大凌河干流源点橡胶坝工程设计分析

李洪君

（喀左县水资源办公室，辽宁 喀左 122300）

大凌河干流源点橡胶坝工程设计分析

李洪君

（喀左县水资源办公室，辽宁 喀左 122300）

喀喇沁左翼蒙古族自治县大凌河干流源点橡胶坝工程设计包括气象、水文，地质及工程设计等内容，文章就这几项内容进行分析。本工程是一项造福子孙万代的工程，其社会效益和环境效益极大，工程建成后，将提高防洪标准、改善投资环境，为喀左县的可持续性发展提供保障。对于美化城市环境，改善市容市貌，丰富人民群众的精神文化生活等都将起到十分重要的作用。

橡胶坝；工程地质；水文；过流能力

1 大凌河流域及河道概况

大凌河干流源点堤防工程包括大凌河源点干流、西支、南支。大凌河西支是大凌河的一级支流，发源于凌源市塔子山东，经凌源泉乌兰白乡流入喀左县，经官大海农场、坤都营子乡、大城子镇、至南哨镇山嘴子村汇入大凌河。大凌河干流源点流域内山多坡陡，石质山较多，植被较差，水土流失严重，河水含 砂 量大［1-2］。

1.1 气象及水文

大凌河干流源点流域属中温带季风气候，夏季多雨炎热，冬季少雨干燥，一年四季变化分明。西支流域内有大城气象站，据资料记载，多年平均气温为8.7℃，年极端最高气温42℃（多出现在7月），极端最低气温 -29.9℃（多出现在 2月）。最大冻土深度119 cm，结冻日期最早10月12日左右，最晚11月7日，解冻日期最早4月3日，最晚4月22日。地面平均气温为7.5℃左右［3］。

流域内多年平均径流深为102.3 mm，年内分配也极不均匀。

1.2 洪水

1.2.1 历史洪水及其特性

据历史文载记载，近一个多世纪以来，西支流域曾多次发生较大洪水，大洪水的主要年份有 1917年、1930年、1949年、1962年、1984年及 1994年，其中，1917年洪水比较久远，考证不深，而 1930年、1949年洪水均相当于100 a一遇，1962年洪水次之，近年的 1984年及1994年洪水，也相当于10 a一遇，且每次洪水过后，都给两岸人民生命财产造成了较大的损失［4］。

由于近年未发生大洪水，本次延长水文系列后，均值略有降低，从成果对照表中可以看出，计算成果小于《大凌河流域规划（要点）补充报告》成果。为安全计，设计洪峰流量依然采用原成果。哈巴气站设计洪峰成果见表1。

表1 哈巴气站设计洪峰成果表

1.2.2 泥沙

大凌河流域有泥沙观测项目的水文站有 12处。辽宁省水利水电勘测设计研究院，在《大凌河流域规划》等项目中，对大凌河流域的泥沙特性进行过详细的分析，当时采用的资料年限为1957-1985年。

哈巴气站多年平均泥沙特征值及泥沙年内分配情况见表2、表3。

表2 哈巴气站悬移质泥沙特征值

表3 哈巴气站悬移质输沙量年内分配表

2 橡胶坝工程地质

拟建工程见表4。勘察工作量见表5。

表4 拟建工程概况

表5 勘察工作量一览表

年平均风速3 m／s，年内大风≤（6级）日数较多，一年四季均有大风出现，以春季为多，夏季较少。

第②-1夹层、细砂：在场地内ZK2、ZK13、ZK14号孔见有分布，层顶埋深1.80～2.80 m，层厚0.30～0.40 m，黄褐色，稍密状态，矿物成分主要以石英、长石为主，颗粒级配较差。

3 场地的稳定性与适宜性评价

3.1 场地的地震效应

1）根据《建筑抗震设计规范》GB50011—2010有关规定，场地内岩土层剪切波速值见表6。

表6 场地内岩土层剪切波速值

2）粉土①层为中软土，圆砾②层为中硬土，强风化砂页岩③层为软质岩石。

3.2 特殊性岩土对场地稳定性的影响

场地粉土①层、粉质黏土②-2夹层湿陷系数平均值分别为0.024、0.013，根据国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025—2004）规定判定，粉质黏土②-1夹层为非湿陷性黄土。利用判别式判定：R＝-68.45e＋10.98α-7.16γ＋1.18ω计算（α取值为50～150 kPa段对应值）

湿陷性黄土地基受水浸湿饱和，其湿陷量的计算值 Δs mm按下式计算：

β1＝1.5，δs1＝0.024，h1按厚度4 300 mm计算总湿陷量Δs＝154.80 mm，湿陷性黄土地基的湿陷等级为Ⅰ级（轻微）。

场地内广泛分布的圆砾②层可做扩展基础持力层，适宜建筑。岩土层技术参数见表7。

4 工程建设的必要性

经过一、二期综合治理工程后的大凌河西支，基本消除了洪水灾害对人民群众生产生活的威胁，极大地提升了喀左县城的人气、灵气、秀气，为喀左经济又好又快发展奠定了坚实的物质基础；而长4.8 km，宽320 m的连续水面，可蓄水400万m3，和综合配套修建的堤防工程形成了14万 m2风光旖旎的滨河风景带［5］。

5 橡胶坝运行时过流能力计算

5.1 橡胶坝运行时坝顶过流能力计算

根据《橡胶坝技术规范》，橡胶坝的过流能力可按堰流基本公式计算：

式中：Q为过坝流量，m3／s；B为溢流断面的平均宽度，m；h0为计入行近流速水头的堰顶水头，m；m为流量系数；σ为淹没系数；ε为堰流侧收缩系数。

橡胶坝工程特性见表8。

表7 岩土层技术参数一览表

表8 橡胶坝工程特性

5.2 橡胶坝稳定及结构计算

根据橡胶坝布置特点，坝体稳定分析计算结果见表9。

表9 正常挡水情况下抗滑稳定计算

根据上述计算结果表明：坝底板、上下游挡土墙及坝体的抗滑稳定、坝底板基底应力不均匀系数小于规范允许值，基底应力小于地基容许承载力，故坝体抗滑稳定是安全的［6］。

6 结 论

本工程是一项造福子孙万代的工程，其社会效益和环境效益极大，工程建成后，将提高防洪标准、改善投资环境，为喀左县的可持续性发展提供保障。对于美化城市环境，改善市容市貌，丰富人民群众的精神文化生活等都将起到十分重要的作用。

［1］王立楠，齐淑珍，刘芝花 .橡胶坝坝袋锚固螺栓的安装［J］.黑龙江水专学报，2005，32（03）：139-140.

［2］陈明，徐晶.半无限弹性体地基上基础的地基反力计算［J］.四川水利，2003（05）：19-21.

［3］颜宏亮，联伟强，张洪存，等 .王堤口渡槽橡胶布双曲扁壳新型闸门的构造原理［J］.山东农业大学学报：自然科学版，2004，35（02）：268-272.

［4］常博.某县七星河橡胶坝工程设计分析［J］.中国高新技术企业，2013（14）：62-63.

［5］肖军，刘学仁.橡胶坝工程设计应用［J］.黑龙江水利科技，2008，36（05）：183.

［6］张守刚.橡胶坝工程设计与施工的关键问题［J］.河北水利水电技术，2000（02）：29-30.

TV644

B

1007-7596（2015）02-0068-03

2014-12-15

李洪君（1968-），女，辽宁黑山人，工程师。