張士潔

（成都嶺南工程勘察設計有限公司，四川 成都 512026）

1 工程概況

大潭水庫地處乳源縣城南面古母水鎮(zhèn)轄區(qū)內，距縣城約57 km，壩址在白芒坪村下游2 km。水庫總庫容、有效庫容分別為1 930萬m3、680萬m3，屬周調節(jié)水庫。主要水工建筑有大潭大壩、引水隧洞、廠房。大潭大壩是混凝土雙曲薄拱壩，壩頂高程141.40 m，壩頂厚3.50 m，壩底厚11 m，壩頂長150.10 m，最大壩高65.40 m。大壩按50年洪水設計，相應壩前水位138.56 m，按500年洪水校核，相應壩前水位140.54 m，正常高水位138 m。設有3孔單寬為12 m的溢洪道，每孔最大過水流量497 m3/s，各孔均由規(guī)格為12×7 m2弧形閘門控制。大壩左岸設有進水隧洞，兩者之間設有出口洞徑為2 m的沖砂洞。

2 生態(tài)水利工程的河道規(guī)劃設計要點

2.1 天然建筑材料

工程所需的塊石料、混凝土骨料等在當地均有供應，石場至工程場區(qū)運距平均約44.70 km，礦區(qū)石場至工程場區(qū)運距平均約42.10 km，巖性均為灰?guī)r，石料質量良好，其巖石飽和抗壓強度為49.10 MPa，飽和密度2.65 g/cm3，天然密度2.66 g/cm3，吸水率0.255。砂場至工程場地運距平均約為25 km，該砂場為商用砂場、運輸采件較好，粒徑級別以中砂為主，少量粗礫，砂質均勻，細度模數為2.70。年產量在10萬m3以上，可滿足工程用砂需要。

經取樣分析，砂礫料粒度成分以礫、砂主，含少量細粒土，其中礫石含量70%～75%，以粗礫（粒徑20～60 mm）、中礫（粒徑5～20 mm）為主，砂含量5%～10%，以粗砂為主，卵石含量15%～20%（粒徑60～200 mm），多分布在河床及低漫灘，兩岸在粉質黏土（粉土）層之下，該層透水性強，抗沖刷能力較好。

2.2 工程測量

調查區(qū)地下水可按照下水賦存條件、含水層水理性質劃分為三種類型。松散巖類孔隙水：主要包括河流相沖積層及沖洪積層，含水層巖性主要為砂、砂礫層、含黏土砂礫層，常見泉水流量0.11～1.46 L/s；）碳酸鹽巖裂隙溶洞水：分布在丹霞街道東部，白云巖、石炭系灰?guī)r等是含水層巖性的主要組成部分。碳酸鹽巖裂隙溶洞水，為對含水層進行調查，在層面賦存地下水，在溶洞和溶蝕之中。基巖裂隙水層狀巖類裂隙水：主要賦存在石炭系測水組、泥盆系帽子峰組礫巖、含礫砂巖、石英砂巖、泥灰?guī)r中。大壩壩頂高程、壩頂厚、壩底厚、壩頂長、最大壩高分別為141.10、3.50、11、150.10、65.40 m。

2.3 坡式護岸整體穩(wěn)定性計算

根據河岸地形地質條件、岸坡高度等選取典型斷面進行岸坡穩(wěn)定計算，選取兩處危險斷面進行計算。抗滑穩(wěn)定計算參考《堤防工程設計規(guī)范》的計算公式，采用圓弧滑動法中的瑞典圓弧法。

施工期抗滑穩(wěn)定安全系數按下式計算：

水位降落期抗滑穩(wěn)定安全系數可按下式計算：

式中：K、W、W1、W2、β分別為抗滑穩(wěn)定安全系數、土條重力、土條浸潤線以上的土體的天然重量、在堤坡外水位以下的條塊重、土條底面中點的徑向與豎直方向的夾角；Φu、Cu、Φcu、Ccu為土條底部土體的總抗剪強度指標；Φ'、C'為土條底部土體的有效抗剪強度指標；b、u、γW、Z分別為土條的寬度、土條底部的孔隙水壓力、水的容重、坡外水位高出土條底面中點的距離。

2.4 水陂加固設計

水陂加固十分重要，要求能科學合計，確保加固符合安全要求，避免河道建成之后產生安全風險。項目區(qū)范圍內存在大大小小十幾座陂頭，大部分陂頭現狀完好，能滿足正常使用，但仍存在部分水陂出現溢流面破損、基礎被掏空等損壞現象，部分水陂未設置排砂閘，導致嚴重影響陂頭自身安全及沿岸人民群眾的生產生活。為保障沿岸人民群眾的生產生活，并結合水面景觀，此設計僅將治理范圍內損壞的水陂進行改造，以確保沿岸人民群眾的生產生活。此次設計擬對治理范圍內破損的陂頭進行改造。此治理河段有幾十座不同規(guī)模的陂頭，各陂頭經過多年運行，未出現明顯的位移、下沉等異常情況。由于此設計引水陂頭改造工程未改變現狀陂頂高程。水土建筑物設計洪水標準如表1。

表1 水土建筑物設計洪水標準表

2.4.1 荷載及荷載組合

建筑物自重、壩上水壓力等屬于荷載，荷載組合則是基本荷載和特殊組合。

2.4.2 計算方法砂卵石地基是水陂工程的基礎，按照設計規(guī)范對壩基抗滑穩(wěn)定及應力進行計算?？够€(wěn)定安全系數計算如下：

式中：K、∑W、∑P、f 分別為抗滑穩(wěn)定安全系數、作用于壩體上全部荷載對滑動面的法向分值、作用于壩體上全部荷載對滑動面的切向分值、壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪摩擦系數。

壩基面垂直正應力：

式中：σt上、σy下—基面上、下游邊緣垂直正應力；∑W—作用于計算壩段上全部荷載在壩基面截面上的法向分力總和；∑M—作用于計算壩段上全部荷載在壩基面截面形心軸的力矩總和；A—計算壩段的壩基面截面積；J—計算壩段的壩基面截面積對壩基面形心軸的慣性矩；x—壩基面上、下游邊緣到形心軸的距離。

2.5 施工導流設計

此河段在枯水期大部分河段兩岸在護岸施工時可以達到干濕作業(yè)條件，少部分應在護岸施工時采取圍堰填筑。在作業(yè)期間，當所在區(qū)域有大支流匯入，或者無法使用干式作業(yè)對下游混凝土護岸基礎齒墻進行施工時，應采取填筑圍堰、利用束窄河床進行分期導流。地下水在護腳施工時比較大，這時需要分段對護腳進行施工，基坑需在圍堰范圍內開挖，基坑低洼處排水可使用抽水機進行。

此次設計圍堰總長為0.94 km，根據水文計算成果，各河段枯水期5年一遇洪水水深約為0.60～1 m，需明確安全超高、圍堰的高度分別為0.50 m 與1.10～1.50 m。采用袋裝土石圍堰為此次設計圍堰材料，圍堰頂寬、高、坡比分別為1 m、1.50 m與1∶1，采用河道清淤料填筑，圍堰拆除后統一運至棄渣場。

其他建筑物導流：其他建筑物主要有機耕橋、水陂等，因建筑物跨度較小難以分段導流。此次采用明渠導流，即在擬建建筑物邊開挖一導流明渠后用圍堰將施工期洪水攔擋至導流明渠中將水導向下游河床，為建筑物施工創(chuàng)造干地條件，導流渠斷面面積根據導流流量確定，圍堰高度確定方法與護岸導流圍堰高度確定方法一致。

2.6 生態(tài)漿砌石護腳施工設計

2.6.1 角石的砌筑

建筑物的位置和開頭可使用角石予以確定，選石與砌筑時要重視石塊的形狀，以方正的形狀為主，先行試放，可對石塊進行修鑿，完成上述操作后開始鋪灰安砌，確保角石位置合理，所選擇的砌筑方法符合要求，砌好角石后，可在角石上掛樣線。長短不等的石塊可作為面石，便于與腹石交錯銜接。

2.6.2 面石的砌筑

面石的外露面厚度與角石差不多，且需保持平整。同步上升擋墻面石與腹石砌筑，如果無法實現同步，要求相鄰高差控制在1 m以內，結合面作工作縫處理。先行試放砌筑面，并對其進行修鑿，將砂漿鋪好，然后對面石進行砌筑，并使灰漿擠緊。

2.6.3 腹石的砌筑

可選擇較小的石塊分層填筑腹石，將坐漿鋪設好填筑腹石。先放第一層腹石，為將腹石放穩(wěn)，大面需朝下，對石縫間隙進行有效控制，用灰漿填滿空隙的1/3～1/2，將石片放入，輕輕使用錘子敲擊，在灰縫中能擠入石塊。

2.6.4 階梯形斜槎

砌筑過程因故臨時中斷時，應留階梯形斜槎，要做好高度控制，宜在1 m 以內，砂漿強度達在2.50 MPa 以上時才能繼續(xù)施工。在繼續(xù)砌筑前，應將原砌體表面的浮渣清除，砌筑時應避免振動下層砌體。

3 生態(tài)水利工程河道規(guī)劃設計的優(yōu)化措施

3.1 更新設計理念

生態(tài)水利工程河道規(guī)劃設計中，要運用現代化理念，堅持“綠色”思想，盡量減少對河道的改造、破壞與影響，在尊重自然河道生態(tài)基礎上，適當加入人工改造。

3.2 重視整體性

生態(tài)水利工程河道規(guī)劃設計工作的開展，要從區(qū)域生態(tài)出發(fā)，不僅要重視經濟效益，更要重視生態(tài)效益，在河道規(guī)劃設計期間，要重視上下游的各方需求與設計情況，確保生態(tài)河道在建成之后，能滿足各方需求。

3.3 提升河道綜合利用率

河道規(guī)劃設計不僅起到排水、防水等作用，還要發(fā)揮河道的美化作用，尤其是在綠色經濟的發(fā)展過程中，更要挖掘河道工程的旅游效益，通過旅游能帶動當地經濟發(fā)展。生態(tài)水利工程河道規(guī)劃設計的優(yōu)化，要能從實際出發(fā)，更要著眼未來，能充分發(fā)揮河道工程的綜合價值。

4 結語

生態(tài)水利工程的河道規(guī)劃設計關系著后期的工程施工，要求在設計時一定要做好細節(jié)與各項參數控制，為后期工程施工提供可靠支持。生態(tài)水利工程的河道規(guī)劃設計必須堅持“綠色發(fā)展”理念，要能在設計中始終結合當地實際情況，做好設計工作，確保生態(tài)水利工程的河道治理的有效開展，滿足中國水利事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。