佛堂鎮(zhèn)寺前西村新建坑口水庫(kù)初步設(shè)計(jì)探討

王亮+王志法+李邦全+朱勇軍

摘要：水資源匱乏，人民安居樂(lè)業(yè)的一個(gè)主要矛盾。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，外來(lái)人口越來(lái)越多，這一矛盾日益突出。這一矛盾也是一直制約著寺前西村的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，本文就義烏市佛堂鎮(zhèn)寺前西村新建坑口水庫(kù)設(shè)計(jì)展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：寺前西村；水庫(kù)；設(shè)計(jì)

1 基本情況

1.1 前言

工程概況

義烏市佛堂鎮(zhèn)寺前西村位于佛堂鎮(zhèn)東北面，距佛堂鎮(zhèn)2.5 公里。寺前西村是由陶斯、上雙園、寺前西等三個(gè)自然村組成的行政村，本村人口670人，加外來(lái)人口共計(jì)人口1300 人。飲用水現(xiàn)狀：該村是佛害嚴(yán)重地區(qū)，嚴(yán)重影響著當(dāng)?shù)卮迕竦纳踩榻鉀Q用水問(wèn)題，擬在寺前西村西北處新建一山塘。擬建山塘壩址就位于寺前西村西北約0.5km 處的“V”字型山凹中。本文只討論大壩設(shè)計(jì)。

1.2 水文、氣象

寺前西飲用水工程山塘壩址以上集雨面積 0.344k㎡，主流長(zhǎng)度1.35km。

義烏市位于浙江省中部丘陵地區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，冬夏季風(fēng)交替顯著；年溫適中，四季分明，雨量豐沛，多年平均降水量1338.52mm.

1.3 地質(zhì)

據(jù)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造資料和歷史地震資料分析資料表明，堰壩壩址區(qū)無(wú)大的斷裂帶通過(guò)，擬建場(chǎng)地穩(wěn)定性良好，地震基本烈度小于Ⅵ度，經(jīng)處理后適宜修建水工建筑物。

1.4 工程任務(wù)和規(guī)模

新建寺前西山塘為一座以供水為主，兼顧灌溉的山塘；

擬建山塘總庫(kù)容 3.94 萬(wàn)方。根據(jù)《山塘工程綜合治理建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》，工程等別為Ⅶ等，建筑物級(jí)別為7 級(jí)。

1.5 工程布置及主要建筑物

大壩壩址位于寺前西村西北約 0.5km 處的“V”字型山凹中。工程主要建筑物包括壩身、放水涵管、上壩道路等。

1.6 山塘淹沒(méi)及工程占地處理

山塘淹沒(méi)區(qū)：包括正常蓄水位以下的經(jīng)常淹沒(méi)區(qū)和正常蓄水位以上受水庫(kù)洪水回水和風(fēng)浪等淹沒(méi)影響的臨時(shí)淹沒(méi)區(qū)，淹沒(méi)面積 12.80 畝（8533㎡）。

工程占地：包括工程建設(shè)需要的永久占地1.935畝（1290 ㎡）及工程開(kāi)工建設(shè)過(guò)程中因施工需要引起的臨時(shí)占地5畝.

2 大壩設(shè)計(jì)

2.1 工程任務(wù)和規(guī)模

2.1.1 工程等別與建筑物級(jí)別

新建寺前西山塘為一座以供水為主，兼顧灌溉的山塘；

寺前西村新建山塘，工程為Ⅶ等，主要建筑物級(jí)別 7 級(jí)，次要建筑物級(jí)別7級(jí)。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》GB50201—94 和《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL252—2000。該山塘防洪標(biāo)準(zhǔn)可按丘陵型設(shè)計(jì)10 年一遇，校核50～30 一遇執(zhí)行。確定寺前西村新建山塘的防洪標(biāo)準(zhǔn)為：設(shè)計(jì)情況10 年一遇，校核情況50 年一遇。

2.1.2 特征水位的選擇和洪水調(diào)節(jié)

2.1.2.1 死水位確定

根據(jù)涵管高程確定： 死水位為97.00m，相應(yīng)死庫(kù)容為0.05萬(wàn)m3。

2.1.2.2 正常蓄水位確定

壩址地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，雨量充沛。多年平均降水1338.52mm，多年平均徑流總量22.93萬(wàn)m3。

用水量與設(shè)計(jì)規(guī)模本工程擬在寺前西村西北角處新建一山塘蓄水做為飲用水水源，山塘集雨面積0.334km?.

經(jīng)計(jì)算，興利容積為3.20 萬(wàn)m3 能滿足供水要求，本工程新建堰壩總?cè)莘e3.94萬(wàn)m3，水源能夠保證。

正常蓄水位與溢流壩頂高程對(duì)應(yīng)，正常蓄水位為108.90m。

2.1.2.3 洪水調(diào)節(jié)

匯流參數(shù)M 值，根據(jù)“浙江省推理公式法”中的說(shuō)明計(jì)算。寺前西村新建山塘流域范圍內(nèi)植被條件一般，?、箢愔脖弧Ｒ绾榉绞讲捎瞄_(kāi)敞式壩頂溢流，溢流壩寬5m。

采用單輔助線法計(jì)算調(diào)洪后的洪峰流量：

（ 1 ） 設(shè)計(jì)洪水時(shí)， 洪峰流量QP=10%=6.49m3/s ， 調(diào)洪后下泄流量

Q/P=10%=5.49m3/s，相應(yīng)庫(kù)水位109.62m；

（ 2 ） 校核洪水時(shí)， 洪峰流量 Qp=2%=9.30m3/s ， 調(diào)洪后下泄流量

Q/P=2%=8.16m3/s，相應(yīng)庫(kù)水位109.83m。

2.2 總體布置

根據(jù)壩址地形、地質(zhì)、水文等自然條件，結(jié)合樞紐建筑物的綜合利用要求和施工條件。壩軸線位于寺前西村西北約0.5km 處的“V”字型山凹中。

2.2.1 工程總布置

本工程主要包括大壩（非溢流壩段、溢流壩段）、放水涵管、上壩道路等部分。溢流壩段位于樁號(hào)0+044.7～0+050.7，型式為開(kāi)敞式壩頂溢流，溢洪水流底流消能后匯入大壩下游原有渠道；放水涵管采用壩內(nèi)埋管，位于樁號(hào)0+053。放水涵管水流直接注入消力池，通過(guò)原有渠道向下游輸送；上壩道路布置在大壩左岸。

2.3 工程設(shè)計(jì)

2.3.1 擋水建筑物

寺前西新建山塘壩頂寬3.3m，壩頂高程109.90m，防浪墻頂高程111.10m。

上游面坡度為1：0.10，鋼筋混凝土防滲面板頂部厚度0.3m，下游壩坡1：1.0。壩體采用C15 細(xì)骨料混凝土灌砌塊石（C15 細(xì)骨料混凝土用量為51%，塊石用量為49%）。溢流壩布置在樁號(hào)0+044.7～0+050.7，型式為開(kāi)敞式壩頂溢流。放水涵管采用Dn300mm 鍍鋅鋼管，外包 C20 砼，采用Dn300 閘閥控制。

2.3.2 壩頂設(shè)計(jì)

（1）壩頂高程確定

（a）壩頂在山塘靜水位以上的超高采用官?gòu)d水庫(kù)公式計(jì)算波高，計(jì)算公式：

ΔH=2Hl+Ho+Hcendprint

2H1=0.0166Vf5/4Df

2Ll=10.4（2H1）0.8

Ho=（4πH12/2Ll）cth（πh1/ Ll）

式中： 2Hl—波浪高，m；

Ho—波浪中心線超出山塘靜水位的風(fēng)壅高度，m；

Hc—安全超高，m；

Vf—計(jì)算風(fēng)速，m/s，義烏市多年最大平均風(fēng)速16m/s。

V設(shè)=24 m/s， V校=16m/s；

Df—計(jì)算吹程，0.15km；

2Ll—波長(zhǎng)，m；

h1—壩前水深，m。

2H1 設(shè)計(jì)5%=0.469m， 2H1 校核0.5%=0.282m

Ho 設(shè)計(jì)5%= 0.122m， Ho 校核0.5%=0.066m

（b）安全超高值Hc：

安全加高值根據(jù)壩的等級(jí)和運(yùn)用條件，根據(jù)《漿砌石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL25-91）中的有關(guān)規(guī)定。

安全超高值 Hc 為：設(shè)計(jì)情況Hc=0.3m，校核情況Hc=0.2m。

ΔH 設(shè)計(jì)=2H1 設(shè)計(jì)10%+Ho 設(shè)計(jì)10%+Hc 設(shè)計(jì)10%=0.469m+0.122m+0.3m=0.891m

ΔH 校核=2H1 校核2%+Ho 校核2%+Hc 校核2% =0.282m+0.066m+0.2m=0.548m

壩頂高程等于水庫(kù)靜水位、超高之和，按以下運(yùn)用條件計(jì)算，取其最大值：

設(shè)計(jì)洪水位+ΔH 設(shè)計(jì)，則相應(yīng)壩頂高程：109.62m+0.891m=110.511m

校核洪水位+ΔH 校核，則相應(yīng)壩頂高程：109.83m+0.548m=110.378m

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，且綜合考慮壩體沉降等影響。最終確定壩頂高程為109.90m，防浪墻頂高程111.10m。

（2）防浪墻布置

防浪墻頂高程111.10m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，與壩體連成整體，兩端與壩肩基巖相接。

（3）非溢流壩壩頂布置

非溢流壩頂結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足設(shè)備布置、檢修、交通和觀測(cè)等方面的要求，兼顧安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀等。選擇壩頂寬度為3.3m。

2.3.1.3 大壩斷面設(shè)計(jì)

非溢流壩斷面基本剖面為三角形，其頂點(diǎn)在最高水位附近。按此初始斷面進(jìn)行優(yōu)化，在滿足穩(wěn)定、應(yīng)力等條件下，選擇最佳斷面。

壩頂高程為 109.90m。上游面壩坡1：0.10，下游壩坡1：1.0；壩身采用C15

細(xì)骨料混凝土灌砌塊石砌筑（C15 細(xì)骨料混凝土用量為51%，塊石用量為49%），

基礎(chǔ)采用厚度為1m 的C20 混凝土。

2.3.1.4 壩體防滲設(shè)計(jì)

壩體防滲采用C25 鋼筋混凝土防滲面板。上游面壩坡1：0.10，鋼筋混凝土防滲面板頂部厚度0.3m，抗?jié)B等級(jí)W4，抗凍等級(jí)不小于F50。面板表層布置溫度鋼筋網(wǎng)，縱向筋φ12@200，橫向筋φ12@200。布置間隔為1mφ12 鋼筋，伸入壩身砌體0.8m，使防滲面板與壩身連接緊密。面板每隔15m 設(shè)伸縮縫，縫間埋設(shè)紫銅片止水。

2.3.1.5 壩體分縫與排水

（1）壩體分縫

總共設(shè)置五條伸縮縫。每隔15m 設(shè)伸縮縫設(shè)置一條伸縮縫，分別位于樁號(hào)0+010，0+025，0+040，0+055，0+070 位置。與鋼筋混凝土防滲面板分縫協(xié)調(diào)一致。

（2）壩體內(nèi)排水管

壩體排水采用DN150 改性塑料盲管，管距為3.0 m。

2.3.2 基礎(chǔ)處理

根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，堰壩壩址區(qū)無(wú)大的斷裂帶通過(guò)，場(chǎng)地穩(wěn)定性良好，作一定的處理后可作為堰壩基礎(chǔ)建設(shè)，堰壩基礎(chǔ)應(yīng)建在弱風(fēng)化基巖上，帷幕灌漿單排布置，帷幕間距為3m，按Ⅲ序孔施工，灌漿采用自下而上法進(jìn)行。帷幕深度深入到相對(duì)不透水層以下5m。

2.3.3 泄水建筑物

2.3.3.1 溢流壩

溢流壩段長(zhǎng)5m。溢流壩型式為開(kāi)敞式壩頂溢流，頂高程108.90m。溢流面

采用C25 砼鋼筋混凝土澆筑，厚度為0.3m。溢流面表層布置抗裂防沖鋼筋網(wǎng)，

縱向筋φ12@200，橫向筋φ12@200。布置間隔為1mφ12 鋼筋，伸入壩身砌體0.8m，使溢流面與壩身連接緊密。

2.3.3.2 消力池

本工程采用底流消能，圓弧連接段半徑5m。通過(guò)消力池計(jì)算，確定消力池

長(zhǎng)10m，深2.5m，消力池底高程為93.20m。

2.3.4 輸水建筑物

放水涵管位于樁號(hào)壩0+53.0，進(jìn)口底高程97.00m。采用DN300 鍍鋅鋼管（壁

厚6mm），外包C20 砼。啟閉裝置采用DN300 蝶閥。施工期間擔(dān)任施工導(dǎo)流任

務(wù)。

2.3.5上壩道路

上壩道路位于大壩左岸，從寺前西村水泥路直接接入大壩左壩頭?？可絺?cè)設(shè)置排水溝。上壩道路采用碎石路面，碎石厚度0.1m。道路總長(zhǎng)230m，路面寬4m。設(shè)計(jì)縱坡小.

3 結(jié)束語(yǔ)

環(huán)境保護(hù)工程所需土石方的開(kāi)挖、運(yùn)輸、回填施工及施工材料堆放必定給環(huán)境造成一定的影響，必須采取環(huán)保措施，主要有：

1）土方開(kāi)采地被破壞的植被，山坡部分必須進(jìn)行綠化植樹(shù)。

2）清基開(kāi)挖的不能利用廢料必須有序堆放；

3）施工材料堆放的場(chǎng)地在施工完工后應(yīng)還原成原狀。

水土保持寺前西新建山塘施工中造成的水土流失主要是壩基開(kāi)挖部分，在施工完工后要覆土恢復(fù)植被，以防水土流失。環(huán)保與水保要嚴(yán)格執(zhí)行“三同時(shí)”，與主體同時(shí)實(shí)施完成。

參考資料

[1]《山塘工程綜合治理建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（浙江省水利廳）endprint