大凌河干流源點橡膠壩工程設(shè)計分析

李洪君

（喀左縣水資源辦公室，遼寧 喀左 122300）

大凌河干流源點橡膠壩工程設(shè)計分析

李洪君

（喀左縣水資源辦公室，遼寧 喀左 122300）

喀喇沁左翼蒙古族自治縣大凌河干流源點橡膠壩工程設(shè)計包括氣象、水文，地質(zhì)及工程設(shè)計等內(nèi)容，文章就這幾項內(nèi)容進行分析。本工程是一項造福子孫萬代的工程，其社會效益和環(huán)境效益極大，工程建成后，將提高防洪標(biāo)準(zhǔn)、改善投資環(huán)境，為喀左縣的可持續(xù)性發(fā)展提供保障。對于美化城市環(huán)境，改善市容市貌，豐富人民群眾的精神文化生活等都將起到十分重要的作用。

橡膠壩；工程地質(zhì)；水文；過流能力

1 大凌河流域及河道概況

大凌河干流源點堤防工程包括大凌河源點干流、西支、南支。大凌河西支是大凌河的一級支流，發(fā)源于凌源市塔子山東，經(jīng)凌源泉烏蘭白鄉(xiāng)流入喀左縣，經(jīng)官大海農(nóng)場、坤都營子鄉(xiāng)、大城子鎮(zhèn)、至南哨鎮(zhèn)山嘴子村匯入大凌河。大凌河干流源點流域內(nèi)山多坡陡，石質(zhì)山較多，植被較差，水土流失嚴(yán)重，河水含 砂 量大［1-2］。

1.1 氣象及水文

大凌河干流源點流域?qū)僦袦貛Ъ撅L(fēng)氣候，夏季多雨炎熱，冬季少雨干燥，一年四季變化分明。西支流域內(nèi)有大城氣象站，據(jù)資料記載，多年平均氣溫為8.7℃，年極端最高氣溫42℃（多出現(xiàn)在7月），極端最低氣溫 -29.9℃（多出現(xiàn)在 2月）。最大凍土深度119 cm，結(jié)凍日期最早10月12日左右，最晚11月7日，解凍日期最早4月3日，最晚4月22日。地面平均氣溫為7.5℃左右［3］。

流域內(nèi)多年平均徑流深為102.3 mm，年內(nèi)分配也極不均勻。

1.2 洪水

1.2.1 歷史洪水及其特性

據(jù)歷史文載記載，近一個多世紀(jì)以來，西支流域曾多次發(fā)生較大洪水，大洪水的主要年份有 1917年、1930年、1949年、1962年、1984年及 1994年，其中，1917年洪水比較久遠(yuǎn)，考證不深，而 1930年、1949年洪水均相當(dāng)于100 a一遇，1962年洪水次之，近年的 1984年及1994年洪水，也相當(dāng)于10 a一遇，且每次洪水過后，都給兩岸人民生命財產(chǎn)造成了較大的損失［4］。

由于近年未發(fā)生大洪水，本次延長水文系列后，均值略有降低，從成果對照表中可以看出，計算成果小于《大凌河流域規(guī)劃（要點）補充報告》成果。為安全計，設(shè)計洪峰流量依然采用原成果。哈巴氣站設(shè)計洪峰成果見表1。

表1 哈巴氣站設(shè)計洪峰成果表

1.2.2 泥沙

大凌河流域有泥沙觀測項目的水文站有 12處。遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，在《大凌河流域規(guī)劃》等項目中，對大凌河流域的泥沙特性進行過詳細(xì)的分析，當(dāng)時采用的資料年限為1957-1985年。

哈巴氣站多年平均泥沙特征值及泥沙年內(nèi)分配情況見表2、表3。

表2 哈巴氣站懸移質(zhì)泥沙特征值

表3 哈巴氣站懸移質(zhì)輸沙量年內(nèi)分配表

2 橡膠壩工程地質(zhì)

擬建工程見表4。勘察工作量見表5。

表4 擬建工程概況

表5 勘察工作量一覽表

年平均風(fēng)速3 m／s，年內(nèi)大風(fēng)≤（6級）日數(shù)較多，一年四季均有大風(fēng)出現(xiàn)，以春季為多，夏季較少。

第②-1夾層、細(xì)砂：在場地內(nèi)ZK2、ZK13、ZK14號孔見有分布，層頂埋深1.80～2.80 m，層厚0.30～0.40 m，黃褐色，稍密狀態(tài)，礦物成分主要以石英、長石為主，顆粒級配較差。

3 場地的穩(wěn)定性與適宜性評價

3.1 場地的地震效應(yīng)

1）根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011—2010有關(guān)規(guī)定，場地內(nèi)巖土層剪切波速值見表6。

表6 場地內(nèi)巖土層剪切波速值

2）粉土①層為中軟土，圓礫②層為中硬土，強風(fēng)化砂頁巖③層為軟質(zhì)巖石。

3.2 特殊性巖土對場地穩(wěn)定性的影響

場地粉土①層、粉質(zhì)黏土②-2夾層濕陷系數(shù)平均值分別為0.024、0.013，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025—2004）規(guī)定判定，粉質(zhì)黏土②-1夾層為非濕陷性黃土。利用判別式判定：R＝-68.45e＋10.98α-7.16γ＋1.18ω計算（α取值為50～150 kPa段對應(yīng)值）

濕陷性黃土地基受水浸濕飽和，其濕陷量的計算值 Δs mm按下式計算：

β1＝1.5，δs1＝0.024，h1按厚度4 300 mm計算總濕陷量Δs＝154.80 mm，濕陷性黃土地基的濕陷等級為Ⅰ級（輕微）。

場地內(nèi)廣泛分布的圓礫②層可做擴展基礎(chǔ)持力層，適宜建筑。巖土層技術(shù)參數(shù)見表7。

4 工程建設(shè)的必要性

經(jīng)過一、二期綜合治理工程后的大凌河西支，基本消除了洪水災(zāi)害對人民群眾生產(chǎn)生活的威脅，極大地提升了喀左縣城的人氣、靈氣、秀氣，為喀左經(jīng)濟又好又快發(fā)展奠定了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)；而長4.8 km，寬320 m的連續(xù)水面，可蓄水400萬m3，和綜合配套修建的堤防工程形成了14萬 m2風(fēng)光旖旎的濱河風(fēng)景帶［5］。

5 橡膠壩運行時過流能力計算

5.1 橡膠壩運行時壩頂過流能力計算

根據(jù)《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》，橡膠壩的過流能力可按堰流基本公式計算：

式中：Q為過壩流量，m3／s；B為溢流斷面的平均寬度，m；h0為計入行近流速水頭的堰頂水頭，m；m為流量系數(shù)；σ為淹沒系數(shù)；ε為堰流側(cè)收縮系數(shù)。

橡膠壩工程特性見表8。

表7 巖土層技術(shù)參數(shù)一覽表

表8 橡膠壩工程特性

5.2 橡膠壩穩(wěn)定及結(jié)構(gòu)計算

根據(jù)橡膠壩布置特點，壩體穩(wěn)定分析計算結(jié)果見表9。

表9 正常擋水情況下抗滑穩(wěn)定計算

根據(jù)上述計算結(jié)果表明：壩底板、上下游擋土墻及壩體的抗滑穩(wěn)定、壩底板基底應(yīng)力不均勻系數(shù)小于規(guī)范允許值，基底應(yīng)力小于地基容許承載力，故壩體抗滑穩(wěn)定是安全的［6］。

6 結(jié) 論

本工程是一項造福子孫萬代的工程，其社會效益和環(huán)境效益極大，工程建成后，將提高防洪標(biāo)準(zhǔn)、改善投資環(huán)境，為喀左縣的可持續(xù)性發(fā)展提供保障。對于美化城市環(huán)境，改善市容市貌，豐富人民群眾的精神文化生活等都將起到十分重要的作用。

［1］王立楠，齊淑珍，劉芝花 .橡膠壩壩袋錨固螺栓的安裝［J］.黑龍江水專學(xué)報，2005，32（03）：139-140.

［2］陳明，徐晶.半無限彈性體地基上基礎(chǔ)的地基反力計算［J］.四川水利，2003（05）：19-21.

［3］顏宏亮，聯(lián)偉強，張洪存，等 .王堤口渡槽橡膠布雙曲扁殼新型閘門的構(gòu)造原理［J］.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2004，35（02）：268-272.

［4］常博.某縣七星河橡膠壩工程設(shè)計分析［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2013（14）：62-63.

［5］肖軍，劉學(xué)仁.橡膠壩工程設(shè)計應(yīng)用［J］.黑龍江水利科技，2008，36（05）：183.

［6］張守剛.橡膠壩工程設(shè)計與施工的關(guān)鍵問題［J］.河北水利水電技術(shù)，2000（02）：29-30.

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2014-12-15

李洪君（1968-），女，遼寧黑山人，工程師。