沿河縣甘溪片區攔水堰設計分析

張 鑫

（貴州省水利水電勘測設計研究院，貴州 貴陽 550002）

甘溪片區攔水堰建于沖溝上，攔水堰上游20 m有青杠溪水庫，水庫滲漏會影響攔水堰的安全性。通常來講，攔水堰主要分為三種形式，分別是橡膠壩、水力自動翻板閘門與圬工攔水坎等。為了保證攔水堰施工質量得到更好提升，做好相應的設計工作特別關鍵，因此，本文重點研究甘溪片區的攔水堰設計要點。

1 甘溪片區概況

甘溪片區位于沿河土家族自治縣，水源主要包括所官舟流域、冷水孔沖溝小流域、大貓坪沖溝小流域、青杠溪小流域、標水塘沖溝小流域等6處水源流域。其中，官舟水庫壩址以上集雨面積37 km2，總庫容2100萬m3，興利庫容1520萬m3。青杠溪水庫壩址以上集雨面積3 km2，總庫容11.92萬m3，興利庫容4.95萬m3。標水塘水庫壩址以上集雨面積0.83 km2，總庫容12.93萬m3，興利庫容8.25萬m3。工程所在流域內無實測水文、降雨觀測資料，鄰近地區設有沿河氣象站，本次收集沿河縣氣象站降水資料，并作為徑流分析計算的參證資料。

2 攔水堰設計可行性分析

2.1 社會效益顯著

從社會角度進行分析，攔水堰工程主要是提供耕地灌溉用水，改善工程區農業的基礎設施，可以推動農業產業結構的調整，進一步加速該地區的經濟發展。對社會產生的負面影響很小，但是，卻能夠帶來巨大的正面效益。

2.2 政府重視程度高

當地黨委與縣政府對興建中央財政小型農田水利工程特別重視，早在多年前已把攔水堰工程作為該區域水利扶貧、加強農業基礎設施的重點建設內容。

攔水堰區域內環境整體性比較好，但因局部人為破壞，包括特殊地形條件，部分區域出現了較為嚴重的水土流失。通過建設攔水堰工程，更好保護當地生態環境，為水土保持創造有利條件。

2.3 建設管理能力強

沿河縣水務局下部各個鄉鎮均設有水務站、供水站，各灌區設有管理所，全縣水利系統有干部職工235人，其中專業技術人員82人，其中擁有高、中級職稱16人，鄉鎮水利人員161人，技術力量較強。水務局下設建設科、管理科、規劃隊、質監站等專業職能機構，經長時間修整，打造了一支綜合素養較高的建設隊伍，具備良好的農田水利管理和服務能力，更好地滿足農田水利建設技術力量的要求，為沿河縣的經濟社會發展做出了非常大的貢獻。

3 攔水堰設計

3.1 合理確定攔水堰類型

根據甘溪片區水源和地形情況，取水口位置選擇在能夠控制絕大部分灌溉面積，且河床穩定的地段。項目區灌溉渠道為新建管渠，無取水口，或者取水口被破壞，設計考慮新建取水堰2座，并結合適宜的渠道輸水方法，將水源輸送到各個灌區實施科學灌溉。結合《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252-2017）中的相關規定得知，確定項目取水口工程等別為Ⅴ等，主要永久水工建筑物級別為5級，設計洪水P=10%，校核洪水P=5%。

取水堰屬新建攔水壩，取水水源分為沖溝與河流，結合壩址地形和地質條件，包括灌區取水點高程等數據，設計甘溪片區水源點攔水壩為重力壩，壩高在3.5 m~5 m之間，攔水堰頂寬0.7 m，基礎埋深1.0 m。堰體上游面為垂直面，下游面坡比為1∶0.75。取水口堰體結構采用C15混凝土埋石，0.25 m防滲墻和溢流面。溢流堰兩壩端設導流墻（護坡），長10 m，基礎底寬1 m，高0.5 m，護坡寬0.5 m，坡比1∶0.3，高2 m~3 m。

3.2 科學布置灌溉取水口

灌溉取水口布置在溢流壩體左岸，斷面尺寸為（寬×高）0.55 m×0.5 m，進口底高程574.45 m，壩頂水平段長1.11 m，坡比1∶0.75，兩側設擋墻，擋墻高度0.5 m。灌溉取水口布置在溢流壩體左岸，沖砂孔布置在壩體堰底0.5 m以上，采用沖沙閘；灌溉渠道取水口布置渠道頂高程與堰頂高程一致，渠道口預留放水門槽，放水門槽根據渠道斷面確定。取水口基本參數見表1。

表1 各片區取水堰基本參數

攔水堰的合理布置，需在滿足河道行洪需求的基礎上，保證工程設計和周圍的人文風貌協調性。設計中可以將攔水堰布置在上游區域，以獲得良好的視覺效果，保證攔水堰工程與四周的景觀協調。

3.3 成果分析

甘溪片區攔水堰為重力式攔水堰結構，應結合攔水堰體的結構特點，開展穩定性安全計算與滲透性安全計算，保證水力結構計算結果更為準確。計算要全面考慮堰體側向繞滲因素，針對土體岸坡位置采用插入式連接堰體，確保計算更為精確。同時，為了防止接觸面滲流現象的發生，應在土質岸坡位置，包括堰體的接觸面部位預留出一定的滲徑，如，可以在堰體兩側設置刺墻，不斷增加堰體側向的滲徑。

根據本工程實際情況計算攔水堰所需調節洪水流量，取水口溢流能力計算按無調節能力設計，取水口溢流堰為自由泄洪，無閘門控制，故假定Q天然=q下泄。溢洪道的泄流能力按《溢洪道設計規范》（SL253—2018）公式計算：

式中：q為下泄流量，m3/s；M為綜合流量系數；B為溢流堰寬，m；h0為行近水頭，m。

結合堰前河道的清理要求，應在堰體內部布設放空管道，并增設閘門的控制開關數量，并在普通水利閘門內部設置一定數量的啟閉房。根據水利閘門對防空時間的具體要求，可采取小直徑管道配相關規格的蝶閥控制措施，將蝶閥布設于堰體內部，并對閥井蓋進行一系列密封處理，防止河水灌入，沙壩部分攔水堰設計洪水位下游水位與流量關系見表3。

表2 攔水堰穩定計算成果分析

表3 沙壩部分攔水堰設計洪水位下游水位與流量關系

4 結語

通過對甘溪片區攔水堰設計要點進行科學分析，如，合理選擇攔水堰類型、科學布置灌溉取水口等等，能夠保證甘溪片區攔水堰設計方案得到更好實施，有效提高攔水堰結構的可靠性，對該地區的經濟發展起到良好推動作用。