光山县农村塘坝整治工程设计技术探讨

陈冬梅 李 辉 黄喜良

（1.光山县移民安置办公室，河南 信阳 465450；2.光山县水利局，河南 信阳 465450；3.河南省农田水利水土保持技术推广站，河南 郑州 450003）

光山县农村塘坝整治工程设计技术探讨

陈冬梅1李 辉2黄喜良3

（1.光山县移民安置办公室，河南 信阳 465450；2.光山县水利局，河南 信阳 465450；3.河南省农田水利水土保持技术推广站，河南 郑州 450003）

塘坝是在山区或丘陵区修筑的一种小型蓄水设施，蓄水量在10万m3以下，用来集聚附近的雨水、泉水、拦截和贮存地表径流，以满足农业灌溉、生活、生态用水需要。本文针对塘坝整治工程设计技术与同行商榷，共同推进塘坝工程设计技术进步。

塘坝;设计技术;探讨

1 引言

光山县位于河南省东南部，信阳市以东的大别山北麓，淮河上游南岸，处江淮之间。地势呈南高北低，由西南向东北倾斜，境内地貌分布明显，由东南向西北呈浅山、平畈、垄岗的地形地貌特征。

据统计，光山县现有各种类型塘坝33 201处，总容积1.3亿m3，控制灌溉面积16.6万亩。这些塘坝星罗棋布分布在浅山、垄岗，在防洪拦蓄、抗旱减灾、农业生产、人畜饮水、生态用水等方面发挥着举足轻重的作用。由于单个塘坝规模效益小、清淤维修经费无着落，造成了塘坝淤积严重、污水集聚，不但影响防洪排涝、拦蓄水量、冲刷污水，而且影响农村生产生活和生态用水安全，亟待通过工程技术措施进行农村河塘清淤整治，发挥农村河塘的规模效益。

2 总体设计方案

2.1 设计标准。一是塘坝工程：塘坝塘容W＜10万m3，主要建筑物为5等Ⅴ级，次要建筑物为5等Ⅴ级，防洪标准为10一遇；二是灌溉保证能力：项目区种植水稻作物，设计灌溉保证率为85%。灌溉水利用系数达到0.65；三是除涝能力。排水沟道除涝标准达到5年一遇。

2.2 本着基本维持原有河塘、斗、农沟及其配套建筑物工程的总体布局，塘堰坝工程设计以清淤及坝身加固为主，根据实际情况修建进出水口及溢流堰，下游坝脚增设纵向排水沟等。

3 典型设计方案

本次建设方案根据塘坝塘容分类，分别选取塘容V≤1万m3、1万m3＜V＜5万m3、5万m3＜V＜10万m3等3种不同的典型塘坝进行加固设计。

3.1 塘容V≤1万m3塘堰坝典型设计。本次设计选择寨河乡1号塘坝进行典型设计。该塘坝由坝体及坝体上的一简易放水口组成。塘坝集雨面积0.017 km2，灌溉面积80亩，坝轴线长70m，顶宽2.0m，塘坝高2m，上下游坝面坡度1：1.5，蓄水深1.5m，坝体为均质。

塘坝存在的主要问题：塘坝严重淤积，坝体临水面局部因冲刷或踩踏出现局部垮塌，坝顶路面凹凸不平，宽窄不一。针对塘容小，灌溉面积小的特点，拟采取以清淤及坝身加固为主。

坝身加固拟采用坝体临水面采用预制C20砼六棱体块护砌，六棱体块厚8 cm，边长30 cm，护砌高度由清淤后塘底至水位变动区，水位变动区以上采用草皮护坡，底部设（上底0.5m、下底1.0m、高0.5m）M7.5浆砌石基墩。通过工程措施，达到防风、防浪、固土的效果。

坝顶采用15 cm厚，C25混凝土路面，混凝土路面向下游侧呈2%倾斜，路面宽2.0m，每隔2.5m设置一道横向缩缝，宽5 mm，乳化沥青橡胶填缝。背水面对外坡进行坡面整平，然后草皮护坡。坝体下游坝脚增设纵向排水沟，过水断面尺寸为0.3 m×0.3m，排水沟采用C20混凝土结构。

3.2 塘容5万m3＜V＜10万m3塘堰坝典型设计。其一，基本情况：一是典型选择：选择孙铁铺大塘作为典型。该塘坝集雨面积为0.270 km2，灌溉面积550亩，坝顶宽2.0m，坝高4.5m，坝轴线长179m，上游坝坡坡比为1：1.8～1：2.1，下游坝坡坡比分别为1：2.0。二是塘坝现状：塘坝由大坝、坝下涵管组成。放水涵洞为圆形砼管，直径0.2m。三是塘坝存在的问题：塘坝严重淤积，临水面局部因冲刷或踩踏出现局部垮塌；坝顶路面凹凸不平，宽窄不一，坝坡无上坝踏步；下游无护坡。无泄洪设施，影响塘坝泄洪。涵管存在问题：原涵管进口出现塌陷，出水口流量较小；进口无消力井；斜卧管破损严重，放水孔淤塞，斜卧管已失效。其二，处理方案：一是坝身防渗加固：坝体临水面采用C20砼现浇板护砌，板厚12 cm，宽度100 cm，护砌高度由清淤后塘底至坝顶，底部设（上底0.5m、下底1.0m、高0.5m）M7.5浆砌石基墩。通过工程措施，达到防风、防浪、固土的效果。下游加固：下游坝坡整平后采用草皮护坡，具体见设计图。坝顶路面：坝顶采用15 cm厚C25混凝土路面，混凝土路面向下游侧呈2%倾斜，路面宽2.0m，每隔2.5m设置一道横向缩缝，宽5mm，乳化沥青橡胶填缝。二是溢流堰工程设计：根据地形、地质、塘坝总体布置、过流和施工条件等综合因素确定，采用开敞式溢流堰，高程在塘正常蓄水位的岸坡上。大塘溢流堰位于大坝右侧，整修后宽3.0m。溢流堰侧墙衬砌，材料采用M7.5浆砌石，底板采用C20钢筋砼，底板、侧墙厚30 cm，溢流堰消力池下游出口接泄水渠。

本次设计对塘坝的溢流堰进行宽度复核，根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000），溢流堰过流能力计算采用公式如下：

Q=MBH03/2

溢流堰泄流能力计算成果表

式中：M—流量系数，取1.59；B—溢流堰宽度（m）；H0—包括行进流速的溢洪水头（m）。

经计算，库水位为-0.5m至-0.2m时，泄洪能力如上表。

经计算，泄洪能力能满足要求。

本次设计计算溢流堰挡墙高度采用20年一遇设计洪水，消力池设计采用10年一遇的泄流量进行计算。新建塘坝溢流堰宽3.0m，设计洪水位时，下泄流量为0.78m3/s。一是陡坡段：溢流堰陡坡段坡比1：1.5，底部采用C20砼护砌，厚0.3m，护底顶部和底部均设齿墙。边墙为M7.5浆砌石挡土墙，墙顶高程为0.00 m～-2.50m，墙高0.9m，顶宽0.3m，墙背坡度1：0.5，下部直墙高0.4m，底板缝内设橡胶止水，边墙缝内嵌填闭孔泡沫板。二是消力池段：通过计算，确定消力池深为0.3m，消力池长为4m，宽3 m，池底高程-3.00m。池底采用厚0.3m的C20砼护砌，其下设0.3m厚反滤层，底板内设φ75UPVC排水管，排水管纵、横向间距0.75m，采用梅花状布置。两岸为M7.5浆砌石挡土墙，墙顶高程为-2.50m，型式、尺寸同陡坡段。详见设计图纸。三是卧管设计：大塘的输水设施主要包括输水管、进水池、出水池等，采用分级卧管形式，输水管采用ф200钢筋砼预制涵管。

式中：Q—流量（m3/s）；H—库水位至孔口的水深（m）；Ω—孔口出流面积（m2）；μ—流量系数，μ＝0.62（μ值根据孔口形状有关，小孔出流μ＝0.60～0.62，大孔出流μ＝0.65～0.70）。

本次设计水头取进水口每级的垂直距离为0.4m，按开启1个进水口计算，流量为0.053m3/s。满足设计要求。

式中：Q—放水洞泄量，（m3/s）；ω—放水洞断面面积；H—由闸孔底板高程算起的上游大塘水深，m；μ—流量系数，取0.576；η—洞口水流收缩系数，取0.715；a—洞身高度，m。

经复核，放水洞过流能力为0.062m3/s，满足灌溉流量要求。

4 结语

光山县33 201处塘坝整治后，总容积由1.3亿m3增加到1.5亿m3，相当于一个大型水库的库容。因此，创新优化塘坝工程设计方案，是提高塘坝建设质量，减少工程投资，加快治理步伐，实现投入产出效益的有效选择。

[1]中华人民共和国水利部.灌溉与排水工程设计规范[S]. GB50288-99.

[2]中华人民共和国水利部.水利水电工程等级划分及洪水标准[S].（SL252—2000）.

[3]河南水文水资源局.河南水文水资源[S].2009.

[4]中华人民共和国水利部.水资源供需预测分析技术规范[S].SL429-2008.

TV697.3

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1671-0037（2014）11-50-2

陈冬梅（1979.12-），女，助理工程师，研究方向：水利规划技术。