獨山縣堯弄水庫灌溉工程設計

吳擎文

(貴州省水利投資有限責任公司，貴陽550002)

1 工程概況

獨山縣堯弄水庫灌溉工程位于貴州省黔南布依族苗族自治州東南部，是以灌溉為主的水利工程，設計總灌溉面積為1 991 hm2的耕地，灌區包括獨山縣南部上司、甲里兩個鄉(鎮)的耕地。

水庫位于縣境中部打羊鄉方村河支流馬降河上，壩址以上集雨面積23.9 km2，總庫容為1 140萬m3，正常蓄水位為961.50 m，正常蓄水位以下庫容為944萬m3，死水位為950.00 m，興利庫容為622萬m3，年總灌溉水量897萬m3。

2 工程地質

庫區主要出露地層有石炭系下統巖關階湯粑溝段(C1y2)中厚層灰巖、石英砂巖夾頁巖;大塘階舊司段C1d2，此段分兩層，第二層為中厚層灰巖夾薄層泥質灰巖及炭質頁巖，第一層為中厚層石英砂巖、砂質泥巖及泥巖互層，間夾透鏡狀砂質灰巖，它是庫區和壩區出露的主要地層;水庫庫區大部分面積出露地層為大塘階舊司段碎屑巖，隔水性能好，無斷層切割，庫岸山體雄厚，無向鄰谷滲漏之慮;在干丹支流庫尾出露有巖關階湯粑溝段上部灰巖，寬度達600m，河兩側無低鄰谷深切，地下分水嶺與地形分水嶺基本一致，不存在地下水襲奪現象，本工程成庫條件較好。庫區兩岸大多數是非可溶巖的緩坡地形，基巖無斷層切割，庫岸穩定性較好。

3 工程布置及主要建筑物

主要包括2個方面的內容:

3.1 工程布置

根據選定的壩址、壩型，大壩樞紐布置如下:工程主要由攔河壩、右岸溢洪道、左岸放空兼沖沙底孔(兼顧下放環境水)、庫首取水口、干渠、支渠及渠系建筑物組成。

擋水壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，壩頂高程為964.00 m，最大壩高46 m，壩頂長286.40 m;大壩右岸壩肩布置岸邊開敞式溢洪道，溢流堰凈寬20 m，校核洪水最大下泄流量為155 m3/s，溢洪道總長251.34 m;左岸布置放空兼沖沙底孔，并兼顧下放環境水，采用導流洞改造而成，底孔總長283.638 m;在庫首右岸距大壩900 m處布置取水口，采用鋼筋混凝土塔式取水，取水口后接無壓引水隧洞。上壩公路由左岸下游進入，經壩頂跨過溢洪道至取水口。

根據選定的渠線，堯弄灌區渠系工程總布置如下:堯弄灌區由1 條干渠和7 條支渠組成。干渠從庫內取水，全長17.71km，設計縱坡1/2500，渠首流量為1.424m3/s，7 條支渠分別布置在干渠的東西兩側，支渠全長31.53 km。

渠系建筑物分布為:干渠上共布置5 座隧洞、4座渡槽、6 座倒虹管，共計長度3.83 km;7 條支渠上根據地形地質條件分別布置倒虹管，渡槽等建筑物，共計長度2.986 km。

3.2 主要建筑物

3.2.1 面板堆石壩

3.2.1.1 大壩結構設計

混凝土面板堆石壩壩軸線方位角172.631°，壩頂高程964 m，壩頂長度286.40 m，防浪墻高程965.20 m，最大壩高46 m，壩頂寬6 m，上游壩坡為1∶1.4，下游坡度1∶1.3。

壩體分區由上游至下游依次為等厚鋼筋混凝土面板、墊層、過渡層、主堆石區、次堆石區及主堆石排水區，并在上游設置蓋重區和鋪蓋區，下游坡為大塊石護坡。

大壩墊層區、過渡區、主堆石區的填筑料均可采用主石料場(干丹支流料場)的石料，運距為2 km，巖性為C1y2灰巖，巖石強度較高，下游堆石區除了可采用主石料場的石料外，為節省投資，可采用溢洪道部分開挖料和壩基開挖料［1］。

混凝土防滲面板采用厚0.35 m等厚面板，強度等級為C25。面板內配置單層雙向鋼筋，縱、橫向配筋率0.4%，在面板變形較大部位和張性縫部位適當配置加強鋼筋。

3.2.1.2 地基處理

壩基開挖至強風化下限處。趾板地基要求具有較好的可灌性，開挖深度:河床6 m，兩岸8 ～12 m。為避免周邊縫附近堆石體壓縮變形過大引起面板破壞，壩體趾板下游15 m水平范圍(約1/3 倍壩高)內的基礎開挖至與趾板地基相同的高程，其余壩基范圍只須清除覆蓋層。

對沿河床分布的F1 斷層進行混凝土置換。為提高壩基承載能力，趾板地基需進行固結灌漿處理。

防滲帷幕采用水泥灌漿，防滲標準以呂榮值≤5Lu 控制帷幕下限，兩岸端點兼顧地下水位與水庫校核洪水位交點，壩基部分帷幕沿趾板平段中部基礎布置。

3.2.2 渠道設計

灌區渠系由渠道和渠系建筑物組成，渠系建筑物包括隧洞、渡槽、倒虹管等。各段渠道及建筑物加大流量系數，設計流量為1 ～5 m3/s時采用1.25，設計流量為＜1 m3/s時采用1.30。

3.2.2.1 渠道水力計算

渠道水力計算遵循3個原則:

1)正常工作條件下的各級渠道水力要素應按設計流量計算確定，其平均流速應滿足渠道不沖不淤的要求。

2)續灌渠道的岸頂超高和高度應按加大流量計算，并按加大流量驗算渠道的不沖流速。

3)續灌渠道的最低控制水位應按最小流量計算確定，并按最小流量驗算渠道的不淤流速。

根據渠道所控制的灌面分布高程，充分考慮經濟技術因素并滿足不淤不沖的要求，取干渠道底坡i=1/2500。所有干渠均采用C10 混凝土襯砌，渠道糙率n 取0.015。

3.2.2.2 干渠渠道設計

根據灌區農田高程，渠道穿過槽谷地形的高程，綜合其它跨越地物的需要，經比較而確定有關渠系建筑物的控制高程，同時，根據山區渠道特點，在滿足渠道流速不沖(V ＜5 m/s)，不淤(V ＞0.5 m/s)條件，干渠渠道坡降采用1/2500。支渠坡降采用1/1 000 ～1/2 000。

根據灌區的地形、地質條件，土渠橫斷面擬定為梯形斷面，石渠斷面采用矩形，采用半挖、半填(砌)，挖填平衡的斷面結構。石渠的內、外邊坡為m =0，土渠的內、外邊坡為m =1.0，渠堤超高0.35 m，為方便渠道的檢修和巡視，外渠頂設0.8 m寬的便道。

4 結 論

1)水庫庫區大部分面積出露地層為大塘階舊司段碎屑巖，隔水性能好，河兩側無低鄰谷深切，成庫條件較好。庫區兩岸大多數是非可溶巖的緩坡地形庫岸穩定性較好。

2)壩址出露石炭系大塘階舊司段第一層(C1d1－1)地層，巖性主要是中厚層石英砂巖、砂質泥巖、泥巖呈不等厚互層。宜修建面板堆石壩。

3)對面板堆石壩和碾壓混凝土重力壩兩種壩型進行比較，經綜合比選后，推薦面板堆石壩方案是合適的。

［1］龔文生. 隴南宕昌理川截引灌溉工程樞紐方案的優化設計［J］. 甘肅科技，2006，22(06):115 －116，106.