荔波县2012年小农水建设鸠比拦河堰改造工程设计简介

摘 要：荔波县鸠比拦河堰片区，其拦河堰由于30余年未进行过除险加固，加上原工程设计标准较低，堰体垮塌严重，且经受暴雨洪水的袭击，致使堰体多处漏水，水毁严重。为了提高工程供水安全可靠性和建设施工质量水平，在鸠比拦河堰改造工程设计过程中，经实地详细调查分析和详细的设计计算，从流域特征、工程地质、洪水等方面确定了鸠比拦河堰堰顶高程、堰体改造结构等设计方案，并经结构稳定性计算验证了设计方案能够满足规范要求，具有较高技术可行性和经济合理性。

关键词：荔波县；拦河堰；除险加固；改造工程

1 鸠比拦河堰现状情况

鸠比拦河堰是鸠比拦河堰片区引水水源，始建于1954年，由荔波县茂兰国营灌区工程指挥部建设，后于1981年由省州批准进行除险加固，至今未进行过除险加固。堰长46m，堰址以上集雨面积43.11km2，设计引水流量为0.26m3/s，拦河堰顶宽1.7m，高2.0m。堰体上游面采用直墙，采用M5浆砌石砌筑，M7.5水泥砂浆防渗抹面。下游面坡比为1：0.6，为干砌石砌体，下游覆盖层较厚。原设计灌溉面积4566亩（水田2000亩，旱地2566亩）。引水干渠1条，长6.160km，现堰体垮塌严重，且多出漏水。

2 流域特征

坝址以上集雨面积43.11km2，主河长13.01km，河床比降0.0128，流域形状系数f为0.255，几何特征值θ为21.7。根据荔波气象站暴雨成果、《贵州省暴雨洪水计算实用手册》（修订本）和《贵州省短历时暴雨参数等值线图集》中有关等值线成果，工程项目所在地区的年最大24h点雨量等值线图H24h值为90mm，查年最大24h点雨量CV值为0.45；查年最大1h点雨量等值线图S1h为45mm和年最大1h点雨量CV值等值线图CV值0.40，确定使用设计暴雨统计参数为H1h=45mm，CV=0.40，CS=3.5CV。

3 工程地质

工程区位于荔波县东北部，区域内出露地层主要有寒武系（？缀）及第四系（Q）地层。（1）寒武系中下统都柳江组-渣拉沟组（？缀2d-？缀1z）薄层炭质页岩及黑色砂质页岩，局部夹厚层镜状砂岩，左岸岩层产状为249°∠7°，右岸岩层产状251°∠12°，岩层倾向下游。岩石节理裂隙较发育。（2）第四系（Q）：以黄色、棕黄色残破积红粘土、粉砂质粘土为主，分布不连续，多处露于地形较低的洼地、谷地及坡麓地带。不整合接触于下伏岩层之上，厚0～30m。查《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），区内地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期值等于0.35s，区内地震烈度小于6度，区域构造基本稳定。

近50年内，在库、坝区未发现滑坡、塌方等物理地质现象，库岸稳定性良好。鸠比拦河堰为老堰改造工程，并未加高原堰体，不存在抬高水位，无农田淹没及房屋淹没。淹没线以上无低浅地面，不具备产生浸没的地质条件。

4 洪水复核计算及洪水标准

4.1 各频率洪水计算

鸠比拦河堰以上流域集雨面积43.11km2，洪水的计算采用《贵州省暴雨洪水计算实用手册》中的有关数据及其修订本中的雨洪公式进行计算。具体的参数取值见上述流域特征部分。鸠比拦河堰各设计频率洪峰流量、洪水总量及各频率下的洪水过程线计算成果为：頻率P（%）=0.5、1、2、5、10、20时，洪峰流量分别为274、236、200、153、116和83.7m3/s；对应洪水总量为813、714、614、479、376和269万m3。

4.2 洪水标准

据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），当山区、丘陵区的水利水电工程永久性水工建筑物的挡水高度低于15m，且上下游最大水头差小于10m时，其洪水标准宜按平原、滨海区标准确定。确定鸠比拦河堰设计洪水标准为10年一遇（10%），校核洪水标准为20年一遇（5%）。设计洪水为116m3/s，校核洪水为153m3/s。

5 鸠比拦河堰改造设计

5.1 堰顶高程确定

由于拦河堰无洪水调节作用，来水量等于下泄量，堰顶高程要结合实际地形来定，鸠比拦河堰为已有拦河堰，经实地复核，其堰顶高程为581.3m。

5.2 泄流关系

溢流坝面选择：溢流堰堰址处地形为U型河谷，堰体材料采用M7.5浆砌石砌筑，迎水面采用C15砼防渗墙，由于山体岩性好，整体稳定性好，原堰体布置在拦河堰中部，采用全断面溢流方式，根据坝址地形，原堰顶宽为30m，溢流堰采用实用堰。综合流量系数，M取1.84，计算堰宽取30m，起算水位取581.3m，按照0.5m的水位差计算到585.3、581.8、582.3、582.8、583.3、583.8、584.3、584.8和585.3时m，计算得对应下泄流量为0、19.52、55.20、101.41、156.13、218.20、286.83、361.44和441.60m3/s。

5.3 设计洪水位、校核洪水位确定

当鸠比拦河堰遭遇设计洪水标准的洪水时，对应的堰前水位为设计洪水位；同理，若遭遇校核洪水标准的洪水时，对应的堰前水位为校核洪水位。经计算得设计洪水位为582.96m，校核洪水位为583.27m。

5.4 拦河堰结构设计

鸠比拦河堰为老堰改造工程，并未加高原堰体，不存在抬高水位，无农田淹没及房屋淹没。淹没线以上无低浅地面，不具备产生浸没的地质条件。本次设计对鸠比拦河堰进行拆除重建：（1）将原坝体拆除，将基础清洗干净至新鲜岩层或密实砂砾石层，基础采用10cmC15混凝土垫底，在砌筑M7.5浆砌石。（2）堰体采用M7.5浆砌块石，堰体表面采用20cm厚C15混凝土护面，上游堰面垂直，下游堰面坡比采用1：0.8。（3）拦河堰为全断面溢流，消能方式采用鼻坎挑流消能；（4）堰坝下游设置M7.5浆砌石护坦，护坦需设置φ100排水孔1排，孔距2m，排水孔底部设置碎石滤水囊，碎石粒径为5cm～10cm。拦河堰两岸设置护岸（导墙），导墙采用M7.5浆砌石重力挡墙。导墙高度高出河岸0.3m；（5）拦河堰渠首设置在左岸，渠首设置拦污栅。

5.5 拦河堰结构稳定性计算

经计算：工况1，拦河堰在正常蓄水位的稳定计算结果K'=3.2，大于《砌石坝设计规范》（SL25-2006）中基本组合安全系数3.0指标；工况2，拦河堰在校核洪水位的稳定计算结果为K'=2.55，大于《砌石坝设计规范》（SL25-2006）中特殊组合安全系数2.5指标。坝基面抗滑稳定安全系数计算结果如下：按《工程建设标准强制性条文（水利工程部分）》坝坡抗滑稳定最小安全系数大于规范值，故取水堰设计满足稳定要求。

5.6 护岸工程设计

根据上述计算的拦河堰校核洪水位，结合拦河堰堰址处的地形情况，拦河堰护岸顶高程为校核洪水位时的H0和全超高确定。根据规范要求，安全超高为0.3m，故拦河堰护岸顶高程为583.67m。护岸（导流墙）采用顶宽0.5m厚的M7.5浆砌石砌筑，迎水面竖直，背水面坡比为1：0.3。

6 结束语

为了提高工程供水安全可靠性和建设施工质量水平，在制定拦河堰水毁修复改造或彻底整治方案设计过程中，经实地详细调查分析，找准鸠比拦河堰水毁破坏成因，分析了易遭受破坏的部位，并经详细的计算分析制定了与工程实际相匹配的加固改造设计方案，确保工程整治后正常安全稳定运行，发挥良好的工程效益。

参考文献

[1]李向阳.绵竹市拦河堰取水工程水毁成因及整治措施探讨[J].黑龙江水利科技，2015（1）：149-151.

作者简介：覃祯雷（1986-），男，荔波人，布依族，本科，主要从事水利工程设计及管理工作。