建筑物組成,渠系建筑物包括隧洞、渡槽、倒虹管等。各段渠道及建筑物加大流量系數(shù),設(shè)計流量為1 ~5 m3/s時采用1.25,設(shè)計流量為<1 m3/s時采用1.30。

        3.2.2.1 渠道水力計算

        渠道水力計算遵循3個原則:

        1)正常工作條件下的各級渠道水力要素應(yīng)按設(shè)計流量計算確定,其平均流速應(yīng)滿足渠道不沖不淤的要求。

        2)續(xù)灌渠道的岸頂超高和高度應(yīng)按加大流量計算,并按加大流量驗(yàn)算渠道的不沖流速。

        3)續(xù)灌渠道的最低控制水位應(yīng)按最小流量計算確定,并按最小流量驗(yàn)算渠道的不淤流速。

        根據(jù)渠道所控制的灌面分布高程,充分考慮經(jīng)濟(jì)技術(shù)因素并滿足不淤不沖的要求,取干渠道底坡i=1/2500。所有干渠均采用C10 混凝土襯砌,渠道糙率n 取0.015。

        3.2.2.2 干渠渠道設(shè)計

        根據(jù)灌區(qū)農(nóng)田高程,渠道穿過槽谷地形的高程,綜合其它跨越地物的需要,經(jīng)比較而確定有關(guān)渠系建筑物的控制高程,同時,根據(jù)山區(qū)渠道特點(diǎn),在滿足渠道流速不沖(V <5 m/s),不淤(V >0.5 m/s)條件,干渠渠道坡降采用1/2500。支渠坡降采用1/1 000 ~1/2 000。

        根據(jù)灌區(qū)的地形、地質(zhì)條件,土渠橫斷面擬定為梯形斷面,石渠斷面采用矩形,采用半挖、半填(砌),挖填平衡的斷面結(jié)構(gòu)。石渠的內(nèi)、外邊坡為m =0,土渠的內(nèi)、外邊坡為m =1.0,渠堤超高0.35 m,為方便渠道的檢修和巡視,外渠頂設(shè)0.8 m寬的便道。

        4 結(jié) 論

        1)水庫庫區(qū)大部分面積出露地層為大塘階舊司段碎屑巖,隔水性能好,河兩側(cè)無低鄰谷深切,成庫條件較好。庫區(qū)兩岸大多數(shù)是非可溶巖的緩坡地形庫岸穩(wěn)定性較好。

        2)壩址出露石炭系大塘階舊司段第一層(C1d1-1)地層,巖性主要是中厚層石英砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖呈不等厚互層。宜修建面板堆石壩。

        3)對面板堆石壩和碾壓混凝土重力壩兩種壩型進(jìn)行比較,經(jīng)綜合比選后,推薦面板堆石壩方案是合適的。

        [1]龔文生. 隴南宕昌理川截引灌溉工程樞紐方案的優(yōu)化設(shè)計[J]. 甘肅科技,2006,22(06):115 -116,106.

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