荔波縣2012年小農水建設鳩比攔河堰改造工程設計簡介

摘 要：荔波縣鳩比攔河堰片區，其攔河堰由于30余年未進行過除險加固，加上原工程設計標準較低，堰體垮塌嚴重，且經受暴雨洪水的襲擊，致使堰體多處漏水，水毀嚴重。為了提高工程供水安全可靠性和建設施工質量水平，在鳩比攔河堰改造工程設計過程中，經實地詳細調查分析和詳細的設計計算，從流域特征、工程地質、洪水等方面確定了鳩比攔河堰堰頂高程、堰體改造結構等設計方案，并經結構穩定性計算驗證了設計方案能夠滿足規范要求，具有較高技術可行性和經濟合理性。

關鍵詞：荔波縣；攔河堰；除險加固；改造工程

1 鳩比攔河堰現狀情況

鳩比攔河堰是鳩比攔河堰片區引水水源，始建于1954年，由荔波縣茂蘭國營灌區工程指揮部建設，后于1981年由省州批準進行除險加固，至今未進行過除險加固。堰長46m，堰址以上集雨面積43.11km2，設計引水流量為0.26m3/s，攔河堰頂寬1.7m，高2.0m。堰體上游面采用直墻，采用M5漿砌石砌筑，M7.5水泥砂漿防滲抹面。下游面坡比為1：0.6，為干砌石砌體，下游覆蓋層較厚。原設計灌溉面積4566畝（水田2000畝，旱地2566畝）。引水干渠1條，長6.160km，現堰體垮塌嚴重，且多出漏水。

2 流域特征

壩址以上集雨面積43.11km2，主河長13.01km，河床比降0.0128，流域形狀系數f為0.255，幾何特征值θ為21.7。根據荔波氣象站暴雨成果、《貴州省暴雨洪水計算實用手冊》（修訂本）和《貴州省短歷時暴雨參數等值線圖集》中有關等值線成果，工程項目所在地區的年最大24h點雨量等值線圖H24h值為90mm，查年最大24h點雨量CV值為0.45；查年最大1h點雨量等值線圖S1h為45mm和年最大1h點雨量CV值等值線圖CV值0.40，確定使用設計暴雨統計參數為H1h=45mm，CV=0.40，CS=3.5CV。

3 工程地質

工程區位于荔波縣東北部，區域內出露地層主要有寒武系（？綴）及第四系（Q）地層。（1）寒武系中下統都柳江組-渣拉溝組（？綴2d-？綴1z）薄層炭質頁巖及黑色砂質頁巖，局部夾厚層鏡狀砂巖，左岸巖層產狀為249°∠7°，右岸巖層產狀251°∠12°，巖層傾向下游。巖石節理裂隙較發育。（2）第四系（Q）：以黃色、棕黃色殘破積紅粘土、粉砂質粘土為主，分布不連續，多處露于地形較低的洼地、谷地及坡麓地帶。不整合接觸于下伏巖層之上，厚0～30m。查《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2001），區內地震動峰值加速度小于0.05g，地震動反應譜特征周期值等于0.35s，區內地震烈度小于6度，區域構造基本穩定。

近50年內，在庫、壩區未發現滑坡、塌方等物理地質現象，庫岸穩定性良好。鳩比攔河堰為老堰改造工程，并未加高原堰體，不存在抬高水位，無農田淹沒及房屋淹沒。淹沒線以上無低淺地面，不具備產生浸沒的地質條件。

4 洪水復核計算及洪水標準

4.1 各頻率洪水計算

鳩比攔河堰以上流域集雨面積43.11km2，洪水的計算采用《貴州省暴雨洪水計算實用手冊》中的有關數據及其修訂本中的雨洪公式進行計算。具體的參數取值見上述流域特征部分。鳩比攔河堰各設計頻率洪峰流量、洪水總量及各頻率下的洪水過程線計算成果為：頻率P（%）=0.5、1、2、5、10、20時，洪峰流量分別為274、236、200、153、116和83.7m3/s；對應洪水總量為813、714、614、479、376和269萬m3。

4.2 洪水標準

據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000），當山區、丘陵區的水利水電工程永久性水工建筑物的擋水高度低于15m，且上下游最大水頭差小于10m時，其洪水標準宜按平原、濱海區標準確定。確定鳩比攔河堰設計洪水標準為10年一遇（10%），校核洪水標準為20年一遇（5%）。設計洪水為116m3/s，校核洪水為153m3/s。

5 鳩比攔河堰改造設計

5.1 堰頂高程確定

由于攔河堰無洪水調節作用，來水量等于下泄量，堰頂高程要結合實際地形來定，鳩比攔河堰為已有攔河堰，經實地復核，其堰頂高程為581.3m。

5.2 泄流關系

溢流壩面選擇：溢流堰堰址處地形為U型河谷，堰體材料采用M7.5漿砌石砌筑，迎水面采用C15砼防滲墻，由于山體巖性好，整體穩定性好，原堰體布置在攔河堰中部，采用全斷面溢流方式，根據壩址地形，原堰頂寬為30m，溢流堰采用實用堰。綜合流量系數，M取1.84，計算堰寬取30m，起算水位取581.3m，按照0.5m的水位差計算到585.3、581.8、582.3、582.8、583.3、583.8、584.3、584.8和585.3時m，計算得對應下泄流量為0、19.52、55.20、101.41、156.13、218.20、286.83、361.44和441.60m3/s。

5.3 設計洪水位、校核洪水位確定

當鳩比攔河堰遭遇設計洪水標準的洪水時，對應的堰前水位為設計洪水位；同理，若遭遇校核洪水標準的洪水時，對應的堰前水位為校核洪水位。經計算得設計洪水位為582.96m，校核洪水位為583.27m。

5.4 攔河堰結構設計

鳩比攔河堰為老堰改造工程，并未加高原堰體，不存在抬高水位，無農田淹沒及房屋淹沒。淹沒線以上無低淺地面，不具備產生浸沒的地質條件。本次設計對鳩比攔河堰進行拆除重建：（1）將原壩體拆除，將基礎清洗干凈至新鮮巖層或密實砂礫石層，基礎采用10cmC15混凝土墊底，在砌筑M7.5漿砌石。（2）堰體采用M7.5漿砌塊石，堰體表面采用20cm厚C15混凝土護面，上游堰面垂直，下游堰面坡比采用1：0.8。（3）攔河堰為全斷面溢流，消能方式采用鼻坎挑流消能；（4）堰壩下游設置M7.5漿砌石護坦，護坦需設置φ100排水孔1排，孔距2m，排水孔底部設置碎石濾水囊，碎石粒徑為5cm～10cm。攔河堰兩岸設置護岸（導墻），導墻采用M7.5漿砌石重力擋墻。導墻高度高出河岸0.3m；（5）攔河堰渠首設置在左岸，渠首設置攔污柵。

5.5 攔河堰結構穩定性計算

經計算：工況1，攔河堰在正常蓄水位的穩定計算結果K'=3.2，大于《砌石壩設計規范》（SL25-2006）中基本組合安全系數3.0指標；工況2，攔河堰在校核洪水位的穩定計算結果為K'=2.55，大于《砌石壩設計規范》（SL25-2006）中特殊組合安全系數2.5指標。壩基面抗滑穩定安全系數計算結果如下：按《工程建設標準強制性條文（水利工程部分）》壩坡抗滑穩定最小安全系數大于規范值，故取水堰設計滿足穩定要求。

5.6 護岸工程設計

根據上述計算的攔河堰校核洪水位，結合攔河堰堰址處的地形情況，攔河堰護岸頂高程為校核洪水位時的H0和全超高確定。根據規范要求，安全超高為0.3m，故攔河堰護岸頂高程為583.67m。護岸（導流墻）采用頂寬0.5m厚的M7.5漿砌石砌筑，迎水面豎直，背水面坡比為1：0.3。

6 結束語

為了提高工程供水安全可靠性和建設施工質量水平，在制定攔河堰水毀修復改造或徹底整治方案設計過程中，經實地詳細調查分析，找準鳩比攔河堰水毀破壞成因，分析了易遭受破壞的部位，并經詳細的計算分析制定了與工程實際相匹配的加固改造設計方案，確保工程整治后正常安全穩定運行，發揮良好的工程效益。

參考文獻

[1]李向陽.綿竹市攔河堰取水工程水毀成因及整治措施探討[J].黑龍江水利科技，2015（1）：149-151.

作者簡介：覃禎雷（1986-），男，荔波人，布依族，本科，主要從事水利工程設計及管理工作。