光山縣農村塘壩整治工程設計技術探討

陳冬梅 李 輝 黃喜良

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

光山縣農村塘壩整治工程設計技術探討

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 465450；2.光山縣水利局，河南 信陽 465450；3.河南省農田水利水土保持技術推廣站，河南 鄭州 450003）

塘壩是在山區或丘陵區修筑的一種小型蓄水設施，蓄水量在10萬m3以下，用來集聚附近的雨水、泉水、攔截和貯存地表徑流，以滿足農業灌溉、生活、生態用水需要。本文針對塘壩整治工程設計技術與同行商榷，共同推進塘壩工程設計技術進步。

塘壩;設計技術;探討

1 引言

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

據統計，光山縣現有各種類型塘壩33 201處，總容積1.3億m3，控制灌溉面積16.6萬畝。這些塘壩星羅棋布分布在淺山、壟崗，在防洪攔蓄、抗旱減災、農業生產、人畜飲水、生態用水等方面發揮著舉足輕重的作用。由于單個塘壩規模效益小、清淤維修經費無著落，造成了塘壩淤積嚴重、污水集聚，不但影響防洪排澇、攔蓄水量、沖刷污水，而且影響農村生產生活和生態用水安全，亟待通過工程技術措施進行農村河塘清淤整治，發揮農村河塘的規模效益。

2 總體設計方案

2.1 設計標準。一是塘壩工程：塘壩塘容W＜10萬m3，主要建筑物為5等Ⅴ級，次要建筑物為5等Ⅴ級，防洪標準為10一遇；二是灌溉保證能力：項目區種植水稻作物，設計灌溉保證率為85%。灌溉水利用系數達到0.65；三是除澇能力。排水溝道除澇標準達到5年一遇。

2.2 本著基本維持原有河塘、斗、農溝及其配套建筑物工程的總體布局，塘堰壩工程設計以清淤及壩身加固為主，根據實際情況修建進出水口及溢流堰，下游壩腳增設縱向排水溝等。

3 典型設計方案

本次建設方案根據塘壩塘容分類，分別選取塘容V≤1萬m3、1萬m3＜V＜5萬m3、5萬m3＜V＜10萬m3等3種不同的典型塘壩進行加固設計。

3.1 塘容V≤1萬m3塘堰壩典型設計。本次設計選擇寨河鄉1號塘壩進行典型設計。該塘壩由壩體及壩體上的一簡易放水口組成。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。

塘壩存在的主要問題：塘壩嚴重淤積，壩體臨水面局部因沖刷或踩踏出現局部垮塌，壩頂路面凹凸不平，寬窄不一。針對塘容小，灌溉面積小的特點，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制C20砼六棱體塊護砌，六棱體塊厚8 cm，邊長30 cm，護砌高度由清淤后塘底至水位變動區，水位變動區以上采用草皮護坡，底部設（上底0.5m、下底1.0m、高0.5m）M7.5漿砌石基墩。通過工程措施，達到防風、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呈2%傾斜，路面寬2.0m，每隔2.5m設置一道橫向縮縫，寬5 mm，乳化瀝青橡膠填縫。背水面對外坡進行坡面整平，然后草皮護坡。壩體下游壩腳增設縱向排水溝，過水斷面尺寸為0.3 m×0.3m，排水溝采用C20混凝土結構。

3.2 塘容5萬m3＜V＜10萬m3塘堰壩典型設計。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。三是塘壩存在的問題：塘壩嚴重淤積，臨水面局部因沖刷或踩踏出現局部垮塌；壩頂路面凹凸不平，寬窄不一，壩坡無上壩踏步；下游無護坡。無泄洪設施，影響塘壩泄洪。涵管存在問題：原涵管進口出現塌陷，出水口流量較小；進口無消力井；斜臥管破損嚴重，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砼現澆板護砌，板厚12 cm，寬度100 cm，護砌高度由清淤后塘底至壩頂，底部設（上底0.5m、下底1.0m、高0.5m）M7.5漿砌石基墩。通過工程措施，達到防風、防浪、固土的效果。下游加固：下游壩坡整平后采用草皮護坡，具體見設計圖。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呈2%傾斜，路面寬2.0m，每隔2.5m設置一道橫向縮縫，寬5mm，乳化瀝青橡膠填縫。二是溢流堰工程設計：根據地形、地質、塘壩總體布置、過流和施工條件等綜合因素確定，采用開敞式溢流堰，高程在塘正常蓄水位的岸坡上。大塘溢流堰位于大壩右側，整修后寬3.0m。溢流堰側墻襯砌，材料采用M7.5漿砌石，底板采用C20鋼筋砼，底板、側墻厚30 cm，溢流堰消力池下游出口接泄水渠。

本次設計對塘壩的溢流堰進行寬度復核，根據《溢洪道設計規范》（SL253-2000），溢流堰過流能力計算采用公式如下：

Q=MBH03/2

溢流堰泄流能力計算成果表

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

經計算，庫水位為-0.5m至-0.2m時，泄洪能力如上表。

經計算，泄洪能力能滿足要求。

本次設計計算溢流堰擋墻高度采用20年一遇設計洪水，消力池設計采用10年一遇的泄流量進行計算。新建塘壩溢流堰寬3.0m，設計洪水位時，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砼護砌，厚0.3m，護底頂部和底部均設齒墻。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，底板縫內設橡膠止水，邊墻縫內嵌填閉孔泡沫板。二是消力池段：通過計算，確定消力池深為0.3m，消力池長為4m，寬3 m，池底高程-3.00m。池底采用厚0.3m的C20砼護砌，其下設0.3m厚反濾層，底板內設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。詳見設計圖紙。三是臥管設計：大塘的輸水設施主要包括輸水管、進水池、出水池等，采用分級臥管形式，輸水管采用ф200鋼筋砼預制涵管。

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

本次設計水頭取進水口每級的垂直距離為0.4m，按開啟1個進水口計算，流量為0.053m3/s。滿足設計要求。

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，取0.576；η—洞口水流收縮系數，取0.715；a—洞身高度，m。

經復核，放水洞過流能力為0.062m3/s，滿足灌溉流量要求。

4 結語

光山縣33 201處塘壩整治后，總容積由1.3億m3增加到1.5億m3，相當于一個大型水庫的庫容。因此，創新優化塘壩工程設計方案，是提高塘壩建設質量，減少工程投資，加快治理步伐，實現投入產出效益的有效選擇。

[1]中華人民共和國水利部.灌溉與排水工程設計規范[S]. GB50288-99.

[2]中華人民共和國水利部.水利水電工程等級劃分及洪水標準[S].（SL252—2000）.

[3]河南水文水資源局.河南水文水資源[S].2009.

[4]中華人民共和國水利部.水資源供需預測分析技術規范[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：水利規劃技術。