贵阳市南明区穿洞水库设计

(整期优先)网络出版时间:2012-07-07
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摘 要:贵阳市南明区穿洞水库总库容123万m3,最大坝高27.8m,水库主要以灌溉为主,兼有人畜饮水、乡镇企业供水等功能,设计灌溉面积2292亩。主要建筑物有:挡水坝、副坝、溢洪道、取水口、引水隧洞、供水管道,次要建筑物为灌溉渠道及田间工程。
关键词:南明区穿洞 水库 工程设计
一、工程概况
穿洞水库位于贵阳市南明区龙洞堡以东5km永乐乡柏杨村宋家院村民组上游,地处南明河二级支流的上源地带,是以灌溉为主,兼有农村人畜饮水、乡镇企业供水和改善河道水环境等功能的一项综合性水利工程。坝址以上流域面积8.3km2。水库总库容123万m3,工程等别为小(1)型Ⅳ等,工程枢纽包括挡水坝、副坝、溢洪道、灌溉取水口、引水隧洞及灌区渠系建筑物等。主坝为混凝土面板堆石坝,最大坝高为27.8m,正常蓄水位1089m,设计灌溉面积2292亩,人饮数5060人,工业供水约3158t/日。
二、工程总体布置
根据方案比较结论,推荐方案主要建筑物为:主坝混凝土面板堆石坝、右岸坝肩溢洪道、右岸垭口副坝重力坝、左岸取水口及引水隧洞等建筑物。
主坝混凝土面板堆石坝:坝顶高程1092.4m, 坝顶宽5m,坝顶长度95.293m,坝高27.8m,上下游坝坡均为1:1.4。上游坝面为钢筋混凝土面板,坝体采用堆石填筑。
坝肩溢洪道:主坝右岸坝肩设溢洪道,溢洪道净宽7.5m,为开敞式,消能方式为底流消能,溢洪道下游接泄槽,将洪水引入下游河床。
副坝重力坝:右岸垭口修建副坝一座,坝高15.6m,考虑交通要求,坝顶宽5m,上游面铅直,下游坝坡1:0.4。
引水隧洞:主坝左岸设岸塔式取水口,进口设一道检修闸门,闸门设启闭机室, 取水口后接引水隧洞,引水隧洞在施工期兼作导流洞使用,隧洞长150m,隧洞后接闸阀室及消力池,消力池后接灌溉渠道。
三、主要建筑物设计
1.主坝面板堆石坝设计
根据地形地质条件,穿洞水库挡水坝采用混凝土面板堆石坝。水库正常蓄水位为1089m,校核洪水位1090.39m,设计洪水位1090.05m,坝顶高程1092.40m,最大坝高27.80m,坝顶长95.29m。根据《混凝土面板堆石坝设计规范》(DL/T5016-1999)结合本工程实际情况,取坝顶宽5m,坝顶设防浪墙,因墙高仅2.3m,堆石体需有一定的坝顶盖重,因此坝顶高程取与墙顶高程同高,上下游墙厚均为0.6m,上下游墙之间填筑坝顶垫层料;坝体堆石料为灰岩,其饱和抗压强度>40MPa,为硬质岩类,按规范,上下游坝坡均取1:1.4,坝底最大宽度为83.66m。
水库主坝最大坝高为27.8m,为低坝,按规范要求,坝体上游面采用0.3m厚的C25钢筋混凝土面板,每隔10m设一道纵缝,面板底接C25钢筋混凝土趾板,趾板宽3m,厚0.5m,趾板与面板之间设周边缝,趾板须置于弱风化基岩上,趾板河床段建基面高程1064.60m,趾板河床段在0+14.57~0+27.57段穿越溶洞,此段趾板基础须清除强风化层后,回填C15混凝土,至趾板基础高程;坝体填筑料在面板后从上游至下游分别为垫层料、过渡料、主堆石料、下游堆石料,为方便施工,垫层区及过渡区水平填筑宽度为3m,坝体下游面采用干砌块石护坡,厚度为0.5m。坝基及边坡开挖坡度,覆盖层为1:1,岩体为1:0.5。
2.副坝设计
副坝位于主坝右岸孤峰右岸的2#垭口处,该垭口地面高程为1080m,低于正常蓄水位,因此需修建副坝,根据垭口处的地形地质条件,副坝坝型采用重力坝,考虑交通要求,主坝上坝公路要经过副坝,坝顶宽度与主坝一致,为5m,坝顶防浪墙顶高程与主坝同高,为1092.40m,防浪墙高1.2m,坝顶高程为1091.20m,最大坝高15.6m,坝顶长69.2m,上游坝坡铅直,下游坝坡为1:0.4;坝体材料为C10混凝土砌毛石,建基面设厚为1m的C15混凝土垫层,上下游坝面用C15预制块砌筑,上游预制块后衬砌0.3m厚的C20防渗混凝土。
3.溢洪道设计
溢洪道位于主坝右坝肩,由进水渠、溢流堰、泄槽、消力池、及出水渠组成,总长157.82m。
溢洪道进水渠底板高程1088.40m,底板长28.84m,宽7.5m,桩号溢0-015.39m后底板厚30cm,边墙高3.0m,厚80cm。进水渠直线段底板及边墙均采用C20混凝土衬砌。溢流堰布置于主坝下游10.1m处,采用正向实用堰,溢流堰堰顶高程1089.00m,堰基面高程1085.21m,溢流堰为单孔净宽7.5m。泄槽段总长37.88m。泄槽陡坡段,设计底坡坡度为1:2,底宽7.5m;泄槽全段底板及边墙均采用40cm厚C20钢筋混凝土。沿纵坡向每隔10m设置一竖向伸缩缝,缝宽2cm,伸缩缝之间采用橡胶止水带连接。消力池长18.96m,宽7.5m,消力池底板采用厚0.4mC20钢筋混凝土,边墙采用M7.5水泥砂浆砌块石,迎水面衬砌0.4m厚的C20钢筋混凝土,侧墙顶宽0.8,背坡1:0.3,边墙高2.3~4.1m。出水渠置于消力池后接消力池尾坎,渠宽4.5m,长68.31m。

4.引水隧洞设计
取水建筑物为放水隧洞,取水口布置在大坝左岸上游约40m处,为岸塔式,引水隧洞用导流洞兼作,为圆形断面,洞径1.8m,长150.12m, 围岩类别为Ⅲ~Ⅳ类,采用C20钢筋混凝土衬砌,衬砌厚度0.3m,设计纵坡i=1/200,隧洞进口底板高程1072.00m。隧洞进口取水口底板高程1072.70m,设一道检修门及相应启闭设备,进口闸门孔口尺寸为1×1m,启闭机检修平台高程为1092.40m。隧洞出口渐变后接闸阀室及消力池,闸阀直径为φ500。
四、结语
南明区穿洞水库灌区内盛产大米、蔬菜、水果、莲藕、油菜等,耕地多集中在沿河两岸。区域内旱灾对农业生产危害性最大,一遇到干旱就大面积减产, “水源”问题一直是农业和乡镇企业发展的瓶颈,穿洞水库工程的设计建设解决区内农业灌溉和乡镇企业供水问题。通过对穿洞水库工程总体布置及主要建筑物设计的分析介绍,为类似水库工程的设计积累了丰富的经验。
(作者单位:贵州东方世纪科技有限责任公司 贵州 贵阳)