新疆和靜縣夏孜尕提水庫大壩設計

武斌

摘要：本文針對平原型砂礫石碾壓壩進行研究，主要從大壩構造、壩體穩定、滲流計算等方面進行闡述，因地制宜利用當地材料筑壩，以解決當地洪水災害，提高縣城防洪安全保障能力。

關鍵詞：蓄洪水庫；砂礫石地層；穩定；滲流；土石壩

中圖分類號： TV122 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.02.024

1 工程概況

新疆和靜縣夏孜尕提水庫位于新疆巴音郭楞蒙古自治州和靜縣城的東北部，坐落在烏浪巴依溝匯合口以下3km處。烏浪巴依溝是和靜縣城區內較大的洪溝，洪水主要來自縣城北部的烏布魯克溝和夏孜尕提溝等四條較大的山洪溝。城區位于天山中段南坡，西邊與黃水溝流域相鄰；東面與清水河流域相鄰；北部與黃水溝和清水河流域相對。

本水庫設計為平原式注入水庫，總庫容191萬立方米，主要建筑物有大壩、放水涵洞、溢洪道等。

2 大壩設計

和靜縣夏孜尕提水庫東西向長600m，南北向長550m，呈矩形布置，采用半挖半填的型式，利用現有地形和良好的土質材料圍筑而成。壩型為碾壓式砂礫石壩，使用庫區良好的砂礫石級配料填筑成壩，施工簡單方便，運距短。

水庫設計主壩壩頂長583m，東副壩壩頂長130m，最高蓄水位1160.00m，死水位1156.00m，設計壩頂高程1162.00m，壩頂寬度6.0m，壩體填筑最大高度9.0m，上游壩坡采用1∶2.75混凝土面板襯砌，下游壩坡采用1∶2.5預制六棱塊護坡。

2.1 壩型設計

根據和靜縣水文氣象條件、庫區地形地質條件、筑壩材料、水庫規模和壩高等參數，庫區為和靜縣國土資源局指定的砂石料場，砂石料儲量豐富，開采運輸方便，和靜縣、焉耆縣、博湖縣交通道路修筑均為該料場的料，同時作為壩殼料，各項指標均能滿足壩殼料質量指標要求，且距離主壩區較近，運輸較為方便，從成本及筑壩施工難度綜合分析，壩型采用當地材料壩，即碾壓砂礫石壩。

2.2 壩體防滲形式設計

根據壩體壩型，壩體防滲形式采用瀝青混凝土心墻壩、土工膜斜墻防滲兩種方案比選，從地質條件分析瀝青砼心墻防滲體需開挖至弱風化上部基巖，開挖深度較大；從安全性及檢修條件分析瀝青混凝土心墻壩防滲體位于壩體中部，僅依靠各監測設備對心墻進行監測，無法直觀判斷，且修復較難。土工膜斜墻防滲體位于壩體表面上游，在設備監測的同時，可直觀了解防滲體性狀，修復較易；從工程施工條件分析，土工膜混凝土斜墻壩主體壩型為均質碾壓土石壩，施工較為方便簡單，施工進度較快，瀝青混凝土心墻壩施工工藝較土工膜斜墻壩復雜，施工技術要求較高，并且施工進度較慢；從工程投資分析土工膜混凝土斜墻壩方案投資916萬元，瀝青混凝土心墻壩方案為1275萬元。

綜合分析，本工程采用土工膜混凝土斜墻防滲方案作為壩體防滲方案。

2.3壩頂高程設計

根據《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》（SL189-2013）的規定，壩頂高程等于水庫靜水位加壩頂超高，按不同運用條件計算取其最大值，本次壩頂高程采用校核洪水位加非常運行情況條件下的壩頂超高。本次采用莆田法計算，利用水利水電工程PC-1500程序K-5，計算參數選取計算壩段最不利樁號處的參數，選取計算斷面為0+200處，水庫計算壩高結果，見表1。

2.4壩體結構設計

壩頂高程1162.00m，主壩壩頂長度583.00m，東壩長130m，壩頂寬度均為6.0m。壩頂采用素混凝土路面，厚度0.2m。壩頂路面向下游單向傾斜，坡度為2%。壩頂上游側設1.2m高鋼筋防護欄。

上游壩坡1∶2.75，厚0.2m素混凝土板護坡，混凝土指標：C25、F200、W6。砼板分塊尺寸為5.0m×4.0m，縫寬2cm，內填高壓閉孔板和聚氨酯。護坡底設置阻滑墻，尺寸為1.5m×1.0m。

下游壩坡1∶2.5，設0.5m厚網格梁生態草皮護坡，梁與梁間距20m，中間設置長60cm的預制空心六棱體。

2.5壩體滲流計算（見表2）

依據《碾壓式土石壩設計規范》大壩滲流按庫內水位達校核水位、庫外地下水位與地面齊平的工況對壩體進行滲流計算。穩定滲流計算采用《理正滲流穩定分析軟件》程序計算，為較合適的劃分計算單元，采用防滲體等效置換。0.5mm塑膜滲透系數為10-10～10-12cm/s，設防滲層厚度為1.0m，滲透系數為0.00017m/d。

（1）滲透破壞類型判別：經計算滲透破壞類型為管涌型。

（2）臨近坡降計算Jcr：

Jcr= 2.2×（Gs-1）（1-n）2d5/d20

孔隙度n取平均值23.87%，Gs取平均值2.55。計算得：Jcr=0.28。

（3）允許臨近坡降計算J允：以上的臨界水力比降除以1.5～2.0的安全系數，對水工建筑物的危害較大，取安全系數2.0，考慮到水庫在和靜縣上游，且為重要工程，取安全系數2.0為宜。

J允=Jcr/2=0.14

2.6壩坡穩定分析

大壩穩定計算采用北京理正軟件“理正巖土系列軟件6.0版邊坡穩定分析”程序進行計算，考慮地震的影響，地震烈度為Ⅷ級。

水庫選擇的壩坡在正常運用條件（穩定滲流期）、非常運用條件（水位降落期）、非常運用條件（正常運用條件加地震），經計算其抗滑穩定安全系數為：

從表3可以看出，壩坡穩定安全系數均大于規范要求的安全系數1.25，即設計選用的壩坡是穩定的。

3結語

和靜縣夏孜尕提水庫因地制宜，充分利用當地材料優勢，節省了工程投資，縮短了施工工期，解決了縣城洪水災害并減輕了人民防洪負擔。同時，水庫的建設將提高項目區的綠化面積，減少項目區水土流失，對改善城區環境狀況，防止生態環境惡化，對區域生態環境修復和改善具有重要意義。

參考文獻

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