佛堂鎮(zhèn)寺前西村新建坑口水庫初步設計探討

王亮+王志法+李邦全+朱勇軍

摘要：水資源匱乏，人民安居樂業(yè)的一個主要矛盾。隨著經濟發(fā)展，外來人口越來越多，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濟發(fā)展，本文就義烏市佛堂鎮(zhèn)寺前西村新建坑口水庫設計展開探討。

關鍵詞：寺前西村；水庫；設計

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、寺前西等三個自然村組成的行政村，本村人口670人，加外來人口共計人口1300 人。飲用水現(xiàn)狀：該村是佛害嚴重地區(qū)，嚴重影響著當?shù)卮迕竦纳踩榻鉀Q用水問題，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。本文只討論大壩設計。

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㎡，主流長度1.35km。

義烏市位于浙江省中部丘陵地區(qū)，屬亞熱帶季風氣候區(qū)，冬夏季風交替顯著；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

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

1.4 工程任務和規(guī)模

新建寺前西山塘為一座以供水為主，兼顧灌溉的山塘；

擬建山塘總庫容 3.94 萬方。根據(jù)《山塘工程綜合治理建設標準》，工程等別為Ⅶ等，建筑物級別為7 級。

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 山塘淹沒及工程占地處理

山塘淹沒區(qū)：包括正常蓄水位以下的經常淹沒區(qū)和正常蓄水位以上受水庫洪水回水和風浪等淹沒影響的臨時淹沒區(qū)，淹沒面積 12.80 畝（8533㎡）。

工程占地：包括工程建設需要的永久占地1.935畝（1290 ㎡）及工程開工建設過程中因施工需要引起的臨時占地5畝.

2 大壩設計

2.1 工程任務和規(guī)模

2.1.1 工程等別與建筑物級別

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，主要建筑物級別 7 級，次要建筑物級別7級。根據(jù)《防洪標準》GB50201—94 和《水利水電工程等級劃分及洪水標準》SL252—2000。該山塘防洪標準可按丘陵型設計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準為：設計情況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，相應死庫容為0.05萬m3。

2.1.2.2 正常蓄水位確定

壩址地處亞熱帶季風氣候區(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m3。

用水量與設計規(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?.

經計算，興利容積為3.20 萬m3 能滿足供水要求，本工程新建堰壩總容積3.94萬m3，水源能夠保證。

正常蓄水位與溢流壩頂高程對應，正常蓄水位為108.90m。

2.1.2.3 洪水調節(jié)

匯流參數(shù)M 值，根據(jù)“浙江省推理公式法”中的說明計算。寺前西村新建山塘流域范圍內植被條件一般，取Ⅲ類植被。溢洪方式采用開敞式壩頂溢流，溢流壩寬5m。

采用單輔助線法計算調洪后的洪峰流量：

（ 1 ） 設計洪水時， 洪峰流量QP=10%=6.49m3/s ， 調洪后下泄流量

Q/P=10%=5.49m3/s，相應庫水位109.62m；

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

Q/P=2%=8.16m3/s，相應庫水位109.83m。

2.2 總體布置

根據(jù)壩址地形、地質、水文等自然條件，結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0+044.7～0+050.7，型式為開敞式壩頂溢流，溢洪水流底流消能后匯入大壩下游原有渠道；放水涵管采用壩內埋管，位于樁號0+053。放水涵管水流直接注入消力池，通過原有渠道向下游輸送；上壩道路布置在大壩左岸。

2.3 工程設計

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 細骨料混凝土灌砌塊石（C15 細骨料混凝土用量為51%，塊石用量為49%）。溢流壩布置在樁號0+044.7～0+050.7，型式為開敞式壩頂溢流。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 壩頂設計

（1）壩頂高程確定

（a）壩頂在山塘靜水位以上的超高采用官廳水庫公式計算波高，計算公式：

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壅高度，m；

Hc—安全超高，m；

Vf—計算風速，m/s，義烏市多年最大平均風速16m/s。

V設=24 m/s， V校=16m/s；

Df—計算吹程，0.15km；

2Ll—波長，m；

h1—壩前水深，m。

2H1 設計5%=0.469m， 2H1 校核0.5%=0.282m

Ho 設計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)壩的等級和運用條件，根據(jù)《漿砌石壩設計規(guī)范》（SL25-91）中的有關規(guī)定。

安全超高值 Hc 為：設計情況Hc=0.3m，校核情況Hc=0.2m。

ΔH 設計=2H1 設計10%+Ho 設計10%+Hc 設計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

壩頂高程等于水庫靜水位、超高之和，按以下運用條件計算，取其最大值：

設計洪水位+ΔH 設計，則相應壩頂高程：109.62m+0.891m=110.511m

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

根據(jù)計算結果，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，采用鋼筋混凝土結構，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

非溢流壩頂結構應滿足設備布置、檢修、交通和觀測等方面的要求，兼顧安全、適用、經濟、美觀等。選擇壩頂寬度為3.3m。

2.3.1.3 大壩斷面設計

非溢流壩斷面基本剖面為三角形，其頂點在最高水位附近。按此初始斷面進行優(yōu)化，在滿足穩(wěn)定、應力等條件下，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

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

基礎采用厚度為1m 的C20 混凝土。

2.3.1.4 壩體防滲設計

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W4，抗凍等級不小于F50。面板表層布置溫度鋼筋網，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 設伸縮縫，縫間埋設紫銅片止水。

2.3.1.5 壩體分縫與排水

（1）壩體分縫

總共設置五條伸縮縫。每隔15m 設伸縮縫設置一條伸縮縫，分別位于樁號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)調一致。

（2）壩體內排水管

壩體排水采用DN150 改性塑料盲管，管距為3.0 m。

2.3.2 基礎處理

根據(jù)工程地質勘察報告，堰壩壩址區(qū)無大的斷裂帶通過，場地穩(wěn)定性良好，作一定的處理后可作為堰壩基礎建設，堰壩基礎應建在弱風化基巖上，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行。帷幕深度深入到相對不透水層以下5m。

2.3.3 泄水建筑物

2.3.3.1 溢流壩

溢流壩段長5m。溢流壩型式為開敞式壩頂溢流，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，

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。通過消力池計算，確定消力池

長10m，深2.5m，消力池底高程為93.20m。

2.3.4 輸水建筑物

放水涵管位于樁號壩0+53.0，進口底高程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。施工期間擔任施工導流任

務。

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。靠山側設置排水溝。上壩道路采用碎石路面，碎石厚度0.1m。道路總長230m，路面寬4m。設計縱坡小.

3 結束語

環(huán)境保護工程所需土石方的開挖、運輸、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）土方開采地被破壞的植被，山坡部分必須進行綠化植樹。

2）清基開挖的不能利用廢料必須有序堆放；

3）施工材料堆放的場地在施工完工后應還原成原狀。

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挖部分，在施工完工后要覆土恢復植被，以防水土流失。環(huán)保與水保要嚴格執(zhí)行“三同時”，與主體同時實施完成。

參考資料

[1]《山塘工程綜合治理建設標準》（浙江省水利廳）endprint