淺談小型農(nóng)田水利工程建設(shè)項目中灌溉水源工程溢流壩的設(shè)計計算

程鵬

摘 要 陜南山區(qū)的水資源豐沛，農(nóng)業(yè)灌溉用水的取水方式多樣化，應(yīng)因地制宜、以勢取水。基于此，以陜西省安康市石泉縣2015年高標準基本農(nóng)田建設(shè)項目為例，淺談陜南山區(qū)小型農(nóng)田水利工程中灌溉水源工程水工建筑物設(shè)計計算。

關(guān)鍵詞 高標準農(nóng)田建設(shè)項目;灌溉水源工程;溢流壩設(shè)計

中圖分類號：TV652.1 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.09.091

1 項目區(qū)概況

項目區(qū)位于石泉縣兩河鎮(zhèn)金盆村，水資源豐富，水質(zhì)較好，可作為灌溉水源。河道下游100 m處左岸有旱地約8 hm2，耕地較為平整，相對連片，多年來群眾想“旱改水”，因工程投入較大，無力實施。設(shè)計擬修建工程取水灌溉。

1.1 取水方案

項目區(qū)臨近的中心村有利用河水灌溉的水田，均為自流灌區(qū)，灌溉成本低，深受群眾歡迎。設(shè)計可灌耕地采用自流灌溉形式，但因河槽與田面高差大，需有工程措施引水，初擬方案有無壩取水與有壩取水[1]。無壩取水的河道內(nèi)渠線長，跨行政村域或村民小組調(diào)水，管理不便，取水處周邊群眾不受益，建設(shè)協(xié)調(diào)困難，但投資略低;建壩取水的河道內(nèi)渠線短，用水矛盾少，渠道清淤及管理方便，但投資略高。依據(jù)地形及當?shù)厝罕娨庖?，設(shè)計采用建壩取水。經(jīng)方案論證后，確定采用建壩。

1.2 溢流壩選址

上游壩址選在距渠道進地點100 m處，能夠滿足取水要求。壩址處河道直順，河道較窄，岸坡穩(wěn)定，壩基座落在原狀河床構(gòu)層上，滿足建壩要求。

1.3 壩址工程地質(zhì)

在壩址附近，用“探坑法”揭露地層剖面，探深4 m，未見基巖出露，調(diào)查當?shù)厝罕姡摱魏拥阑鶐r埋深在6 m以上，檢測探坑剖面，均由沖積形成的砂卵石構(gòu)成，上層卵石粒徑較小，下部粒徑漸大，砂卵石自然級配，較為密實。新建溢流壩壩基持力層位于砂卵石層，經(jīng)檢測承載力滿足建壩要求，可修建溢流壩工程。

2 溢流壩壩頂高程及壩高確定

灌溉渠道采用當?shù)厝罕娏?xí)慣使用的矩形渠道，斷面尺寸40 cm×40 cm，渠道比降選用1∶500。通過實測地形圖確定擬建壩址區(qū)河床高程，確定渠道進水點高程后，通過計算確定壩頂高程和壩高度。

4 溢流壩結(jié)構(gòu)設(shè)計

新修溢流壩壩高0.6 m（河床以上），壩長18 m，壩體采用折線型實用堰形式。低壩按沙卵石基礎(chǔ)設(shè)計壩體，壩前設(shè)有河卵石鋪蓋，壩后設(shè)消力池，護坦的結(jié)構(gòu)形式。壩型采用折線型實用堰形式，設(shè)計壩高3.1 m（壩體河床以上1.5 m），河床以下埋深1.6 m，壩頂寬度為1.15 m，上游壩面垂直于河床，下游壩面坡比為1∶1，壩長度為3.8 m，下游壩體低于河床0.4 m。壩體采用M 7.5漿砌塊石，壩體表面采用C25現(xiàn)澆鋼筋混凝土護面。在壩體表面布設(shè)20 cm厚的C25鋼筋砼保護面層。

4.1 上游鋪蓋

壩體上游設(shè)混凝土鋪蓋，鋪蓋頂面與上游河床平齊，依據(jù)陜西省地方標準《土地整治高標準農(nóng)田建設(shè)》第1部分至第7部分（DB 61/ T 991.1—2015～DB 61/?T 991.7—2015），“鋪蓋長度宜為3～5倍壩前水頭”，設(shè)計鋪蓋長3 m，厚30 cm，鋪蓋與壩體間設(shè)置止水橡膠板。

4.2 消力池

消力池為M 7.5漿砌石結(jié)構(gòu)，依據(jù)陜西省地方標準《土地整治高標準農(nóng)田建設(shè)》第1部分至第7部分（DB 61/ T 991.1—2015～DB 61/ T 991.7—2015），“消力池池深不宜小于0.5 m，池板厚不宜小于0.3 m，池長為3～5倍壩前水頭”。設(shè)計池長3 m，深0.5 m，池底砌石厚度0.5 m，并設(shè)有豎向PVC排水管，消除揚壓力。

4.3 下游護坦

在壩下游設(shè)M 7.5漿砌石護坦，依據(jù)陜西省地方標準《土地整治高標準農(nóng)田建設(shè)》第1部分至第7部分（DB 61/ T 991.1—2015～DB 61/ T 991.7—2015），“漿砌石護坦厚度不宜小于0.5 m”。設(shè)計護坦厚0.5 m，長4 m，下游設(shè)置齒墻。

5 溢流壩穩(wěn)定計算

5.1 壩穩(wěn)定計算條件

穩(wěn)定計算依據(jù)廣梅溝處于枯水期，壩體上游水位與壩頂面平齊，且淤沙，下游水位與河床平齊，是對壩安全最不利的狀況。

5.2 壩體穩(wěn)定計算

本次擬定壩型是否安全，需進行穩(wěn)定校核。

5.2.1 計算條件

穩(wěn)定計算選擇對壩體最為不利的時段，即枯水季節(jié)，上游水面與壩頂平齊，下游水面到河床。

5.2.2 抗滑穩(wěn)定計算

6 結(jié)語

陜南山區(qū)水田種植面積較多，取地表水自流灌溉較為普遍，取水方式靈活，既要經(jīng)濟合理，又要長久耐用，主要要與當?shù)厝罕婇L期以來的灌溉模式相結(jié)合，便于后期運行管理，才能發(fā)揮長久效益。

參考文獻：

[1] 陳美揚.小型水工建筑物[M].北京：中國水利水電出版社，1995.

（責(zé)任編輯：趙中正）