新疆和靜縣夏孜尕提水庫大壩設(shè)計(jì)

武斌

摘要：本文針對平原型砂礫石碾壓壩進(jìn)行研究，主要從大壩構(gòu)造、壩體穩(wěn)定、滲流計(jì)算等方面進(jìn)行闡述，因地制宜利用當(dāng)?shù)夭牧现?，以解決當(dāng)?shù)睾樗疄?zāi)害，提高縣城防洪安全保障能力。

關(guān)鍵詞：蓄洪水庫；砂礫石地層；穩(wěn)定；滲流；土石壩

中圖分類號： TV122 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.02.024

1 工程概況

新疆和靜縣夏孜尕提水庫位于新疆巴音郭楞蒙古自治州和靜縣城的東北部，坐落在烏浪巴依溝匯合口以下3km處。烏浪巴依溝是和靜縣城區(qū)內(nèi)較大的洪溝，洪水主要來自縣城北部的烏布魯克溝和夏孜尕提溝等四條較大的山洪溝。城區(qū)位于天山中段南坡，西邊與黃水溝流域相鄰；東面與清水河流域相鄰；北部與黃水溝和清水河流域相對。

本水庫設(shè)計(jì)為平原式注入水庫，總庫容191萬立方米，主要建筑物有大壩、放水涵洞、溢洪道等。

2 大壩設(shè)計(jì)

和靜縣夏孜尕提水庫東西向長600m，南北向長550m，呈矩形布置，采用半挖半填的型式，利用現(xiàn)有地形和良好的土質(zhì)材料圍筑而成。壩型為碾壓式砂礫石壩，使用庫區(qū)良好的砂礫石級配料填筑成壩，施工簡單方便，運(yùn)距短。

水庫設(shè)計(jì)主壩壩頂長583m，東副壩壩頂長130m，最高蓄水位1160.00m，死水位1156.00m，設(shè)計(jì)壩頂高程1162.00m，壩頂寬度6.0m，壩體填筑最大高度9.0m，上游壩坡采用1∶2.75混凝土面板襯砌，下游壩坡采用1∶2.5預(yù)制六棱塊護(hù)坡。

2.1 壩型設(shè)計(jì)

根據(jù)和靜縣水文氣象條件、庫區(qū)地形地質(zhì)條件、筑壩材料、水庫規(guī)模和壩高等參數(shù)，庫區(qū)為和靜縣國土資源局指定的砂石料場，砂石料儲(chǔ)量豐富，開采運(yùn)輸方便，和靜縣、焉耆縣、博湖縣交通道路修筑均為該料場的料，同時(shí)作為壩殼料，各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足壩殼料質(zhì)量指標(biāo)要求，且距離主壩區(qū)較近，運(yùn)輸較為方便，從成本及筑壩施工難度綜合分析，壩型采用當(dāng)?shù)夭牧蠅?，即碾壓砂礫石壩。

2.2 壩體防滲形式設(shè)計(jì)

根據(jù)壩體壩型，壩體防滲形式采用瀝青混凝土心墻壩、土工膜斜墻防滲兩種方案比選，從地質(zhì)條件分析瀝青砼心墻防滲體需開挖至弱風(fēng)化上部基巖，開挖深度較大；從安全性及檢修條件分析瀝青混凝土心墻壩防滲體位于壩體中部，僅依靠各監(jiān)測設(shè)備對心墻進(jìn)行監(jiān)測，無法直觀判斷，且修復(fù)較難。土工膜斜墻防滲體位于壩體表面上游，在設(shè)備監(jiān)測的同時(shí)，可直觀了解防滲體性狀，修復(fù)較易；從工程施工條件分析，土工膜混凝土斜墻壩主體壩型為均質(zhì)碾壓土石壩，施工較為方便簡單，施工進(jìn)度較快，瀝青混凝土心墻壩施工工藝較土工膜斜墻壩復(fù)雜，施工技術(shù)要求較高，并且施工進(jìn)度較慢；從工程投資分析土工膜混凝土斜墻壩方案投資916萬元，瀝青混凝土心墻壩方案為1275萬元。

綜合分析，本工程采用土工膜混凝土斜墻防滲方案作為壩體防滲方案。

2.3壩頂高程設(shè)計(jì)

根據(jù)《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL189-2013）的規(guī)定，壩頂高程等于水庫靜水位加壩頂超高，按不同運(yùn)用條件計(jì)算取其最大值，本次壩頂高程采用校核洪水位加非常運(yùn)行情況條件下的壩頂超高。本次采用莆田法計(jì)算，利用水利水電工程PC-1500程序K-5，計(jì)算參數(shù)選取計(jì)算壩段最不利樁號處的參數(shù)，選取計(jì)算斷面為0+200處，水庫計(jì)算壩高結(jié)果，見表1。

2.4壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

壩頂高程1162.00m，主壩壩頂長度583.00m，東壩長130m，壩頂寬度均為6.0m。壩頂采用素混凝土路面，厚度0.2m。壩頂路面向下游單向傾斜，坡度為2%。壩頂上游側(cè)設(shè)1.2m高鋼筋防護(hù)欄。

上游壩坡1∶2.75，厚0.2m素混凝土板護(hù)坡，混凝土指標(biāo)：C25、F200、W6。砼板分塊尺寸為5.0m×4.0m，縫寬2cm，內(nèi)填高壓閉孔板和聚氨酯。護(hù)坡底設(shè)置阻滑墻，尺寸為1.5m×1.0m。

下游壩坡1∶2.5，設(shè)0.5m厚網(wǎng)格梁生態(tài)草皮護(hù)坡，梁與梁間距20m，中間設(shè)置長60cm的預(yù)制空心六棱體。

2.5壩體滲流計(jì)算（見表2）

依據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》大壩滲流按庫內(nèi)水位達(dá)校核水位、庫外地下水位與地面齊平的工況對壩體進(jìn)行滲流計(jì)算。穩(wěn)定滲流計(jì)算采用《理正滲流穩(wěn)定分析軟件》程序計(jì)算，為較合適的劃分計(jì)算單元，采用防滲體等效置換。0.5mm塑膜滲透系數(shù)為10-10～10-12cm/s，設(shè)防滲層厚度為1.0m，滲透系數(shù)為0.00017m/d。

（1）滲透破壞類型判別：經(jīng)計(jì)算滲透破壞類型為管涌型。

（2）臨近坡降計(jì)算Jcr：

Jcr= 2.2×（Gs-1）（1-n）2d5/d20

孔隙度n取平均值23.87%，Gs取平均值2.55。計(jì)算得：Jcr=0.28。

（3）允許臨近坡降計(jì)算J允：以上的臨界水力比降除以1.5～2.0的安全系數(shù)，對水工建筑物的危害較大，取安全系數(shù)2.0，考慮到水庫在和靜縣上游，且為重要工程，取安全系數(shù)2.0為宜。

J允=Jcr/2=0.14

2.6壩坡穩(wěn)定分析

大壩穩(wěn)定計(jì)算采用北京理正軟件“理正巖土系列軟件6.0版邊坡穩(wěn)定分析”程序進(jìn)行計(jì)算，考慮地震的影響，地震烈度為Ⅷ級。

水庫選擇的壩坡在正常運(yùn)用條件（穩(wěn)定滲流期）、非常運(yùn)用條件（水位降落期）、非常運(yùn)用條件（正常運(yùn)用條件加地震），經(jīng)計(jì)算其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為：

從表3可以看出，壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)均大于規(guī)范要求的安全系數(shù)1.25，即設(shè)計(jì)選用的壩坡是穩(wěn)定的。

3結(jié)語

和靜縣夏孜尕提水庫因地制宜，充分利用當(dāng)?shù)夭牧蟽?yōu)勢，節(jié)省了工程投資，縮短了施工工期，解決了縣城洪水災(zāi)害并減輕了人民防洪負(fù)擔(dān)。同時(shí)，水庫的建設(shè)將提高項(xiàng)目區(qū)的綠化面積，減少項(xiàng)目區(qū)水土流失，對改善城區(qū)環(huán)境狀況，防止生態(tài)環(huán)境惡化，對區(qū)域生態(tài)環(huán)境修復(fù)和改善具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]王孝忠.關(guān)于全省小型水庫除險(xiǎn)保安情況的調(diào)查與思考[J].湖南水利水電，2003，（01）.

[2]姜樹海，吳時(shí)強(qiáng)，范子武.試論某些小型水庫的負(fù)面效應(yīng)及其對策[J].中國水利，2004，（16）.

[3]韓澤龍，徐海.淺談小型水庫的運(yùn)行與管理[J].新疆農(nóng)墾科技，2004，（05）.

[4]張世才.淺談小型水庫報(bào)廢程序及措施[J].甘肅水利水電技術(shù)，2006，（02）.

[5]赫健，盛金保，王昭升.小型水庫風(fēng)險(xiǎn)管理研究[A].災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理與空間信息技術(shù)防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)用研討交流會(huì)論文集[C].2007.endprint