荔波縣2012年小農(nóng)水建設(shè)鳩比攔河堰改造工程設(shè)計簡介

摘 要：荔波縣鳩比攔河堰片區(qū)，其攔河堰由于30余年未進行過除險加固，加上原工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)較低，堰體垮塌嚴重，且經(jīng)受暴雨洪水的襲擊，致使堰體多處漏水，水毀嚴重。為了提高工程供水安全可靠性和建設(shè)施工質(zhì)量水平，在鳩比攔河堰改造工程設(shè)計過程中，經(jīng)實地詳細調(diào)查分析和詳細的設(shè)計計算，從流域特征、工程地質(zhì)、洪水等方面確定了鳩比攔河堰堰頂高程、堰體改造結(jié)構(gòu)等設(shè)計方案，并經(jīng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計算驗證了設(shè)計方案能夠滿足規(guī)范要求，具有較高技術(shù)可行性和經(jīng)濟合理性。

關(guān)鍵詞：荔波縣；攔河堰；除險加固；改造工程

1 鳩比攔河堰現(xiàn)狀情況

鳩比攔河堰是鳩比攔河堰片區(qū)引水水源，始建于1954年，由荔波縣茂蘭國營灌區(qū)工程指揮部建設(shè)，后于1981年由省州批準(zhǔn)進行除險加固，至今未進行過除險加固。堰長46m，堰址以上集雨面積43.11km2，設(shè)計引水流量為0.26m3/s，攔河堰頂寬1.7m，高2.0m。堰體上游面采用直墻，采用M5漿砌石砌筑，M7.5水泥砂漿防滲抹面。下游面坡比為1：0.6，為干砌石砌體，下游覆蓋層較厚。原設(shè)計灌溉面積4566畝（水田2000畝，旱地2566畝）。引水干渠1條，長6.160km，現(xiàn)堰體垮塌嚴重，且多出漏水。

2 流域特征

壩址以上集雨面積43.11km2，主河長13.01km，河床比降0.0128，流域形狀系數(shù)f為0.255，幾何特征值θ為21.7。根據(jù)荔波氣象站暴雨成果、《貴州省暴雨洪水計算實用手冊》（修訂本）和《貴州省短歷時暴雨參數(shù)等值線圖集》中有關(guān)等值線成果，工程項目所在地區(qū)的年最大24h點雨量等值線圖H24h值為90mm，查年最大24h點雨量CV值為0.45；查年最大1h點雨量等值線圖S1h為45mm和年最大1h點雨量CV值等值線圖CV值0.40，確定使用設(shè)計暴雨統(tǒng)計參數(shù)為H1h=45mm，CV=0.40，CS=3.5CV。

3 工程地質(zhì)

工程區(qū)位于荔波縣東北部，區(qū)域內(nèi)出露地層主要有寒武系（？綴）及第四系（Q）地層。（1）寒武系中下統(tǒng)都柳江組-渣拉溝組（？綴2d-？綴1z）薄層炭質(zhì)頁巖及黑色砂質(zhì)頁巖，局部夾厚層鏡狀砂巖，左岸巖層產(chǎn)狀為249°∠7°，右岸巖層產(chǎn)狀251°∠12°，巖層傾向下游。巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育。（2）第四系（Q）：以黃色、棕黃色殘破積紅粘土、粉砂質(zhì)粘土為主，分布不連續(xù)，多處露于地形較低的洼地、谷地及坡麓地帶。不整合接觸于下伏巖層之上，厚0～30m。查《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），區(qū)內(nèi)地震動峰值加速度小于0.05g，地震動反應(yīng)譜特征周期值等于0.35s，區(qū)內(nèi)地震烈度小于6度，區(qū)域構(gòu)造基本穩(wěn)定。

近50年內(nèi)，在庫、壩區(qū)未發(fā)現(xiàn)滑坡、塌方等物理地質(zhì)現(xiàn)象，庫岸穩(wěn)定性良好。鳩比攔河堰為老堰改造工程，并未加高原堰體，不存在抬高水位，無農(nóng)田淹沒及房屋淹沒。淹沒線以上無低淺地面，不具備產(chǎn)生浸沒的地質(zhì)條件。

4 洪水復(fù)核計算及洪水標(biāo)準(zhǔn)

4.1 各頻率洪水計算

鳩比攔河堰以上流域集雨面積43.11km2，洪水的計算采用《貴州省暴雨洪水計算實用手冊》中的有關(guān)數(shù)據(jù)及其修訂本中的雨洪公式進行計算。具體的參數(shù)取值見上述流域特征部分。鳩比攔河堰各設(shè)計頻率洪峰流量、洪水總量及各頻率下的洪水過程線計算成果為：頻率P（%）=0.5、1、2、5、10、20時，洪峰流量分別為274、236、200、153、116和83.7m3/s；對應(yīng)洪水總量為813、714、614、479、376和269萬m3。

4.2 洪水標(biāo)準(zhǔn)

據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000），當(dāng)山區(qū)、丘陵區(qū)的水利水電工程永久性水工建筑物的擋水高度低于15m，且上下游最大水頭差小于10m時，其洪水標(biāo)準(zhǔn)宜按平原、濱海區(qū)標(biāo)準(zhǔn)確定。確定鳩比攔河堰設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇（10%），校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇（5%）。設(shè)計洪水為116m3/s，校核洪水為153m3/s。

5 鳩比攔河堰改造設(shè)計

5.1 堰頂高程確定

由于攔河堰無洪水調(diào)節(jié)作用，來水量等于下泄量，堰頂高程要結(jié)合實際地形來定，鳩比攔河堰為已有攔河堰，經(jīng)實地復(fù)核，其堰頂高程為581.3m。

5.2 泄流關(guān)系

溢流壩面選擇：溢流堰堰址處地形為U型河谷，堰體材料采用M7.5漿砌石砌筑，迎水面采用C15砼防滲墻，由于山體巖性好，整體穩(wěn)定性好，原堰體布置在攔河堰中部，采用全斷面溢流方式，根據(jù)壩址地形，原堰頂寬為30m，溢流堰采用實用堰。綜合流量系數(shù)，M取1.84，計算堰寬取30m，起算水位取581.3m，按照0.5m的水位差計算到585.3、581.8、582.3、582.8、583.3、583.8、584.3、584.8和585.3時m，計算得對應(yīng)下泄流量為0、19.52、55.20、101.41、156.13、218.20、286.83、361.44和441.60m3/s。

5.3 設(shè)計洪水位、校核洪水位確定

當(dāng)鳩比攔河堰遭遇設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)的洪水時，對應(yīng)的堰前水位為設(shè)計洪水位；同理，若遭遇校核洪水標(biāo)準(zhǔn)的洪水時，對應(yīng)的堰前水位為校核洪水位。經(jīng)計算得設(shè)計洪水位為582.96m，校核洪水位為583.27m。

5.4 攔河堰結(jié)構(gòu)設(shè)計

鳩比攔河堰為老堰改造工程，并未加高原堰體，不存在抬高水位，無農(nóng)田淹沒及房屋淹沒。淹沒線以上無低淺地面，不具備產(chǎn)生浸沒的地質(zhì)條件。本次設(shè)計對鳩比攔河堰進行拆除重建：（1）將原壩體拆除，將基礎(chǔ)清洗干凈至新鮮巖層或密實砂礫石層，基礎(chǔ)采用10cmC15混凝土墊底，在砌筑M7.5漿砌石。（2）堰體采用M7.5漿砌塊石，堰體表面采用20cm厚C15混凝土護面，上游堰面垂直，下游堰面坡比采用1：0.8。（3）攔河堰為全斷面溢流，消能方式采用鼻坎挑流消能；（4）堰壩下游設(shè)置M7.5漿砌石護坦，護坦需設(shè)置φ100排水孔1排，孔距2m，排水孔底部設(shè)置碎石濾水囊，碎石粒徑為5cm～10cm。攔河堰兩岸設(shè)置護岸（導(dǎo)墻），導(dǎo)墻采用M7.5漿砌石重力擋墻。導(dǎo)墻高度高出河岸0.3m；（5）攔河堰渠首設(shè)置在左岸，渠首設(shè)置攔污柵。

5.5 攔河堰結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計算

經(jīng)計算：工況1，攔河堰在正常蓄水位的穩(wěn)定計算結(jié)果K'=3.2，大于《砌石壩設(shè)計規(guī)范》（SL25-2006）中基本組合安全系數(shù)3.0指標(biāo)；工況2，攔河堰在校核洪水位的穩(wěn)定計算結(jié)果為K'=2.55，大于《砌石壩設(shè)計規(guī)范》（SL25-2006）中特殊組合安全系數(shù)2.5指標(biāo)。壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計算結(jié)果如下：按《工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強制性條文（水利工程部分）》壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)大于規(guī)范值，故取水堰設(shè)計滿足穩(wěn)定要求。

5.6 護岸工程設(shè)計

根據(jù)上述計算的攔河堰校核洪水位，結(jié)合攔河堰堰址處的地形情況，攔河堰護岸頂高程為校核洪水位時的H0和全超高確定。根據(jù)規(guī)范要求，安全超高為0.3m，故攔河堰護岸頂高程為583.67m。護岸（導(dǎo)流墻）采用頂寬0.5m厚的M7.5漿砌石砌筑，迎水面豎直，背水面坡比為1：0.3。

6 結(jié)束語

為了提高工程供水安全可靠性和建設(shè)施工質(zhì)量水平，在制定攔河堰水毀修復(fù)改造或徹底整治方案設(shè)計過程中，經(jīng)實地詳細調(diào)查分析，找準(zhǔn)鳩比攔河堰水毀破壞成因，分析了易遭受破壞的部位，并經(jīng)詳細的計算分析制定了與工程實際相匹配的加固改造設(shè)計方案，確保工程整治后正常安全穩(wěn)定運行，發(fā)揮良好的工程效益。

參考文獻

[1]李向陽.綿竹市攔河堰取水工程水毀成因及整治措施探討[J].黑龍江水利科技，2015（1）：149-151.

作者簡介：覃禎雷（1986-），男，荔波人，布依族，本科，主要從事水利工程設(shè)計及管理工作。