山尖岙山塘设计方案

山尖岙山塘设计方案1绪言山尖岙山塘位于衢州市衢江区湖南镇山尖岙村西南部，该区位于东经1180、北纬280的亚热带季风区，下游人口573人，耕地面积1252亩，其中水田383亩；旱地584亩；园地285亩。该工程区属侵蚀剥蚀丘陵及山间沟谷地貌，地形起伏较大，地势呈舒缓坡状，一般山坡坡度在30～65°之间。全区气候温暖湿润，无霜期长，年平均降雨量1713.50mm。该区是当地以出产高山蔬菜为主的农业示范区之一，目前区内现有水利设施的蓄水能力，未能满足园区的灌溉要求及当地部分农民的饮水安全要求。作为该镇主要的农业示范区之一，区内水利设施差，部分土地靠天吃饭，严重影响本区的农业生产，同时为解决区内农民153人的饮用水安全问题，所以急需修建山塘工程增大蓄水能力，以促进当地农业生产和承当农民饮用水源的双重任务。山尖岙山塘，具有位置高，便于自流灌溉及满足全区农民集中供水饮用的要求。该流域内雨量丰沛，水量充足；库区地形地质条件一般；建筑材料丰富，劳动力充足，具有较有利的开发条件。设计前期工作主要有：现场踏勘、地形、地质资料及水文资料的收集。2水文2.1自然概况本工程位于衢江区湖南镇山尖岙村西南面，该山塘流域属乌溪江流域中上游一小支流。山塘流域内主流发源于高王尖山坳，最高海拔632.90m,坝址以上集雨面积0.14km2，主流长0.50km。该区属亚热带季风气候，温暖湿润，四季分明。年平均温度16.0～17.70°c之间，极端最高温度40.5°c，极端最低温度-9.2°c。年平均降水量为1713.50mm，最小时只有1109.30mm，最多时曾达2495.10mm。春夏雨水较多，时有洪水，伏秋少雨，容易发生干旱。全年的无霜期在232～185天之间。工程区属侵蚀剥蚀丘陵及山间沟谷地貌，地形起伏较大，地势呈舒缓坡状，一般山坡坡度在30～65°之间。2.2水文特征由于山塘暴雨资料较短，且没有收集到特大暴雨年份的雨量资料，难以满足现阶段用雨量资料推求设计洪水的要求，故本次采用暴雨图集推求洪水。本山塘设计洪水是根据1981年《浙江省可能最大暴雨图集》和2003年《浙江省短历时暴雨》（以下简称《图集》和《暴雨》）计算设计面雨量，在此基础上进行产汇流计算，进而推求坝址洪水。洪峰流量计算采用《水利水电工程设计洪水计算规范sl44-2006》中的推理公式法求得最大设计入库流量：qk=0.278×ik×f：经过计算：设计洪峰流量q10%=4.07m3/s；校核洪峰流量q1.0%=6.36m3/s。3地质该库区及坝址区区域构造稳定，根据《中国地震动参数区划图》（gb18306-2001），本场地地震动峰值加速度＜0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应地震烈度小于ⅵ度，属对建筑抗震有利地段。根据区域水文地质资料及地下水水质分析结果表明，该山塘地表水、地下水为软-极软的淡水，对砼及钢筋混凝土无腐蚀性。该库区岩体较厚，透水性小，为相对不透水层。周边山体较厚，无区域性断层通过，节理裂隙及风化裂隙微发育，完整性较好，库区周边岩石较完整，不存在永久性渗漏。均质坝体回填壤土、储量：大坝左岸下游西南侧约250m处粘性土储量丰富（≥2万m3），满足坝体所用土方量要求。且根据室内土工试验结果，该处粘性土粘粒含量为13.4～14.6%，渗透系数kh、kv均小于1×10-4cm/s，满足设计要求。根据室内土工试验结果，所选料场粘性土压实度为0.96，满足设计要求。4工程任务和规模4.1工程任务山尖岙山塘工程主要任务是解决该村农民饮水、示范园区灌溉双重任务。该工程实施后同时兼有防洪及改善农村环境等综合效益。该村目前蓄水条件较差，存在着153人饮水困难，且示范园区内现有100亩土地需依靠地下泉眼及自然降雨供给，严重缺乏具有一定保证的供水骨干设施。4.2工程规模山尖岙山塘设计死水位440.00m，死库容0.15万m3;正常蓄水位445.50m，相应库容为1.93万m3;设计洪水位446.46m，相应库容为2.47万m3;校核洪水位446.79m，总库容为2.68万m3。按照《浙江省山塘综合整治技术导则》（试行）划分标准，山尖岙山塘工程等别为ⅶ等，主要建筑物级别为7级，次要建筑物级别为7级；相应洪水标准：设计洪水标准取为10年一遇（p=10.0%），校核洪水标准取为100年一遇（p=1.0%）。5工程布置及主要建筑物5.1枢纽布置本工程位于衢江区湖南镇山尖岙村西侧，距离北部居民区约260m。该工程枢纽包括大坝、放水设施和溢洪道。坝址位于高王尖西北面坡脚河谷处；溢洪道则布置在大坝左岸山坡上；放水涵管布置于大坝左岸山体坡脚处。5.2主要建筑物5.2.1挡水建筑物通过工程实地现场踏勘及根据工程地质资料，经浆砌石坝、粘土均质土坝两种方案剖面设计及投资比选，本次设计确定坝型为粘土均质坝。大坝设计坝高11.20m,坝顶宽4.0m,坝长53.90m。大坝坝体设计为粘土均质土坝，坝体回填土料场有两处；一处位于工程区西北侧山体约200m处，另一处位于大坝左岸下游西南侧约250m处。坝体的回填选用的土料为粘性土，要求其渗透系数不大于1×10-4cm/s，粘粒含量为10%～15%。大坝迎水坡设计坡比为1：2.0，迎水坡设计采用干砌块石护坡，干砌块石护坡厚30cm，下垫碎石渣过渡层厚20cm。干砌块石护坡坡脚处设置c20砼基座，c20砼基座顶宽0.4m，外坡比为1:0.35，基座伸入两岸山体不少于1.0m。大坝背水坡设计为两级，一级和二级之间设置马道，宽度为1.5m，两级坝坡设计坡比均为1：1.75。背水坡坝体回填整平后，需回填种植土35cm厚，坝坡表层再植草皮绿化。大坝排水体采用棱体排水，顶宽1.0m，设计坡比与下游坝坡相应，外层护坡为35cm厚干砌块石，靠坝体及坝基侧设置反滤层，自外向内，第一层为20cm厚粗砂层，第二层为20cm厚1-2石子层，第三层为20cm厚2-4石子层，排水体内部为腹石堆砌，且外坡脚均设置排水沟。5.2.2溢洪道泄水建筑物为溢洪道，布置在大坝左岸坝头的山坡侧。溢洪道分进口段、控制段、泄槽段及消力池：进口段桩号y0+000～y0+008，进口底砍高程445.0m,底宽3.0m，进口底板采用及边墙采用c20砼衬砌。控制段桩号y0+008～y0+010，设计底宽2.8m,该段即为交通桥，桥底高程445.50m，桥面高程与坝顶同高即447.80m。泄槽段为y0+012～y0+038，该段设计底宽2.8～1.65m；消力池段为y0+054～y0+064，设计底宽2.5m，消力池设计长度10.0m,设计池深0.8m,消力池设计底板厚度0.3m。5.2.3放水涵管放水建筑物采用基岩涵管放水，布置于大坝左岸山体坡脚侧。根据大坝左岸坝肩地形地质条件，设计在左岸坝肩明挖沟槽，采用机械破碎机械开挖，人工挑抬出渣。开挖纵向底坡为2.0%，沟槽底宽0.7m。预埋涵管为φ30自应力砼管，长51.0m，涵管底座厚度30.0cm,周边及顶部c20砼填筑且厚度不小于20.0cm。涵管上游侧即坝轴线以上部分间隔5.0m设置一截水环，设计厚度为30.0cm。涵管进口闸门选用铸钢平板铁闸门，启闭设备选用5t手摇式螺杆启闭机。在大坝左坝肩布置启闭机房一座，地面高程447.80m，墙体采用砖混结构，建筑面积为7.5m2，抢险道路连接至启闭机房。6施工组织设计工程区目前有一条村庄水泥路通至坝址附近约200m处。施工用电由库尾变压器房处引入，低压线路长约0.2km。施工用水可直接从库区河流中挖塘积蓄，再用水泵汲取。施工用房可就近租用民房或建临时施工管理用房和仓库。据调查，粘土、块石、砂石料、等均可在附近范围内采购。7库区淹没处理及工程永久占地山尖岙山塘工程建设中的拆迁占地以《水利水电建设征地和移民安置设计规范》、《中华人民共和国耕地占用税暂行条例》及衢江区人民政府有关建设用地管理规定等为依据进行补偿。经测算本工程在建设及施工当中，临时占地为1.5亩，永久占地14.76亩。根据防洪设计成果，山尖岙山塘工程最高控制水位446.79m，根据实测1：1000地形图，在山塘设计最高控制水位线下的库区淹没占地为10.77亩；大坝、溢洪道等永久性建筑占地3.99亩。其中包括：占用水田8.39亩；旱地2.56亩；林地3.81亩。8工程特性表结论：山尖岙山塘工程属于社会公益性质的水利建设项目，运用期虽无财务收入，但国民经济效益是显著的。该山塘工程的实施具有承担山尖岙村内农民饮水、解决示范园区灌溉、防洪及改善农村环境等综合功能。而工程的防洪效益主要是通过可减少的洪灾损失和可增加的土地开发来体现的价值。因此，可以得出：本项目的实施社会经济效益显著，且具有较强抗风险能力，设计方案经济、合理，山尖岙山塘工程的设计方案具有可操作性。参考文献：《水工建筑物》（水利水电工程专业系列教材，2001年7月第1版）《水力学》（水利水电工程专业系列教材，2001年6月第1版）《水工建筑物设计示例与习题》（中等专业学校教材，陕西省水利学校杨树宽主编）《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（sl189—96）《碾压式土石坝设计规范》（sl274—2001）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（sl252—2000）《浙江省短历时暴雨图集》（2003.02）《溢洪道设计规范》（dl/t5166—2002）《浙江省山塘综合整治技术导则（试行）》（浙江省水利学会农村水利专业委员会，2009年3月）注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。