光山縣農(nóng)村塘壩整治工程設(shè)計(jì)技術(shù)探討

陳冬梅 李 輝 黃喜良

（1.光山縣移民安置辦公室，河南 信陽(yáng) 465450；2.光山縣水利局，河南 信陽(yáng) 465450；3.河南省農(nóng)田水利水土保持技術(shù)推廣站，河南 鄭州 450003）

光山縣農(nóng)村塘壩整治工程設(shè)計(jì)技術(shù)探討

陳冬梅1李 輝2黃喜良3

（1.光山縣移民安置辦公室，河南 信陽(yáng) 465450；2.光山縣水利局，河南 信陽(yáng) 465450；3.河南省農(nóng)田水利水土保持技術(shù)推廣站，河南 鄭州 450003）

塘壩是在山區(qū)或丘陵區(qū)修筑的一種小型蓄水設(shè)施，蓄水量在10萬(wàn)m3以下，用來(lái)集聚附近的雨水、泉水、攔截和貯存地表徑流，以滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)灌溉、生活、生態(tài)用水需要。本文針對(duì)塘壩整治工程設(shè)計(jì)技術(shù)與同行商榷，共同推進(jìn)塘壩工程設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)步。

塘壩;設(shè)計(jì)技術(shù);探討

1 引言

光山縣位于河南省東南部，信陽(yáng)市以東的大別山北麓，淮河上游南岸，處江淮之間。地勢(shì)呈南高北低，由西南向東北傾斜，境內(nèi)地貌分布明顯，由東南向西北呈淺山、平畈、壟崗的地形地貌特征。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，光山縣現(xiàn)有各種類(lèi)型塘壩33 201處，總?cè)莘e1.3億m3，控制灌溉面積16.6萬(wàn)畝。這些塘壩星羅棋布分布在淺山、壟崗，在防洪攔蓄、抗旱減災(zāi)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人畜飲水、生態(tài)用水等方面發(fā)揮著舉足輕重的作用。由于單個(gè)塘壩規(guī)模效益小、清淤維修經(jīng)費(fèi)無(wú)著落，造成了塘壩淤積嚴(yán)重、污水集聚，不但影響防洪排澇、攔蓄水量、沖刷污水，而且影響農(nóng)村生產(chǎn)生活和生態(tài)用水安全，亟待通過(guò)工程技術(shù)措施進(jìn)行農(nóng)村河塘清淤整治，發(fā)揮農(nóng)村河塘的規(guī)模效益。

2 總體設(shè)計(jì)方案

2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。一是塘壩工程：塘壩塘容W＜10萬(wàn)m3，主要建筑物為5等Ⅴ級(jí)，次要建筑物為5等Ⅴ級(jí)，防洪標(biāo)準(zhǔn)為10一遇；二是灌溉保證能力：項(xiàng)目區(qū)種植水稻作物，設(shè)計(jì)灌溉保證率為85%。灌溉水利用系數(shù)達(dá)到0.65；三是除澇能力。排水溝道除澇標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到5年一遇。

2.2 本著基本維持原有河塘、斗、農(nóng)溝及其配套建筑物工程的總體布局，塘堰壩工程設(shè)計(jì)以清淤及壩身加固為主，根據(jù)實(shí)際情況修建進(jìn)出水口及溢流堰，下游壩腳增設(shè)縱向排水溝等。

3 典型設(shè)計(jì)方案

本次建設(shè)方案根據(jù)塘壩塘容分類(lèi)，分別選取塘容V≤1萬(wàn)m3、1萬(wàn)m3＜V＜5萬(wàn)m3、5萬(wàn)m3＜V＜10萬(wàn)m3等3種不同的典型塘壩進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。

3.1 塘容V≤1萬(wàn)m3塘堰壩典型設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)選擇寨河鄉(xiāng)1號(hào)塘壩進(jìn)行典型設(shè)計(jì)。該塘壩由壩體及壩體上的一簡(jiǎn)易放水口組成。塘壩集雨面積0.017 km2，灌溉面積80畝，壩軸線長(zhǎng)70m，頂寬2.0m，塘壩高2m，上下游壩面坡度1：1.5，蓄水深1.5m，壩體為均質(zhì)。

塘壩存在的主要問(wèn)題：塘壩嚴(yán)重淤積，壩體臨水面局部因沖刷或踩踏出現(xiàn)局部垮塌，壩頂路面凹凸不平，寬窄不一。針對(duì)塘容小，灌溉面積小的特點(diǎn)，擬采取以清淤及壩身加固為主。

壩身加固擬采用壩體臨水面采用預(yù)制C20砼六棱體塊護(hù)砌，六棱體塊厚8 cm，邊長(zhǎng)30 cm，護(hù)砌高度由清淤后塘底至水位變動(dòng)區(qū)，水位變動(dòng)區(qū)以上采用草皮護(hù)坡，底部設(shè)（上底0.5m、下底1.0m、高0.5m）M7.5漿砌石基墩。通過(guò)工程措施，達(dá)到防風(fēng)、防浪、固土的效果。

壩頂采用15 cm厚，C25混凝土路面，混凝土路面向下游側(cè)呈2%傾斜，路面寬2.0m，每隔2.5m設(shè)置一道橫向縮縫，寬5 mm，乳化瀝青橡膠填縫。背水面對(duì)外坡進(jìn)行坡面整平，然后草皮護(hù)坡。壩體下游壩腳增設(shè)縱向排水溝，過(guò)水?dāng)嗝娉叽鐬?.3 m×0.3m，排水溝采用C20混凝土結(jié)構(gòu)。

3.2 塘容5萬(wàn)m3＜V＜10萬(wàn)m3塘堰壩典型設(shè)計(jì)。其一，基本情況：一是典型選擇：選擇孫鐵鋪大塘作為典型。該塘壩集雨面積為0.270 km2，灌溉面積550畝，壩頂寬2.0m，壩高4.5m，壩軸線長(zhǎng)179m，上游壩坡坡比為1：1.8～1：2.1，下游壩坡坡比分別為1：2.0。二是塘壩現(xiàn)狀：塘壩由大壩、壩下涵管組成。放水涵洞為圓形砼管，直徑0.2m。三是塘壩存在的問(wèn)題：塘壩嚴(yán)重淤積，臨水面局部因沖刷或踩踏出現(xiàn)局部垮塌；壩頂路面凹凸不平，寬窄不一，壩坡無(wú)上壩踏步；下游無(wú)護(hù)坡。無(wú)泄洪設(shè)施，影響塘壩泄洪。涵管存在問(wèn)題：原涵管進(jìn)口出現(xiàn)塌陷，出水口流量較??；進(jìn)口無(wú)消力井；斜臥管破損嚴(yán)重，放水孔淤塞，斜臥管已失效。其二，處理方案：一是壩身防滲加固：壩體臨水面采用C20砼現(xiàn)澆板護(hù)砌，板厚12 cm，寬度100 cm，護(hù)砌高度由清淤后塘底至壩頂，底部設(shè)（上底0.5m、下底1.0m、高0.5m）M7.5漿砌石基墩。通過(guò)工程措施，達(dá)到防風(fēng)、防浪、固土的效果。下游加固：下游壩坡整平后采用草皮護(hù)坡，具體見(jiàn)設(shè)計(jì)圖。壩頂路面：壩頂采用15 cm厚C25混凝土路面，混凝土路面向下游側(cè)呈2%傾斜，路面寬2.0m，每隔2.5m設(shè)置一道橫向縮縫，寬5mm，乳化瀝青橡膠填縫。二是溢流堰工程設(shè)計(jì)：根據(jù)地形、地質(zhì)、塘壩總體布置、過(guò)流和施工條件等綜合因素確定，采用開(kāi)敞式溢流堰，高程在塘正常蓄水位的岸坡上。大塘溢流堰位于大壩右側(cè)，整修后寬3.0m。溢流堰側(cè)墻襯砌，材料采用M7.5漿砌石，底板采用C20鋼筋砼，底板、側(cè)墻厚30 cm，溢流堰消力池下游出口接泄水渠。

本次設(shè)計(jì)對(duì)塘壩的溢流堰進(jìn)行寬度復(fù)核，根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL253-2000），溢流堰過(guò)流能力計(jì)算采用公式如下：

Q=MBH03/2

溢流堰泄流能力計(jì)算成果表

式中：M—流量系數(shù)，取1.59；B—溢流堰寬度（m）；H0—包括行進(jìn)流速的溢洪水頭（m）。

經(jīng)計(jì)算，庫(kù)水位為-0.5m至-0.2m時(shí)，泄洪能力如上表。

經(jīng)計(jì)算，泄洪能力能滿(mǎn)足要求。

本次設(shè)計(jì)計(jì)算溢流堰擋墻高度采用20年一遇設(shè)計(jì)洪水，消力池設(shè)計(jì)采用10年一遇的泄流量進(jìn)行計(jì)算。新建塘壩溢流堰寬3.0m，設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，下泄流量為0.78m3/s。一是陡坡段：溢流堰陡坡段坡比1：1.5，底部采用C20砼護(hù)砌，厚0.3m，護(hù)底頂部和底部均設(shè)齒墻。邊墻為M7.5漿砌石擋土墻，墻頂高程為0.00 m～-2.50m，墻高0.9m，頂寬0.3m，墻背坡度1：0.5，下部直墻高0.4m，底板縫內(nèi)設(shè)橡膠止水，邊墻縫內(nèi)嵌填閉孔泡沫板。二是消力池段：通過(guò)計(jì)算，確定消力池深為0.3m，消力池長(zhǎng)為4m，寬3 m，池底高程-3.00m。池底采用厚0.3m的C20砼護(hù)砌，其下設(shè)0.3m厚反濾層，底板內(nèi)設(shè)φ75UPVC排水管，排水管縱、橫向間距0.75m，采用梅花狀布置。兩岸為M7.5漿砌石擋土墻，墻頂高程為-2.50m，型式、尺寸同陡坡段。詳見(jiàn)設(shè)計(jì)圖紙。三是臥管設(shè)計(jì)：大塘的輸水設(shè)施主要包括輸水管、進(jìn)水池、出水池等，采用分級(jí)臥管形式，輸水管采用ф200鋼筋砼預(yù)制涵管。

式中：Q—流量（m3/s）；H—庫(kù)水位至孔口的水深（m）；Ω—孔口出流面積（m2）；μ—流量系數(shù)，μ＝0.62（μ值根據(jù)孔口形狀有關(guān)，小孔出流μ＝0.60～0.62，大孔出流μ＝0.65～0.70）。

本次設(shè)計(jì)水頭取進(jìn)水口每級(jí)的垂直距離為0.4m，按開(kāi)啟1個(gè)進(jìn)水口計(jì)算，流量為0.053m3/s。滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

式中：Q—放水洞泄量，（m3/s）；ω—放水洞斷面面積；H—由閘孔底板高程算起的上游大塘水深，m；μ—流量系數(shù)，取0.576；η—洞口水流收縮系數(shù)，取0.715；a—洞身高度，m。

經(jīng)復(fù)核，放水洞過(guò)流能力為0.062m3/s，滿(mǎn)足灌溉流量要求。

4 結(jié)語(yǔ)

光山縣33 201處塘壩整治后，總?cè)莘e由1.3億m3增加到1.5億m3，相當(dāng)于一個(gè)大型水庫(kù)的庫(kù)容。因此，創(chuàng)新優(yōu)化塘壩工程設(shè)計(jì)方案，是提高塘壩建設(shè)質(zhì)量，減少工程投資，加快治理步伐，實(shí)現(xiàn)投入產(chǎn)出效益的有效選擇。

[1]中華人民共和國(guó)水利部.灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. GB50288-99.

[2]中華人民共和國(guó)水利部.水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)[S].（SL252—2000）.

[3]河南水文水資源局.河南水文水資源[S].2009.

[4]中華人民共和國(guó)水利部.水資源供需預(yù)測(cè)分析技術(shù)規(guī)范[S].SL429-2008.

TV697.3

A

1671-0037（2014）11-50-2

陳冬梅（1979.12-），女，助理工程師，研究方向：水利規(guī)劃技術(shù)。