沿河縣甘溪片區(qū)攔水堰設(shè)計(jì)分析

張 鑫

（貴州省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，貴州 貴陽 550002）

甘溪片區(qū)攔水堰建于沖溝上，攔水堰上游20 m有青杠溪水庫，水庫滲漏會影響攔水堰的安全性。通常來講，攔水堰主要分為三種形式，分別是橡膠壩、水力自動翻板閘門與圬工攔水坎等。為了保證攔水堰施工質(zhì)量得到更好提升，做好相應(yīng)的設(shè)計(jì)工作特別關(guān)鍵，因此，本文重點(diǎn)研究甘溪片區(qū)的攔水堰設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1 甘溪片區(qū)概況

甘溪片區(qū)位于沿河土家族自治縣，水源主要包括所官舟流域、冷水孔沖溝小流域、大貓坪沖溝小流域、青杠溪小流域、標(biāo)水塘沖溝小流域等6處水源流域。其中，官舟水庫壩址以上集雨面積37 km2，總庫容2100萬m3，興利庫容1520萬m3。青杠溪水庫壩址以上集雨面積3 km2，總庫容11.92萬m3，興利庫容4.95萬m3。標(biāo)水塘水庫壩址以上集雨面積0.83 km2，總庫容12.93萬m3，興利庫容8.25萬m3。工程所在流域內(nèi)無實(shí)測水文、降雨觀測資料，鄰近地區(qū)設(shè)有沿河氣象站，本次收集沿河縣氣象站降水資料，并作為徑流分析計(jì)算的參證資料。

2 攔水堰設(shè)計(jì)可行性分析

2.1 社會效益顯著

從社會角度進(jìn)行分析，攔水堰工程主要是提供耕地灌溉用水，改善工程區(qū)農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施，可以推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，進(jìn)一步加速該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。對社會產(chǎn)生的負(fù)面影響很小，但是，卻能夠帶來巨大的正面效益。

2.2 政府重視程度高

當(dāng)?shù)攸h委與縣政府對興建中央財(cái)政小型農(nóng)田水利工程特別重視，早在多年前已把攔水堰工程作為該區(qū)域水利扶貧、加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容。

攔水堰區(qū)域內(nèi)環(huán)境整體性比較好，但因局部人為破壞，包括特殊地形條件，部分區(qū)域出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的水土流失。通過建設(shè)攔水堰工程，更好保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，為水土保持創(chuàng)造有利條件。

2.3 建設(shè)管理能力強(qiáng)

沿河縣水務(wù)局下部各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)均設(shè)有水務(wù)站、供水站，各灌區(qū)設(shè)有管理所，全縣水利系統(tǒng)有干部職工235人，其中專業(yè)技術(shù)人員82人，其中擁有高、中級職稱16人，鄉(xiāng)鎮(zhèn)水利人員161人，技術(shù)力量較強(qiáng)。水務(wù)局下設(shè)建設(shè)科、管理科、規(guī)劃隊(duì)、質(zhì)監(jiān)站等專業(yè)職能機(jī)構(gòu)，經(jīng)長時(shí)間修整，打造了一支綜合素養(yǎng)較高的建設(shè)隊(duì)伍，具備良好的農(nóng)田水利管理和服務(wù)能力，更好地滿足農(nóng)田水利建設(shè)技術(shù)力量的要求，為沿河縣的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展做出了非常大的貢獻(xiàn)。

3 攔水堰設(shè)計(jì)

3.1 合理確定攔水堰類型

根據(jù)甘溪片區(qū)水源和地形情況，取水口位置選擇在能夠控制絕大部分灌溉面積，且河床穩(wěn)定的地段。項(xiàng)目區(qū)灌溉渠道為新建管渠，無取水口，或者取水口被破壞，設(shè)計(jì)考慮新建取水堰2座，并結(jié)合適宜的渠道輸水方法，將水源輸送到各個(gè)灌區(qū)實(shí)施科學(xué)灌溉。結(jié)合《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2017）中的相關(guān)規(guī)定得知，確定項(xiàng)目取水口工程等別為Ⅴ等，主要永久水工建筑物級別為5級，設(shè)計(jì)洪水P=10%，校核洪水P=5%。

取水堰屬新建攔水壩，取水水源分為沖溝與河流，結(jié)合壩址地形和地質(zhì)條件，包括灌區(qū)取水點(diǎn)高程等數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)甘溪片區(qū)水源點(diǎn)攔水壩為重力壩，壩高在3.5 m~5 m之間，攔水堰頂寬0.7 m，基礎(chǔ)埋深1.0 m。堰體上游面為垂直面，下游面坡比為1∶0.75。取水口堰體結(jié)構(gòu)采用C15混凝土埋石，0.25 m防滲墻和溢流面。溢流堰兩壩端設(shè)導(dǎo)流墻（護(hù)坡），長10 m，基礎(chǔ)底寬1 m，高0.5 m，護(hù)坡寬0.5 m，坡比1∶0.3，高2 m~3 m。

3.2 科學(xué)布置灌溉取水口

灌溉取水口布置在溢流壩體左岸，斷面尺寸為（寬×高）0.55 m×0.5 m，進(jìn)口底高程574.45 m，壩頂水平段長1.11 m，坡比1∶0.75，兩側(cè)設(shè)擋墻，擋墻高度0.5 m。灌溉取水口布置在溢流壩體左岸，沖砂孔布置在壩體堰底0.5 m以上，采用沖沙閘；灌溉渠道取水口布置渠道頂高程與堰頂高程一致，渠道口預(yù)留放水門槽，放水門槽根據(jù)渠道斷面確定。取水口基本參數(shù)見表1。

表1 各片區(qū)取水堰基本參數(shù)

攔水堰的合理布置，需在滿足河道行洪需求的基礎(chǔ)上，保證工程設(shè)計(jì)和周圍的人文風(fēng)貌協(xié)調(diào)性。設(shè)計(jì)中可以將攔水堰布置在上游區(qū)域，以獲得良好的視覺效果，保證攔水堰工程與四周的景觀協(xié)調(diào)。

3.3 成果分析

甘溪片區(qū)攔水堰為重力式攔水堰結(jié)構(gòu)，應(yīng)結(jié)合攔水堰體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，開展穩(wěn)定性安全計(jì)算與滲透性安全計(jì)算，保證水力結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果更為準(zhǔn)確。計(jì)算要全面考慮堰體側(cè)向繞滲因素，針對土體岸坡位置采用插入式連接堰體，確保計(jì)算更為精確。同時(shí)，為了防止接觸面滲流現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)在土質(zhì)岸坡位置，包括堰體的接觸面部位預(yù)留出一定的滲徑，如，可以在堰體兩側(cè)設(shè)置刺墻，不斷增加堰體側(cè)向的滲徑。

根據(jù)本工程實(shí)際情況計(jì)算攔水堰所需調(diào)節(jié)洪水流量，取水口溢流能力計(jì)算按無調(diào)節(jié)能力設(shè)計(jì)，取水口溢流堰為自由泄洪，無閘門控制，故假定Q天然=q下泄。溢洪道的泄流能力按《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL253—2018）公式計(jì)算：

式中：q為下泄流量，m3/s；M為綜合流量系數(shù)；B為溢流堰寬，m；h0為行近水頭，m。

結(jié)合堰前河道的清理要求，應(yīng)在堰體內(nèi)部布設(shè)放空管道，并增設(shè)閘門的控制開關(guān)數(shù)量，并在普通水利閘門內(nèi)部設(shè)置一定數(shù)量的啟閉房。根據(jù)水利閘門對防空時(shí)間的具體要求，可采取小直徑管道配相關(guān)規(guī)格的蝶閥控制措施，將蝶閥布設(shè)于堰體內(nèi)部，并對閥井蓋進(jìn)行一系列密封處理，防止河水灌入，沙壩部分?jǐn)r水堰設(shè)計(jì)洪水位下游水位與流量關(guān)系見表3。

表2 攔水堰穩(wěn)定計(jì)算成果分析

表3 沙壩部分?jǐn)r水堰設(shè)計(jì)洪水位下游水位與流量關(guān)系

4 結(jié)語

通過對甘溪片區(qū)攔水堰設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)分析，如，合理選擇攔水堰類型、科學(xué)布置灌溉取水口等等，能夠保證甘溪片區(qū)攔水堰設(shè)計(jì)方案得到更好實(shí)施，有效提高攔水堰結(jié)構(gòu)的可靠性，對該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到良好推動作用。